| Titre : | Multi-Robot Delivery System: Design, formal verification and Implementation |
| Auteurs : | Darine Ghebache, Auteur ; Amira Mghezzi, Larafi Ines Merarhemi, Auteur ; Asma Ammari, Auteur |
| Type de document : | Mémoire magistere |
| Editeur : | Biskra [Algérie] : Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Mohamed Khider, 2025 |
| Format : | 1 vol. (77 p.) / ill.couv.ill.encoul / 30cm |
| Langues: | Anglais |
| Langues originales: | Anglais |
| Résumé : |
Un système de livraison multi-robots est un réseau intelligent et coopératif de robots
autonomes capables d’effectuer collectivement des tâches de livraison. Ce projet de fin d’études présente la conception et la mise en oeuvre d’un système de livraison multi-robots visant à améliorer l’efficacité et la fiabilité des opérations logistiques. Le système s’appuiesur les avancées en systèmes embarqués, communications sans fil et navigation autonomepour permettre aux robots de travailler de manière coopérative dans des environnementsdynamiques. Face à la demande croissante en solutions de livraison intelligentes en Algérie,ce projet se concentre sur le développement d’un prototype testé à l’Université de Biskra. Le système proposé intègre des protocoles de communication permettant la coordinationen temps réel et la répartition des tâches entre les robots. De plus, un modèleformel du système coopératif proposé a été développé, et son comportement a été vérifié à l’aide de l’outil de vérification UPPAAL. Le processus de vérification met l’accent sur des propriétés essentielles telles que la sécurité (Safety) et la vivacité (Liveness), exprimées à l’aide de la logique des arbres de calcul (CTL). Les résultats obtenus à partir d’UPPAALconfirment que le système répond aux exigences spécifiées et démontre une robustesse etune fiabilité dans les opérations de livraison |
| Sommaire : |
General introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1 State of the art . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 Definition of robotics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.3 Definition of Multi-Robot System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.4 Autonomous Mobile Robots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.5 Mono vs Multi-robots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.6 Cooperative vs Competitive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.7 Inherent problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.8 Coordination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.9 Communication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.10 Task and Motion Planning in MRS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.10.1 Task planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.10.2 Motion planning: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.11 Decision Making: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.11.1 Centralized Decision-Making . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.11.2 Decentralized Decision Making: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.11.3 Hybrid Decision Making: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.12 Definition of Unified Modeling Language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.13 Model Checking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.13.1 Computation tree logic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.14 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2 Core Components and Development Tools for Robotic Systems . . . . 14 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.2 Robot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.3 Materials and Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.3.1 Hardware: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.3.2 Software: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3 System Modeling and Verification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.2 Detailed Description of the System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.2.1 Scenario Description: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.2.2 State Machine Diagram: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.2.3 Sequence Diagram: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.2.4 Verification with Uppaal: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4 Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.1 Hardware and Infrastructure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.1.1 Robot Platform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.1.2 Network and Broker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.1.3 Development Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.1.4 Module Breakdown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.1.5 Data Flow and Middleware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.2 Software Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.2.1 Navigation A-star Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.2.2 Obstacle Detection System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 4.2.3 Communication Protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4.2.4 Grid System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.2.5 Localization System with Encoder . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.3 Experimental Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4.3.1 Results of follow line system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4.3.2 Mobile Application Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.3.3 Prototype . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Conclusion and Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 |
| Type de document : | Mémoire master |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
| MINF/924 | Mémoire master | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
