Coopération et placements de robots autonomes

par Yoann Dieudonné

Thèse de doctorat en Sciences. Informatique

Sous la direction de Franck Petit.

Soutenue en 2008

à Amiens .

mots clés

• Robots autonomes
• Intelligence artificielle répartie

Résumé

Les principales contributions de cette thèse résident essentiellement dans l’analyse de différents problèmes de coordination d’une cohorte de robots mobiles, et ce, sous des conditions relativement drastiques. En particulier, les robots sont supposés être amnésiques, autonomes, désorientés, homogènes, sans médium de communication direct, etc. Toutes ces suppositions font de ces robots des agents simples et "stupides" par de nombreux aspects au regard de ce que l'on rencontre habituellement dans la littérature concernant la robotique. Pour autant, ces hypothèses volontairement exagérées permettent de mieux cerner quel panel de fonctionnalités de base un ensemble de robots doit avoir afin d'accomplir une tâche donnée dans un environnement distribué. En d'autres termes, il est possible d'analyser méticuleusement les facteurs influençant la solvabilité de certains problèmes, en vue de déterminer les capacités minimales requises pour l'accomplissement de tel ou tel travail. C'est dans cette philosophie, désignée par l'appellation "approche algorithmique", que s'inscrivent nos travaux. En adoptant cette démarche, nous avons tout d’abord pu caractériser complètement la classe des motifs réalisables dans le plan par une cohorte de tels robots. De même, nous avons décrit les conditions nécessaires et suffisantes à la désignation d'un leader ; conditions étrangement liées à la combinatoire des mots et en particulier aux mots de Lyndon. Enfin, nous avons également montré que le problème de la localisation, consistant à déterminer les coordonnées de chaque robot à partir d'un conglomérat de mesures incomplet, n'était pas résoluble en pratique puisque NP-Difficile.

Titre traduit

Cooperation and placements of autonomous robots.

Résumé

The main contributions of this thesis consist in the analysis of various problems of coordination of a cohort of mobile robots, and under conditions quite drastic. In particular, robots are supposed to be oblivious, autonomous, disoriented, homogeneous, without direct communication medium, and so on. All these assumptions makes our agents simple and rather "weak" in many aspects, hence they could seem unnecessarily exagerated, especially if we consider the state of the art in engineering technology. However by assuming the “weakest” agents, we can analyse in greater detail the strengths and weaknesses of distributed control. In other words, this approach allow us to highlight the set of agents’ capabilities that are necessary to accomplish a certain task. By adopting this approach, we first completely characterize the class of formable pattern by a cohort of such robots. Furthermore, we describe the necessary and sufficient conditions for the leader election problem; strangely conditions related to Combinatorics of words and especially Lyndon Words. Finally, we also show that the localization problem, to determine all the coordinates from a sparse set of measures, is NP-hard.