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Bottom-up hybrid control and planning synthesis with application to multi-robot multi-human coordination

Descrizione del progetto

Un approccio di controllo e pianificazione decentralizzato per sistemi complessi

I metodi di controllo tradizionali spesso non riescono a gestire sistemi complessi con più parti interconnesse. Lo sforzo per affrontare specifiche contrastanti in tempo reale e vincoli di accoppiamento tra stati può essere schiacciante. Il progetto BUCOPHSYS, finanziato dal CER, propone una soluzione innovativa che unifica gli approcci di controllo e pianificazione decentralizzati, rivoluzionando i campi del controllo e dell’informatica. In particolare, propone un approccio decentrato e dal basso verso l’alto che prevede tre livelli di interazione. Nel primo livello, gli agenti si coordinano per soddisfare i loro vincoli di accoppiamento con una comunicazione limitata e con appropriati controllori di retroazione. Nel secondo livello, gli agenti si coordinano per soddisfare reciprocamente le loro attività distinte attraverso lo scambio dei piani corrispondenti sotto forma di automi. Il terzo livello di scambio di comunicazioni comprende informazioni sullo stato continuo e su piani/astrazioni distinti.

Obiettivo

Current control applications necessitate the treatment of systems with multiple interconnected components, rather than the traditional single component paradigm that has been studied extensively. The individual subsystems may need to fulfil different and possibly conflicting specifications in a real-time manner. At the same time, they may need to fulfill coupled constraints that are defined as relations between their states. Towards this end, the need for methods for decentralized control at the continuous level and planning at the task level becomes apparent. We aim here towards unification of these two complementary approaches. Existing solutions rely on a top down centralized approach. We instead consider here a decentralized, bottom-up solution to the problem. The approach relies on three layers of interaction. In the first layer, agents aim at coordinating in order to fulfil their coupled constraints with limited communication exchange of their state information and design of appropriate feedback controllers; in the second layer, agents coordinate in order to mutually satisfy their discrete tasks through exchange of the corresponding plans in the form of automata; in the third and most challenging layer, the communication exchange for coordination now includes both continuous state and discrete plan/abstraction information. The results will be demonstrated in a scenario involving multiple (possibly human) users and multiple robots.
The unification will yield a completely decentralized system, in which the bottom up approach to define tasks, the consideration of coupled constraints and their combination towards distributed hybrid control and planning in a coordinated fashion require for
new ways of thinking and approaches to analysis and constitute the proposal a beyond the SoA and groundbreaking approach to the fields of control and computer science.

Meccanismo di finanziamento

ERC-STG - Starting Grant

Istituzione ospitante

KUNGLIGA TEKNISKA HOEGSKOLAN
Contribution nette de l'UE
€ 1 498 729,00
Indirizzo
BRINELLVAGEN 8
100 44 Stockholm
Svezia

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Regione
Östra Sverige Stockholm Stockholms län
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 498 729,00

Beneficiari (1)