Temporal logic objectives in high-level path planning: discrete-event-based conceptual framework
Esta tesis propone nuevos marcos basados en Sistemas de Eventos Discretos (SED) bajo el formalismo de redes de Petri, que ofrecen soluciones de planificación para sistemas multirobot homógeneos y heterogéneos y garantizan misiones de alto nivel. Estas misiones suelen<br />describirse utilizand...
| Autores: | , , |
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| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2025 |
| País: | España |
| Institución: | Universidad de Zaragoza |
| Repositorio: | Zaguán. Repositorio Digital de la Universidad de Zaragoza |
| OAI Identifier: | oai:zaguan.unizar.es:162684 |
| Acceso en línea: | http://zaguan.unizar.es/record/162684 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | programación lineal planificación lenguajes formales |
| Sumario: | Esta tesis propone nuevos marcos basados en Sistemas de Eventos Discretos (SED) bajo el formalismo de redes de Petri, que ofrecen soluciones de planificación para sistemas multirobot homógeneos y heterogéneos y garantizan misiones de alto nivel. Estas misiones suelen<br />describirse utilizando especificaciones formales como la Logica Temporal Lineal (LTL), que captura de manera efectiva requisitos temporales y espaciales complejos. Formalismos alternativos de alto nivel, como la Lógica Temporal de Intervalos Métricos (MITL), amplían las capacidades de la LTL al incorporar intervalos de tiempo explícitos.<br />La primera contribución de esta tesis esta representada por un método de descomposición de tareas que reduce la complejidad de las misiones globales descritas en LTL al dividirlas en tareas mas pequeñas e independientes.<br />En segundo lugar, se presenta una estrategia de planificación que tiene como objetivo calcular trayectorias para un equipo robótico que satisfagan una misión descrita en lógica temporal, proporcionando una visión global del estado del equipo robótico. Las soluciones de planificación se obtienen mediante enfoques de programación dinámica y verificación de modelos. Especifícamente, se combinan dos representaciones en una única red de Petri denominada Red de Petri Compuesta, que considera los modelos robóticos y de misión unidos a través de una capa intermedia de lugares asociados a un conjunto de regiones de interés que los robots deben alcanzar y/o evitar según las especificaciones de alto nivel. La versatilidad del modelo combinado propuesto captura tanto las restricciones espaciales como las temporales del sistema multi-robot en relación con el espacio de trabajo, considerando especificaciones LTL y MITL. La especificación MITL se incorpora en un modelo denominado Red de Petri Compuesta con Tiempo.<br />La tercera contribución mejora el método de planificación al permitir el movimiento paralelo de los robots basado en trayectorias de misión precomputadas. Considera el espacio libre como un recurso compartido y aplica el algoritmo del Banquero para prevenir bloqueos.<br />Este enfoque mejora la eficiencia, garantiza un movimiento coordinado y libre de colisiones, y cumple con las misiones globales incluso en escenarios con recursos limitados, como pasajes estrechos.<br />Finalmente, se desarrolla una solución de planificación de movimiento que aborda la coordinación de un sistema robótico heterógeneo, garantizando una mision LTL basada en el paradigma de Nets-within-Nets (NwN). El nuevo marco propuesto, denominado Red de Petri de Equipo Robotico de Alto Nivel, examina una estructura jerárquica de redes de Petri que captura tanto los comportamientos locales de los robots como las restricciones globales de la misión. Ademas, se propone una función de sincronización que habilita el movimiento de robots con diferentes capacidades. Por lo tanto, esta solución facilita el manejo de sistemas multi-robot donde la heterogeneidad puede introducir una complejidad adicional, y los enfoques convencionales pueden tener dificultades para garantizar la coordinación y la escalabilidad.<br /> |
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