Robert Valner kaitseb doktoritööd “Design of TeMoto, a software framework for dependable, adaptive, and collaborative autonomous robots”

04. detsembril kell 13.15 kaitseb Robert Valner füüsikalise infotehnoloogia erialal doktoritööd “Design of TeMoto, a Software Framework for Dependable, Adaptive, and Collaborative Autonomous Robots” (“TeMoto - töökindlate, adaptiivsete ja koostöövõimeliste autonoomsete robotite arendamise tarkvararaamistik”)

Juhendajad:
Kaasprofessor Karl Kruusamäe, Tartu Ülikool
Professor Alvo Aabloo, Tartu Ülikool

Oponent:
Kaasprofessor Markus Vincze 
Automation and Control Institute
Vienna University of Technology, Austria

Kokkuvõte: Autonoomsete robotite arendamise üks suurimaid motivatsioone on võtta inimestelt üle tööd, mis on eluohtlikud, stressirohked ja füüsiliselt rasked. Samas on usaldusväärse autonoomia saavutamine ettearvamatutes ja ohtlikes rakendusvaldkondades (tulekahjud, tuumajäätmete ja tuumakriiside haldamine, ehitise rusudes töötamine, kosmosemissioonid, jne) väljakutse, mis eeldab arendatavalt süsteemilt kaht vastuolulist omadust - kõrget usaldusväärsust ja komplekssust. Seetõttu eelistatakse väljakutsuvates keskkondades kaugjuhitavaid robotisüsteeme, kus usaldusväärse soorituse tagab kvalifitseeritud operaator. Kui aga roboti kaugjuhtimine ei ole võimalik (liiga suured vahemaad, keeruline keskkond, jne), peab robot olema paratamatult kas pool- või täielikult autonoomne.
Käesoleva doktoritöö eesmärkideks on: a) analüüsida tarkvara arendamise printsiipe, mis aitavad suurendada robotite autonoomia taset riskantsete ja keerukate ülesannete puhul; ning b) arendada välja tarkvara arhitektuur, mis on kooskõlas nende printsiipidega. Antud doktoritöö peamiseks väljundiks on tarkvara raamistik TeMoto, mis võimaldab arendada adaptiivseid, skaleeruvaid, robot-robot ja inim-roboti koostööle orienteeritud robotite tarkvara.
TeMoto on struktuurselt kolmekihiline arhitektuur (three-layer architecture), mis on kohandatud detsentraliseeritud ja hajusate mitme-roboti süsteemide jaoks, ja haldab käitusaegselt nii roboti missiooni (täitevkiht, ing. k. executive layer) kui ka tarkvara/riistvara ressursse (funktsionaalne kiht, ing. k. functional layer). Missioonide kirjeldamiseks on käesoleva töö raames arendatud välja formaat (Unified Meaning Representation Format, ehk UMRF), mis võimaldab kirjeldada kompleksseid, hierarhilisi, ja mitut robotit hõlmavaid missioone JSON-vormingus. UMRF'il baseeruvaid missioonikirjeldusi haldab C++ põhine teek TeMoto Action Engine, kus iga missiooni alamkomponent (navigeerimine, objektide manipuleerimine, jne) on dünaamiliselt laetav ja kontrollitav plugin. Ressursside haldamise kiht võimaldab dünaamiliselt kontrollida hierarhiliste ressursside elutsüklit, tagades ressursi korrektse allokeerimise/deallokeerimise ja veahalduse kanali. TeMoto on avatud lähtekoodiga ja mõeldud eeskätt töötamiseks nii ROS-i kui ROS2-ga, kuid põhitööriistu saab kasutada ka väljaspool ROS-i.
Antud töö on valideeritud erinevate stsenaariumite põhjal, mis kätkevad ressursside ja ülesannete haldamist, ning inim-robot ja robot-robot koostööd. TeMoto tarkvararaamistik on pidevas arenduses, ning käesolev töö annab ülevaate TeMoto hetkeseisundist, peamistest disainipõhimõtetest, arendatud tööriistadest ja tulevikusuundadest.
 

Kaitsmist saab jälgida ka Zoomis: https://ut-ee.zoom.us/j/9530588152?pwd=ZzgzMjY4YytzUkZ5aVRCd2pOdVNQQT09 (kohtumise ID: 953 058 8152, pääsukood: kaitsmine)