1

RoboticaRobotica

Esempi di ArchitettureLezione 8Lezione 8

2

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

3

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

4

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

5

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

6

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.

7

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

8

KheperaKhepera

• SimulatoriSimulatoriwww.cyberbotics.comwww.cyberbotics.com

diwww.epfl.ch/lami/diwww.epfl.ch/lami/team team /michel/khep-/michel/khep-simsim

9

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

10

GhenghisGhenghis

Robot mobile su 8 Robot mobile su 8 gambe controllate gambe controllate con una rete con una rete neuraleneurale

11

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

12

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

13

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

14

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

16

BrooksBrooks

Architettura di sussunzioneArchitettura di sussunzione

17

ConnellConnell

Generalizzazione dell'architettura di Generalizzazione dell'architettura di BrooksBrooks

18

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

19

Kaelbling & RosenscheinKaelbling & Rosenschein

Decomposizione Percezione-AzioneDecomposizione Percezione-Azione

20

Kaelbling IKaelbling I

Introduzione dei comportamenti Introduzione dei comportamenti mediatoremediatore

21

Kaelbling IIKaelbling II

Esegue un passo di pianificazione per Esegue un passo di pianificazione per voltavolta

22

Architettura 3SArchitettura 3S

Dovuta a Connell: evolve dalla reattiva Dovuta a Connell: evolve dalla reattiva purapura

23

ArkinArkin

Introduzione del ciclo percezione-Introduzione del ciclo percezione-azione e degli schemi motoriazione e degli schemi motori

24

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

27

Architettura RAPArchitettura RAP

Pianificatore reattivo dovuto a FirbyPianificatore reattivo dovuto a Firby

28

Georgeff & LanskyGeorgeff & Lansky

Ragionamento ProceduraleRagionamento Procedurale

29

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