Estrategia Condor
Páginas: 21 (5243 palabras)
Publicado: 9 de febrero de 2013
CORRECTO, REACTIVO, ROBOT DE ALTO NIVEL DE CONTROL
Mitigando el problema de explosión de estados de síntesis lógica temporal
En estos días los robots cuentan con una interacción estrecha entre los componentes computacionales y físicos. Tomemos los vehículos en el reciente DARPA Desafío Urbano (DUC) como ejemplo. Los vehículos compitiendo se suponían que debían navegar, de forma totalmenteautónoma, a través de un ambiente urbano parcialmente conocido poblado con obstáculos estáticos y dinámicos y debían realizar diferentes tareas como la conducción en y fuera de carretera, estacionamiento y visitas de determinadas áreas mientras obedece las normas del tráfico. También necesitaban negociar intersecciones, manejar los cambios en el ambiente o las condiciones de operación, yreplanificar en respuesta a dichos cambios generados. Durante la ejecución de estas tareas de alto nivel, los vehículos tenían que obedecer las limitaciones de actuación y físicas de bajo nivel que restringen su capacidad de maniobra. Por lo tanto, la lógica de alto nivel que regula el comportamiento de los vehículos tiene que ser adecuadamente integrada con el controlador de bajo nivel que regula hardwarefísico. Los sistemas con acoplamiento fuerte entre los cálculos y la física son típicamente complejos, pero muchos de ellos son diseñados e implementados de una manera ad hoc(DE UNA MANERA PARTICULAR). A pesar de que el funcionamiento correcto de los componentes individuales está establecido a través de extensas pruebas o verificación formal, la complejidad del sistema total generalmente hace laspruebas poco prácticas y excede las capacidades de las herramientas de verificación formal. Por ejemplo, un desajuste en la abstracción del sistema físico utilizado en diferentes niveles de la planificación de la pila(MONTÓN DE COSAS EN FILA UNA ENCIMA DE LA OTRA) de Alice [1], la entrada del equipo de Caltech en DUC, nunca había sido descubierta en miles de horas de nuestras simulaciones y enotras más de 300 millas de pruebas de campo [2]. Una vez el problema se descubrió, fue difícil modificar el diseño subyacente ad hoc(DE UNA MANERA PARTICULAR). De hecho, este problema activó la serie de conducta inaceptable que descalificó a Alice del Desafío 2007. Por lo tanto, sostenemos el despliegue exitoso de vehículos y robots autónomos en general, que requerirán avances en enfoques formales,tanto para la verificación y para la correcta construcción de la síntesis de controladores integrados.
En este artículo revisamos los avances recientes en la síntesis formal de control del robot integrados. Específicamente, consideramos el siguiente problema. Dado un modelo para el robot y su especificación expresa en un lenguaje formal, la lógica temporal lineal (LTL), sintetiza un protocolode control que, por construcción, asegura que el comportamiento continuo del robot satisface la especificación dada para todos los comportamientos ambientales validos. Nosotros dirigimos especificaciones reactivas en donde el comportamiento del robot es diferente dependiendo de la información que recoge a través de sus sensores en el tiempo de ejecución. Por ejemplo, si un robot encuentra un caminobloqueado el controlador reacciona a ello mediante el cambio de trayectoria del robot de modo que todavía llega a un punto de control determinado.
Un común procedimiento de dos pasos para el problema de la síntesis anterior se basa en construir una abstracción de estado finito del sistema físico subyacente (por ejemplo, el movimiento de los vehículos en el ejemplo de conducción autónoma) y ensintetizar una estrategia [3], representado por un estado autómata finito, que satisface especificaciones de alto nivel. Este procedimiento conduce a una estructura jerárquica, una estructura de control de dos capas con un planificador discreto calculando un plan discreto y de alto nivel que es implementado controlador continuo y de bajo nivel. Las relaciones de simulaciones y bisimulaciones [4]...
Mitigando el problema de explosión de estados de síntesis lógica temporal
En estos días los robots cuentan con una interacción estrecha entre los componentes computacionales y físicos. Tomemos los vehículos en el reciente DARPA Desafío Urbano (DUC) como ejemplo. Los vehículos compitiendo se suponían que debían navegar, de forma totalmenteautónoma, a través de un ambiente urbano parcialmente conocido poblado con obstáculos estáticos y dinámicos y debían realizar diferentes tareas como la conducción en y fuera de carretera, estacionamiento y visitas de determinadas áreas mientras obedece las normas del tráfico. También necesitaban negociar intersecciones, manejar los cambios en el ambiente o las condiciones de operación, yreplanificar en respuesta a dichos cambios generados. Durante la ejecución de estas tareas de alto nivel, los vehículos tenían que obedecer las limitaciones de actuación y físicas de bajo nivel que restringen su capacidad de maniobra. Por lo tanto, la lógica de alto nivel que regula el comportamiento de los vehículos tiene que ser adecuadamente integrada con el controlador de bajo nivel que regula hardwarefísico. Los sistemas con acoplamiento fuerte entre los cálculos y la física son típicamente complejos, pero muchos de ellos son diseñados e implementados de una manera ad hoc(DE UNA MANERA PARTICULAR). A pesar de que el funcionamiento correcto de los componentes individuales está establecido a través de extensas pruebas o verificación formal, la complejidad del sistema total generalmente hace laspruebas poco prácticas y excede las capacidades de las herramientas de verificación formal. Por ejemplo, un desajuste en la abstracción del sistema físico utilizado en diferentes niveles de la planificación de la pila(MONTÓN DE COSAS EN FILA UNA ENCIMA DE LA OTRA) de Alice [1], la entrada del equipo de Caltech en DUC, nunca había sido descubierta en miles de horas de nuestras simulaciones y enotras más de 300 millas de pruebas de campo [2]. Una vez el problema se descubrió, fue difícil modificar el diseño subyacente ad hoc(DE UNA MANERA PARTICULAR). De hecho, este problema activó la serie de conducta inaceptable que descalificó a Alice del Desafío 2007. Por lo tanto, sostenemos el despliegue exitoso de vehículos y robots autónomos en general, que requerirán avances en enfoques formales,tanto para la verificación y para la correcta construcción de la síntesis de controladores integrados.
En este artículo revisamos los avances recientes en la síntesis formal de control del robot integrados. Específicamente, consideramos el siguiente problema. Dado un modelo para el robot y su especificación expresa en un lenguaje formal, la lógica temporal lineal (LTL), sintetiza un protocolode control que, por construcción, asegura que el comportamiento continuo del robot satisface la especificación dada para todos los comportamientos ambientales validos. Nosotros dirigimos especificaciones reactivas en donde el comportamiento del robot es diferente dependiendo de la información que recoge a través de sus sensores en el tiempo de ejecución. Por ejemplo, si un robot encuentra un caminobloqueado el controlador reacciona a ello mediante el cambio de trayectoria del robot de modo que todavía llega a un punto de control determinado.
Un común procedimiento de dos pasos para el problema de la síntesis anterior se basa en construir una abstracción de estado finito del sistema físico subyacente (por ejemplo, el movimiento de los vehículos en el ejemplo de conducción autónoma) y ensintetizar una estrategia [3], representado por un estado autómata finito, que satisface especificaciones de alto nivel. Este procedimiento conduce a una estructura jerárquica, una estructura de control de dos capas con un planificador discreto calculando un plan discreto y de alto nivel que es implementado controlador continuo y de bajo nivel. Las relaciones de simulaciones y bisimulaciones [4]...
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