Control Architectures of Robots 2015

Control Architectures of Robots 2015

Description

This conference is aimed at addressing important aspects of robot control architectures, with a specific emphasis on distribution, verification and validation, languages and modeling, and implementation of control architectures. It brings together researchers and practitioners from universities, institutions and industries, working in this field. It intends to be a meeting to expose and discuss gathered expertise, identified rends and issues, as well as new scientific results and applications around software control architectures related topics, through plenary invited papers.

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Theme

Due to their increasing complexity, nowadays intervention robots, that to say those dedicated for instance to exploration, security or defence applications, definitely raise huge scientific and commercial issues. Whatever the considered environment, terrestrial, aerial, marine or even spatial, this complexity mainly derives from the integration of multiple functionalities: advanced perception, planning, navigation, autonomous behaviours, in parallel with communication or robots coordination enable to tackle more and more difficult missions.

But robots can only be equipped with such functions if an appropriate hardware and software structure is embedded: the software architectures will hence be the main concern of this conference.

As quoted above, the control architecture is thus a necessary element for the integration of a multitude of works; it also permits to cope with technological advances that continually offer new devices for communication, localization, computing, etc. As a matter of fact, it should be modular, reusable, scalable and even readable (ability to analyze and understand it).

Besides, such properties ease the sharing of competencies among the robotics community, but also with computer scientists and automatics specialists as the domain is inherently a multidisciplinary one.

Numerous solutions have been proposed, based on the “classical” three layers architecture or on more “modern” approaches such as object or component oriented programming. Actually, almost every robot integrates its own architecture; the workshop will thus be a real opportunity to share reflections on these solutions but also on related needs, especially on middleware for robotics, which are of particular importance in multi-robot applications for instance.

Hence, this conference on control architectures of robots aims at gathering a large number of robotics actors (researchers, manufacturers as well as state institutions) in order to highlight the multiple issues, key difficulties and potential sources of advances.

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Architectures Logicielles pour la Robotique Autonome, les Systèmes Cyber-Physiques et les Systèmes Auto-Adaptables

Depuis une vingtaine d'années, la robotique autonome fait face à une croissance rapide dans la complexité des besoins et des exigences pour des robots chargés de missions multiples, capables de se coordonner, et développés de telle manière que des garanties de sûreté et de sécurité puissent être vérifiées et certifiées en vue d'une utilisation dans un environnement humain. En parallèle, une évolution similaire dans le domaine des systèmes temps-réel embarqués répartis a justifié l'émergence du domaine des systèmes « cyber-physiques » réflétant une montée similaire en complexité. D'autres domaines sont également apparus, comme l'informatique autonomique, partageant les mêmes objectifs scientifiques dans la conception et la mise en oeuvre de leurs architectures logicielles.

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Les architectures logicielles dans ces différents domaines cherchent toutes globalement à intégrer un système informatisé de contrôle avec d'autres traitements d'informations de plus en plus lourds (cartographie, planification, analyse de données, apprentissage, etc.), et ce dans un contexte en prise constante avec le monde réel. L'expérience de ces vingt dernières années en robotique autonome montre que la réalisation d'architectures logicielles correctes et sûres, facilement réutilisables et évolutives reste un défi formidable car il est très difficile d'obtenir un bon découplage entre capteurs, contrôle, algorithmes et actionneurs. La prise en compte du temps et des contraintes diverses a mené à des systèmes très couplés, où les caractéristiques des capteurs et des actionneurs de même que le cahier des charges des fonctionnalités attendues finissent par dicter des solutions spécifiques en termes d'algorithmes, d'architectures, de configurations des intergiciels et du système, etc., solutions qui sont coûteuses à développer et ensuite difficiles à valider, à vérifier et à faire évoluer.

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Après le succès de la Première Journée sur les Architectures Logicielles pour la Robotique Autonome, les Systèmes Cyber-Physiques et les Systèmes Auto-Adaptables organisée le 1er décembre 2014 au LIP6 à Paris, ces secondes journées sont organisées pour poursuivre l'animation de la communauté par des échanges et des collaborations s'attaquant aux défis scientifiques communs au génie logiciel et au développement de ces architectures de contrôle, autonomiques et cyber-physiques.

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Pour cette seconde édition, la thématique centrale de la journée est la modélisation, le contrôle et la simulation pour une conception des architectures logicielles visant leur validation et leur vérification.

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Les architectures de contrôle robotiques, autonomiques et cyber-physiques, en tant que systèmes de contrôle en réseau, sont des entités logicielles particulièrement difficiles à valider et à vérifier formellement. Pourtant, de plus en plus sensibilisé par la commercialisation de certains robots et par la réalisation de démonstrateurs pour répondre à différents défis (DGA Carotte, Total, DARPA Challenge, ...), le monde de la robotique a pris conscience de cet enjeu majeur auquel sont aussi confrontés les mondes des systèmes cyber-physiques et autonomiques.

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L'expérience de la robotique autonome montre également que le test en conditions réelles est coûteux, difficile à contrôler et à mettre en oeuvre et rarement d'une converture suffisante pour valider l'architecture. La simulation, en particulier, offre une approche permettant d'immerger le système dans un environnement contrôlé, mais également de réduire la complexité des tests en simulant tout ou partie de l'architecture, par exemple pour remplacer un déploiement en réseau par un déploiement en local simulant les communications. Les avancées récentes en vérification montrent de leur côté que devant la complexité, seule l'utilisation de régularités et de patrons bien définis permettra de progresser vers une vérification formelle, partielle ou complète. Dans cet optique, le thème central de la journée vise à explorer l'impact de la prise en compte tôt dans la conception des architectures de référence et des architectures applicatives du besoin de les simuler pour les valider et de les analyser pour les vérifier.

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Des contributions sur les approches de conception, modélisation et de mise en oeuvre, de même que les expériences réalisées dans les domaines de l'automatique, des systèmes embarqués répartis, des architectures de contrôle de robots, des systèmes autonomiques et des systèmes cyber-physiques en général sont particulièrement attendues. Des contributions peuvent également être soumises sur les thématiques générales suivantes (toujours comprises dans l'optique des architectures logicielles pour la robotique autonome, les systèmes cyber-physiques et les systèmes auto-adaptables) :

• définition d'architectures logicielles
• langages de programmation, abstractions de programmation, et patrons de conception
• spécification, modélisation et validation, en particulier en fonction de leur impact et contraintes sur les architectures logicielles
• les aspects du génie logiciel directement liés aux architectures logicielles : conception, développement, tests, validation, gestion du cycle de vie, etc.
• composition, coordination, inter-connexion de ces systèmes

Types de contributions

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Ces secondes journées seront organisées autour de présentations invitées et de présentations émanant des chercheurs, en parallèle avec la conférence hôte « Control Architectures of Robots, CAR 2015 ». Deux modalités de participation sont possibles :

• présentations longues requérant la soumission d'un article,
• posters requérant la soumission d'un article court,
• participation aux discussions en s'inscrivant simplement aux journées.

Pour éviter les problèmes de propriété intellectuelle, il ne sera pas fait d'actes formels de ces journées ; la présentation (longue ou poster) de travaux déjà publiés est donc possible, et il n'y aura pas de conflit pour les travaux qui sont en cours de soumission ailleurs ou le seront plus tard. Pour les auteurs qui le souhaiteront, les supports et les textes pourront cependant être mis sur le site des Journées.