Groupes hétérogènes d'Agents et de Robots avec Autonomie Décisionnelle pour la reconnaissance, la surveillance et la sécurité des biens et des personnes – GARDES

L’objectif de ce projet est d’explorer une nouvelle voie de recherche en termes d’architecture, de modèles et d’algorithmes à base de la théorie de la décision et la théorie des jeux pour le contrôle d’une bulle opérationnelle. Cette dernière est composée de robots autonomes se déplaçant en formation, en s’adaptant aux mouvements de robots habités ou télé-opérés (stratégie de déplacement inconnue) qui soutiennent un groupe de personnes (combattants) pour reconnaître, surveiller ou sécuriser leur environnement immédiat. Pour de tels systèmes, le projet GARDES proposera une bulle opérationnelle (BO) avec un mode hiérarchique d’interaction dont le niveau le plus haut concerne l’interaction entre les robots autonomes (RA) et les robots habités ou télé-opérés (RH) et le niveau le plus bas concerne l’interaction entre les personnes (soldats) et les RA qui permet aux soldats de faire appel à un robot pour une tâche particulière et à tout moment (robots en mode semi-autonome puisque le soldat le télé-opère ou lui passe des ordres).

Pour cela, GARDES proposera une approche décisionnelle pour des robots capables : (1) d’être autonomes et de se coordonner pour réaliser au mieux une mission ; (2) d’interagir avec les soldats pour assistance, sécurisation ou demande d’une télé opération (autonomie ajustable et adaptative). Pour lever ces défis, GARDES propose d’étudier les objectifs scientifiques suivants :

1. L’autonomie ajustable multi-robots : comment les RA prennent des décisions pour non seulement coordonner leurs activités avec celles des autres robots (autonomes, habités ou télé-opérés) mais aussi pour répondre aux ordres des soldats y compris aux demandes de télé-opération. Cet objectif s’appuiera sur un modèle dit Mixed MDP (MI-MDP) qui permet à un robot de décider quand être autonome et quelle activité réaliser ou quand intégrer les ordres des soldats et les demandes de télé-opération. L’objectif est de concevoir un modèle décisionnel décentralisé mixé (Mixed DEC-MDP) pour une autonomie ajustable d’une flotte de robots. Ce point est innovant par rapport à l’état de l’art. Sur le plan des interactions Homme-Robot, il s’agira également de veiller à ce que les ordres humains restent dans tous les cas prioritaires sur les comportements autonomes, afin que les personnels conservent à chaque instant la maîtrise complète du système robotisé.
2. L’interaction hétérogène entre RA et RH : Il s’agit de permettre à chaque robot RA de calculer une stratégie coordonnée avec les autres RA mais aussi les robots RH (télé-opérés ou véhicules pilotés) dont la stratégie de comportement est inconnue (alors que les RA sont supposés tous se comporter de la même manière). La thèse DGA d’Arnaud Canu est un point de départ qu’il faut adapter dans ce contexte en tenant compte de l’observabilité partielle et la communication limitée mais aussi aux jeux stochastiques de Stackelberg où les RH sont considérés comme des leaders et les RA comme des suiveurs. Il s’agit d’un point innovant par rapport à l’état de l’art.
3. Le contrôle d’une bulle opérationnelle : Etendre les modèles décisionnels permettant à un peloton composé de RA : (1) de coordonner leur activités, (2) de décider du mode d’autonomie utilisé (autonomie ajustable) et (3) de s’adapter aux mouvements des RH et aux demandes des combattants. Ce problème sera vu comme jeu stochastique partiellement observable de Stackelberg (Stackelberg POGS). A notre connaissance, il n’existe aucun travail ayant envisagé une extension de POGS de Stackelberg pour l’autonomie ajustable. GARDES proposera un modèle dans ce sens et apportera une originalité par rapport à l’état de l’art.

Des briques logicielles seront développées et fournies pour cet effet et intégrées dans des robots de type µtrooper ou Nerva du partenaire Nexter