Controllo di sciami robotici in ambiente ibrido fisico-virtuale: un dimostrativo

I sistemi di robotica a sciame offrono grandi potenzialit`a per la soluzione di problemi complessi che richiedono un alto grado di coordinamento e copertura territoriale, come l’ottimizzazione di flotte di veicoli con l’obiettivo di riuderre al contempo i costi e migliorando la sostenibilit`a oppure la creazione di formazioni spaziali adattive per droni e satelliti per ottimizzare la mappatura di un’area o servizi di comunicazione. La validazione sperimentale rimane di questi sistemi rimanre per`o difficile in quanto i simulatori mancano di realismo, mentre l’impiego di flotte fisiche ha costi proibitivi. Questo progetto di tesi affronta la sfida progettando e implementando un sistema ibrido fisico-virtuale per il controllo di sciami robotici, basato sul paradigma dell’Aggregate Computing (AC). Partendo da un framework dimostrativo esistente, il contributo `e duplice. Primo, `e stato sviluppato un emulatore software che simula un numero arbitrario di agenti robotici (gestendone cinematica e stato) e si integra nell’architettura Message-Oriented Middleware (MOM) esistente. Questo permette a un numero scalabile di robot virtuali di coesistere e interagire in tempo reale con robot fisici limitati, eseguendo tutti lo stesso programma aggregato ScaFi. Secondo, il sistema `e stato esteso per includere ostacoli virtuali, che agiscono come un’istanza di realt`a aumentata. Questi ostacoli sono percepiti dall’intero sciame e ne influenzano attivamente la navigazione. Lo schema di reazione `e implementato tramite una composizione di campi vettoriali repulsivi (dagli ostacoli) e attrattivi (dalla logica di formazione). Il sistema `e stato validato sperimentalmente con demo qualitative per dimostrare l’effettiva interazione e influenza reciproca tra agenti fisici e virtuali. Il lavoro produce quindi un dimostrativo validato che facilita la prototipazione e il testing di comportamenti collettivi complessi, mediando tra simulazione pura e sperimentazione reale.