Intelligens cselekvési stratégiák az autonóm mobil rendszerek számára - PDF ingyenes letöltés
1 Intelligens cselekvési stratégiák az autonóm mobil rendszerek habilitációs szakdolgozatához, amelyet a hageni FernUniversität villamosmérnöki és informatikai tanszékén ismertetett Dr.-Ing. Michael Gerke Herne-ből
3 jelentés a robotikáról Michael Gerke intelligens cselekvési stratégiák az autonóm mobil rendszerek számára Shaker Verlag Aachen 2011
6 Szeretnék köszönetet mondani a Német Kutatási Alapítványnak (DFG), amely lehetővé tette számomra az akadémiai külföldi tartózkodás lehetőségét (GE 821/4-1 kutatási támogatás) az Egyesült Államokban. Csak ezután tudtam olyan kutatási problémákkal foglalkozni, amelyek a németországi gyakorlat szempontjából nem relevánsak. Remélem, hogy a DFG-nek mindig lesz elegendő finanszírozási lehetősége a fiatalabb tudósok (férfiak/nők) kutatási tartózkodására. Még mindig meg kell említenem a családom: szeretnék köszönetet mondani szüleimnek, Helmutnak és Irénének egész életen át tartó támogatásukért és szeretetteljes érdeklődésükért tanulmányi munkám iránt. Csak azok képesek nagyjából felmérni Sigrid feleségem erejét és bátorságát, amikor úgy döntöttünk, hogy együtt megyünk külföldre. Hálás vagyok Jonas fiamnak (akkor 3 év) és lányomnak Jördisnek (akkor 1 év), valamint a feleségemnek sok órányi örömmel és új élettapasztalatokkal (de egy kis honvágyal is) San Diegóban, Kaliforniában, az univerzum legszebb városában. . Herne 2002. novemberében IV
11 amikor új ötletekkel és megközelítésekkel szembesülök, különösen a számítási intelligencia területén. Természetesen remélem azt is, hogy a kapcsolódó leírások fel fogják ébreszteni az autonóm mobil rendszerek bonyolult problémáinak bizonyos megértését, és hogy képesek leszek alapos segítséget nyújtani az érdeklődők számára (az irodalom puszta hivatkozása helyett). San Diego, 1998. május és Hagen, 2002. november Michael Gerke IX
12 Előszó a 2. kiadáshoz Míg ennek a habilitációs szakdolgozatnak az 1. kiadása elsősorban tudományos célokat szolgált, a jelen második kiadást a szélesebb olvasóközönség számára is elérhetővé kell tenni többszörös kérésre. Itt kell megjegyezni, hogy a mobil, autonóm robotrendszerek területén rendelkezésre álló szakirodalom hiánya - amely az eredeti kiadás motivációja volt - időközben kilátásba került. Ez a 2. kiadás a közelmúlt fontos fejlesztési szakaszának áttekintéseként szolgálhat anélkül, hogy az ott idézett eljárások elvesztették volna relevanciájukat. Ellenkezőleg: ezeket azóta a szerző tovább fejlesztette, és aktuális kutatási témája, a repülési robotika területén adaptálják. Hagen, 2010. november Michael Gerke X
13 Tartalom 1 Bevezetés Történelem Mobil rendszerek és navigációjuk Autonómia és intelligencia Fuzzy logika Ideghálózatok Genetikai optimalizálás Mérföldkövek Gyalogos gépek A mézes póni Az általános elektromos négylábú CMU Hexapod A TITAN sorozat Speciális fejlesztések Kerekes rendszerek SRI: ShakeytheRobot A Stanford kocsi HILARE és HILARE II IX
14 NavLab II (CMU) A JPL rover mindenirányú járművei Aktuális fejlemények Németországban Sétáló gépek Robot foci Szerviz robotok Érzékelő rendszerek Forgatókönyvek Bevezetés Űrkutatás DerPlanetMars Mars küldetések Planetár rover járművek Kültéri navigációs Szolgáltató robotok Mobil robotok az ellátási szektorban Beltéri navigáció Autonómia és cselekvési stratégiák Autonóm mobil ügynökök Az ágensek motivációja Kapcsolódó tárgyak Az ágensek modelljei A navigáció alapjai Motiváció X
15 3.2 A navigáció hierarchiájának szintjei A navigáció összetevői Globális útvonaltervezés Helyileg reaktív ütközés elkerülése Új módszer az optimális útvonaltervezéshez: optikai analóg Az optimális telepítési útvonalak tervezése autonóm mobil robotrendszerekhez inhomogén terepekkel rendelkező működési területeken Bevezetés Sugárterjesztési módszer Alapegyenletek Homogén közegek Példák robusztus környezetekre Vonzó és taszító Régiók primitív tájkritikus példa További fejlesztések Megjegyzések és kilátások A globális útvonaltervezés módszere: a genetikai úttervező A genetikai úttervezés mobil robotok számára Bevezetés A genetikai úttervező koncepció inicializálása XI
16 5.2.3 Genetikai operátorok Crossover Mutation szigorítása Versenyben: A legalkalmasabb eredmények értékelése és értékelések Probléma-specifikus inicializálás Kiterjesztett úttervező Célzott fejlesztések Inicializálás Fitnesz értékelése Genetikai megoldások utófeldolgozása Karcsúság követelménye Tájképek vizsgálata Hibrid pályatervező Magasságinformációk integrálása Hibrid tervező létrehozása Hagyományos útkeresés Genetikai út optimalizálás -Stratégia az ütközések elkerülésére Bevezetés A FUZZY ütközéselkerülés stratégiája A FUZZY ütközéselkerülés összetevői Probléma-specifikus koordináta-rendszer A csökkentett áramú robot XII
17 Fuzzifikáció FUZZY következtetés Defuzzifikáció A végleges pálya kiválasztása Átalakítás közös koordinátákban Laboratóriumi tesztek Bevezetés Rendszerleírás Szenzor alapú ütközés-előrejelzés D-kép feldolgozás D-kép feldolgozás Kamera modellezés és kalibrálás A megfelelés problémája Fuzzy ütközés elkerülése Kísérletek Általános információk az intelligens stratégiákról Összefoglalás 267 XIII