Multi-agent coordination applied to UAVs

Abstract

Esforços já foram realizados pare se embarcar agentes e tecnologia orientada a agentes em robôs e outros sistemas. Para este propósito, várias arquiteturas e plataformas já foram desenvolvidas para permitir que agentes de software interajam apropriadamente com o hardware desses sistemas. Porém, poucas propostas avaliam sistemas nos quais há vários agentes envolvidos que precisam se coordenar. Esta dissertação compara a abordagem de sistemas multi-agentes, utilizando uma linguagem de programação orientada a agentes, contra outra abordagem mais tradicional, com programação imperativa, no desenvolvimento de sistemas embarcados que necessitam de coordenação. Os experimentos foram realizados com veículos aéreos não tripulados (VANT) e agentes BDI embarcados. Uma arquitetura de integração agente-hardware foi desenvolvida para estabelecer uma conexão de agentes de software com com o hardware do VANT. Esta arquitetura foi testada em um VANT real. Dois outros experimentos, criados para se testar a coordenação, foram feitos: um simples, para testar as funcionalidades básicas da estratégia de coordenação, e outro mais complexo, simulando uma missão de busca e resgate cooperativa. Estes dois experimentos foram desenvolvidos e testados com hardware-in-the-loop. Os resultados dos experimentos defendem o argumento de que a programação orientada a agentes oferece benefícios a aplicações embarcadas, principalmente as que envolvem coordenação. Mesmo que uma solução em uma linguagem imperativa possa ser computacionalmente mais eficiente, a abordagem com agentes também é eficaz e oferece facilidades no processo de desenvolvimento.

Abstract : Efforts have already been made to embed agents and agent-oriented technology into robots and other systems. For this purpose, many architectures and frameworks have been developed to allow software agents to interact properly with hardware components of theses systems. However, few proposals have evaluated a system where multiple agents are involved and require coordination. This thesis compares the multi-agent system approach with an agent-oriented programming language, against a more standard approach with imperative programming in the development of embedded systems that require coordination. The experiments were performed using unmanned aerial vehicles (UAV) with embedded BDI agents. An agent-hardware integration architecture was developed to interface the software agents with the UAV's hardware. This architecture was tested on a real UAV. Two other experiments, designed to test the coordination, were performed: a simple one, to test the basic functionalities of the strategy, and another more complex, simulating a cooperative search and rescue mission. These two experiments were implemented and evaluated with hardware-in-the-loop. Experiments' results defend the argument that agent-oriented programming offers benefits to embedded applications, specially to those that require coordination. Even though a solution using an imperative language can be more computationally efficient, the agent approach is also effective and offers advantages to the development process.