猜你喜歡
更多>瑞典皇家理工學(xué)院(KTH)和國家海洋學(xué)中心的研究人員近日利用行為樹(BT)為關(guān)鍵任務(wù)設(shè)計模塊化、多用途且穩(wěn)健的控制架構(gòu)。該研究將BT框架應(yīng)用于無人潛航器(AUV)的控制系統(tǒng)。
背 景
AUV用于探測和測繪水下物體、識別航行危險或障礙物等各種任務(wù)。由于通信帶寬和范圍的限制,AUV不能依靠無人機或地面操作機器人所使用的遠(yuǎn)程操作解決方案。此外,由于AUV通常部署在較遠(yuǎn)區(qū)域,故障后進(jìn)行恢復(fù)極具挑戰(zhàn)性且成本較高。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn),AUV控制系統(tǒng)應(yīng)該足夠靈活,以確保AUV的安全并同時應(yīng)對不同的突發(fā)情況。
行為樹
研究團隊利用BT來解決這一問題,BT是在人工智能和機器人技術(shù)領(lǐng)域越來越流行的數(shù)學(xué)模型。
研究員斯普拉格表示,通過此種模塊化可進(jìn)行有效的測試,增加功能設(shè)計以及代碼再利用。與傳統(tǒng)的有限狀態(tài)自動機(FSM)相比,其關(guān)鍵優(yōu)勢在于,“行為”可以在其他更高層次的行為環(huán)境中再利用和測試,而無需指定其與后續(xù)行為的關(guān)系。
從本質(zhì)上說,BT提供了在多個任務(wù)之間進(jìn)行切換的層次結(jié)構(gòu)。在一些關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)中,一個超出范圍的任務(wù)目標(biāo)可以被分解成多個子任務(wù)。BT可以有序地組織這些任務(wù)并在任務(wù)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。斯普拉格解釋道,目標(biāo)任務(wù)可以通過BT固有的層次結(jié)構(gòu)在不同程度上被分解。
應(yīng) 用
團隊利用AUV證明此觀點,AUV需執(zhí)行一系列路徑點定義的任務(wù)。首先定義一個BT來滿足最終任務(wù)的要求,然后通過添加與特定目標(biāo)相關(guān)的子任務(wù)來進(jìn)一步完善BT。斯普拉格及團隊成員將這一BT提煉過程應(yīng)用于國家海洋學(xué)中心所執(zhí)行的AUV任務(wù)。該團隊的BT框架使AUV控制系統(tǒng)更加穩(wěn)固,而且可在執(zhí)行其他后續(xù)任務(wù)之前對其安全性進(jìn)行監(jiān)控。此外,BT可實現(xiàn)更強的通用性,對子任務(wù)進(jìn)行優(yōu)先排序,并允許系統(tǒng)在多個子任務(wù)間靈活切換。
研究成果中最重要的一點是,在不犧牲原始樹結(jié)構(gòu)的情況下,首先明確BT以滿足一般領(lǐng)域的需求,然后進(jìn)一步細(xì)化到特定領(lǐng)域的具體任務(wù)。但是,使用BT提取任務(wù)的程度仍然受限于人類識別、分解任務(wù)的能力。在某些情況下,任務(wù)可以憑直覺分解,但在另一些情況下,系統(tǒng)的行為則要復(fù)雜得多。
來源:techxplore網(wǎng)站/圖片來自互聯(lián)網(wǎng)
軍事科學(xué)院軍事科學(xué)信息研究中心 劉偉雪
要聞
更多>