Agentenorientierte Softwareentwicklung im Kontext der Multi-Roboter-Wegplanung

Abstract

Internet of Things (IoT), Ubiquitous Computing und Industrie 4.0 sind Begriffe, die in letzter Zeit immer mehr an Bedeutung gewinnen. Gemeinsam haben diese Themengebiete vor allem ihren Fokus auf der Vernetzung von Rechnern. Die Anforderung an die Skalierbarkeit solcher Systeme wird mit der Anzahl der Geräte und dem Grad der Vernetzung steigen und somit zukünftig immer wichtiger werden, auch mit dem Blick auf das Jahr 2022, in dem 50 Milliarden IoT-Geräte aktiv sein sollen. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wird ein solches skalierendes System entwickelt 1). Eine Kernanforderung an das System ist es, mit unterschiedlichen Anzahlen von Geräten souverän umgehen zu können. Dabei reicht die Anzahl von wenigen Einzelnen bis vielen Hunderten. Um diesen Grad der Skalierbarkeit zu erreichen, wird das System mit Hilfe der agentenorientierten Softwareenticklung (AoSE) umgesetzt. Als Produkt entsteht ein Multi-Agenten-System, das durch das Java Agent Development Framework (JADE) implementiert wird. Zusammen mit dem Cooperative Dynamic (CoDy)-Algorithmus entsteht ein kooperatives System aus Agenten die sich in einer zweidimensionalen Gridworld bewegen können. Als Beispiel für die gute Skalierbarkeit der AoSE, wird ein bestehendes Projekt erweitert. Dieses ist das „Smart Chairs“-Projekt der Communication and Distributed System (CaDS)-Arbeitsgruppe der Hochschule für angewandte Wissenschaften Hamburg. Dieses Projekt, wird im Rahmen dieser Arbeit, um die Fähigkeit an bestimmte Plätze fahren zu können erweitert. In einer selbst entwickelten Simulationsumgebung werden dann Experimente aus [3] wiederholt. Anhand der Ergebnisse, den zuvor definierten qualitativen Merkmalen und Anforderungen, sowie den Kerneigenschaften des Multi-Agenten-Systems, Dezentralität und Autonomie, wird dann die Skalierbarkeit diskutiert und das Projekt bewertet.

1) Das resultierende Java-Projekt ist im GitHub Repository https://github.com/ BeefMediumRare/AoSE_SmartChair öffentlich zur Verfügung gestellt.

Internet of Things (IoT), ubiquitous computing and Industry 4.0 are terms that are gaining importance lately. These topics share a focus on more complex network requirements. The scalability requirement of such systems will increase with the number of devices and the degree of networking and thus become more important in the future. Experts estimate, there will be 50 billion active IoT devices in 2022. A system with such scaling capabilities will be developed within the scope of this bachelor thesis 2). A core requirement of the system is to handle different numbers of devices confidently. The range varies from a few to many hundreds individuals. To achieve this level of scalability, the system is implemented using agent-oriented software engineering (AoSE). The product is a multi-agent system, which is implemented with the Java Agent Development Framework (JADE). Together with the Cooperative Dynamic (CoDy) algorithm, it creates a cooperative system of agents that can move in a two-dimensional gridworld. The project, which demonstrates the scalability of the AoSE approach, addresses the extension of the Smart Chairs of the Communication and Distributed System (CaDS) team from the Hamburg University of Applied Sciences to be able to drive to certain places. Experiments from [3] will be repeated in a self developed simulator. Based on the results, the previously defined qualitative characteristics and requirements as well as the core properties of the multi-agent system, decentralization and autonomy, the scalability is discussed and the project evaluated.

2) The resulting Java-project is publicly available on the GitHub repository https://github.com/ BeefMediumRare/AoSE_SmartChair.