Система моделирования поведения групп робототехнических агентов с элементами социальной организации Кворум

Abstract

В работе описана архитектура среды многоагентного моделирования Кворум, разработанной для реализации конструктивных решений и алгоритмов индивидуального поведения агентов-роботов, а также для моделирования поведения больших групп роботов. Основной задачей системы является инструментальное обеспечение исследований в области применения методов социальной организации в групповой робототехнике. Кворум – это прототип системы имитационного и агентного моделирования, которая должна адекватно абстрагировать сложность физической системы, обеспечивая удобные интерфейсы и библиотечные модули для моделирования групп мобильных роботов и отдельных внутренних структур агента. Она была построена как модульная, легко расширяемая система, ориентированная на моделирование систем с большим количеством агентов за счет упрощения физических и других эффектов, а также благодаря способности выполнять моделирование с использованием параллельных вычислений. Показано, что предлагаемый метод моделирования подобных систем применим к широкому спектру задач из области групповой робототехники с элементами социальной структуры (а также роевой и групповой робототехники в целом). Некоторые особенности архитектуры и модели, используемые в Кворум, позволяют расширить ее в последующих итерациях для полной поддержки моделирования на параллельных вычислительных системах. Одной из важных особенностей Кворум является ориентация на управление реальными робототехническими системами. Для этого система обеспечивает использование одинаковых интерфейсов управления как для вычислительной модели, так и для реальных роботов. Система была апробирована на ряде характерных для групповой робототехники задач, особенно тех, которые используют механизмы социальной структуры, а также на группе лабораторных роботов разных типов, поддерживающих интерфейс системы моделирования Кворум. Abstract:The paper describes the Kvorum architecture, which is a multi-agent modeling environment designed to develop constructive solutions and algorithms of robot agents’ individual behavior, as well as for modeling behavior of large groups of robots. The main objective of the system is to provide tools for research in applying social organization methods in group robotics. Kvorum is a prototype simulation and agent modeling system that abstracts the complexity of a physical system and provides convenient interfaces and library modules for modeling groups of mobile robots and internal structures of individual agents. It was built as a modular, easily extensible system focused on modeling systems with a large number of agents by simplifying physical and other effects, and also by the ability to perform simulations using parallel computations. It is shown that the proposed method for modeling such systems is applicable to a wide range of problems from the field of group robotics with social structure elements (as well as for common robotics and group robotics problems in general). Some features of architecture and models in Kvorum allow it to be expanded in subsequent iterations to fully support simulation on parallel computing systems. One of the important Kvorum features is the focus on controlling real robotic systems. For this purpose the system provides the same control control interfaces of both computational models and real robots. The system was tested on some specific problems of group robotics, in particular those that use social structure mechanisms, as well as on a group of laboratory robots of different types that support the simulation system interface