Celem projektu było opracowanie metodyki projektowania układów sterowania robotów aktywnie analizujących swoje otoczenie.

Zadanie to wymagało odpowiedzi na pytania dotyczące elementów, które należy wyróżnić w strukturze systemu sterowania oraz umiejętności (zachowań), które robot musi posiadać. Opracowana metodyka, opierająca się na wielostopniowej dekompozycji systemu sterowania, umożliwia projektowanie i określanie w formalny sposób struktury i działania systemów sterowania robotów wykorzystujących paradygmat aktywnej wizji.

W wyniku przeprowadzonych badań opracowano metodę specyfikacji układów sterowania robotów, opisującą zarówno ich strukturę, jak i działanie. Zaproponowaną notację, metodę specyfikacji, przykłady jej zastosowania wraz z wynikami eksperymentalnej weryfikacji opisano w rozprawie doktorskiej pt. „Design of Structures and Behaviours of Robot Control Systems Using Active Vision”. Pośrednie wyniki prac wygłoszono na Krajowej Konferencji Robotyki (referat pt. „Projektowanie układów sterowania robotów. Część I: Metodyka”) oraz zostały opublikowane w czasopiśmie (artykuł “Robot control system design exemplified by multi-camera visual servoing”, przyjęty do Journal of Intelligent and Robotic Systems, 20 punktów wg listy ministerialnej 2012, JCR, IF’2011: 0.829).

1. T. Kornuta and C. Zieliński
   Robot control system design exemplified by multi-camera visual servoing
   Journal of Intelligent & Robotic Systems, vol. 77, no. 3–4, pp. 499–524, 2015
   [ BIB | DOI | abstract ]

   @article{Kornuta:13_irs-twiki,
     author = {Kornuta, Tomasz and Zieliński, Cezary},
     title = {Robot control system design exemplified by multi-camera visual servoing},
     journal = {Journal of Intelligent \& Robotic Systems},
     year = {2015},
     volume = {77},
     number = {3--4},
     pages = {499--524},
     doi = {10.1007/s10846-013-9883-x},
     projects = {NCN2012Kornuta},
     lang = {en},
     owner = {tkornuta},
     timestamp = {2013.05.16},
     twiki = {jcr},
     note = {Zielinski}
   }
   

   The article investigates the problem of designing robot control systems. It starts with a brief overview of general control architectures, followed by the presentation of the design methodology based on the concept of an embodied agent. Multi-level decomposition of system structure enables the formulation of the operation of each of the resulting subsystems in terms of transition functions, specifying their state evolution. The paper also introduces mathematical and graphical notations, complementing each other, defining formally the control system behaviour. As an example the specification of a control system of a robot utilizing multi-camera visual servoing for object following is presented.

2. T. Kornuta
   Design of Structures and Behaviours of Robot Control Systems Using Active Vision
   PhD thesis, Warsaw University of Technology, 2012
   [ BIB | abstract | URL ]

   @phdthesis{Kornuta:2012_phd-twiki,
     author = {Kornuta, Tomasz},
     title = {Design of Structures and Behaviours of Robot Control Systems Using Active Vision},
     school = {Warsaw University of Technology},
     year = {2012},
     projects = {NCN2012Kornuta},
     lang = {en},
     owner = {tkornuta},
     timestamp = {2013.05.15},
     twiki = {phd},
     url = {http://gitlab-stud.elka.pw.edu.pl/robotyka/rpmpg_pubs/-/raw/main/2012/2012_tkornuta_phd.pdf}
   }
   

   This monograph concerns the design of robotic systems utilizing active vision, especially focusing on two aspects: the structure of the control system and the behaviours of the robot enabling effective control of its visual perception. It presents the decomposition of the system structure into several types of subsystems and the definition of their actions in terms of transition functions. A unified method of description of both the structures and the behaviours is proposed. The developed supplementing each other mathematical and graphical notations lead to the specification detailed enough for the deep understanding and implementation of a given system. Utility of the tool has been validated on three robotic systems emphasizing various aspects of active vision, including switching of different behaviours depending on the task and the state of the environment, changing the way the system processes the visual information and the simultaneous utilization of a pair of cameras.

3. T. Kornuta and C. Zieliński
   Projektowanie układów sterowania robotów. Część I: metodyka
   in XIII Krajowa Konferencja Robotyki – Postępy robotyki, 2012, vol. 2, no. 182, pp. 599–606
   [ BIB | abstract ]

   @inproceedings{Kornuta:2012_KKR_metodyka-en,
     author = {Kornuta, Tomasz and Zieliński, Cezary},
     booktitle = {XIII Krajowa Konferencja Robotyki -- Postępy robotyki},
     title = {{Projektowanie układów sterowania robotów. Część I: metodyka}},
     year = {2012},
     note = {Design of Robot Control Systems. Part I: Methodology - Zielinski},
     number = {182},
     pages = {599-606},
     publisher = {Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej},
     series = {Prace Naukowe – Elektronika},
     volume = {2},
     conference = {kkr12},
     projects = {NCN2012Kornuta},
     lang = {en},
     location = {Świeradów Zdrój, 12--16 Września 2012},
     owner = {tkornuta},
     timestamp = {2013.01.06},
     twiki = {inbook}
   }
   

   The two part article presents a methodology of designing multi-robot control systems. This part presents a brief overview of control architectures and describes the design methodology based on the concept of an embodied agent. An agent is decomposed into control subsystem, virtual effectors and receptors. The each of those components contains internal memory and communication buffers. Those form the arguments of transition functions which compute values for output buffers of those components. Those functions specify the evolution of component state, which in turn define their behaviours. Those functions are expressed mathematically and graphically by data flow diagrams. The second part applies the presented methodology to the specification of a control system of a robot utilizing the idea of active vision.

4. T. Kornuta, M. Stefańczyk, and C. Zieliński
   Projektowanie układów sterowania robotów. Część II: Aktywna wizja
   in Proceedings of the 12th National Conference on Robotics – Advances in Robotics, 2012, vol. 2, no. 182, pp. 607–616
   [ BIB | abstract | URL ]

   @inproceedings{kornuta12projektowanie-eng-twiki,
     author = {Kornuta, Tomasz and Stefańczyk, Maciej and Zieliński, Cezary},
     booktitle = {Proceedings of the 12th National Conference on Robotics -- Advances in Robotics},
     title = {{Projektowanie układów sterowania robotów. Część II: Aktywna wizja}},
     year = {2012},
     editor = {Tchoń, K. and Zieliński, Cezary},
     note = {Design of Robot Control Systems. Part II: Active Vision - Zielinski},
     number = {182},
     pages = {607--616},
     publisher = {Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej},
     series = {Prace Naukowe – Elektronika},
     volume = {2},
     conference = {kkr12},
     projects = {NCN2012Kornuta},
     lang = {en},
     location = {Świeradów Zdrój, 12--16 Września 2012},
     twiki = {inbook},
     url = {https://gitlab-stud.elka.pw.edu.pl/robotyka/rpmpg_pubs/-/raw/main/2012/kornuta12kkr2}
   }
   

   Dwuczęściowy artykuł poświęcono metodyce projektowania układów sterowania robotów. W pierwszej części przedstawiono krótki przegląd architektur systemów robotycznych oraz przedstawiono metodykę projektowania systemów wielorobotowych wykorzystującą pojęcia: agenta upostaciowionego oraz funkcji przejścia. W poniższej drugiej części metodyka ta została wykorzystana do specyfikacji systemu robotycznego potrafiącego rozróżnić obiekty płaskie od przestrzennych. Wyniki przeprowadzonych eksperymentów potwierdzają poprawność specyfikacji, jak i stworzonej na jej bazie implementacji.