Hierarchization and contextual information management for performing collaborative tasks in land mobile robots

Abstract

Um Sistema Multi-robô (Multi-Robot System - MRS) é um grupo de vários robôs que se comunicam e cooperam para realizar algum comportamento coletivo. Nesse con- texto, a Alocação de Tarefas Multi-Robô (Multi-robot Task Allocation - MRTA) é um dos problemas de um sistema multi-robô que consiste em atribuir tarefas aos robôs de forma eficiente. Uma Árvore de comportamento (Behavior Tree - BT) é uma estrutura hierárquica composta por nós, e é responsável pela tomada de decisão em um agente artificial inteligente. Este trabalho apresenta um novo framework para MRTA, consistindo em uma árvore de comportamento, um sistema de comunicação descentralizado e um sistema de aprendizado de máquina. A árvore de comportamento é responsável por coordenar a alocação de tarefas em cada robô ao mesmo tempo que o mantém seguro, permitindo a negociação e transferência da tarefa considerando as restrições do sistema em tempo real. O sistema foi validado em ambiente de simulação, considerando diversos cenários variando o número de robôs e de tarefas.

Abstract: A Multi-robot System (MRS) is a group of multiple robots communicating and cooperating to perform some collective behavior. In this context, Multi-robot Task Allocation (MRTA) is one of the problems of a multi-robot system consisting of assigning tasks to robots in an efficient way. A Behavior Tree (BT) is a hierarchical structure composed of nodes and responsible for the decision-making in an intelligent artificial agent. This work proposes a novel framework for MRTA, consisting of a Behavior Tree, a decentralized communication system and a machine learning system. The BT is responsible for coordinating the task allocation on each robot while keeping it safe, allowing the task negotiation and transference considering the system?s constraints in real-time. The system was validated in a simulated environment, considering many scenarios varying the number of robots and tasks.