1 Robotica Robotica Esempi di Architetture Lezione 8 Lezione 8
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RoboticaRobotica
Esempi di ArchitettureLezione 8Lezione 8
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Criteri di Valutazione ICriteri di Valutazione I
• secondo Arkinsecondo Arkin– Supporto al parallelismoSupporto al parallelismo– Adattabilità all'hardwareAdattabilità all'hardware– Adattabilità alla nicchiaAdattabilità alla nicchia– Supporto della modularitàSupporto della modularità– RobustezzaRobustezza– Rapidità di sviluppoRapidità di sviluppo– Flessibilità runtimeFlessibilità runtime– Efficienza delle prestazioniEfficienza delle prestazioni
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Criteri di Valutazione IICriteri di Valutazione II
• secondo Lairdsecondo Laird– GeneralitàGeneralità– VersatilitàVersatilità– RazionalitàRazionalità– ProgrammabilitàProgrammabilità– Capacità di apprendereCapacità di apprendere– ScalabilitàScalabilità– FlessibilitàFlessibilità– EfficienzaEfficienza– Aderenza biologicaAderenza biologica
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Esempio di Architetture Esempio di Architetture Behavior-BasedBehavior-Based
• EsplorazioneEsplorazione (foraging) (foraging)L'obiettivo è quello di far muovere il L'obiettivo è quello di far muovere il robot lontano dalla posizione di robot lontano dalla posizione di riposo alla ricerca di oggetti riposo alla ricerca di oggetti attrattori.attrattori.– WanderWander– AcquireAcquire– RetrieveRetrieve
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Architetture ReattiveArchitetture Reattive
Architettura di Sussunzione (Brooks)Architettura di Sussunzione (Brooks)1.1. Modello AFSMModello AFSM2.2. Si tratta di un'architettura a livelli che Si tratta di un'architettura a livelli che
impiega strategie di arbitraggio su una impiega strategie di arbitraggio su una base AFSM.base AFSM.
– Coordinazione: Coordinazione: inibizioneinibizione e e soppressionesoppressione1.1. ProPro
1.1. Adattabilita' all'hardwareAdattabilita' all'hardware2.2. Supporto per il parallelismoSupporto per il parallelismo3.3. Adattabilità alla nicchiaAdattabilità alla nicchia
2.2. ControContro1.1. Flessibilità runtimeFlessibilità runtime2.2. Supporto della modularitàSupporto della modularità
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Architetture Schema-Architetture Schema-basedbased• Lo Lo schemaschema (Arkin) è l'unità base del (Arkin) è l'unità base del
comportamento a partire dalla quale comportamento a partire dalla quale vengono costruite le azioni complesse; vengono costruite le azioni complesse; consiste della conoscenza di come agire e consiste della conoscenza di come agire e percepire assieme al processo percepire assieme al processo computazionale che li determina.computazionale che li determina.
Gli schemi motori sono architetture software Gli schemi motori sono architetture software dinamiche e reattive, cooperative e non dinamiche e reattive, cooperative e non gerarchiche.gerarchiche.
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Schemi MotoriSchemi Motori
Coordinazione: somma vettorialeCoordinazione: somma vettorialeProPro
• Supporto per il parallelismoSupporto per il parallelismo• Flessibilità runtimeFlessibilità runtime• Rapidità di sviluppoRapidità di sviluppo• Supporto della modularitàSupporto della modularità
ControContro• Adattabilità alla nicchiaAdattabilità alla nicchia• Adattabilità all'hardwareAdattabilità all'hardware
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KheperaKhepera
• SimulatoriSimulatoriwww.cyberbotics.comwww.cyberbotics.com
diwww.epfl.ch/lami/diwww.epfl.ch/lami/team team /michel/khep-/michel/khep-simsim
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PioneerPioneer
Robot mobile con due Robot mobile con due ruote motrici, pilotate ruote motrici, pilotate in DC con scheda in DC con scheda motore e micro motore e micro 68HC1168HC11
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GhenghisGhenghis
Robot mobile su 8 Robot mobile su 8 gambe controllate gambe controllate con una rete con una rete neuraleneurale
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Architettura di Architettura di SussunzioneSussunzione
Caratteristiche GeneraliCaratteristiche Generali– Impiego diretto dell'hardware Impiego diretto dell'hardware
((microcontrollermicrocontroller))– Il controllo è implementato con reti di Il controllo è implementato con reti di
moduli sensoriali ed attuativi capaci di moduli sensoriali ed attuativi capaci di eseguire un compito ben specificato eseguire un compito ben specificato ((comportamenticomportamenti))
– Realizzato con automi AFSMRealizzato con automi AFSM
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Struttura del Robot AllenStruttura del Robot Allen
Livello 0Livello 0– Controlla l'avanzamento del robot Controlla l'avanzamento del robot
evitando le collisionievitando le collisioni
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Struttura del Robot AllenStruttura del Robot Allen
Livello 1Livello 1– Capacità di muoversi attorno senza una Capacità di muoversi attorno senza una
meta precisameta precisa
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Struttura del Robot AllenStruttura del Robot Allen
Livello 2Livello 2– Capacità di muoversi attorno senza una Capacità di muoversi attorno senza una
meta precisameta precisa
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Classificazione delle ArchitettureClassificazione delle Architetture
Si basa sulle caratteristiche di Si basa sulle caratteristiche di pianificazione e di rappresentazionepianificazione e di rappresentazione
Rappresentazione
Piano
Brooks
Anderson
Agre
Connell
Kaelbling & Rosenschein
Kaelbling I
Kaelbling II 3S
Arkin
AuRA
PaytonSchoppers
RAP
Georgeff & Lansky
Maes
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BrooksBrooks
Architettura di sussunzioneArchitettura di sussunzione
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ConnellConnell
Generalizzazione dell'architettura di Generalizzazione dell'architettura di BrooksBrooks
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Anderson & DonathAnderson & Donath
I compartamenti sono librerie di I compartamenti sono librerie di comportamenti primitivi attivabili su comportamenti primitivi attivabili su suggerimento di stimoli ambientalisuggerimento di stimoli ambientali
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Kaelbling & RosenscheinKaelbling & Rosenschein
Decomposizione Percezione-AzioneDecomposizione Percezione-Azione
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Kaelbling IKaelbling I
Introduzione dei comportamenti Introduzione dei comportamenti mediatoremediatore
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Kaelbling IIKaelbling II
Esegue un passo di pianificazione per Esegue un passo di pianificazione per voltavolta
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Architettura 3SArchitettura 3S
Dovuta a Connell: evolve dalla reattiva Dovuta a Connell: evolve dalla reattiva purapura
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ArkinArkin
Introduzione del ciclo percezione-Introduzione del ciclo percezione-azione e degli schemi motoriazione e degli schemi motori
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Architettura AuRAArchitettura AuRA
navigazione in un'ampia gamma di domininavigazione in un'ampia gamma di domini
aggiunta di nuove strategie motorie e aggiunta di nuove strategie motorie e percettivepercettive
uso di conoscenza di alto livellouso di conoscenza di alto livello
Sopravvivenza in ambienti ostiliSopravvivenza in ambienti ostili
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PaytonPayton
I comportamenti sono unità di I comportamenti sono unità di decisionedecisione
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SchoppersSchoppers
Piani UniversaliPiani Universali
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Architettura RAPArchitettura RAP
Pianificatore reattivo dovuto a FirbyPianificatore reattivo dovuto a Firby
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Georgeff & LanskyGeorgeff & Lansky
Ragionamento ProceduraleRagionamento Procedurale
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MaesMaes
I moduli di competenza sono collegati in I moduli di competenza sono collegati in una rete attraverso tre tipi di legami: una rete attraverso tre tipi di legami: successor link, predecessor link e successor link, predecessor link e conflicter linkconflicter link