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CoCoSim

Co-simulación en sistemas ciber-físicos aplicada a robots móviles cooperativos

Resumen del Proyecto #

Los Sistemas Cíber Físicos (SCF) son sistemas que integran computación, redes y procesos físicos, con bucles de realimentación donde procesos físicos impactan sobre procesos de cómputo y viceversa. Experimentar con SCFs implica un número importante de desafíos; algunos de ellos, por ejemplo, la escala, el costo de los equipos, o el tiempo inherente a los procesos físicos, generan la necesidad de contar con un ambiente de modelado y simulación en el que se puedan probar y validar desarrollos relacionados con los SCF.

La simulación de un sistema que integra aspectos físicos, de software y de redes de comunicaciones mediante la composición de diferentes simuladores específicos de cada una de estas áreas suele llamarse co-simulación. En una co-simulación cada simulador individual es visto como una caja negra capaz de implementar un cierto comportamiento, consumir entradas y producir salidas. Para lograr esta composición es necesario gestionar el intercambio de información entre las distintas plataformas, así como sincronizar su ejecución. Estos aspectos han sido abordados directa o indirectamente en diversas áreas, pero los resultados son siempre específicos del ámbito en el que han sido desarrollados. Más aún, la aparición relativamente reciente de la idea de digital twins, que ofrecen una forma novedosa de probar el impacto de diferentes decisiones de control en un entorno virtual simulado sin necesidad de cambios en el sistema físico, ha vuelto nuevamente relevantes los desafíos teóricos y prácticos que presenta la co-simulación.

Este proyecto se propone estudiar el problema de la co-simulación de SCF en general pero con un foco específico en el problema de co-simulación y los digital twins para sistemas de robots móviles cooperativos con comunicación inalámbrica. Para esto será necesario profundizar tanto en los aspectos teóricos de la simulación de sistemas híbridos (que modelan sistemas físicos y computacionales) como en los aspectos prácticos de implementación de estas plataformas de co-simulación, pero con especial énfasis en las latencias inducidas por los diferentes simuladores involucrados y la velocidad de simulación global. Además de los resultados teóricos esperados, se los plasmará en una plataforma de co-simulación que sirva de base común para las investigaciones en robótica móvil cooperativa del grupo postulante.