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ArquitecturasBasadas en el Comportamiento
Introducción a la Robótica Inteligente
Álvaro Gutiérrez11 de marzo de 2022
www.robolabo.etsit.upm.es
N
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Índice
1 Introducción
2 Arquitectura SubsunciónEjemplos IRSIM
3 Esquemas MotoresEjemplos IRSIM
4 Conclusiones
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1 Introducción
2 Arquitectura SubsunciónEjemplos IRSIM
3 Esquemas MotoresEjemplos IRSIM
4 Conclusiones
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Un poco de historia
I 40’s: Turing y von NewmanI 50’s: Walter y Minsky
I Walter -> Tortugas, ReactivosI Minsky -> Cognitivista, los programas
I 60’s: Problemas del CognitivismoI Problema del marcoI Anclaje del símboloI Homúnculo
I 70’s: ConexionistasI 80’s: Basados en el comportamiento
I BrooksI Arkin
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Arq. Basadas en Comportamientos
SENSORES ACTUADORES
IDENTIFICAR OBJETOS
NAVEGAR
EXPLORAR
EVITA OBSTACULOS
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1 Introducción
2 Arquitectura SubsunciónEjemplos IRSIM
3 Esquemas MotoresEjemplos IRSIM
4 Conclusiones
N
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Rodney. A. Brooks
I Profesor e investigador en Standford y en el MITI Director del laboratorio de IA del MITI En los 80’s Brooks se hizo preguntas con respecto a la IA
clásica y la inteligencia en general.I Como tantos otros ingenieros y filósofos anteriormente.
I Su paternidad: Arquitectura SubsunciónI Su meta: Desarrollar criaturas artificiales capaces de
habitar en el mundo real y no en un mundosimplificado/simulado
I Actualmente es empresario (IRobot )
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Subsunción - Niveles de competencia
I Niveles de competencia:I Define los comportamientos deseados: Evitar Obstáculos,
Explorar, traer comida,...I Cada nivel se puede implementar independientementeI Permite una gran escalabilidadI Compuestos de varios módulos
NIVEL 0
NIVEL 1
NIVEL 2
NIVEL 3
SENSORES ACTUADORES
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Subsunción - Módulos
I Módulos: Son Máquinas de Estados Finitos Aumentadas
COMPORTAMIENTO
DEMODULO
R
ENTRADAS SALIDAS
RESET
S
I
INHIBIDOR
SUPRESOR
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Subsunción - Módulos
I Los aspectos más importantes son:
I Las salidas son funciones sencillas de las entradas y
variables locales
I Las entradas/salidas se pueden inhibir/suprimir
I Los módulos de los niveles de competencia superiores
pueden inhibir a los inferiores
I Los niveles de competencia inferiores siguen funcionando
como si no existieran los niveles superiores
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Subsunción - Inhibición
ENTRADA INHIBIDOR(tiempo)
ENTRADA
ir hacia
adelante
ir hacia
adelante
ir hacia
adelante
ENTRADA INHIBIDOR(tiempo)
ENTRADA
BUSCAR
COMIDA
OBSTACULOS
EVITAR
BUSCAR
COMIDA
OBSTACULOS
EVITAR
SIN INHIBICION
CON INHIBICION
MOTORES
VERDADERO
MOTORES
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Subsunción - Supresión
ENTRADA
ENTRADA
ir hacia
adelante
ir hacia
adelante
ir hacia
adelante
ENTRADA
ENTRADA
motores
parar
motores
parar
BUSCAR
COMIDA
OBSTACULOS
EVITAR
BUSCAR
COMIDA
OBSTACULOS
EVITAR
MOTORES(tiempo)
MOTORES(tiempo)
SUPRESOR
SUPRESOR
SIN SUPRESION
CON SUPRESION
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1 Introducción
2 Arquitectura SubsunciónEjemplos IRSIM
3 Esquemas MotoresEjemplos IRSIM
4 Conclusiones
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Ejemplo 1 - IRSIM
S
NAVIGATE
AVOID MOTORSPROX
subsumptionlightcontroller, paramFileSubsumptionLight
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Ejemplo 2 - IRSIM
S
S
AVOID
NAVIGATE
LOAD BATT
MOTORSPROX
LIGHT
BATT
subsumptionlightcontroller, paramFileSubsumptionLight
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Ejemplo 3 - IRSIM
S
LOAD BATT
AVOID
FORAGEI
S
NAVIGATE
S
MOTORS
BATT
PROX
LIGHT
LIGHT
LIGHT
GRIPPER
subsumptiongarbagecontroller, paramFileSubsumptionGarbage
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1 Introducción
2 Arquitectura SubsunciónEjemplos IRSIM
3 Esquemas MotoresEjemplos IRSIM
4 Conclusiones
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Ronald C. Arkin
I Profesor e investigador en Georgia Institute of TechnologyI Director del Mobile Robot Laboratory (Georgia Tech)I Su paternidad: Esquemas MotoresI Su meta: Permitir coordinación de comportamientos
inspirados en la biología
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Esquemas Motores
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Ejemplo 1 - Navegar
Motor Schema Based Navigation For a Mobile Robot(R. C. Arkin 1987)
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Ejemplo 1 - Evitar Obstáculo
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Ejemplo 1 - Objetivo
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Ejemplo 1 - Ruido
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Ejemplo 1 - Motor Schema
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1 Introducción
2 Arquitectura SubsunciónEjemplos IRSIM
3 Esquemas MotoresEjemplos IRSIM
4 Conclusiones
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Ejemplo 1 - IRSIM
NAVIGATE
AVOID MOTORSPROX Σ
motorSchemas1controller, motorSchemas1Param
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Ejemplo 2 - IRSIM
AVOID
NAVIGATE
LOAD BATT
PROX
LIGHT
BATTΣ MOTORS
motorSchemas1controller, motorSchemas1Param
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Ejemplo 3 - IRSIM
LOAD BATT
AVOID
FORAGEI
NAVIGATE
Σ
BATT
PROX
LIGHT
LIGHT
LIGHT
GRIPPERMOTORS
motorSchemas2controller, motorSchemas2Param
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1 Introducción
2 Arquitectura SubsunciónEjemplos IRSIM
3 Esquemas MotoresEjemplos IRSIM
4 Conclusiones
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ConclusionesI Técnicas de diseño ingenieriles sobre principios
cognitivosI División en niveles de competenciasI Cada nivel recibe información sensorial del mundo y
actúa sobre el mismoI Cada capa es completamente autónomaI Criticada por su poca relación con el diseño de sistemas
inteligentesI Sin embargo:
I Realiza una descomposición funcional: No preguntacomo procesar información sensorial sino como acoplarla alos actuadores
I Está ligada al concepto de corporeizadoI Es distribuidaI Combina el diseño de robots con principios evolutivos
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Críticas
I ¿Es posible implementar comportamientos complejos?
I ¿Es una evolución?
I ¿Capacidad de aprendizaje?
I ¿Serán necesarias representaciones?
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Referencias
I R. Pfeifer and C. Scheier. Understanding Intelligence.The MIT Press, Cambridge, MA. (2001)
I R. A. Brooks. A Robust Layer Control System For AMobile Robot. IEEE Journal of Robotics and Automation,RA-2(1), pp. 14-13. (1986)
I R. A. Brooks. A Robot that Walks; Emergent Behaviorsfrom a Carefully Evolved Network. Neural Computation,1(2), pp. 253-262, (1989)
I R. C. Arkin. Behavior-Based Robotics. The MIT Press,Cambridge, MA (1998)
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Gracias
GRACIAS!!
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Gracias
GRACIAS!!
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