近年来,由于机器人技术所依赖的各种技术的进步所带来的推动力,人们对机器人技术的兴趣越来越大。在机器人技术发展的所有方面中,最相关的一个是与自主机器人技术有关的,即机器人能够在最小的人为干预下执行指定任务。一个简单的例子是现在常见的无人驾驶飞行器(UAV),它能够在各点之间飞行,而不需要人去执行驾驶任务。这种在最小的人类干预下执行指定任务的能力,在那些在恶劣的、危险的、甚至遥远的环境中执行的任务中具有主要优势。

使用这种类型的机器人的通常工作方式是从定义一些目标开始的,这就是所谓的任务。定义一个计划来实现任务目标。在这种情况下,计划的定义仅限于机器人必须执行的一系列行动,没有其他的执行分支。当有可能控制执行计划的环境条件时,这种方法是可以接受的。然而,对使用自主机器人更感兴趣的环境,如有危险或相当远的距离,通常是开放的。这意味着在这些环境中可能会出现妨碍正确执行计划的情况,有必要使任务适应这些情况。

传统上,当出现阻碍计划执行的情况时,任务的调整有两种方式:

1.将适应能力委托给机器人。

2.更新任务计划,要么调整它,要么为发现的情况创建一个新的计划(重新规划)。

这两种选择都有其缺点。一方面,授权并不总是可能的,远非易事。而且,即使在那些可以将某种适应能力委托给机器人的情况下,仍然有可能出现机器人无法适应的情况。另一方面,更新任务计划是一个耗时的过程,这将对任务的完成产生负面影响。此外,如果几个机器人合作参与一项任务,有可能其中一个机器人检测到的情况需要为其他人调整计划。而无论是授权,还是重新规划或计划修复都不包括这种可能性。

此外,在执行任务的过程中还可以检测到其他类型的情况,这些情况并不意味着需要调整计划,而是意味着存在着实现其他理想目标的机会。

本论文提出了在物联网(IoT)框架内对合作机器人的任务规划调整的贡献,其目标如下:1)定义一个改进的规划结构,与它的经典定义兼容,并允许使用现有的知识来预测可能的调整,以及识别原始计划之外的机会;2)定义一个任务管理的参考中间件架构,使用之前的结构,作为特定系统的具体架构设计的指南。

所定义的新结构,在本论文中称为 "战略",包含了规划的经典结构,并辅以对构成规划的行动可能进行的分层分解,包括决策节点,以及对已确定的机会的备选计划的考虑。这个结构由一个任务管理的通用参考架构的建议来补充,在本论文中称为 "CoMMMA"。CoMMMA包括必要的功能,以促进对事件的适应和对机会的检测,与物联网(IoT)参考模型保持密切的关系。

作为概念的证明和建议的验证,该模型已被用于为SWARMs欧洲研究项目的架构定义一个任务管理器组件。SWARMs项目旨在扩大水下和水面自主机器人的使用,使用自主车辆在满足危险和距离条件的水下环境中执行任务。管理者组件采用了适用于该项目的具体要求的必要的CoMMMA概念,它已经在该项目的最终演示器中成功测试,获得了有希望的结果。

本论文提出的CoMMMA模型也被用于欧洲研究项目AFarCloud的架构的任务管理组件的设计中,该项目是在精准农业领域的框架下进行的,在撰写这些行文时正在等待评估。

成为VIP会员查看完整内容
14

相关内容

人工智能在军事中可用于多项任务,例如目标识别、大数据处理、作战系统、网络安全、物流运输、战争医疗、威胁和安全监测以及战斗模拟和训练。
《多智能体任务规划》2022博士论文
专知会员服务
48+阅读 · 11月20日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Adaptive Synthetic Characters for Military Training
Arxiv
24+阅读 · 2021年1月6日
Multi-Domain Multi-Task Rehearsal for Lifelong Learning
Arxiv
10+阅读 · 2020年12月14日
VIP会员
相关基金
国家自然科学基金
5+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
微信扫码咨询专知VIP会员