Capítulo 5 - Robótica Móvel, Romero - RESUMO e ANOTAÇÔES

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RESUMO 
ROBÓTICA MOVEL - ROMERO 
CAP 5: ARQUITETURAS HÍBRIDAS 
 
 Essas arquiteturas buscam pegar o melhor das deliberativas e reativas, e ainda buscam 
diminuir as restrições de cada uma. 
 São estratégias principais de como a deliberação interage com a parte reativa: 
o Seleção – o planejamento determina um conjunto de comportamentos. 
o Conselho – oferece opções de ação e os componentes reativos que são pertinentes 
àquela ação dizem se a ideia presta ou não. 
o Adaptação – o planejador altera o componente reativo que está sendo usado 
naquele momento. 
o Adiamento – quando o planejador espera para tomar alguma decisão sobre ações 
até que esta seja muito necessária. 
 Nas arquiteturas hibridas, podem estar presentes alguns componentes funcionais como: 
o Sequenciador – determina um conjunto de comportamentos, sua sequencia de 
ativação e seus parâmetros de ativação que devem ser utilizados para executar um 
plano de ação. 
o Gerenciador de recursos – determina qual sensor é melhor para uma determinada 
tarefa ou situação, ou ainda se existe energia suficiente para executar. 
o Cartógrafo – é a parte que se responsabiliza por fornecer as informações espaciais. 
Bem como atualizá-las, armazená-las e criá-las. 
o Planejador de missão – É o cara que interage com o usuário homo sapiens só para 
definir e construir planos de uma tarefa. 
o Monitor de desempenho/solucionador de problemas – faz com que o robozinho 
perceba se está ou não fazendo alguma coisa de útil para uma dada tarefa a ser 
cumprida. 
 
 ARQUITERURA AuRA: 
o Baseado em técnicas tradicionais de I.A. 
 
 
o Leve em consideração que o nível hierárquico mais alto é o 
planejador de missão. 
o O controlador de esquemas controla e monitora os comportamentos 
reativos em tempo de execução. 
o O sistema pode se adaptar utilizando métodos de aprendizado. A 
adaptação é feita alterando o peso dado a cada um dos esquemas 
motores utilizados na realização da tarefa. 
 
 
 SFX: 
o Em relação ao AuRA, foram introduzidos módulos que se previnem a possíveis erros 
de sensores. 
o A parte reativa é dividida em duas camadas: comportamentos estratégicos e 
táticos: 
Estratégico – Qual a melhor direção estratégica deve ser tomada para se chegar a 
um determinado destino? Tático – desvio de um obstáculo (uma situação imediata). 
Muito parecido com ao método de subsunção das arquiteturas reativas. 
 
 
o Neste caso, os comportamentos táticos de nível mais baixo sobrescrevem o 
estratégicos de nível mais alto. O oposto do que acontece em Subsunção. 
 
 DAMN: 
o Cada comportamento é um módulo é um módulo responsável para completar uma 
tarefa ou então ajudar em algum aspecto que influencia as ações do robô. 
o Os comportamentos funcionam de forma assíncrona e em paralelo. 
o A saída de cada comportamento na forma de um conjunto de votos a favor e contra 
um outro conjunto (de ações do robô). Um árbitro (?) faz a fusão destes votos e diz 
quem ganhou na parada. Nesta arquitetura pode ainda ter múltiplos árbitros, cada 
um para uma ação específica. Um para controle de velocidade, outro para a direção 
e por aí vai. 
o Não é considerada hierárquica, por causa da maneira em que a reação combina 
com a deliberação. 
 
 
o Um módulo de raciocínio é usado para ficar variando os pesos dos votos no 
decorrer de uma missão. 
 
o ARQUITETURA DE AGENTE: 
o Ela foi desenvolvida para ser trabalhada em ambientes que tem homo sapiens na 
parada. 
 
 
o ARQUITETURAS DE TRÊS CAMADAS: 
Duas dessas camadas, são responsáveis por deliberação e reação. A terceira, que na 
verdade fica no meio, fica responsável por coordenar os comportamentos do robô em 
relação as duas formas. 
 
o ATLANTIS E 3T: 
o Componentes responsáveis por cada uma das três camadas: 
o Controlador – conjunto de comportamentos primitivos. Por meio de uma FT, usa 
intimamente os sinais dos sensores para os atuadores. Seguir uma parede, mover 
para uma posição de destino enquanto evita colisão e mover através de uma porta 
aberta. 
o Deliberador – Planejamento e modelo do mundo 
o Sequenciador – seleciona o comportamento primitivo para o controlador e fornece 
parâmetro para a execução do mesmo. Tem que ser capaz de responder qual é a 
situação atual do robô. 
 
 
 
o SSS: 
o O nome já sugere que é feito por três camadas. 
o Cada camada é responsável por uma tecnologia diferente para poder resolver os 
problemas. 
o O nível do controlador é composto por dois controladores de sinais, um para a 
translação e outro para a rotação. Toda a questão do uso de PID é feito nessa 
camada. 
o Os eventos externos é que são responsáveis por indicar se o sistema errou em 
alguma ocorrência. Ele diz se deve ou não ser reconfigurado. 
o Essas camadas da SSS não correspondem as outras arquiteturas de três camadas. 
 
 
 
 ARQUITETURA GENÉRICA DO LAAS-CNRS: 
o Três níveis: 
 Funcional – percepção e ação do robô. Planejadores baseados em mapa, 
desvio de obstáculos, mapeamento e localização. 
 Execução - 
 Decisão - 
 
 SAPHIRA: 
o LPS – Componente central de Representação do ambiente ao redor do robô. Local 
Perceptual Space. Servindo tanto pra parte deliberativa quanto reativa do sistema. 
o É uma arquitetura baseada em comportamentos. 
o Usa lógica nebulosa, que é uma técnica que escreve e combina os 
comportamentos. 
 
 
 
 
 PLANEJADOR- REATOR: 
o Dois componentes principais que funcionam de forma paralela: 
 Reator – sistema de tempo real. Age independente do planejador. Pode 
fazer algo de útil mesmo que não tenha planejamento. 
 Planejador – Mesmo nível hierárquico do reator. Ele usa as informações 
sensoriais para predizer o progresso no ambiente e do status do Reator. 
 Comportamentos novos podem ser criados, pois o planejador modifica de forma 
incremental a estrutura do reator. 
 Se repetir a mesma tarefa várias vezes, o sistema melhora o desempenho de forma 
incremental. Deixa o robôzim viver pra ganhar experiência de vida. 
 
 
 DD&P: 
o Duas camadas. 
o Os comportamentos da parte DD (reativa) são organizados de forma hierárquica. O 
nível mais baixo age diretamente nos atuadores do robô. 
o Todos os componentes trabalham de forma paralela. 
 
 RHINO E MINERVA: 
o Usado para entreter visitantes em exposições de museus; 
o A tal da Minerva é só uma evolução do Rhino. Porque este fracassou.  
o A Minerva operou duas semanas naquele museu de Smithsonian nos States. 
o Tinha interação até com usuários na internet. 
o Baseados em camadas com 20 módulos distribuídos que se comunicam 
assincronamente. 
o Os níveis mais baixos cuidam dos sensores e efetuadores. 
o Antes de entrar em operação autônoma, estes robôs podiam ter uma ideia do 
mundo com base em captura de imagens em mosaico enquanto navegava com 
auxilio de um operador com um joystick. 
o Utiliza um método de localização markoviana. Para isso então, era necessário um 
ambiente estático, mas... 
o O robô tem que distinguir entre dois tipos de sinais dos sensores, os obstáculos 
estáticos são atribuídos ao mapa e as leituras corrompidas pelas pessoas que 
rondavam o museu. Então ele compara as leituras atuais com aquelas esperadas 
em um ambiente estático. Somente as de obstáculos estáticos são utilizadas para se 
localizar. 
 
 
 STANLEY E JUNIOR: 
 
 
o São robôs (carros) que ganharam uns desafios loucos aí de milhas de distancia. 
o Módulos executados de forma assíncrona. 
o Três áreas principais estão divididos estes módulos: 
 Percepção - 
 Planejamento – 
 Controle – 
o A localização do veículo precisade GPS, odometria das rodas e medidas inerciais, 
usando um filtro de Kalman, porque deve ser um negócio realmente cheio de 
interferências e esse filtro aperfeiçoa o sinal fodasticamente. 
 
 Na AuRA, o planejamento é feito anteriormente à execução. 
 Na Atlantis, o sequenciador toma a iniciativa pedindo ao planejador por planos de ação. 
 Tem arquitetura que o planejamento é feito ao mesmo tempo em que executa. SSS, DD&P 
e Planejador-Reator. 
 O SSS deve lembrar a estratégia de subsunção 
 método de Monte Carlo (MMC) qualquer método de uma classe de métodos estatísticos que 
se baseiam em amostragens aleatórias massivas para obter resultados numéricos, isto é, 
repetindo sucessivas simulações um elevado numero de vezes, para calcular probabilidades 
heuristicamente, tal como se, de facto, se registassem os resultados reais em jogos de casino 
(daí o nome). Este tipo de método é utilizado em simulações estocásticas com diversas 
aplicações em áreas como a física, matemática e biologia
1
 . O método de Monte Carlo tem sido 
utilizado há bastante tempo como forma de obter aproximações numéricas de funções 
complexas em que não é viável, ou é mesmo impossível, obter uma solução analítica ou, pelo 
menos, determinística. 
 O filtro de Kalman produz estimativas dos valores reais de grandezas medidas e valores 
associados predizendo um valor, estimando a incerteza do valor predito e calculando 
uma média ponderada entre o valor predito e o valor medido. O peso maior é dado ao valor de 
menor incerteza. As estimativas geradas pelo método tendem a estar mais próximas dos 
valores reais que as medidas originais pois a média ponderada apresenta uma melhor 
estimativa de incerteza que ambos os valores utilizados no seu cálculo.