Hierarchická koordinace multi-robotického konstrukčního týmu ve hře Minecraft

Abstract

Minecraft je počítačová sandboxová hra, ve které se hráč ocitne ve světě z kostek a má volnou ruku nad tím co bude dělat. Zejména, co, kde a jak bude stavět. Multi-agentní kolektivní robotická konstrukce je problém, kde se skupina robotů za úkol postavit trojrozměrnou strukturu z bloků. Roboti mohou jednotlivé bloky nosit, sbírat a pokládat. Vzhledem k tomu, že bloky bývají umístěné na mřížce, nabízí se hra Minecraft jako zajímavé simulační prostředí. Tato práce nejprve projde teoretická východiska robotické kolektivní konstrukce, ze kterých vyjde při návrhu vlastního hierarchického multi-agentního systému. Při návrhu se bere v potaz občasná potřeba přistavit lešení k jinak nedostupným místům a zároveň se dbá na dobrou škálovatelnost na větší struktury o velikosti stovek tisíců bloků. Výsledný systém se následně implementuje jako rozšíření (mod) do hry Minecraft a na experimentech se ukáže jeho schopnost stavit libovolné struktury spolu s velmi dobrou škálovatelností.

Minecraft is a sandbox computer game, in which the player finds himself in a cubic world and has a free hand over he will do. In particular, what, where and how he pleases to build anything. Multi-agent collective robotic construction is a problem where a group of robots are tasked to build a three-dimensional structure from blocks. Robots can carry, pick up and lay down individual blocks. Because the blocks are usually placed on a grid, Minecraft offers an interesting simulation environment. Based on the theoretical background of collective robotic construction, this thesis designs its own hierarchical multi-agent system. The design takes into account the occasional need to construct scaffolding to reach otherwise inaccessible places, while also trying to ensure good scalability to larger structures consisting up to hundreds of thousands blocks. The system is then implemented in form of an extension (mod) to the game Minecraft and follow-up experiments proves the system is able to build any structure while keeping very good scalability.