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/