Koll på robotar som samarbetar

Dimos Dimarogonas utvecklar kontrollsystem för robotar som inte bara är programmerade för att utföra en specifik uppgift, utan också för att kunna samarbeta. Servicerobotar för kontor, fabriker och laboratorier är tänkbara framtida applikationer.

Dimos Dimarogonas

Docent i automatisk kontroll

Wallenberg Academy Fellow 2015

Lärosäte:
KTH

Forskningsområde:
Utvecklar decentraliserade multi-agentsystem, där flera olika robotar kan läsa av och samarbeta med varandra.

Två drönare med griparmar flyger runt i den nätinhägnade och madrasserade testytan på KTH:s Smart Mobility Lab. Ett par av doktoranderna i Dimos Dimarogonas forskargrupp står i strumplästen med sina fjärrkontroller utanför nätet, redo att kliva in och rädda drönarna när de krockar eller fastnar.

– För att kunna samarbeta måste robotarna lära sig att känna av omgivningen och ta flexibla beslut baserat på informationen de samlar in, säger Dimos Dimarogonas.

System av robotar och andra maskiner som kan samarbeta, så kallade multiagent-system, kan komma till nytta bland annat i kontorsmiljöer och i laboratorier, men också inom transportsektorn, i industriella processer eller för att bistå i sök- och räddningsinsatser. Det här ligger dock en bit in i framtiden, menar Dimos Dimarogonas.

–Vi kommer säkert att se fler och bättre servicerobotar de närmaste åren, vi har ju redan automatiska dammsugare och gräsklippare till exempel. Mer futuristiska robotar som klarar att samarbeta kommer inte finnas så snart som man kanske hoppas. Det krävs mer utvecklingsarbete för att de ska bli tillräckligt säkra och avancerade. Men teknologin är på gång, och här i Sverige händer det mycket både på universiteten och i industrin.

Tvärvetenskap nödvändigt

Det behövs kunskap från flera vetenskapsområden för att få flygande eller markbaserade robotar att agera med varandra och med människor, på ett säkert och flexibelt sätt. Dimos Dimarogonas har i sin forskargrupp samlat kompetens inom matematik, datorvetenskap, elektronik och mekanik. För närvarande är han huvudhandledare för åtta doktorander, varav en tysk industridoktorand från Bosch i Stuttgart.

Dimos Dimarogonas har alltid haft ett öga för applikationer och vill gärna koppla ihop sin forskning med ”verkligheten”.

– Det är roligt att ta fram teorier, utföra experiment och skriva vetenskapliga artiklar, men det är nödvändigt att också se nyttan för samhället.

Dimos Dimarogonas är född och uppvuxen i centrala Aten. Han studerade elektroteknik vid National Technical University of Athens, och disputerade inom automatiska kontrollsystem och multirobot-tillämpningar. År 2007 flyttade han till Sverige för en postdoktortjänst hos professor Karl Henrik Johansson på KTH. Det blev också ett par år som postdoktor vid MIT, i USA. Sedan 2010 är han åter på KTH, där han för närvarande hämtar mycket inspiration från datavetenskapen.

– Jag behövde en ny, intressant utmaning och såg att det fanns verktyg inom datavetenskap som kan användas för att be kontrollsystem att utföra en sekvens av uppgifter snarare än en enstaka uppgift. Det kallas ”formella verifieringsverktyg för distribuerad kontroll” och har varit mitt forskningsfokus det senaste året.

En stor del av Dimos Dimarogonas arbete handlar om få ihop tre grundläggande pusselbitar; nätverksdelen, hur robotarna kommunicerar och avläser varandra, den fysiska eller analoga delen samt mjukvarudelen, hur man ger specifika digitala instruktioner till kontrollsystemet.

– Vi kallar det hybridkontroll. Utmaningen är fusionen av de här tre bitarna och att studera om det finns grundläggande begränsningar i detta.

Anslaget ger både en akademisk frihet och en drivkraft. Utöver själva projektet jag har fått stöd till, så är det också ett erkännande av mina tidigare framsteg och ansträngningar inom området.”

Studerar begränsningar

Dimos Dimarogonas vill med stöd av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse utveckla ett decentraliserat kontrollsystem, där varje agent utgör en individuell enhet som tar egna beslut. I projektet använder han sig av formell verifikation för att definiera lämpliga sekvenser för avancerade uppgifter som robotarna kan utföra själva och tillsammans.

– I det här projektet studerar vi bland annat begränsningar i förhållande till tids- och sannolikhetsmässiga aspekter. Konkret betyder det att vi exempelvis sätter gränser för hur många minuter robotarna ska övervaka ett område. Eller, säg att det ska vara en 95-procentig sannolikhet för en viss åtgärd att lyckas, då behöver vi förstå vilka kontrollmekanismer som behövs för att uppnå detta.

En annan aspekt är själva avläsningen, hur robotarna känner av sin omgivning för att inte krocka eller göra fel saker. Inom multirobotsystem finns det en begränsning i hur mycket de olika agenterna kan läsa av.

–Frågan är hur man ska modellera detta, och hur det påverkar systemets beteende och resultat. Om du har servicerobotar med olika arbetsuppgifter i en kontorsmiljö, behöver deras interaktion med människor och övriga robotar koordineras och optimeras. Varje robot behöver ha reaktiva förmågor, kollisionsundvikande beteende till exempel.

En annan viktig aspekt som Dimos Dimarogonas studerar är hur robotsystemen ska bli socialt accepterade.

– Här handlar det om att förfina interaktionen mellan människa-robot. Robotutvecklingen har många nivåer att beakta och det är därför jag är så glad att jag forskar inom det här området. Det finns så många utmaningar och intressanta områden att utforska.

Text Susanne Rosén
Bild Magnus Bergström