PDF de programación - Enfoques Multiagentes en Robótica Autónoma

Enfoques Multiagentes
Enfoques
Robótica Autónoma
Robótica Autónoma

Multiagentes en en

José Da Silva
Wílmer Pereira
Daniel Valero

Universidad Católica Andrés Bello

Prof. Wílmer Pereira

Jornadas de Ingeniería Informática

UCAB

¿ Qué es un robot ?
¿ Qué es un robot ?
Criatura mecánica que emula
Criatura mecánica que emula

funciones de un humano
funciones de un humano

Manufactura: manipuladores nucleares e industria automotriz, ...
Servicio usuario final: aspiradoras, guías de museos, mesoneros, ...
Vehículos terrestres, submarinos y espaciales
Telepresencia y realidad virtual
Exo-esqueletos

Robot industrial: manipulador automático servocontrolado,
Robot industrial: manipulador automático servocontrolado,

reprogramable, polivalente, capaz de posicionar y
reprogramable, polivalente, capaz de posicionar y
orientar piezas, útiles o dispositivos especiales,
orientar piezas, útiles o dispositivos especiales,
siguiendo trayectorias variables programables
siguiendo trayectorias variables programables

para la ejecución de tareas variadas
para la ejecución de tareas variadas
AFNOR (Asociación Francesa de Normalización)
AFNOR (Asociación Francesa de Normalización)

Universidad Católica Andrés Bello

Prof. Wílmer Pereira

Jornadas de Ingeniería Informática

UCAB

Usos de la Robótica
Usos de la Robótica

Dante: Robot para exploración

en volcanes

Robot doméstico
fabricado por Honda

Exo-esqueleto fabricado por
la armada estadounidense

Universidad Católica Andrés Bello

Prof. Wílmer Pereira

Jornadas de Ingeniería Informática

UCAB

Arquitectura básica de un robot
Arquitectura básica de un robot

Sensores

Robot

Efectores

Sensor: Exploran el entorno para posicionarse y/o controlar sus
movimientos. Los sensores pueden ser activos o pasivos

Efector: Actuan sobre el entorno según sus grados de libertad (gdl)
que son los posibles movimientos básicos independientes
bien sean giratorios o de desplazamientos.
El ambiente también tiene gdl.

Universidad Católica Andrés Bello

Prof. Wílmer Pereira

Jornadas de Ingeniería Informática

UCAB

Sensores
Sensores

Contacto:
Fuerza:
Infrarojos:
Cámaras:
Sonares:

Limitados para explorar
Dificiles de manejar
Sensibles a la luz solar y fluorescentes
Se debe tener gran capacidad de procesamiento
Navegación por pulsos > 20 KHz

Efectores
Efectores

Hidraulicos: Aceite mineral rápidos y gran capacidad de carga,

pero ... dificil de mantenimiento y costosos

Eléctricos: Motor paso a paso precisos, fiables y silenciosos,

pero ... Potencia limitada

Neumáticos: Aire a presión barato y sencillo de mantenimiento,

pero ... Dificil de control continuo y ruidosos

Universidad Católica Andrés Bello

Prof. Wílmer Pereira

Jornadas de Ingeniería Informática

UCAB

Paradigmas en Robótica
Paradigmas en Robótica
Filosofías y/o técnicas que caracterizan
Filosofías y/o técnicas que caracterizan

el enfoque para resolver problemas
el enfoque para resolver problemas

Manipuladores
Manipuladores
Telepresencia
Telepresencia

vs

Autónomo
Autónomo

Jerárquico
Jerárquico

Reactivo
Reactivo

Normalmente sin técnicas de
inteligencia artificial

Híbrido
Híbrido

Universidad Católica Andrés Bello

Prof. Wílmer Pereira

Jornadas de Ingeniería Informática

UCAB

Paradigma Jerárquico
Paradigma Jerárquico

Sense
Sense

PlanPlan

ActAct

Las sensaciones se reúnen en un modelo global
de planificación que actúa después por introspección

Es necesaria la suposición de mundo cerrado CWA
(Closed World Assumption). El mundo es sólo lo explícito

Inconvenientes … no considera el aceptado esquema estímulo/respuesta

Universidad Católica Andrés Bello

Prof. Wílmer Pereira

Jornadas de Ingeniería Informática

UCAB

Paradigma Reactivo
Paradigma Reactivo

PlanPlanPlan

Sense
Sense

ActAct

Fuerte tendencia biológica que acopla sense-act con
comportamientos predeterminados (Plan
omnipresente)

Basado en el paradigma Estímulo-Respuesta de los
psicólogos de Harvard inspirados en B. F. Skinner

Inconvenientes … obviar el plan es una situación en ocasiones extrema

Universidad Católica Andrés Bello

Prof. Wílmer Pereira

Jornadas de Ingeniería Informática

UCAB

Multiagentes (Sociedad)
(Sociedad)
Multiagentes

Aplica en casos de redundancia (fallas) o bien cuando varios robots
Aplica en casos de redundancia (fallas) o bien cuando varios robots

resultan más económicos que un solo robot muy potente
resultan más económicos que un solo robot muy potente

Problemas:

¿Cómo evitar la interferencia entre los distintos robots?
¿Cómo saber si el conjunto avanza?
¿Qué comunicar?
¿Cómo evitar que la autonomía interfiera con la cooperación?

Heterogeneidad (homogeneo o heterogeneo)
Control (centralizado o distribuido)
Cooperación (software o hardware)
Objetivos (fijo o variable)

Universidad Católica Andrés Bello

Prof. Wílmer Pereira

Jornadas de Ingeniería Informática

UCAB

Heterogeneidad (robot marsupial)
Heterogeneidad
(robot marsupial)

Ventajas:

Robot grande con gran poder de computo y capacidad
de carga
Robots pequeños versátiles y con mayor autonomía

Problemas:

Si se cae robot líder, el conjunto puede quedar inhabilitado

Universidad Católica Andrés Bello

Prof. Wílmer Pereira

Jornadas de Ingeniería Informática

UCAB

Control
Control

Centralizado o distribuido y eventualmente mezclado.
Centralizado o distribuido y eventualmente mezclado.

También puede incluir teleoperación
También puede incluir teleoperación

ROBOCUP
cámara
con sensores
decisiones por cada robot

vs

MIRISOT
cámara
sin sensores
centralizado

Ligas: Software

Pequeña Liga
Gran Liga

Posiciones: Portero
Atacante
Defensa

Universidad Católica Andrés Bello

Prof. Wílmer Pereira

Jornadas de Ingeniería Informática

UCAB

Cooperación
Cooperación
Software:

Induce comportamiento emergente

Hardware:

Junto como un robot (marsupial)
Cooperando en la movilidad

Objetivo
Objetivo

Único
Diferente

Universidad Católica Andrés Bello

Prof. Wílmer Pereira

Jornadas de Ingeniería Informática

UCAB

Comportamiento Emergente 1
Comportamiento Emergente 1

Crear reglas sociales
Crear reglas sociales

Pasar 20 robot homogéneos por una puerta angosta

Coexistencia ignorante
Cada robot es como un obstáculo

Coexistencia informada
Esperar cierto tiempo y si sigue allí evitarlo

Tráfico

Menos
tráfico

Coexistencia inteligente
Evitar robots pero ir hacia donde van todos

Forman
una línea !!!

Universidad Católica Andrés Bello

Prof. Wílmer Pereira

Jornadas de Ingeniería Informática

UCAB

Comportamiento emergente 2
Comportamiento emergente 2

Motivación interna
Motivación interna

Busca ayudar al robot que esté fallando ...

Frustración
Frustración
Impaciencia
Impaciencia

Grado de insatisfacción ante fracaso
Grado de insatisfacción ante fracaso
Grado de ansiedad por el fracaso de otros
Grado de ansiedad por el fracaso de otros

Impaciencia aumenta si otros se frustran
Aprobación aumenta mientras no se frustra

Ejemplo: R1 no puede mover un objeto y

R2 avanza lentamente

R1 abandona y

ayuda a R2

Universidad Católica Andrés Bello

Prof. Wílmer Pereira

Jornadas de Ingeniería Informática

UCAB