THÈSE En vue de l'obtention du DOCTORAT DE L'UNIVERSITÉ DE TOULOUSE délivré par l'Institut Supéri... more THÈSE En vue de l'obtention du DOCTORAT DE L'UNIVERSITÉ DE TOULOUSE délivré par l'Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace Spécialité : Intelligence Articielle / Systèmes Embarqués présentée et soutenue par Julien GUITTON le 31 mars 2010 Architecture hybride pour la planication d'actions et de déplacements JURY M. Rachid ALAMI, président du jury M. Raja CHATILA M. François CHARPILLET M. Jean-Loup FARGES M. Christian LAUGIER, rapporteur M. Adbel-Illah MOUADDIB, rapporteur École doctorale : Systèmes Unité de recherche : ONERA -DCSD Directeur de thèse : M. Raja Chatila Directeur de thèse : M. Jean-Loup Farges Mots-clés Planication hybride, planication d'actions, planication de déplacements, raisonnement symbolique et géométrique, robotique mobile, architecture robotique.
HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe), Sep 1, 2012
This paper presents an extension of a hierarchical planning approach designed to handle multi-age... more This paper presents an extension of a hierarchical planning approach designed to handle multi-agent problems and, more especially, Human-Robot Interaction problems in which a robot and a human have to collaborate in order to achieve a joint goal. Our method allows to reason and plan for agents that have different or incomplete beliefs in order to produce feasible and comprehensible plans. It is based on a new description of the agent's beliefs and a mechanism that produces and inserts some communication actions into the current plan.
HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe), May 22, 2012
Cet article présente une extension d'une approche de planification hiérarchique pour la gestion d... more Cet article présente une extension d'une approche de planification hiérarchique pour la gestion des problèmes multi-agents et, plus spécialement, pour les problèmes d'interaction Homme-Robot dans lesquels un robot et un humain doivent coopérer pour atteindre un but commun. La méthode proposée permet de raisonner et de planifier pour des agents qui ont des croyances différentes ou incomplètes. Elle s'appuie sur une nouvelle description des croyances des agents et sur un mécanisme permettant de produire et d'insérer des actions de communication dans le plan courant. Ces actions de communication ont pour fonction de transmettre des informations d'un agent à l'autre.
HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe), Aug 1, 2011
This paper addresses some key decisional issues that are necessary for a cognitive robot which sh... more This paper addresses some key decisional issues that are necessary for a cognitive robot which shares space and tasks with a human. We adopt a constructive approach based on the identification and the effective implementation of individual and collaborative skills. The system is comprehensive since it aims at dealing with a complete set of abilities articulated so that the robot controller is effectively able to conduct in a flexible manner a collaborative task with a human partner. These abilities include geometric reasoning and situation assessment based essentially on perspective-taking and affordances, management and exploitation of each agent (human and robot) knowledge in a separate cognitive model, human-aware task planning and human and robot interleaved plan achievement.
Robots should be capable of interacting in a cooperative and adaptive manner with their human cou... more Robots should be capable of interacting in a cooperative and adaptive manner with their human counterparts in open-ended tasks that can change in real-time. An important aspect of the robot behavior will be the ability to acquire new knowledge of the cooperative tasks by observing and interacting with humans. The current research addresses this challenge. We present results from a cooperative human-robot interaction system that has been specifically developed for portability between different humanoid platforms, by abstraction layers at the perceptual and motor interfaces. In the perceptual domain, the resulting system is demonstrated to learn to recognize objects and to recognize actions as sequences of perceptual primitives, and to transfer this learning, and recognition, between different robotic platforms. For execution, composite actions and plans are shown to be learnt on one robot and executed successfully on a different one. Most importantly, the system provides the ability to link actions into shared plans, that form the basis of human-robot cooperation, applying principles from human cognitive development to the domain of robot cognitive systems.
2009 Ieee Rsj International Conference on Intelligent Robots and Systems, Oct 1, 2009
In order to define an architecture for task and motion planning of a mobile robot, we propose the... more In order to define an architecture for task and motion planning of a mobile robot, we propose the Cell-RRT path planner that combines the advantages of planning approaches by decomposition of the environment and the advantages of probabilistic approaches. Experiments of the method for various decomposition granularities and various adjustments of the planner settings show that using a bias towards the goal while choosing a random configuration reduces the paths length but can cause failures, that the choice of the criterion for analysing the environment is important, and that the method can profit from a reuse of already made computations in a part of the environment.
Les techniques actuelles de planification permettent de résoudre des problèmes académiques de plu... more Les techniques actuelles de planification permettent de résoudre des problèmes académiques de plus en plus complexes. Cependant les problèmes du monde réel comme par exemple les problèmes pour lesquels un robot doit agir et se déplacer dans l'environnement ne présentent toujours pas de méthodes génériques de résolution satisfaisantes. Dans cet article, nous essayons de démontrer clairement les avantages de l'utilisation d'une architecture de planification hybride pour la résolution de tels problèmes. Cette architecture est composée d'un planificateur de tâches et d'un planificateur spécialisé dédié aux calculs des chemins. Nous mettons en valeur les gains de performance relatifs à un calcul de chemin par une méthode adéquate sur un benchmark couramment utilisé en planification : le domaine des rovers. Puis nous proposons et étudions différentes méthodes pour coupler un planificateur hiérarchique (HTN) avec un planificateur de chemins. Cette étude montre qu'une approche dans laquelle la recherche d'un plan symbolique et la recherche d'un ensemble de chemins correspondants sont entrelacées produit de meilleurs performances que les approches hiérarchiques actuellement utilisées. Enfin, nous proposons de remplacer les opérateurs de navigation du domaine de planification par un ensemble de préconditions géométriques. Ces préconditions sont ajoutées aux tâches nécessitant un déplacement pour être réalisées. Mots-clés : planification de tâches, planification de chemin, architecture, robotique mobile
Les recherches, qui ont menéesa la planification actuelle, ont commencé dans les années 60 sous l... more Les recherches, qui ont menéesa la planification actuelle, ont commencé dans les années 60 sous la forme de programmes dont le but était de simuler la capacité de raisonnement de l'être humain. Un des premiers programmes fut le General Program Solver (GPS) par ...
Ce document présente le problème de la planification de mission pour un ensemble de drones de com... more Ce document présente le problème de la planification de mission pour un ensemble de drones de combat autonomes évoluant dans un environnement dangereux. Mots-clés : véhicule aérien autonome, planification de mission, allocation de tâches, calcul de trajectoire.
Autonomous mobile robots such as planetary rover need task and path planning abilities in order t... more Autonomous mobile robots such as planetary rover need task and path planning abilities in order to fulfill their assigned missions. Task planning is caracterized by a symbolic reasoning and aims at defining a sequence of actions which will be executed to achieve the goals of the mission. Path planning allows to find some ways in the environment to reach these
Résumé : Les techniques actuelles de planification permettent de résoudre des problèmes académiqu... more Résumé : Les techniques actuelles de planification permettent de résoudre des problèmes académiques de plus en plus complexes. Cependant les problèmes du monde réel comme par exemple les problèmes pour lesquels un robot doit agir et se déplacer dans l'environnement ne présentent toujours pas de mé- thodes génériques de résolution satisfaisantes. Dans cet article, nous essayons de démontrer clairement les
THÈSE En vue de l'obtention du DOCTORAT DE L'UNIVERSITÉ DE TOULOUSE délivré par l'Institut Supéri... more THÈSE En vue de l'obtention du DOCTORAT DE L'UNIVERSITÉ DE TOULOUSE délivré par l'Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace Spécialité : Intelligence Articielle / Systèmes Embarqués présentée et soutenue par Julien GUITTON le 31 mars 2010 Architecture hybride pour la planication d'actions et de déplacements JURY M. Rachid ALAMI, président du jury M. Raja CHATILA M. François CHARPILLET M. Jean-Loup FARGES M. Christian LAUGIER, rapporteur M. Adbel-Illah MOUADDIB, rapporteur École doctorale : Systèmes Unité de recherche : ONERA -DCSD Directeur de thèse : M. Raja Chatila Directeur de thèse : M. Jean-Loup Farges Mots-clés Planication hybride, planication d'actions, planication de déplacements, raisonnement symbolique et géométrique, robotique mobile, architecture robotique.
HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe), Sep 1, 2012
This paper presents an extension of a hierarchical planning approach designed to handle multi-age... more This paper presents an extension of a hierarchical planning approach designed to handle multi-agent problems and, more especially, Human-Robot Interaction problems in which a robot and a human have to collaborate in order to achieve a joint goal. Our method allows to reason and plan for agents that have different or incomplete beliefs in order to produce feasible and comprehensible plans. It is based on a new description of the agent's beliefs and a mechanism that produces and inserts some communication actions into the current plan.
HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe), May 22, 2012
Cet article présente une extension d'une approche de planification hiérarchique pour la gestion d... more Cet article présente une extension d'une approche de planification hiérarchique pour la gestion des problèmes multi-agents et, plus spécialement, pour les problèmes d'interaction Homme-Robot dans lesquels un robot et un humain doivent coopérer pour atteindre un but commun. La méthode proposée permet de raisonner et de planifier pour des agents qui ont des croyances différentes ou incomplètes. Elle s'appuie sur une nouvelle description des croyances des agents et sur un mécanisme permettant de produire et d'insérer des actions de communication dans le plan courant. Ces actions de communication ont pour fonction de transmettre des informations d'un agent à l'autre.
HAL (Le Centre pour la Communication Scientifique Directe), Aug 1, 2011
This paper addresses some key decisional issues that are necessary for a cognitive robot which sh... more This paper addresses some key decisional issues that are necessary for a cognitive robot which shares space and tasks with a human. We adopt a constructive approach based on the identification and the effective implementation of individual and collaborative skills. The system is comprehensive since it aims at dealing with a complete set of abilities articulated so that the robot controller is effectively able to conduct in a flexible manner a collaborative task with a human partner. These abilities include geometric reasoning and situation assessment based essentially on perspective-taking and affordances, management and exploitation of each agent (human and robot) knowledge in a separate cognitive model, human-aware task planning and human and robot interleaved plan achievement.
Robots should be capable of interacting in a cooperative and adaptive manner with their human cou... more Robots should be capable of interacting in a cooperative and adaptive manner with their human counterparts in open-ended tasks that can change in real-time. An important aspect of the robot behavior will be the ability to acquire new knowledge of the cooperative tasks by observing and interacting with humans. The current research addresses this challenge. We present results from a cooperative human-robot interaction system that has been specifically developed for portability between different humanoid platforms, by abstraction layers at the perceptual and motor interfaces. In the perceptual domain, the resulting system is demonstrated to learn to recognize objects and to recognize actions as sequences of perceptual primitives, and to transfer this learning, and recognition, between different robotic platforms. For execution, composite actions and plans are shown to be learnt on one robot and executed successfully on a different one. Most importantly, the system provides the ability to link actions into shared plans, that form the basis of human-robot cooperation, applying principles from human cognitive development to the domain of robot cognitive systems.
2009 Ieee Rsj International Conference on Intelligent Robots and Systems, Oct 1, 2009
In order to define an architecture for task and motion planning of a mobile robot, we propose the... more In order to define an architecture for task and motion planning of a mobile robot, we propose the Cell-RRT path planner that combines the advantages of planning approaches by decomposition of the environment and the advantages of probabilistic approaches. Experiments of the method for various decomposition granularities and various adjustments of the planner settings show that using a bias towards the goal while choosing a random configuration reduces the paths length but can cause failures, that the choice of the criterion for analysing the environment is important, and that the method can profit from a reuse of already made computations in a part of the environment.
Les techniques actuelles de planification permettent de résoudre des problèmes académiques de plu... more Les techniques actuelles de planification permettent de résoudre des problèmes académiques de plus en plus complexes. Cependant les problèmes du monde réel comme par exemple les problèmes pour lesquels un robot doit agir et se déplacer dans l'environnement ne présentent toujours pas de méthodes génériques de résolution satisfaisantes. Dans cet article, nous essayons de démontrer clairement les avantages de l'utilisation d'une architecture de planification hybride pour la résolution de tels problèmes. Cette architecture est composée d'un planificateur de tâches et d'un planificateur spécialisé dédié aux calculs des chemins. Nous mettons en valeur les gains de performance relatifs à un calcul de chemin par une méthode adéquate sur un benchmark couramment utilisé en planification : le domaine des rovers. Puis nous proposons et étudions différentes méthodes pour coupler un planificateur hiérarchique (HTN) avec un planificateur de chemins. Cette étude montre qu'une approche dans laquelle la recherche d'un plan symbolique et la recherche d'un ensemble de chemins correspondants sont entrelacées produit de meilleurs performances que les approches hiérarchiques actuellement utilisées. Enfin, nous proposons de remplacer les opérateurs de navigation du domaine de planification par un ensemble de préconditions géométriques. Ces préconditions sont ajoutées aux tâches nécessitant un déplacement pour être réalisées. Mots-clés : planification de tâches, planification de chemin, architecture, robotique mobile
Les recherches, qui ont menéesa la planification actuelle, ont commencé dans les années 60 sous l... more Les recherches, qui ont menéesa la planification actuelle, ont commencé dans les années 60 sous la forme de programmes dont le but était de simuler la capacité de raisonnement de l'être humain. Un des premiers programmes fut le General Program Solver (GPS) par ...
Ce document présente le problème de la planification de mission pour un ensemble de drones de com... more Ce document présente le problème de la planification de mission pour un ensemble de drones de combat autonomes évoluant dans un environnement dangereux. Mots-clés : véhicule aérien autonome, planification de mission, allocation de tâches, calcul de trajectoire.
Autonomous mobile robots such as planetary rover need task and path planning abilities in order t... more Autonomous mobile robots such as planetary rover need task and path planning abilities in order to fulfill their assigned missions. Task planning is caracterized by a symbolic reasoning and aims at defining a sequence of actions which will be executed to achieve the goals of the mission. Path planning allows to find some ways in the environment to reach these
Résumé : Les techniques actuelles de planification permettent de résoudre des problèmes académiqu... more Résumé : Les techniques actuelles de planification permettent de résoudre des problèmes académiques de plus en plus complexes. Cependant les problèmes du monde réel comme par exemple les problèmes pour lesquels un robot doit agir et se déplacer dans l'environnement ne présentent toujours pas de mé- thodes génériques de résolution satisfaisantes. Dans cet article, nous essayons de démontrer clairement les
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