Robot controllers for highly dynamic environments with real-time constraints

Ferrein, Alexander Antoine; Lakemeyer, Gerhard

doi:2172

Robot controllers for highly dynamic environments with real-time constraints = Robotersteuerung in hochdynamischen Umgebung unter Echtzeitbedungungen

Ferrein, Alexander Antoine (Author)

2008

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Alexander Antoine Ferrein

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2008

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2007

Zsfassung in dt. und engl. Sprache

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Lakemeyer, Gerhard (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2007-12-20

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-21728
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/49943/files/Ferrein_Alexander.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Robotik (Genormte SW) ; Schlussfolgern (Genormte SW) ; Künstliche Intelligenz (Genormte SW) ; Entscheidungsfindung (Genormte SW) ; Informatik (frei) ; Planen (frei) ; RoboCup (frei) ; reasoning about actions (frei) ; planning (frei) ; robotics (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 004
ccs: I.2.4 Know * I.2.8 Prob * Control Me * and Search * I.2.9 Robo

Kurzfassung
Die Gebiete „Mobile Robotik” und „Kognitive Robotik” sind aktive Forschungsgebiete. Obwohl viele erfolgreiche Anwendungen zeigen, dass mobile Roboter mit ihrer Umwelt interagieren und sinnvolle und nützliche Aufgaben erledigen können, bleiben viele Fragen, wie man autonome Roboter gestaltet, offen und sind nach wie vor Forschungsthema. Für Probleme wie Navigation oder Lokalisierung des Roboters existieren robuste Ansätze, die allgemein verwendet werden. Für die Frage, wie die Roboter intelligent handeln können, gibt es allerdings sehr unterschiedliche Ideen. In dieser Arbeit schlagen wir einen Ansatz für das Problem der Entscheidungsfindung von Robotern oder Agenten vor, die unter Echtzeitbedingungen in Umgebungen agieren, in denen Gegenspieler mit entgegengesetzten Zielen das Erfüllen der eigenen Ziele verhindern wollen. Wir schlagen die Sprache Readylog als Ansatz zur intelligenten Entscheidungsfindung unter Echtzeitbedingungen vor. Readylog gehört zur Golog Sprachfamilie und vereint Eigenschaften, die von anderen Sprachdialekten bekannt sind, in einem Rahmenwerk. Die Sprache basiert auf dem Situationenkalkül and erlaubt probabilistische Projektionen einer gegebenen Weltsituation in die Zukunft und formalisiert kontinuierliche Veränderungen der Welt. Zu Readylog gehört eine effiziente Laufzeitumgebung, die auch von Progression der internen Datenbank gebraucht macht. Die Sprache bietet darüber hinaus die Möglichkeit, entscheidungstheoretisch zu planen. Dabei entscheidet sich das Rahmenwerk bei verschiedenen offen gelassenen Handlungsalternativen für die beste. Diese wird aufgrund einer Optimierungstheorie ausgesucht. Da allerdings entscheidungstheoretisches Planen berechnungsintensiv ist, schlagen wir darüber hinaus verschiedene Möglichkeiten vor, wie die Komplexität der Planung gesenkt werden kann. Wir demonstrieren den Einsatz von Readylog mit detaillierten Beispielen von Fußballrobotern.

The fields of mobile autonomous robotics and cognitive robotics are active research fields. While in recent years several successful applications showed that mobile robots can interact with their environment and fulfill meaningful and useful tasks, many questions on how to design autonomous mobile robots still remain open and are subject to active research in this field. For problems like navigation, collision avoidance, and localization, robust approaches have been proposed, which are widely used. On the other hand, the question how such robots can act intelligently, has wide-spread ideas and various approaches. We propose an approach to the problem of decision making (deliberation) for robots or agents which moreover have to decide under real-time constraints in adversarial domains, i.e. multi-agent domains where opponents have contrary goals and try to foil the goals of the opposing team. We propose the language Readylog as an account to intelligent decision making in dynamic real-time domains. Readylog is a Golog family language and combines features known from other dialects in one framework. It is based on the Situation Calculus and offers probabilistically projecting a given world situation into the future or dealing with a continuously changing world. It comes with an efficient implementation and a mechanism to progress the internal database. Further, Readylog makes use of decision-theoretic planning. Several alternatives in the robot program are left open and Readylog chooses the most promising one against a background optimization theory. As decision-theoretic planning is computationally costly, we are looking for ways to reduce the complexity of planning. One possibility we propose is to make use of options, which are macro actions in the decision-theoretic context. We show detailed applications of Readylog in the robotic soccer domain.

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