Riassunto analitico
La robotica sta assumendo un ruolo sempre più importante nella società odierna, con uno sviluppo esponenziale nell’ultima decade. È in questo scenario che i sistemi multi-robot stanno diventando una realtà possibile nello svolgimento di compiti potenzialmente pericolosi per l’uomo, come incendi o missioni di esplorazione in ambienti a rischio biologico. Il vantaggio principale di questi sistemi è la possibilità di adempiere alle proprie funzionalità senza la necessità di un'infrastruttura pre-esistente. Dalla letteratura sappiamo che le caratteristiche fondamentali su cui si basa la corretta funzionalità di una rete multi-robot sono la connettività algebrica, la robustezza e il coverage. Il lavoro svolto in questa tesi di ricerca si focalizza sulla possibilità di ottenere buone performance di coverage (area coperta dallo sciame) senza incidere negativamente sulla connettività degli agenti o sulla robustezza della rete. Questo lavoro di tesi si sviluppa verticalmente partendo dalla prototipazione dell'algoritmo di coverage utilizzando la tassellazione di Voronoi, del successivo sviluppo in diverse ambienti (e conseguente validazione), per finire con la simulazione in ambiente reale.\\
Una volta terminata la fase di simulazione, si è svolta quella di post-processing per ottenere delle metriche che descrivessero la bontà dell'algoritmo in un sistema già collaudato.\\
I risultati ottenuti sono stati incoraggianti soprattutto dal punto di vista della robustezza di rete, risultata rafforzata grazie al contributo di coverage con Voronoi, che è un indice importante della distribuzione ottimale degli agenti nello spazio di esplorazione per ridurre la debolezza dei nodi nella configurazione.\\
Inoltre, in parallelo a questo lavoro, i risultati sono stati utilizzati per la stesura di una pubblicazione scientifica da presentare ad ICRA 2019 (International Conference on Robotics and Automation), ed attualmente in fase di revisione da parte della commissione.
|
Abstract
Robotics is assuming an increasingly important role in today's society, with an exponential growth in the last decade. It is in this scenario that multi-robot systems are becoming a conceivable reality in carrying out tasks potentially dangerous to humans, such as extinguishing fires or exploration missions in biohazardous environments. The main advantage of these systems is the ability to fulfill their functionality without the need for a pre-existing infrastructure. From the literature, we know that the fundamental characteristics on which the correct functionality of a multi-robot network is based are algebraic connectivity, robustness, and coverage. The work carried out in this research thesis focuses on the possibility of obtaining good coverage performance (area covered by the swarm) without negatively affecting the connectivity of the agents or the robustness of the network. The development of the thesis started with prototyping of the coverage algorithm using the Voronoi tessellation, followed by the subsequent development in different environments and consequent validation with simulation in a real environment.
Once the simulation phase was over, the post-processing phase took place to obtain metrics that describe the goodness of the algorithm in a tried and tested system.
The results obtained were encouraging principally from the point of view of network robustness, which was strengthened thanks to the contribution of coverage, which is an important index of the optimal distribution of agents in the exploration space to avoid vulnerable topological configurations.
Moreover, in parallel to this work, the results were used for the submitting of a scientific publication to be presented at ICRA 2019 (International Conference on Robotics and Automation), and currently under review by the committee.
|
