Adaptation d'un contrôleur stabilisant des files d'attentes pour fonctionner dans ROS, avec des actions à temps variables et fonctionner en boucle-fermé

Description : Les performances d'un groupe de robots dans les missions d'exploration et de recherche et sauvetage sont dégradées lorsque les robots perdent la communication entre eux. Il est donc important d'intégrer des contrôleurs permettant aux robots de respecter leurs objectifs d'exploration, comme explorer rapidement et transmettre régulièrement des informations à une station de base, tout en maintenant une bonne connectivité entre eux. Parmi les approches existantes, les contrôleurs de files d'attente (CFA) sont des approches prometteuses où les objectifs d'exploration sont optimisés et où d'autres objectifs, comme la connectivité entre les robots, sont des contraintes. La modélisation de ces contraintes sous la forme de files d'attente permet aux CFA d'optimiser et de contraindre les moyennes des variables visées. Ainsi, ces moyennes permettent de sacrifier des contraintes par moment, dans le but d'optimiser et de respecter davantage les objectifs sur le long terme.

Malgré le potentiel des CFA, leurs implantations existantes ne sont pas adaptées à l'environnement ROS, communément utilisé en robotique. De plus, les robots peuvent subir des perturbations ou être sujets à des incertitudes, comme un glissement de roue ou une prédiction incorrecte de connexion entre robots. Cependant, les implantations des CFA sont biaisées par ceux-ci ce qui peut entraîner le non-respect des contraintes visées. En plus, ces implantations ne sélectionnent que des actions ayant une même durée fixe. Cela est limitant considérant que plusieurs points d'intérêts dans les missions d'explorations pouvant être des actions potentielles peuvent se trouver à des distances variables. Ainsi, dans le cadre de ce projet de recherche, un CFA a été implanté dans ROS, adapté avec un mécanisme de rétroaction en boucle fermée pour réduire le biais engendré par les incertitudes d'action et de modèles, et adapté pour soutenir la sélection d'action pouvant des prendre des temps différents. Nous avons testé notre CFA avec et sans les contributions de boucle fermée et de support d'actions variables dans plusieurs scénarios contenant des incertitudes d'action et de modèle, ainsi que des actions à durée variable. Les résultats montrent que ces contributions sont nécessaires pour gérer efficacement les défis spécifiques simulés dans ces scénarios, qui peuvent survenir lors de missions d'exploration.

Conférencier : Étienne Villemure, étudiant à la maîtrise en génie électrique