Planificación Automática para el control inteligente de robots autónomos

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Arturo Molina Valenzuela
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php Grupo de Planificación y Aprendizaje (PLG) Departamento de

1 Planificación Automática para el control inteligente de robots autónomos Ángel García Olaya Grupo de Planificación y Aprendizaje (PLG) Departamento de Informática Universidad Carlos III de Madrid / Prometeo 19 de Julio de 2013

2 Del cine 2

3 a la realidad 3

4 Las diferencias Mecánica y electrónica Robótica Comportamiento Inteligencia Artificial 4

5 Robots reales 5

6 Inteligencia Cómo consigo que un robot se comporte inteligentemente? Control a alto nivel Pre-programación Control remoto (tele-operación) Inteligencia Artificial 6

7 Pre-programación Técnica clásica para el control de robots Se pre-programan los comportamientos del robot ante todas las situaciones Problemas: Complejo Poco flexible Dificultad ante eventos inesperados 7

8 Control remoto El robot es teledirigido por una persona La inteligencia la pone la persona Alternativas Mando Entornos virtuales Control corporal (imitación) Inconvenientes: Necesidad de una persona 8

9 Inteligencia Artificial Permite crear robots totalmente autónomos Capaces de adaptar su comportamiento a las circunstancias de forma dinámica IA y robótica son dos campos complementarios que han vivido mucho tiempo separados Cada uno tenía sus propios problemas por resolver Ambos están suficientemente maduros en la actualidad para pensar en la integración 9

10 Planificación Automática Una de las características de la inteligencia avanzada es la capacidad de hacer planes Prever acciones futuras La planificación automática es el área de la inteligencia artificial que intenta dotar a las máquinas con la capacidad de hacer planes 10

Historia de la planificación automática Surge entre 1966-1972 para controlar al robot Shakey Primer robot autónomo

11 Historia de la planificación automática Surge entre para controlar al robot Shakey Primer robot autónomo Supuso avances en visión, procesamiento de lenguaje natural y búsqueda (A*) Planificador STRIPS y lenguaje STRIPS 11

12 Control mediante planificación automática Se proporciona al robot una descripción de el estado actual las metas a cumplir las acciones que puede llevar a cabo El robot se encarga autónomamente de encontrar la secuencia de acciones que debe realizar para cumplir las metas 12

13 Ejemplo

14 Ejemplo Acciones: moverse coger objeto abrir puerta Metas coger pelota verde Plan 1. moverse a 9 2. moverse a 5 3. moverse a 6 4. moverse a 3 5. coger pelota 14

15 Ejemplo

16 Ejemplo

17 Ejemplo

18 Ejemplo

19 Ejemplo Si la puerta de 3 está cerrada, nuevo plan 1. moverse a moverse a coger llave 4. moverse a moverse a 6 6. abrir puerta 7. moverse a 3 8. coger pelota 19

20 Ejemplo

21 Ejemplo

22 Ejemplo

23 Ejemplo

24 Ejemplo

25 Ejemplo

26 Ejemplo

27 Algunas aplicaciones: Remote Agent Experiment Control totalmente autónomo de una sonda espacial (1999) Deep Space 1, a más de 96 millones de kilómetros de la tierra Durante dos días la sonda funcionó autónomamente 27

28 Algunas aplicaciones: MAPGEN Mixed Initiative Activity Planning Generator Se utilizó EUROPA dentro del proyecto MAPGEN para controlar los robots Spirit y Opportunity Planificación en tierra, se validaba manualmente y luego se mandaban las órdenes a los robots 28

29 Algunas aplicaciones: TIMI Reparto multi-modal de mercancías En corto y largo recorrido 29

30 Inconvenientes Encontrar un plan puede requerir tiempo A veces es necesario reaccionar rápidamente El resultado de un paso de un plan puede no ser exactamente el esperado Solución: arquitecturas de dos niveles El bajo nivel se encarga de reaccionar rápidamente (reactivo) El alto nivel se encarga de la ejecución global del plan (deliberativo) 30

31 Arquitectura PELEA 31

32 Módulos de PELEA Ejecutor (Execution): interfaz con el robot y ejecución de acciones Monitor: monitorización del plan Conversor bajo-alto (LowToHigh): convierte el estado de bajo nivel al de alto nivel Soporte a la decisión: llama al planificador y decide si el plan sigue siendo ejecutable Planificador de bajo nivel: convierte el plan de alto nivel en comandos ejecutables por el robot Aprendizaje: aprende de experiencias pasadas para mejorar el comportamiento 32

33 Ejemplo 33

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