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Comportement hybride
Architectures Capt. Vincent Roberge
Aperçue
Managerial
State hierarchy
Model based
Architectures: 3 Styles : (division des responsabilités
en couches basée sur le niveau de contrôle, comme dans une entreprise)
: (utilise l’état du robot pour distinguer la couche réactive et délibérative).
: (modèles utilisés comme un capteur virtuel)
Architecture Managerial (AuRA)
Développer par Arkin En même temps que Brooks – Architecture
Subsumption 5 modules
Deux modules délibératifs Planificateur Cartographe
Deux modules réactifs Capteur Moteur
Un entre délibératif et réactif Contrôle Homéostatique
AuRA - Diagramme
Capteur
actuateurs
HoméostatiqueContrôle
Planificateur
Planificateur de missionNavigateur
Pilote
Cartographe
Capteur
Moteur
Gestion schéma Moteur
ps1
ps2
ps3
ms1
ms2
ms3
Couche Délibératif
Couche Réactif
Composantes CommunesCartographe
Gestion desRessources
Veilleur dePerformance
Séquenceur
Planification de Mission
PlanificateurPlanificateur de mission,Navigateur, Pilote
Planificateur de mission sert comme interface avec l’humain.
AuRA - Module
NavigateurTravail avec le Cartographe pour déterminer un chemin pour le robot et divise ce chemin en sous-tâche
AuRA - Module
Pilote
(Séquenceur)Prend la première sous-tâche du navigateurPrend l’info pertinente du cartographe pour générer des comportements Puis passe la liste de comportements au Gestion schéma Moteur,
AuRA - Module
CartographeS’occupe de l’élaboration de la carte et de sa lecture pour la navigation. Peut aussi contenir l’info prédéterminé (cartes)
AuRA - Module
Gestion schéma Moteur
Examine les schémas de la perception et des moteur pour combiner les comportement afin d’accomplir la mission.
Combinaison faite à l’aide du champ de potentiel, ainsi simplement besoin de faire une addition des vecteurs.
AuRA - Module
Contrôle Homéostatiqueentre délibératif et réactif. Surveille la performance des capteurs
But:Varier la relation entre le gain des comportements.p.ex. :
Si robot doit retourner rapidement à la base, alors augmente le gain du comportement ‘va vers ton objectif’ pour forcer le robot à prendre des chemins plus directs
AuRA - Module
Exemple d’une tâche Robotique
1) robot placé à l’entré d’une bâtisse en feu2) chargé du plan de l’étage et connaissance contextuelle**)3) robot chargé de trouver les survivants efficacement et trouver (mapper) un chemin sécuritaire pour les pompiers
** connaissance contectuelle peut inclure la probabilité de trouver un individu dans des lieus précis. Que peut faire l’architecture réactive et que ne peut elle pas faire?
Exemple d’unetâche
robotique
1) Cartographe accepte la carte
2) Navigateur utilise planificateur de chemin pour passer à travers les emplacement les plus probable d’avoir des humain
3) Pilote établit la liste de comportement,
4) Gestion schéma Moteur réalise les comportements jusqu’à l’arrivée au point final
5) Homéostatique – permet une adaptation aux situations des capteurs (niveau des piles)
Prochain point
Managerial
State hierarchy
Model based
Principalement utilisé par NASA
Technique venant de: Variante de subsumption
(ATLANTIS) (Gat, Bonasso),
RAPs (Furby), et vision stéréo
(Kortenkamp) 3 couches
Réactif (contrôleur) délibératif séquenceur (planificateur
réactif) Utilisé pour
Robot sur mars, véhicules sous-marins; et Robot assistant
d’astronaute
Architecture -3Tiered (3 T)
Dave Kortenkamp,TRAC Labs (NASA JSC)
3 Tiered (3T)Planner
Skill Manager
Deliberative Layer
Reactive Layer
Cartographer
Sequencer
Performance Monitor,Mission Planner
ResourceManager
Sequencer
RAPMemory
WorldModel
Agenda Task Subtask Primitive wait-for Subtask
PlanningMonitoring
Goal
Subgoal Subgoal Subgoal
Task Task Task Task Task Task
Interpreter
Skill Skill Event
Skill Event
3 Tiered (3T)
Planner
Skill Manager
Deliberative Layer
Reactive Layer
Cartographer
Sequencer
Performance Monitor,Mission Planner
ResourceManager
Sequencer
RAPMemory
WorldModel
AgendaTaskSubtaskPrimitivewait-for
Subtask
PlanningMonitoring
Goal
Subgoal Subgoal Subgoal
Task Task Task Task Task Task
Interpreter
Skill Skill Event
Skill Event
Planner
Skill Manager
Deliberative Layer
Reactive Layer
Cartographer
Sequencer
Performance Monitor,Mission Planner
ResourceManager
Sequencer
RAPMemory
RAPMemory
WorldModelWorldModel
AgendaTaskSubtaskPrimitivewait-for
Subtask
AgendaTaskSubtaskPrimitivewait-for
Subtask
PlanningMonitoring
PlanningMonitoring
GoalGoal
SubgoalSubgoal SubgoalSubgoal SubgoalSubgoal
Task TaskTaskTask TaskTask Task TaskTaskTask TaskTask Task TaskTaskTask TaskTask
InterpreterInterpreter
SkillSkill SkillSkill EventEvent
SkillSkill EventEvent
Planificateur FAIT
Planification de mission &
CartographieDéfinit buts et plans stratégique Buts passés au séquenceur
3 Tiered (3T)
Planner
Skill Manager
Deliberative Layer
Reactive Layer
Cartographer
Sequencer
Performance Monitor,Mission Planner
ResourceManager
Sequencer
RAPMemory
WorldModel
AgendaTaskSubtaskPrimitivewait-for
Subtask
PlanningMonitoring
Goal
Subgoal Subgoal Subgoal
Task Task Task Task Task Task
Interpreter
Skill Skill Event
Skill Event
Planner
Skill Manager
Deliberative Layer
Reactive Layer
Cartographer
Sequencer
Performance Monitor,Mission Planner
ResourceManager
Sequencer
RAPMemory
RAPMemory
WorldModelWorldModel
AgendaTaskSubtaskPrimitivewait-for
Subtask
AgendaTaskSubtaskPrimitivewait-for
Subtask
PlanningMonitoring
PlanningMonitoring
GoalGoal
SubgoalSubgoal SubgoalSubgoal SubgoalSubgoal
Task TaskTaskTask TaskTask Task TaskTaskTask TaskTask Task TaskTaskTask TaskTask
InterpreterInterpreter
SkillSkill SkillSkill EventEvent
SkillSkill EventEvent
Séquenceur
Utilise des techniques réactive (Reactive Action Packages [RAPs]) pour choisir les comportements primitifs d’une librairieInstancie les comportements (appelés skills)Et fait la surveillance de performance
3 Tiered (3T)
Planner
Skill Manager
Deliberative Layer
Reactive Layer
Cartographer
Sequencer
Performance Monitor,Mission Planner
ResourceManager
Sequencer
RAPMemory
WorldModel
AgendaTaskSubtaskPrimitivewait-for
Subtask
PlanningMonitoring
Goal
Subgoal Subgoal Subgoal
Task Task Task Task Task Task
Interpreter
Skill Skill Event
Skill Event
Planner
Skill Manager
Deliberative Layer
Reactive Layer
Cartographer
Sequencer
Performance Monitor,Mission Planner
ResourceManager
Sequencer
RAPMemory
RAPMemory
WorldModelWorldModel
AgendaTaskSubtaskPrimitivewait-for
Subtask
AgendaTaskSubtaskPrimitivewait-for
Subtask
PlanningMonitoring
PlanningMonitoring
GoalGoal
SubgoalSubgoal SubgoalSubgoal SubgoalSubgoal
Task TaskTaskTask TaskTask Task TaskTaskTask TaskTask Task TaskTaskTask TaskTask
InterpreterInterpreter
SkillSkill SkillSkill EventEvent
SkillSkill EventEvent
Gestion de Skill‘Skills’ peuvent être comportements avancés avec fusion de capteur etc.Peut avoir un checkbox pour vérifier ‘action complétée’Doit avoir moyen de détecter anomalies. Puis, séquenceur prendrait les actions correctifs
Architecture State Hierarchy
Comment est-ce que l’architecture distingue réactif du délibératif? Délibératif: nécessite connaissance du PASSÉ
ou du FUTUR Réactif: comportement purement reflex et
seulement local; nécessite connaissance du PRÉSENT seulement
Comment est-ce que l’architecture organise les responsabilités du délibératif? Par des états intérieures
PRÉSENT (contrôleur) PASSÉ (séquenceur) FUTURE (planificateur)
Comment les comportements émergent-ils? Générant et supervisant une séquence de
comportement. Un groupe de comportements est un ‘skill’ subsumption
Prochain point
Managerial
State hierarchy
Model based
Architecture Model-Oriented
Managerial & State-Hierarchy: design ‘bottom up’ Développer pour améliorer le
paradigme réactif Model-Oriented est plus innovateur
Influencé par la recherche en AI Stanford SRI (Stanford Research Institute)
International Focus la représentation globale du
monde Offre des capteurs virtuels aux
comportements
Architecture Model-Oriented
Focus sur la représentation du monde similairement à hiérarchique, mais mieux: Utilise symboles pour les items dans le
model (+ efficace) processeur distribué calculer la
perception = asynchrones et plus vite Vitesse des processeurs et optimisation
des compilateur améliore la performance.
Architecture Saphira
Développé par SRI Konolige, Myers, Saffioti
Utilise un contrôleur fuzzy à la sortie
Saphira
sensors
VirtualSensors
actuators
NavigationTasks
Cartographer
Local PerceptualSpace (LPS)
Deliberative Layer
Reactive Layer
Resource Manager,Mission Planner,
Performance Monitoring
PeopleTracking
TopologicalPlanner
ObjectRecognition
SurfaceConstruction
FuzzyLogic
Planning AgentSoftwareAgents
ReactiveBehavioursReactive
BehavioursReactiveBehaviours
Localisation,Map Maintenance
Hybrid - Résumé Planification, Capter-Agir
Planificateur (Délibératif) utilise pour la création de map
Capter-Agir (Réactif) utilise comportement ou capteur virtuel
Architectures ont généralement les modules suivant: Planificateur de mission, Séquenceur, Gestion des ressources, Cartographe, and Veilleur de performance
En bref
Managerial
State hierarchy
Model based
Questions?
Références :
Images et contenus pris de : : Introduction to AI Robotics, R. Murphy, 2000 Behavior-Based Robotics, R. Arkin, 1998
http://www.cs.utk.edu/~parker/Courses/CS594-fall02/
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