SkiROS2 : Une nouvelle ère dans le contrôle des robots

La demande pour des robots qui peuvent bosser de manière autonome est en hausse, surtout dans les industries et les services. Beaucoup de boîtes veulent des robots capables de changer de tâches facilement, surtout avec la production qui passe à des lots plus petits. Ce changement nécessite des systèmes de contrôle robotique qui peuvent gérer plusieurs tâches et bien fonctionner avec différents types de robots.

#Qu'est-ce que SkiROS2 ?

SkiROS2 est une nouvelle plateforme pour contrôler les robots qui s'appuie sur un système existant connu sous le nom de ROS. Elle offre une manière astucieuse pour que les robots planifient, exécutent des tâches et réagissent aux changements dans leur environnement. Elle a une structure en couches qui aide à séparer la planification de haut niveau des actions réelles des robots. Ça veut dire que le système peut réfléchir et prendre des décisions tout en réagissant rapidement à ce qui se passe autour de lui.

La plateforme utilise un modèle appelé un arbre de comportement étendu, qui combine planification et exécution d'actions. Cette structure permet la flexibilité et la modularité, ce qui rend plus facile pour les robots de s'adapter aux nouvelles situations. SkiROS2 organise les compétences des robots en trois étapes : ce qui doit se passer avant que la compétence soit exécutée, quelles conditions doivent être remplies pendant l'exécution de la compétence, et ce qu'il faut vérifier après que la compétence est terminée.

#Besoins modernes des robots

Les robots d'aujourd'hui sont censés réaliser des tâches de plus en plus complexes. Cela nécessite une conception de système capable de gérer un contrôle avancé et la capacité d'apprendre de ses expériences. Au fur et à mesure que les robots prennent en charge plus de tâches, il est crucial d'avoir un cadre de communication commun qui permet à différents systèmes robotiques de travailler ensemble efficacement.

Le mouvement en cours de l'Industrie 4.0 met en lumière le besoin de robots capables de s'adapter et de se coordonner entre eux. Cependant, certaines pratiques actuelles freinent ces avancées. Beaucoup de robots reposent sur des connaissances cachées qui ne sont pas facilement partagées, rendant difficile le passage entre différentes tâches ou types de robots. De plus, de nombreux systèmes se retrouvent bloqués dans les outils de programmation d'un fabricant spécifique, ce qui limite leur flexibilité.

#Intégration des connaissances

Pour résoudre ces problèmes, SkiROS2 insiste sur une représentation claire des connaissances. Au lieu de s'appuyer sur du code caché, le système met ses connaissances à disposition d'une manière structurée. Cela aide à la planification et à l'exécution des tâches. La plateforme utilise une structure en graphe pour organiser les connaissances, permettant un meilleur raisonnement sur l'environnement et les tâches du robot.

L'approche de SkiROS2 garantit que différents robots peuvent partager des informations et collaborer efficacement. La plateforme peut travailler avec différentes ontologies et descriptions de scènes, ce qui signifie qu'elle peut comprendre une variété de tâches sur diverses plateformes robotiques.

#Gestion des compétences

Un élément clé de SkiROS2 est son système de gestion des compétences. Chaque robot a son propre gestionnaire de compétences qui s'occupe des différentes compétences. Les compétences sont définies comme des procédures qui changent l'environnement du robot d'un état à un autre. Elles peuvent aller de tâches simples comme bouger un bras à des séquences complexes impliquant plusieurs étapes.

Le gestionnaire de compétences charge les compétences, vérifie leurs conditions et surveille leur exécution. Il utilise un système de tableau noir pour partager des informations entre les compétences, facilitant ainsi la coordination des actions des robots. Cela permet des comportements plus complexes sans besoin de supervision humaine constante.

#Le modèle du monde

Le modèle du monde représente la compréhension du robot de son environnement. Il stocke des informations sur les objets, leurs propriétés et relations. Le modèle du monde est crucial pour l'exécution réussie des compétences, car il informe le robot sur l'état actuel de son environnement.

Le modèle du monde peut intégrer des informations venant de diverses sources, permettant au robot de raisonner sur différentes situations. Cela aide à planifier et exécuter des tâches de manière adaptable et intelligente.

#Gestion des tâches

SkiROS2 comprend aussi un gestionnaire de tâches qui aide le robot à planifier et exécuter des objectifs de haut niveau. Ce gestionnaire interagit avec des systèmes comme les systèmes d'exécution de fabrication (MES), permettant au robot de recevoir et d'agir sur des commandes complexes.

D'une certaine manière, le gestionnaire de tâches agit comme un pont entre les tâches quotidiennes et la planification plus avancée nécessaire pour des objectifs spécifiques. Il utilise un langage de description pour la planification qui simplifie le processus de création de séquences de tâches complexes.

#Stratégies de contrôle

La Stratégie de contrôle de SkiROS2 s'appuie sur une approche hybride. Ça veut dire qu'elle combine à la fois des méthodes réactives et de planification. Le système peut faire des plans à long terme tout en étant réactif aux changements immédiats dans l'environnement.

Cette conception permet une gestion sophistiquée des tâches. Pendant que le robot planifie son prochain mouvement, il peut toujours réagir à des événements inattendus. Cette double capacité rend SkiROS2 plus efficace dans des environnements dynamiques.

#Types de compétences

Les compétences dans SkiROS2 peuvent être divisées en deux catégories : compétences primitives et compétences composées. Les compétences primitives représentent des actions simples comme déplacer un bras robotique ou ouvrir un pince. Les compétences composées sont plus complexes et peuvent impliquer des séquences de compétences primitives.

La description des compétences aide à définir ce qu'une compétence peut faire, quels paramètres elle nécessite et quelles conditions doivent être remplies. Cette organisation claire aide lors de la création et de la gestion des compétences, garantissant que les robots peuvent exécuter des tâches efficacement.

#Cas d'utilisation pratiques

SkiROS2 est conçu avec des applications du monde réel en tête. Voici quelques scénarios où il peut être particulièrement utile :

#Tâche de prise et de placement

Dans une tâche de prise et de placement, un robot mobile déplace des objets d'un endroit à un autre. Par exemple, un robot pourrait devoir ramasser un objet et le placer sur un autre poste de travail. Il doit naviguer entre les emplacements et utiliser son bras pour saisir l'objet, tout en s'assurant qu'il est bien aligné avec l'objet.

SkiROS2 simplifie ce processus en utilisant des compétences prédéfinies. Plutôt que de nécessiter une vaste intervention humaine, le système peut automatiquement déterminer quelles actions entreprendre en fonction de sa programmation et de sa compréhension de l'environnement.

#Insertion de piston à double bras

Ce cas d'utilisation implique des opérations précises, comme l'insertion d'un piston dans un bloc moteur. Le robot doit synchroniser ses deux bras pour réaliser la tâche avec précision. Cela nécessite non seulement l'exécution de compétences mais aussi la capacité de s'adapter en fonction des retours en temps réel de son environnement.

SkiROS2 permet au robot d'apprendre de ses expériences passées, améliorant sa précision au fil du temps. Par exemple, si le robot voit qu'il doit ajuster sa position légèrement pour réussir l'insertion, il peut apprendre à faire ces ajustements à l'avenir.

#Apprentissage par renforcement

SkiROS2 peut également être utilisé pour enseigner aux robots de nouvelles compétences grâce à l'apprentissage par renforcement. Cela se produit lorsqu'un robot apprend par essais et erreurs, recevant des retours basés sur sa performance. Par exemple, un robot peut s'entraîner à pousser des objets et à apprendre la meilleure façon d'appliquer de la force.

En étant capable de réaliser des simulations et de tester différentes approches, le robot peut trouver les méthodes les plus efficaces pour différentes tâches. Cet apprentissage continu aide à améliorer la performance globale.

#Conclusion

SkiROS2 offre une solution moderne pour contrôler des robots autonomes. En se concentrant sur une représentation claire des connaissances, une gestion des compétences flexible et une intégration avec des systèmes existants, il répond aux défis rencontrés dans le paysage robotique d'aujourd'hui.

La plateforme supporte diverses applications, permettant aux robots d'exécuter une large gamme de tâches. Avec SkiROS2, les robots peuvent s'adapter à des environnements changeants, apprendre de leurs expériences et travailler sans accroc avec d'autres systèmes. L'avenir de la robotique semble prometteur avec des plateformes innovantes comme SkiROS2 qui répondent aux exigences de tâches industrielles et de services complexes.