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Comportement Réactif - Champs de potentiel Capt. Vincent Roberge 2009/2010.

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1 Comportement Réactif - Champs de potentiel Capt. Vincent Roberge 2009/2010

2 Aperçue Revue du Paradigme Réactif Revue du Paradigme Réactif Architecture Réactive Champ de potentiel Architecture Réactive Champ de potentiel Résumé du Paradigme Réactif Résumé du Paradigme Réactif

3 Paradigme Réactif Réaction aux limites du Paradigme Hiérarchique et suite des études des comportements dorganismes simples Réaction aux limites du Paradigme Hiérarchique et suite des études des comportements dorganismes simples Paradigme hiérarchique est de nature horizontal Paradigme hiérarchique est de nature horizontal

4 Paradigme Réactif décomposition vertical décomposition vertical Débute avec comportement de survie Débute avec comportement de survie Couche supérieur peut Couche supérieur peut Utilisé couche inférieur Utilisé couche inférieur Inhibé couche inférieur Inhibé couche inférieur Créer couche parallèle exhibant nouveau comportement Créer couche parallèle exhibant nouveau comportement Chaque couches ont un certain accès aux capteurs & actuateur Chaque couches ont un certain accès aux capteurs & actuateur Prendre pomme verte

5 Prochain point Revue du Paradigme Réactif Revue du Paradigme Réactif Architecture Réactive Champ de potentiel Architecture Réactive Champ de potentiel Résumé du Paradigme Réactif Résumé du Paradigme Réactif

6 Architecture Réactif : Deux Approches Quand comportements multiples simultanément actifs, de nouveaux comportements peuvent émerger Quand comportements multiples simultanément actifs, de nouveaux comportements peuvent émerger Subsumption : lapproche (orienté matériel) de Brooks (MIT) pour faire des robots ressemblant aux insecte Subsumption : lapproche (orienté matériel) de Brooks (MIT) pour faire des robots ressemblant aux insecte Champ de potentiel :lapproche de Arkin et Payton applicable pour des implémentations logiciel Champ de potentiel :lapproche de Arkin et Payton applicable pour des implémentations logiciel

7 Architecture du champ potentiel : Ron Arkin Ron Arkin utilise vecteurs pour décrire des comportements utilise vecteurs pour décrire des comportements

8 Pour chaque comportement, le robot sent un vecteur ou une force Pour chaque comportement, le robot sent un vecteur ou une force Amplitude = force, intensité du stimuli, ou vitesse Amplitude = force, intensité du stimuli, ou vitesse Direction Direction Comportements basés sur la motion de moteurs, sont composées de champ de potentiel Comportements basés sur la motion de moteurs, sont composées de champ de potentiel Visualise les forces comme des champ de potentiel, et chaque point de la représentation du monde donne le vecteur de force, si le robot aurait été en ce point. Visualise les forces comme des champ de potentiel, et chaque point de la représentation du monde donne le vecteur de force, si le robot aurait été en ce point. Les sorties des comportements sont combiné dans une sommation vectoriel. Les sorties des comportements sont combiné dans une sommation vectoriel.

9 Philosophie du champ de potentiel Diagramme de forces exercées sur un robot lorsquil voit un obstacle. Ex. voir obstacle (diagramme de perception) à moins de 5 m. Obstacle

10 5 primitives du champ de potentiel Uniform Uniform Déplacement vers un direction particulière. Déplacement vers un direction particulière. Répulsion Répulsion Fuite (éviter des obstacles) Fuite (éviter des obstacles) Attraction Attraction Déplacement vers le but Déplacement vers le but Perpendiculaire Perpendiculaire Déplacement dans un coulloir Déplacement dans un coulloir Tangentiel Tangentiel Déplacement au travers dune porte, vers une base de rechargement (en combinaison avec dautre champs) Déplacement au travers dune porte, vers une base de rechargement (en combinaison avec dautre champs)

11 Sommation des champ pour Générer des comportements but obstacle Si un robot était mis dans ce grillage de champ, il irait à tout coup vers le but et éviterait lobstacle: Comportement 1: MOVE2GOAL Comportement 2: RUNAWAY La sortie des comportements indépendants sont des vecteurs, les 2 vecteurs sont additionner pour générer le comportement voulu. obstacle

12 Sommation des champ pour Générer des comportement obstacle but

13 Note: En b), attractive field extends for 10m Note: En a) champ répulsif sur 2m

14 Chemin choisi - Robot sent le vecteur à son emplacement, puis se déplace, puis sent le prochain vecteur, … - La vue de la grille du champ de potentiel nous permet de savoir la valeur des vecteurs de tous les cellules, mais le robot calcul seulement le vecteur de la cellule locale Robot calcule le vecteur de ce point seulement quand il est à ce point

15 Champ de potentiel Avantages Avantages Facile à visualisé Facile à visualisé Les champs peuvent être paramétrées Les champs peuvent être paramétrées Opération Math toujours le même, avec un tweaking du gains Opération Math toujours le même, avec un tweaking du gains Désavantages Désavantages Problème des minima Locaux Problème des minima Locaux Déplacement Jerky (oscillant) Déplacement Jerky (oscillant) Problème Minima Local

16 Prochain point Revue du Paradigme Réactif Revue du Paradigme Réactif Architecture Réactive Champ de potentiel Architecture Réactive Champ de potentiel Résumé du Paradigme Réactif Résumé du Paradigme Réactif

17 Résumé du Paradigme Réactif Subsumption vs Champ Potentiel Philosophie et résultats similaires (équivalents); Philosophie et résultats similaires (équivalents); Supporte la modularité; Supporte la modularité; Décomposition des tâches en comportements Décomposition des tâches en comportements Subsumption saveur hardware; Ch. Potentiel pure software Subsumption saveur hardware; Ch. Potentiel pure software Niche la technologie ciblée Niche la technologie ciblée High: philosophie est de sadapter au capteurs disponibles! High: philosophie est de sadapter au capteurs disponibles! Portabilité à dautres domaines Portabilité à dautres domaines Seulement pour les comportements de base Seulement pour les comportements de base Subsumption difficile pour comportement haut niveau Subsumption difficile pour comportement haut niveau Robustesse Robustesse Subsumption a une dégradation implicite gracieuse Subsumption a une dégradation implicite gracieuse

18 Paradigme réactif: (Détecter-Agir), la détection est locale Paradigme réactif: (Détecter-Agir), la détection est locale Aucune carte du monde est nécessaire Aucune carte du monde est nécessaire Semblable aux organismes biologiques Semblable aux organismes biologiques La perception est direct et rapide, le comportement finale est émergent La perception est direct et rapide, le comportement finale est émergent Deux architectures possible: subsumption et champs de potentiel Deux architectures possible: subsumption et champs de potentiel Subsumption et les champs de potentiels sont logiquement équivalents, mais implémenté différemment Subsumption et les champs de potentiels sont logiquement équivalents, mais implémenté différemment Résumé du Paradigme Réactif

19 En bref Revue du Paradigme Réactif Revue du Paradigme Réactif Architecture Réactive Champ de potentiel Architecture Réactive Champ de potentiel Résumé du Paradigme Réactif Résumé du Paradigme Réactif Questions

20 Références Images et contenus pris de : Images et contenus pris de : Introduction to AI Robotics, R. Murphy, 2000 Introduction to AI Robotics, R. Murphy, 2000 Behavior-Based Robotics, R. Arkin, 1998 Behavior-Based Robotics, R. Arkin, 1998 Mobile Robots, Jones; Sections 9.4, 9.5 Mobile Robots, Jones; Sections 9.4, 9.5


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