Estratégia de coordenação e cooperação de sistemas Multi-Agente

Abstract

A coordenação de robôs autónomos e a sua cooperação em tempo real é uma tarefa altamente complexa e difícil de alcançar, por esse motivo existem em todo o mundo competições que visam o estudo deste problema. MINHO TEAM é a equipa de futebol robótico da Universidade do Minho, que participa na liga de futebol robótico médio do RoboCup. A equipa foi criada pelo Laboratório de Automação e Robótica (LAR), que está inserido no Departamento de Electrónica Industrial (DEI). Nesta dissertação estuda-se e desenvolve-se um sistema de coordenação e cooperação de multi-agentes, de forma a trabalharem em equipa. O sistema funciona autonomamente, é responsável por exibir informações sobre o estado dos robôs (como posição no campo, posição da bola, posição dos obstáculos, informações sobre o hardware de cada robô, etc.), para além de exibir essas informações é também responsável pela definição da estratégia da equipa, alterando o posicionamento dos robôs, e os seus papéis durante o decorrer do jogo. Tem também funcionalidades para criar e editar táticas dinamicamente (sem necessidade de recompilação de código), assim como gravação e reprodução dos jogos, com base nos registos adquiridos durante os mesmos. Uma função inovadora deste sistema, será a utilização da informação adquirida durante o jogo, para um aperfeiçoamento de as táticas e posições dos robôs, de forma a aumentar e potenciar a cooperação da equipa e o seu objetivo final, que é a marcação de golos. Para maximizar a coordenação são criados vários papeis, que consistem em diferentes tarefas e comportamentos de jogo aplicados aos robôs de forma dinâmica. Com a utilização da informação recolhida durante o jogo, é feita uma aprendizagem de máquina, por forma a facilitar tomadas de decisão em situações de bola parada. Por último o sistema é também responsável por processar os comandos recebidos pela RefBox (informando os robôs de ocorrências do jogo, como golos, faltas, cantos, foras, etc.).

The coordination of autonomous robots and their cooperation in real time is highly complex and difficult to achieve, therefore there are competitions worldwide aimed to study this problem. MINHO TEAM is a robotic football team at the University of Minho, that participates in the RoboCup middle size robotic soccer league since 1999. The team was created by the Laboratory of Automation and Robotics (LAR), which belongs to the Department of Industrial Electronics (DEI). This thesis studies and develops a coordination and cooperation system for multi-agents in order to work as a team. The system works independently, and it is responsible for displaying information status of each robot (like robot field coordinates, ball position, obstacles location, information about hardware, etc.), and it is also responsible for the definition of the team's strategy, changing the robot’s positions, and their roles during the game. An innovative feature of this system is the use of information acquired during the game, for improvement of tactics and robot positions, in order to increase and enhance cooperation between the team and its ultimate objective, which is scoring goals. To maximize coordination several roles were created, consisting of different tasks and gaming behaviors applied to robots dynamically. With the use of the information collected during the game, a machine learning was developed in order to facilitate decision-making in dead ball situations. Finally, the system is also responsible for processing commands received by RefBox (informing the robots about game events such as goals, fouls, corners, etc.).