Plánování pro tým robotů v úloze kooperativní stavby zdi

Abstract

V této práci je řešen problém stavění zdi (WBP) pomocí skupiny robotů. Práce je inspirovaná jednou ze soutěží Mohamed Bin Zayed International Robotic Challenge 2020. Cílem soutěže bylo postavit ze\v{d} pomocí skupiny robotů a přitom dosátnout největšího skóre v zadaném časovém limitu. Problém je nejprve definován jako úloha lineárního programování motivovaném tzv. Orienteering problémem (OP). OP má za cíl maximalizovat zisk na předem definované trati, po které se mohou roboti pohybovat. Při stavění zdi se jednotlivé cihly musí pokládat na sebe. Tato podmínka neni v OP běžně obsažena a metodu je nutné o ni rozšířít. Pro řešení problému je použit metaheuristický přístup ve formě iterační metody GRASP. V pozdějších sekcích je naše metoda rozšířena o plánování pro heterogenní skupinu robotů. Na závěr jsou porovnýny výsledky navrhnuté metody s optimálním řešením.

This thesis deals with the Wall Building Problem (WBP) by a group of robots. Problem is motivated by Mohamed Bin Zayed International Robotic Challenge 2020 competition, where one of the challenges was to build a wall using a group of robots while collecting maximum reward withing a specified time budget. The problem is first formalized as a variation of the Orienteering Problem (OP), where the main goal is to collect maximum reward given some problem space. Physically building the wall naturally introduces precedence constraints for each brick that are not generally present in OP and must also be added to the formulation. A metaheuristic approach as a variation of GRASP method is proposed. The method solves a specified Wall Building Problem as an iterative algorithm. In the later sections, we show how our method can be extended to account for the heterogeneous group of robots. The last sections are reserved for performance evaluation and comparison with optimal solutions obtained by the generic solver.