Comportement hybride Architectures Capt. Vincent Roberge.

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1 Comportement hybride Architectures Capt. Vincent Roberge

2 Aperçue Managerial Managerial State hierarchy State hierarchy Model based Model based

3 Architectures: 3 Styles : (division des responsabilités en couches basée sur le niveau de contrôle, comme dans une entreprise) : (division des responsabilités en couches basée sur le niveau de contrôle, comme dans une entreprise) : (utilise létat du robot pour distinguer la couche réactive et délibérative). : (utilise létat du robot pour distinguer la couche réactive et délibérative). : (modèles utilisés comme un capteur virtuel) : (modèles utilisés comme un capteur virtuel)

4 Architecture Managerial (AuRA) Développer par Arkin Développer par Arkin En même temps que Brooks – Architecture Subsumption En même temps que Brooks – Architecture Subsumption 5 modules 5 modules Deux modules délibératifs Deux modules délibératifs Planificateur Planificateur Cartographe Cartographe Deux modules réactifs Deux modules réactifs Capteur Capteur Moteur Moteur Un entre délibératif et réactif Un entre délibératif et réactif Contrôle Homéostatique Contrôle Homéostatique

5 AuRA - Diagramme Capteur actuateurs Homéostatique Contrôle Planificateur Planificateur de mission Navigateur Pilote Cartographe Capteur Moteur Gestion schéma Moteur ps1 ps2 ps3 ms1 ms2 ms3 Couche Délibératif Couche Réactif

6 Composantes Communes Cartographe Gestion des Ressources Veilleur de Performance Séquenceur Planification de Mission

7 Planificateur Planificateur de mission, Planificateur de mission, Navigateur, Navigateur, Pilote Pilote Planificateur de mission sert comme interface avec lhumain. AuRA - Module

8 Navigateur Travail avec le Cartographe pour déterminer un chemin pour le robot et divise ce chemin en sous- tâche AuRA - Module

9 Pilote (Séquenceur) Prend la première sous- tâche du navigateur Prend la première sous- tâche du navigateur Prend linfo pertinente du cartographe pour générer des comportements Prend linfo pertinente du cartographe pour générer des comportements Puis passe la liste de comportements au Gestion schéma Moteur, Puis passe la liste de comportements au Gestion schéma Moteur, AuRA - Module

10 Cartographe Soccupe de lélaboration de la carte et de sa lecture pour la navigation. Peut aussi contenir linfo prédéterminé (cartes) AuRA - Module

11 Gestion schéma Moteur Examine les schémas de la perception et des moteur pour combiner les comportement afin daccomplir la mission. Combinaison faite à laide du champ de potentiel, ainsi simplement besoin de faire une addition des vecteurs. AuRA - Module

12 Contrôle Homéostatique entre délibératif et réactif. entre délibératif et réactif. Surveille la performance des capteurs Surveille la performance des capteursBut: Varier la relation entre le gain des comportements. Varier la relation entre le gain des comportements. p.ex. : 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 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

13 Exemple dune tâche Robotique 1) robot placé à lentré dune bâtisse en feu 2) chargé du plan de létage 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 larchitecture réactive et que ne peut elle pas faire?

14 Exemple dune tâche robotique 1) Cartographe accepte la carte 2) Navigateur utilise planificateur de chemin pour passer à travers les emplacement les plus probable davoir des humain 3) Pilote établit la liste de comportement, 4) Gestion schéma Moteur réalise les comportements jusquà larrivée au point final 5) Homéostatique – permet une adaptation aux situations des capteurs (niveau des piles)

15 Prochain point Managerial Managerial State hierarchy State hierarchy Model based Model based

16 Principalement utilisé par NASA Principalement utilisé par NASA Technique venant de: Technique venant de: Variante de subsumption (ATLANTIS) (Gat, Bonasso), Variante de subsumption (ATLANTIS) (Gat, Bonasso), RAPs (Furby), et RAPs (Furby), et vision stéréo (Kortenkamp) vision stéréo (Kortenkamp) 3 couches 3 couches Réactif (contrôleur) Réactif (contrôleur) délibératif délibératif séquenceur (planificateur réactif) séquenceur (planificateur réactif) Utilisé pour Utilisé pour Robot sur mars, Robot sur mars, véhicules sous-marins; et véhicules sous-marins; et Robot assistant dastronaute Robot assistant dastronaute Architecture -3Tiered (3 T) Dave Kortenkamp, TRAC Labs (NASA JSC)

17 3 Tiered (3T) Planner Skill Manager Deliberative Layer Reactive Layer Cartographer Sequencer Performance Monitor, Mission Planner Resource Manager Sequencer RAP Memory World Model Agenda Task Subtask Primitive wait-for Subtask Planning Monitoring Goal Subgoal Task Interpreter Skill Event SkillEvent

18 3 Tiered (3T) Planificateur FAIT FAIT Planification de mission & Planification de mission & Cartographie Cartographie Définit buts et plans stratégique Définit buts et plans stratégique Buts passés au séquenceur Buts passés au séquenceur

19 3 Tiered (3T) Séquenceur Utilise des techniques réactive (Reactive Action Packages [RAPs]) pour choisir les comportements primitifs dune librairie Utilise des techniques réactive (Reactive Action Packages [RAPs]) pour choisir les comportements primitifs dune librairie Instancie les comportements (appelés skills) Instancie les comportements (appelés skills) Et fait la surveillance de performance Et fait la surveillance de performance

20 3 Tiered (3T) Gestion de Skill Skills peuvent être comportements avancés avec fusion de capteur etc. Skills peuvent être comportements avancés avec fusion de capteur etc. Peut avoir un checkbox pour vérifier action complétée Peut avoir un checkbox pour vérifier action complétée Doit avoir moyen de détecter anomalies. Puis, séquenceur prendrait les actions correctifs Doit avoir moyen de détecter anomalies. Puis, séquenceur prendrait les actions correctifs

21 Architecture State Hierarchy Comment est-ce que larchitecture distingue réactif du délibératif? Comment est-ce que larchitecture distingue réactif du délibératif? Délibératif: nécessite connaissance du PASSÉ ou du FUTUR Délibératif: nécessite connaissance du PASSÉ ou du FUTUR Réactif: comportement purement reflex et seulement local; nécessite connaissance du PRÉSENT seulement Réactif: comportement purement reflex et seulement local; nécessite connaissance du PRÉSENT seulement Comment est-ce que larchitecture organise les responsabilités du délibératif? Par des états intérieures Comment est-ce que larchitecture organise les responsabilités du délibératif? Par des états intérieures PRÉSENT (contrôleur) PRÉSENT (contrôleur) PASSÉ (séquenceur) PASSÉ (séquenceur) FUTURE (planificateur) FUTURE (planificateur) Comment les comportements émergent-ils? Comment les comportements émergent-ils? Générant et supervisant une séquence de comportement. Générant et supervisant une séquence de comportement. Un groupe de comportements est un skill Un groupe de comportements est un skill subsumption subsumption

22 Prochain point Managerial Managerial State hierarchy State hierarchy Model based Model based

23 Architecture Model-Oriented Managerial & State-Hierarchy: design bottom up Managerial & State-Hierarchy: design bottom up Développer pour améliorer le paradigme réactif Développer pour améliorer le paradigme réactif Model-Oriented est plus innovateur Model-Oriented est plus innovateur Influencé par la recherche en AI Influencé par la recherche en AI Stanford Stanford SRI (Stanford Research Institute) International SRI (Stanford Research Institute) International Focus la représentation globale du monde Focus la représentation globale du monde Offre des capteurs virtuels aux comportements Offre des capteurs virtuels aux comportements

24 Architecture Model-Oriented Focus sur la représentation du monde similairement à hiérarchique, mais mieux: Focus sur la représentation du monde similairement à hiérarchique, mais mieux: Utilise symboles pour les items dans le model (+ efficace) Utilise symboles pour les items dans le model (+ efficace) processeur distribué calculer la perception = asynchrones et plus vite processeur distribué calculer la perception = asynchrones et plus vite Vitesse des processeurs et optimisation des compilateur améliore la performance. Vitesse des processeurs et optimisation des compilateur améliore la performance.

25 Architecture Saphira Développé par SRI Konolige, Myers, Saffioti Développé par SRI Konolige, Myers, Saffioti Utilise un contrôleur fuzzy à la sortie Utilise un contrôleur fuzzy à la sortie

26 Saphira sensors Virtual Sensors actuators Navigation Tasks Cartographer Local Perceptual Space (LPS) Deliberative Layer Reactive Layer Resource Manager, Mission Planner, Performance Monitoring People Tracking Topological Planner Object Recognition Surface Construction Fuzzy Logic Planning Agent Software Agents Reactive Behaviours Reactive Behaviours Reactive Behaviours Localisation, Map Maintenance

27 Hybrid - Résumé Planification, Capter-Agir Planification, Capter-Agir Planificateur (Délibératif) utilise pour la création de map Planificateur (Délibératif) utilise pour la création de map Capter-Agir (Réactif) utilise comportement ou capteur virtuel Capter-Agir (Réactif) utilise comportement ou capteur virtuel Architectures ont généralement les modules suivant: Architectures ont généralement les modules suivant: Planificateur de mission, Planificateur de mission, Séquenceur, Séquenceur, Gestion des ressources, Gestion des ressources, Cartographe, and Cartographe, and Veilleur de performance Veilleur de performance

28 En bref Managerial Managerial State hierarchy State hierarchy Model based Model based Questions?

29 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 http://www.cs.utk.edu/~parker/Courses/CS594-fall02/