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# Informatique # Robotique # Intelligence artificielle # Informatique distribuée, parallèle et en grappes # Architecture des réseaux et de l'Internet

FogROS2-FT : Une nouvelle ère pour la robotique

FogROS2-FT assure que les robots restent connectés et efficaces grâce à l'informatique en nuage.

Kaiyuan Chen, Kush Hari, Trinity Chung, Michael Wang, Nan Tian, Christian Juette, Jeffrey Ichnowski, Liu Ren, John Kubiatowicz, Ion Stoica, Ken Goldberg

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FogROS2-FT : La robotique FogROS2-FT : La robotique réinventée opérations de robots fiables. Révolutionner le support cloud pour des
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Dans le monde de la robotique, il y a une tendance qui prend de l'ampleur : utiliser l'Informatique en nuage pour aider les robots à réaliser des tâches complexes. La robotique en nuage, c'est l'idée que les robots envoient leurs grosses tâches de calcul vers des serveurs cloud, ce qui leur permet de mieux fonctionner sans avoir besoin d'un matériel de pointe à bord. Pense à ça comme donner un coup de boost aux robots en les laissant utiliser les vastes ressources du cloud. Mais comme tout super-héros, la robotique en nuage a ses faiblesses. Parfois, la connexion au cloud devient instable, et il peut se passer des trucs qui ne vont pas.

C'est là qu'un nouveau système, appelé FogROS2-FT, entre en jeu. Il est conçu pour régler les problèmes qui surviennent quand les robots dépendent trop de l'informatique en nuage. Imagine que chaque fois que tu veux passer un appel, ton téléphone ait une perte de signal — frustrant, non ? FogROS2-FT vise à s'assurer que quand les robots comptent sur le cloud, ils ont un plan de secours.

Le Besoin de FogROS2-FT

Les robots ont souvent besoin de beaucoup de puissance de calcul pour des tâches comme la détection d'objets ou la planification de leurs mouvements. Envoyer ces tâches au cloud peut faire économiser sur le matériel, mais ça soulève quelques inquiétudes. Les services cloud peuvent être chers, connaître des pannes ou avoir une qualité de réseau fluctuante. Ça veut dire que quand les robots ont le plus besoin d'aide, le cloud pourrait ne pas être capable de les soutenir.

FogROS2-FT est là pour lisser ces bosses. En créant un système qui peut gérer plusieurs serveurs cloud en même temps, il s'assure que même si un serveur fait des siennes, le robot peut quand même obtenir l'aide dont il a besoin d'un autre serveur.

Comment FogROS2-FT Fonctionne

FogROS2-FT, c'est comme un filet de sécurité pour la robotique en nuage. Il fait automatiquement des copies de services robot importants sur différents serveurs cloud. Quand un robot envoie une demande de calcul, ça ne va pas juste vers un serveur, mais vers plusieurs. Le premier serveur à répondre se déclare le gagnant. Comme ça, même si un serveur a une mauvaise journée, le robot obtient toujours sa réponse rapidement.

Ce système gère aussi intelligemment les ressources. Par exemple, imagine le cloud comme un resto bondé. Certains clients peuvent être vraiment exigeants et prendre toutes les ressources, laissant les autres sur leur faim. FogROS2-FT permet un meilleur partage des ressources entre plusieurs robots, s'assurant qu'ils obtiennent tous la puissance de calcul dont ils ont besoin sans tout monopoliser.

Applications Réelles

FogROS2-FT n'est pas juste du blabla ; il a été testé dans divers scénarios. Le système a montré des résultats impressionnants dans des tâches comme la détection visuelle d'objets, où les robots identifient des objets dans leur environnement, et la Planification de mouvements, qui consiste à trouver comment se déplacer d'un endroit à un autre sans se heurter à quoi que ce soit. Ces tâches ont été réalisées à la fois en simulations et avec de vrais robots.

Par exemple, lors des tests, FogROS2-FT a réussi à réduire le coût de la planification de mouvements de plus de deux fois par rapport aux systèmes précédents. Avoir des indicateurs de performance précis est essentiel, surtout dans le domaine de la robotique où la précision et l'efficacité sont primordiales.

Ce Qui Le Rend Unique

FogROS2-FT donne aux robots la capacité de rester actifs même quand les ressources cloud ne sont pas disponibles. C'est comme avoir un générateur de secours chez soi. Quand le courant tombe, ton générateur se met en marche, et tu ne remarques même rien. C'est le niveau de fiabilité que FogROS2-FT vise à offrir.

Contrairement à d'autres systèmes qui exigent que les robots aient une connaissance spécifique de leur environnement informatique, FogROS2-FT est conçu pour fonctionner avec les ressources disponibles à ce moment-là. Il fonctionne sur différentes plateformes cloud, offrant aux utilisateurs flexibilité et aidant à réduire les coûts en utilisant des options cloud moins chères.

Gérer les Hauts et les Bas

Comme on l'a mentionné, les services cloud peuvent avoir leurs jours sans. C'est pourquoi FogROS2-FT ajoute de la Redondance à ses opérations. La redondance signifie avoir des ressources supplémentaires à portée de main, comme garder des pneus de secours dans ta voiture au cas où un se dégonfle. Si un serveur cloud tombe, le système peut toujours tirer des données d'un autre serveur qui fonctionne.

La capacité du système à gérer les problèmes de réseau est un autre atout. Quand les connexions deviennent lentes ou coupent complètement, FogROS2-FT peut quand même garantir qu'un robot reçoit l'information dont il a besoin pour exécuter ses tâches. Cette capacité à maintenir une connexion même au milieu du chaos est essentielle pour rendre les robots fiables dans des applications réelles.

Rentabilité

En ce qui concerne la robotique, les coûts peuvent vite grimper. Des choses comme des CPU ou GPU puissants peuvent faire exploser un budget. FogROS2-FT aide à économiser de l'argent en utilisant des machines virtuelles (VM) spot. Les VM spot, c'est comme des soldes saisonnières dans ton magasin préféré — elles sont moins chères mais peuvent ne pas toujours être disponibles. Si tu as de la chance de les décrocher, tu peux faire une super affaire !

En intégrant ces ressources cloud moins chères, FogROS2-FT peut réduire considérablement les coûts tout en garantissant que le robot puisse encore fonctionner efficacement. Là, c'est une situation gagnant-gagnant !

Tolérance aux pannes

La magie derrière FogROS2-FT, c'est sa tolérance aux pannes. Qu'est-ce que ça veut dire ? En gros, ça signifie que le système peut continuer à fonctionner même quand tout part en vrille. Chaque robot peut continuer à bosser et recevoir le soutien nécessaire tant qu'au moins un serveur cloud est opérationnel.

Ce design est important parce que, dans le monde de la robotique, les temps d'arrêt peuvent mener à des tâches manquées ou même à des erreurs coûteuses. Avec FogROS2-FT, l'objectif est de garder les robots en marche, menant à une meilleure performance et de meilleurs résultats.

Tests et Évaluation

Pour s'assurer que FogROS2-FT tient ses promesses, des tests approfondis ont été réalisés. Les robots ont été soumis à divers scénarios impliquant des tâches comme la détection d'objets et la planification de mouvements, tant dans des environnements simulés qu'avec de vrais robots.

Les tests ont révélé que FogROS2-FT réduisait la latence, c'est-à-dire le temps qu'un robot met à obtenir une réponse. Le système a également réussi à minimiser la latence longue, ce qui se réfère à ces réponses frustrantes qui arrivent de nulle part. Finis les temps d'attente et bonjour les réponses rapides !

L'Avenir de FogROS2-FT

En regardant vers l'avenir, les développeurs de FogROS2-FT ont des plans pour améliorer encore le système. Imagine un monde où les robots peuvent passer sans effort entre différents types de connexions internet en fonction de ce qui est disponible. Cela pourrait inclure la connexion via Wi-Fi, 5G ou Ethernet traditionnel. Cela garantirait que les robots ne perdent jamais leur connexion au cloud, ouvrant la voie à une robotique cloud réellement fiable.

Les possibilités pour FogROS2-FT sont excitantes, et à mesure qu'il évolue, les capacités des robots qui s'appuient sur cette technologie le feront aussi.

Conclusion

FogROS2-FT peut sembler un système complexe, mais son objectif est de simplifier la façon dont les robots interagissent avec l'informatique en nuage. En fournissant un soutien robuste, il garantit que même quand ça devient tricky, les robots peuvent toujours obtenir l'aide dont ils ont besoin sans trop de tracas.

En utilisant efficacement les ressources cloud et en gérant la connectivité, FogROS2-FT pave la voie vers un avenir où les opérations des robots sont plus fiables, rentables et résilientes que jamais. Donc, la prochaine fois que tu vois un robot filer, souviens-toi — il a peut-être FogROS2-FT dans son coin, s'assurant que tout fonctionne sans accrocs !

Source originale

Titre: FogROS2-FT: Fault Tolerant Cloud Robotics

Résumé: Cloud robotics enables robots to offload complex computational tasks to cloud servers for performance and ease of management. However, cloud compute can be costly, cloud services can suffer occasional downtime, and connectivity between the robot and cloud can be prone to variations in network Quality-of-Service (QoS). We present FogROS2-FT (Fault Tolerant) to mitigate these issues by introducing a multi-cloud extension that automatically replicates independent stateless robotic services, routes requests to these replicas, and directs the first response back. With replication, robots can still benefit from cloud computations even when a cloud service provider is down or there is low QoS. Additionally, many cloud computing providers offer low-cost spot computing instances that may shutdown unpredictably. Normally, these low-cost instances would be inappropriate for cloud robotics, but the fault tolerance nature of FogROS2-FT allows them to be used reliably. We demonstrate FogROS2-FT fault tolerance capabilities in 3 cloud-robotics scenarios in simulation (visual object detection, semantic segmentation, motion planning) and 1 physical robot experiment (scan-pick-and-place). Running on the same hardware specification, FogROS2-FT achieves motion planning with up to 2.2x cost reduction and up to a 5.53x reduction on 99 Percentile (P99) long-tail latency. FogROS2-FT reduces the P99 long-tail latency of object detection and semantic segmentation by 2.0x and 2.1x, respectively, under network slowdown and resource contention.

Auteurs: Kaiyuan Chen, Kush Hari, Trinity Chung, Michael Wang, Nan Tian, Christian Juette, Jeffrey Ichnowski, Liu Ren, John Kubiatowicz, Ion Stoica, Ken Goldberg

Dernière mise à jour: 2024-12-06 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2412.05408

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2412.05408

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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