Разработка системы навигации мобильного робота

Системы планирования и их задания

Как известно, интеллектуальными (или интегральными) роботами называются автоматические устройства третьего поколения, что должны функционировать в динамическом замкнутом мире, имеют касательное и зрительное восприятие окружающего мира, владеют возможностями мобильности и изменения внешнего пространства. Кроме того, системы управления интегральных роботов должны функционировать на основе моделирования окружающего мира, выбора решения задачи, исходя из поставленной цели и динамических изменений в окружающем мире.

Для обеспечения разрешения подобных проблем служат решение интеллектуальных задач. Наиболее популярными разработками в этой области является GPS (General Problem Solver), который предназначен для решения преимущественно математических заданий и STRIPS (Stanford Research Institute Problem Solver), что с самого начала планировалась как система заданий адаптивных (а потом интеллектуальных) роботов.

Система планирования интеллектуальных роботов в своей основе базируется на разработке интеллектуальных решений. Построение теории интеллектуальных решений предусматривает решение двух проблем:

а) описание решения, его знаний и деятельности;

б) построение теории интеллектуальных решений.

Решение интеллектуальных заданий в наше время практически является преимуществом человека. Очевидно, человек пользуется своим внутренним языком преподавания знаний, что позволяет ему упрощать модель своего внутреннего мира и осуществлять при их помощи эффективный поиск необходимых решений с тесным взаимодействием с достаточно полно описанной моделью окружающего мира. Таким образом, при построении решения необходимо описывать не только модели решения, но и модель функционирования человека в процессе принятия решений.

Описание системы планирования - это в первую очередь описание закономерностей умственной деятельности такой системы при решении сложных проблемных заданий. Эта деятельность должна включать процессы осведомления системой планирования ситуаций окружающего внешнего мира и выполнять действия, также процессы поиска решения заданий. Таким образом, описание системы планирования, её знаний и деятельности, должно содержать:

а) описание исполнительных органов решения;

б) описание внешнего окружения;

в) описание знаний системы планирования, что отображают понимание деятельности исполнительных органов и окружающей среды решения;

г) описание процессов поиска решений предложенных заданий.

Общие аспекты построения системы планирования

Практическая реализация планирующих систем должно предвидеть наличие самой подсистемы планирования и исполнительной подсистемы. Так система STRIPS по замыслу должна работать в реальном мире во взаимодействии с исполнительной системой PlanEX (plan execution - исполнение планов).

Проблемная среда системы планирования содержит модель мира, набор операторных систем и цель (или набор целей) системы. В случае постановки задачи для мобильного робота в замкнутом пространстве мир робота должен соответствовать схеме расположения объектов в этом пространстве, например рис. 2.1.

35

Рисунок 2.1 - Пример схемы расположения объектов для системы планирования робота

Для решения практических заданий необходимо автоматически формировать абстрактные пространства разных уровней с базового пространства объектов и событий, в котором функционирует система.

В STRIPS - подобных системах абстрактные пространства определяются уровнем детализации условий применения операторов. Такой подход позволяет:

а) оставить неизменяемую модель мира - нет необходимости вычеркивать из неё незначительные (для данного уровня абстракции) детали и не учитывать их;

б) оставить неизменными операторные схемы.

Модель схемы подается в виде набора правильно построенных формул (ППФ) логики производных первого порядка, что отображают собой факты и законы.

Операторная схема определяется наименованием, списком параметров и описаниями в виде ППФ языка логики производных первого порядка: условий применения действий и результат действий. Результат действий, в свою очередь, содержит список вычеркиваний и список добавлений. Операторы порождают разные модели мира путем генерирования новых фактов. Цель системы также подается в виде ППФ тое же самой логики, то есть она является желанной ППФ системы.

В системе STRIPS поиск начинается с попытки вывести целевую формулу с выходящей модели мира . Для этого программа доказательства теорем осуществляет поиск противоречий во множестве дизъюнкций . Если такое противоречие найдено, то выходящее задание решается на этом шаге тривиальным способом, то есть выходная модель удовлетворяет цели . Если же указанное противоречие не соглашается, формируется так называемый незавершенный вывод . Этот вывод подается набором дизъюнктов, соответствующих противоречию формуле цели, плюс всех их производных, минус тех дизъюнктов, что исключаются благодаря применению ограниченных стратегий.

Незавершенный вывод принимается разницей между и , сто связывается с данным узлом. Дальше происходит поиск операторов, которые подходят для уменьшения полученной разницы. При поиске оператора, который подходит, значение его параметров поддаются частичному или полному перебору.

Поиск оператора состоит из двух шагов. На первом шаге составляется упорядоченный список операторов - кандидатов. Выбор которых основан на простом сравнении первообразных с разницы с первообразными из списка дополнения операторов. Второй шаг состоит в применении программы доказательства теорем для определения того, есть ли в указанном списке дополнений дизъюнкты, которые могли бы продолжить вывод после применения этого оператора. Если этот шаг прошел успешно, оператор - кандидат с соответствующими значениями параметров рассматривается как подходящий для уменьшения разницы .

Когда таким образом оператор - кандидат найден, условия его применения принимаются как новые подцели системы.

Иерархию целей, подцелей и моделей, порожденную в процессе поиска, можно представить в виде дерева поиска. Каждая вершина такого дерева имеет вид и соответствует заданию достижения модели целевого списка с указанной модели окружения. Пример дерева поиска приведен на рисунке 2.2.

35

Рисунок 2.2 - Дерево поиска в системе STRIPS

При цитировании материалов в рефератах, курсовых, дипломных работах правильно указывайте источник цитирования, для удобства можете скопировать из поля ниже:

Поделиться материалом