Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

1 YAPAY ZEKA ve UZMAN SİSTEMLER Ders Notu - 13 Robotlar.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "1 YAPAY ZEKA ve UZMAN SİSTEMLER Ders Notu - 13 Robotlar."— Sunum transkripti:

1 1 YAPAY ZEKA ve UZMAN SİSTEMLER Ders Notu - 13 Robotlar

2 2 ROBOT NEDİR? Robot, mekanik sistemleri ve bunlarla ilişkili kontrol ve algılama sistemleriyle bilgisayar algoritmalarına bağlı olarak akıllı davranan makinelerdir. Robot Yeniden programlanabilen; maddeleri, parçaları, aletleri, programlanmış hareketlerle yapılacak işe göre taşıyan veya işleyen çok fonksiyonlu makinelerdir". (Robot Institute of America, 1979) Robot, bir kaide üzerinde en az bir kol, tutma organları (genellikle pensler, vantuzlar veya elektromıknatıslar), pnömatik, hidrolik veya elektriksel sensörler ile konumu ve basınç algılayıcılarıyla, bilgi işlem organlarıyla donatılmış kontrollü-mekanik makinelerdir."

3 3 Temel olarak bir robotun aşağıdaki özelliklerini olması gerekir: İşlem yapma yetkisi: Bir işlemi fiziksel veya farazi olarak yerine getirebilmelidir. İşlemin sonucunu belirleme yetkisi: İşlemi yaptıktan sonra mutlak olarak işlemin sonucunu belirlemelidir ki işlem tam olarak yapılmış olsun. Karar verme yetkisi: İşlemin sonucuna göre yada dış etmenlere göre mutlaka bir yargı kurabilmelidir. Örneğin sınav robotu, ışık izleyen robot, vana açıp kapayan robot veya robot kol gibi.

4 4 ROBOT KAVRAMININ GELİŞİMİ Endüstride ilk robot (UNIMAIE) 1961'de General Motors'un New Jersey'deki araba fabrikasında devreye girmiş. 60'lı yıllarda iki üniversite robot araştırmalarında baş çekmiş: Stanford ve MIT. Daha sonra birçok özel kurulu ve üniversite robotlarla ilgili çalışmalara bağlamış. Robotlar üzerinde yapılan araştırmaların son yıllarda yoğunlaşmasının temel sebebi bu konuda üretilmiş olan bilgi birikiminin daha güvenilir tasarımlara daha çabuk ulaşılmasın sağlamasıdır. Endüstride robotlar hızlı ve görece hatasız çalışmalarıyla verimi artırırken, insanların çalışmasın kısıtlayan organik faktörlerden etkilenmemeleri onlara bazı ilerde önemli avantajlar sağlamaktalar. Örneğin, elektronik devrelere pirinç tanesi büyüklüğündeki yüzlerce parçanın yerleştirilmesi insanlarca yapıldığında yorucu, zahmetli, sıkıcı ve hata oran yüksek bir iş. Oysa bir robot kolu bu işi süratli ve hatasız bir biçimde gerçekleştiriyor, üstelik kahve molas bile almadan! İnsanların uzun süreler çalışamayacakları ortamlarda da robotlara iş düşüyor. Deniz dibinde yüksek basınç altında, yüksek sıcaklıkta, Mars yüzeyi gibi elverişsiz ortamlarda, hatta insan vücudunun sığamayacağı genişlikteki havalandırma borularında robotlar kullanılır.

5 5 BYOLOJİK ESİNLİ ROBOTLAR Robotların özünde insan veya hayvanların yerine geçmek olduğundan doğadan kaçınlmaz bir esin olsa da, kimi robotların doğa ile ilişkisi diğerlerinden daha fazladır. Endüstriyel robotlar gibi uygulamaya yönelik yaklaşımlarda, yapılacak iş esas olduğu için, o işi insandan daha iyi yapabildiği sürece robotun diğer yönlerden insana yakınlığı hiç önemli değildir. Bugüne kadar geliştirilen her robot bir konuda insandan ne kadar üstün olsa da diğer sayısız yönden son derece ilkeldir, dolayısıyla doğal canlılara benzeyebilmek daha üstün robot geliştirmenin bir ölçütüdür. Aslında burada amaçlanan etkileşim iki yönlü olabilir, yani doğayı taklit edebilmek aynı zamanda doğayı daha iyi anlamayı da beraberinde getirir, böylece biyolojiden teknolojiye olduğu gibi teknolojiden de biyolojiye katkı olabilir. Doğadaki tasarım, yani canlılar olabildiğince taklit etmeyi amaçlayan akma ”biyomimetik” ad veriliyor. Robot biliminde biyomimetik araştırmalar, karşımıza robot adamlar, robot köpekler, robot böcekler gibi şekillerde çıkıyor. Biyomimetik olmayan robotlara örnek olarak endüstriyel üretim hatlarındaki robot kollar ve montaj sistemleri sayılabilir. Çoğu insan bunların robot olduğunu bile düşünmez, çünkü ”robot” kavram çoğumuzda ilk olarak bilimkurgu sayesinde şekillenir ve endüstriyel robotlar nedense yazarlar tarafından pek heyecan verici bulunmamıştır.

6 6 HAYVAN DAVRANIŞI VE ROBOTİK Öncelikle, zekayı hayvan davranışı tanımlar. Zekanın nerede başlayıp nerede bittiği ucu açık bir soru olmasına karşın, robot araştırmalar başlangıcında zekanın insan dışındaki hayvanlarda da bulunabileceği kabul edilir. Robotikçiler makinalarına hayvanların en basit yeteneklerini sağlayabilmek için büyük uğraşlar vermişlerdir: içinde bulunulan ortamda anlamlı ve amaçlı bir şekilde algılama ve davranma. Her ne kadar bu işleri başarıyla yapabilen biyolojik sistemleri incelemek amaca ulaşmak için çok mantıklı bir yol gibi görünse de, robotik camiası iki ana sebepten dolay buna hep direnmiştir. Birincisi, fiziksel altyapı tamamen farklıdır. İkincisi, çalışan biyolojik donanım hakkındaki bilgimiz çoğunlukla yapıyı bir sistemden diğerine aktarmaya yetecek düzeyde değildir. Bu ve başka sebepler yüzünden, bir çok robotikçi biyolojik gerçekleri göz ardı ederek tamamen mühendislik sonucu çözümler ararlar. Oysa ”davranış temelli robotik” araştırmacılarına göre, sinirbilim, psikoloji ve etolojinin incelenmesinden kazanılabilecek çok ey vardır.

7 7 Sinirsel Altyapı Sinir sisteminin temel hücresel bileşeni sinirdir. Çok farklı türde sinirler bulunmasına karşın, hepsi ortak bir yapıya sahiptirler. Hücre çekirdeğinden uzayarak çıkan akson, diğer ucunda dallanarak sinapslara ulaşır. Hücre ”atelendiğinde” sinirsel bağlantılar arasındaki sınrlar olan sinapslarda kimyasal ileticiler sinyali bir sinirden diğerine aktarırlar. Diğer taraftaki sinirin alıcı ucundaki dendritler sinapstan sinyal alp hücre gövdesine iletirler. Robotikçiler sinirsel modellerden çıkarımlar yaparak benzer davranışlar marinalara uygulayabilirler. Örneğin: Yarasa sonar, Hamamböceğinde bacak koordinasyonu. Beyin Yapısı ve İşlevi Hayvan beyinleri genelde üç ana bölümden oluşur. Memeli beyinleri için bunlar ön beyin, beyin sap ve omuriliktir. beynin işleyişi hakkındaki bilgimiz hala oldukça yüzeyseldir çözüm önce beyin işlevinin soyut bir modelini oluşturmak ve sonra bunu sinirbilimsel olarak kanıtlamaktan geçer. Bu robotikçiler için de büyük umut vadeden bir yöntemdir. Sinirbilimcilerin geliştirdiği modeller kullanılan robot kontrol sistemlerine temel oluşturabilirler. Beyin davranışını ifade etmek için kullanılan soyut matematiksel modellerde iki ana akım öne çıkar: şema teorisi ve sinir ağlar. Bu iki yaklaşım birbirleriyle tamamen uyumludur. Qema teorisi, davranışın modüler olarak ifade edilebildiği yüksek seviyeli bir soyutlamadır. Sinir ağlar ise daha detay boyutunda modellemeye temel sağlayan, paralel işlemenin daha alt seviyede gerçekleştiği bir yaklaşımdır. Qema teorisi şu anda beyin işlevini ifade etmekte daha baarldr, sinir ağlar ise beynin yapsın daha iyi yansıtabilmektedir.

8 8 Davranışın Etolojik Temeli Etoloji doğal ortamında hayvan davranışın inceleyen bilim daldır. Hayvan davranışı kabaca üç ana sınıfta toplanabilir: Refleksler belirli dış etkiler sonucu tetiklenen ani, istem dış tepkilerdir. Reflekssel davranış yalnızca ona neden olan etki varolduğu sürece devam eder. Yönelimler hayvan bir etkinin geldiği yöne veya ters yöne doğru yönelten davranışsal tepkilerdir. Yönelimler birçok farklı tür hayvanda görsel, kimyasal, mekanik ve elektromanyetik olaylar karşısında oluşur. Sabit davranış kalıpları refleksler gibi bir etki karşısında oluşur, fakat etkinin bitiminden sonra da sürer. Tepkinin şiddeti ve süresi etkinin şiddeti ve süresine bağlı değildir

9 9 Biyolojik Esinli Robotlara Örnekler -Karıncalarda Kimyasal Yönelim: Karıncalarda iletişim büyük ölçüde kimyasaldır. Geçilen yollar uçucu bir yol feromonu ile işaretlenir. Kullanışlı bir yoldan geçen tüm karıncalar yola bu kokuyu ekleyerek kuvvetlendirir, gelecekte kullanmak üzere sağlamlaştırırlar. Robot ilerlerken kimyasal maddeyi içeren bir keçeli kalemi yerde sürükleyerek bir santimetre genişliğinde bir iz brakır. Robotun altına 5 santimetre aralıkla yerleştirilen iki koku algılayıcısı robotu iz üzerinde tutmak için kullanılır. -Hamamböceğinde Yürüme - Robot Balarısı

10 10 DUYULAR VE ALGILAYICILAR Duyular: İnsan duyular robot araştırmalarında en sıklıkla kullanılan duyular olmuşlardır. Bu kısmen bilişsel süreçlerin en gelişkin olduğu canlı olmasından, kısmen de robot araştırması yapan kişilerin bizzat insan olmalarından kaynaklanmıştır. Ancak bir robotta bu tip duyuların kullanılabilmesi için öncelikle insan üzerinde bu duyuların çalma prensiplerinin son derece iyi bir biçimde analiz edilebilmesi gereklidir. İnsan duyular bir veya birden fazla organ kullanılarak elde edilir. Görme: Gözler aracılığı ile gerçekleşir. Optik süreçler bu duyuda rol oynar. Duyma: Kulaklar aracılığı ile olur. Akustik süreçler sonucunda gerçekleşir. Dokunma: Deri aracılığı ile merkezi değil dağınık bir algı olarak gerçekleşir. Temel mekanik ve ısı algılayıcılarının etkisi ile oluşturulur. Koku: Burun aracılığı ile elde edilir. Gaz fazındaki kimyasal süreçler bu duyuyu oluşturur. Tat: Dil aracılığı ile elde edilir. Sıvı fazda gerçekleşen kimyasal süreçlerin sonucudur. Altıncı His: Kendini Hissetme olarak adlandırabileceğimiz bu duyu eklemler aracılığı ile elde edilir.

11 11 Algılayıcılar Robot araştırmalarında son derece zengin bir tayfa dalan algılayıcılar kullanılmaktadır. Bunların bir bölümü insan temelli iken bir bölümü tümüyle insana yabancıdır. Ancak en sıklıkla rastlanan şey doğaya uzun bir süreçte uyum sağlamış olan hayvanların model alınmasıdır. Algılayıcılar şu şekilde guruplayabiliriz. İvme Ölçerler Mikromekanik Yapıda Olanlar Silikon Basıçla-Değişir-Dirençli Yapıdakiler Sarsıntı Ölçerler Yerçekimi Ölçerler Sismometreler Basınç Ölçerler Silikon Zar Yapılı Algılayıcılar Basınçla-Değişir-Dirençli Yapıdakiler

12 12 Manyetik Algılayıcılar Pusula Dış Uzaydaki Yıldızlardan Gelen Manyetik Alan Ölçen Cihazlar Akış Kapısı Manyeto İndüktif Algılayıcılar Manyetik Direnç Algılayıcılar (MR) Dev Manyetik Direnç Algılayıcılar (GMR) ve Dönme Valflar Bobin Antenleri Manyetik Kesinlik Algılayıcılar Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) Magnetoensefalograf (MEG) & MCG Hırsızla Karşı Kullanılan Algılayıcılar Sıcaklık Ölçerler Sıcaklıkla-Değişir-Dirençli Yapıdakiler (Termistorlar) Silikon Yarıiletkenler

13 13 Nem Ölçerler Honeywell Philips Ölçerleri Işık Algılayıcılar Fotometreler Morötesi Algılayıcılar Kızlötesi Dedektörleri Bulut Algılayıcılar Parlaklık Algılayıcılar Eğim Ölçerler Sıvı Temelliler Gaz Faz Algılayıcılar (Örneğin gaz kaçakların algılayan algılayıcılar) Koku Algılayıcılar Gaz Algılayıcılar

14 14 Akustik Algılayıcılar Ses Algılayıcılar Konuşma Taınıma Cihazlar Ultrasonik Algılayıcılar Yataygözler (Ciroskoplar) Döner Kütle Sistemleri Fiber Optik Sistemler Magnetohidrodinamik Sistemler Titreşen Çatallar, Tekerlekler ve Basınçla Çalanlar Patlama Dedektörleri Mesafe Ölçerler Laser Ultrason temelli algılayıcılar

15 15 EYLEYİCİLER Robotlar hareket için ihtiyaç duydukları gücü elektriksel, hidrolik ve pnömatik eyleyicilerden alırlar. Bir çok eyleyici içerisinde yer ve hız algılayıcılar bulunmaktadır. Mekanik kapasitelerinin yan sıra çevresel özellikleri de değerlendirmede ele alınmalıdır. Örneğin elektriksel eyleyiciler patlayıcı gazların bulunduğu ortamlarda özel önlemler ile kullanılabilirler. Bu ortamlarda genellikle hidrolik eyleyiciler kullanılır. Diğer yönden hidrolik eyleyiciler yağ kullanırlar ve bir sızıntı halinde çevre kirliliğine yol açabilirler. Bu yüzden yüksek derecede temizlik gerektiren ortamlarda pnömatic eyleyiciler tercih edilebilir. Pnömatik eyleyicilerin en genel kullanım uygulaması tutucuların (gripper) açılıp kapatılmasıdır. Ayrıca doğrusal pnömatik silindirler tut-ve- yerleştir tipi robotlarda kullanılır.

16 16 BİLİŞSEL MİMARİLER (COGNITIVE ARCHITECTURES) Bilisel Mimariler üzerine yapılan araştırmalarda en önemli motivasyon “akıllı” yaratıklar üretmektir. Bilişsel Mimarinin Tanımı Mimari, bir sistemin, ajanın temel kaynaklarını sağlamak ve organize etmekle görevli parçası olarak tanımlanabilir. Bilişsel Mimari akılı destekleyen birleşik bir sistemdir. Bilişsel mimariler insan beynini modeller ve bu bakımdan tek işlemcili bilgisayarlardan ayrılırlar.

17 17 Bilisel Mimarinin Özellikleri Mimariler aralarında önemli farklara neden olan ve onlar ayran kabiliyetlerine göre genel olarak tanımlanırlar. Sadece en bilinen kabiliyetlere yer verilmiştir. Böyle bir karşılaştırmada kullanılabilecek baka kabiliyetlerde mevcuttur. Problem-çözme: Problem çözmeyi planlamadan ayran özellik, sonucunun bir hareket yada hareket kümesi olma zorunluluğunun olmayışıdır. Planlama: Planlama, uygulamadan önce bir hareketler dizisine karar vermektir. Meta-Uslamlama Meta-Uslamlama ajanın kendi iç uygulamalar hakkında bir ajan uslamlamasıdır. Ne zaman uslamlama yapılacağına, ne kadar uslamlama yapılacağına ne çeşit uslamlama yapılacağına karar vermek gibi Uygulamalar da içerir. Doğal Dil Uygulaması: Bu, doğal dil üretimi, ve/veya doğal dil kavramayı içerir. Bir çok sistem girdileri komut yada kullanıcının talepleri olarak alır ve doğal dilde olması zorunluluğu olmayan talepler yada açıklamalar üretir. Sorgu Cevaplama: Query cevaplama geçmiş olaylar (Geçen gece neredeydin?), yada dünyanın u anki durumu gibi eyler hakkındaki ajanı sorgulama becerisidir.

18 18 Bilisel Mimarinin Özellikleri (devem) Teşhis: Teşhis bir durumu analiz etme ve bir teşhis üretme, bunun yanısıra neden bu teşhisin geçerli olduğunun açıklamasıdır. Öğrenme: Bu, dünyadaki ve olaysal hafızadaki değişimleri yansıtan iç durum değişiklikleri gibi eyler hariç, her türlü örenmeyi kapsar. Reaktivite: Reaktivite ani dış değişikliklere kar hızlı tepki gösterme becerisidir. Reaktivite çoğunlukla planlamanın kart olarak düşünülür. Reaktivitenin hizı, planlamanın ise yeterli zaman verildiğinde daha optimal bir hareket seçme yeteneğine sahip olma avantaj vardır. Tipik olarak reaktivite baz çeşit koşul hareket kurallar tarafından tamamlanır. Bu durumlarda tartma en aza indirilir. Gezme(Navigation): Gezme bir başlangıç noktasından istenilen bir noktaya gidebilme becerisidir. Nesne engellemeyi(obstacle avoidance) kapsar. Planlamayı kapsayabilir yada kapsamayabilir. Engelleyicilik(Interruptibility): Bir ajan eğer bir uygulamayı gerçekleştirirken, gelen algılamalar onun(geçici olarak) uygulamayı askıya almasına ve yeni bir (tahminen daha önemli) uygulamayı gerçekleştirmesine neden oluyorsa, engelleyicidir. Bu dinamik ortamlarda istenilen bir özelliktir.

19 19 Bilisel Mimarinin Özellikleri (devem) Başarısızlıktan kurtulma becerisi: Bir plan yada harekette başarısızlık tespit edildiğinde, ajanın yeni hareketler seçerek, deneyip problemi çözmeye çalma yeteneğidir. Dinamik ve tahmin edilemeyen ortamlarda önemlidir. Çoklu uygulamalar ard arda gerçekleştirme yeteneği: Bir çok uygulamanın ard arda çalıştırılmasını sağlamak. Bu özelliğin değişik uygulamalar, aynı anda planlama ve uygulama yeteneğini ve aynı anda birden fazla şey hakkında uslamlama yapabilme yeteneğini kapsar. İş yapabilme (Taskability): Bu dış komutlara (tahminen kullanıcıdan, genellikle herhangi bir ajandan gelen) dayalı değişik ileri yapabilme yeteneğidir. Seçilebilir dikkat: Büyük miktarlarda algısal bilgi girdisi olan karmak ortamlarda, çoğunlukla sadece ilgilenilen girdilerin incelenmesini sağlayan baz mekanizmalara sahip olmayı gereklidir.

20 20

21 21 Robot Kontrol Yöntemleri Kontrol edilen nesnenin hangi durumda ne yapacağına veya ne tepki göstereceğine karar verme işine kontrol etme denir. Kontrol sistemi araçlar ve programlardan oluşur. Robot kontrolünde kullanılan dört kontrol yöntemi vardır. Bunlar: - Reactive (Tepkisel) Kontrol - Deliberative (Planlanım) Kontrol - Hybrid (Melez) Kontrol - Behavior (Davranışsal) Kontrol

22 22 REACTIVE (TEPKİSEL) KONTROL Reactive (tepkisel, reflekssel) kontrol deliberative kontrolün aksine hiçbir planlama ve hafıza kullanımı olmadan refleks benzeri, çok hızlı bir kontrol yöntemidir. Tepkin Sistemler Tepkin bir robotik sistem algı ve hareketi, soyut betimlemeleri ve geçmiş tecrübeleri kullanmaksızın birbiriyle eleştirir. Yada başka bir deyişle tepkin kontrol, dinamik olan ve belli bir yapısı olmayan bir ortamda, motorsal davranışlar yönünden algı ve hareketi sıkca eşleştiren bir tekniktir. Yada algıların hareketleri direk olarak tetiklediği sistemler olarak düşünülebilir. Tepkin robotik sistemlerin belli başlı özellikleri şunlardır: - Bir yanıt oluşturma sırasında belirgin soyut betimsel bilginin kullanılmasından kaçınılır. - Hayvanların davranış modelleri sık sık bu sistemlerde temel olarak kullanılır. - Bu sistemler yazılım tasarım perspektifi yönünden dolaylı olarak modülerdir.

23 23 Hareket Seçimi Yapılacak hareketlerin seçimini agent programı belirler. Herhangi bir durumda birden fazla potansiyel uygun hareket olduğunda, agent program hangi hareketin seçileceğine karar verir. Eğer birden fazla algı birden fazla hareketi tetiklerse, hareketler birkaç yolla bir araya getirilebilir. - Birden fazla hareket paralel olarak gösterilebilir. - Tek bir hareket olarak bir araya getirilebilir. - Tek bir hareket diğer hareketler arasında öncelik verilerek uygulanabilir. Paralel Hareketler: Birbirine karışmayan hareketler paralel olarak aynı anda gösterilebilir. (mimarinin sınırlar dahilinde) Bileşke Hareketler: Farklı algılar tarafından tetiklenmiş ayrı hareketler tek bir bileşke harekette bir araya getirilir. Öncelikli Hareketler: Hareketlerin birbirine engel olduğu durumlarda, en önemli hareket önceliği alır.

24 24 Tepkin mimariler bazen ortamın durumunun ve agent’ın basit betimlemesini kullanabilirler, fakat bu betimlemeler amaçlar, dünyanın hipotezsel durumunu, yada muhtemel hareketlerin sırasını açık bir şekilde kodlamaz. Tepkin sistemler genellikle o iş için hazırlanmış, paralel donanımlar kullanılarak hayata geçirilir. Bir algının veya algıların uygun hareketi tetiklemesi için gerekli işlemin miktarının sınırlı olması, o işi için hazırlanmış paralel donanımların kullanılması ve karmak betimlemelerin kullanımına gerek olmaması tepkin sistemlerin çevresel değişimlere hızlı cevap vermelerini sağlar. Hafıza kullanımı açısından bir düşünen mimari, tepkin bir mimariden daha verimli yer kullanımına sahiptir. Bunun nedeni de düşünen mimarili bir sistem bir sınıfa ait problemlerin çözümü için sabit bir yer kullanırken, tepkin mimarili bir sistem problem sayısının çokluğuyla orantılı olarak yer kullanır.

25 25 DELIBERATIVE (PLANLANMIŞ) KONTROL Deliberative kontrol kullanan bir robotun, göreceli olarak, içinde bulunduğu dünya hakkında tam bir bilgiye sahip olması gerekmektedir. Robot içinde bulunduğu dünyanın bir modelini oluşturup bu yapacağı hareketlerin etkilerini bu modele göre optimize eder. Bu sebeple, deliberative kontrol yarattığı dünya modeli hakkında güçlü varsayımlar yapmak zorundadır. Deliberative sistemlerinin bazı ortak özellikleri şunlardır: Askeri veya ticari kuruluşların yapıları gibi bölümler ve fonksiyonlar arasında açıkça belirlenebilen bir hiyerarşi mevcuttur. Kontrol ve iletişim katmanları arasında kestirilebilir ve önceden belirli bir şekilde sağlanır. Üst katmanlar alt katmanlar için yeni ve daha küçük yeni amaçlar belirler. Alt katmanlardaki planlama daha hızlı ve yereldir. Sembolik dünya modellerine bağlıdırlar. Algılama/planlama/hareket etme modeli üzerine kurulan bu sistemlerde düşünme ve hareket etme arka arkayadır.

26 26 HYBRID ( MELEZ ) KONTROL Robot mimarilerinde “Deliberative Control”un zıttı olarak karşımıza tepkisel (reactive) kontrol çıkar. Tepkin mimariler hiçbir dış dünya modeli veya “internal state-içsel betimleme” kullanmayıp algılama ile hareket arasında doğrudan bir bağlantı oluştururlar. Böyle bir yapı, belirgin bir yapıya sahip olmayan, dinamik ortamlarda gerçek zamanlı robot kontrolüne imkan verir. Daha genel amaçlı ve yeterlilikleri daha fazla olan robotların yaratılması, “deliberative” sistemlerin temsili bilgi kullanımını mümkün kılan yapılar ile tepkisel sistemlerin anında cevap verebilen, sağlıklı yapılarının “hybrid(melez)” mimariler kullanılarak bir araya getirilmesini gerektirmektedir. Bu tip mimariler hem planlanmış hem de tepkin mimarinin özelliklerini kullanabilir. Melez sistemler üzerinde yapılan araştırmalar, temsili bilginin robot davranışlarını geliştirmek ve daha anlamlı hale getirmek için şart olduğunu, tepkisel davranış temelli bir sistemin tek başına robotu basit hayat formlarına mahkum ettiğini kabul ederler. Ana problem işlevselliğin paylaşımının ve koordinasyonun nasıl sağlanacağıdır. Lyons bu konuda üç farklı yol gösterir:

27 27 Planlama ve tepkinin hiyerarik entegrasyonu: Deliberative planlama ve tepkisel hareket farklı faaliyetler, zaman kısıtlamaları ve görüş açıları ile ilişkilidirler. Aslında, her iki stratejiyi de içeren çok seviyeli hiyerarşik bir yap oluşturulabilir. Planlama veya tepkiselliğin ölçeği içinde bulunulan duruma göre değiştirilebilir. Planlamanın tepkiye rehberlik etmesi: Planlama birimi, tepkisel kontrol sisteminin yapılandırılmasını, parametrelerinin belirlenmesini sağlar, hareket tamamen tepkisel birimin himayesi altındadır. Planlama sistemi, önceden yapılmış planların olası sonuçlarını da tahmin edebilir ve bu doğrultuda tepkisel birimi yeniden yapılandırabilir. Planlama ve tepkinin birbirlerine rehberlik etmeleri : Planlama birimi ve tepkisel birim, aynı anda çalan ve birbirlerine rehberlik eden faaliyetlerdir.

28 28 BEHAVIOR(DAVRANIŞSAL) KONTROL ROBOT DAVRANIŞLARI Robot davranışlarını incelerken en kolay tanım davranışın algıya karşı gösterilen tepki olduğunu söylemektir. Tepkisel Sistemler Kısaca özelliklerini sıralayacak olursak: 1. Davranışlar robot hareketlerinin temel yap taşlarını oluştururlar. 2. Tepki gösterimi sırasında soyut bilgi gösteriminden kaçınırlar. 3. Hayvansal davranış modelleri bu sistemler için temel oluştururlar. 4. Bu sistemler doğaları gereği yazılım tasarım açısından birimseldir. Davranış-tabanlı robotbilimin büyümesi planlamanın her ne kadar iyi maksatla olsa da zaman kaybı olduğunun anlaşılmasıyla oldu. Bir robotun belirsiz ve tahmin edilemeyen bir ortamda planlama olmadan hareket etmesini, robota birbirinden bağımsız belirli hedefleri olan davranış kazandırılması ve bu davranışları amaca uygun düzenlenmesi sağlar.

29 29 Durumsal hareket tabanlı tasarım Durumsal hareket robot hareketlerinin robotun içindeki koşullara dayandırılmasıdır. Bu nedenle algılama problemi robotun içinde olduğu durumu tanımasına ve bundan sonra hangi hareketi yapacağını seçmesine indirgenmiştir. Robot kendisini yeni bir durumda bulduğu anda, yeni ve daha uygun bir hareket seçer. Bu türlü durumlar tanımlanmış ve sadece sınırlı koşullarda geçerli micro davranışlar olarak görülebilir. Bu şekilde robot geliştirme robot ve çevresinin etkileşimi hakkında sağlam bilgiye sahip olmayı gerektirir. Etolojik olarak yönlendirilen/sınırlandırılan tasarım Bilimsel çalışmada tercihen biyoloji araştırmacısıyla model oluşturulur. Oluşturulan hayvan modeli bilişimsel gereklilikleri karşılamak için düzenlenir ve robotun algı-motor yetenekleri temellendirilir. Bu çalışmaların sonuçları iki dal tarafından kullanılabilir. Robotbilimciler bu kavramaları kullanarak daha zeki makineler yapabilir. Deneysel biyologlar hayvan davranışlarıyla ilgili teorileri geliştirmek ve test etmek için kullanabilirler.

30 30

31 31 Deneysel olarak bulunmuş tasarım: Deneysel olarak bulunmuş robot davranışları değişmez bir şekilde aşağıdan yukarıya biçimde yaratılır. Temel işlemsel dayanışa bir robotu sınırlı sayıda yeteneklerle donatıp, gerçek dünyada deneyler yapmak, gerçek dünyada neyin çalışıp neyin çalışmadığını görmek, kusurlu davranışların hatalarını yakalamak ve sistem tatmin edici bir performans gösterene kadar yineleyen bir şekilde yeni davranışları ekleme.

32 32 Genel Robot Davranışları Hangi şekilde planlanırsa planlansın genel olarak robot davranışlarını dünya ile ilişkileri bağlamında sınıflandırabiliriz: Araştırma/ Yön davranışlar (genel bir yönde hareket etme) Hedefe yönelik itahsal davranışlar (çekiciye doğru hareket etme) İsteksiz/Korunmacı davranışlar (çarpmalardan kaçınma) Yol takip eden davranışlar (belirli yolda hareket etmek) Bedensen davranışlar Sosyal/Birlikte yapılan davranışlar Teleotonom davranışlar (insan operatörle eşgüdümlü) Algısal davranışlar Yürüyüş Davranışlar (ayaklı robotlar için) Tutan/ Becerili El Davranışlar (nesne kazancı için)

33 33 DAVRANIŞ TABANLI MİMARİLER Bilgisayar mimarisi için yapılmış tanım ”Bilgisayar mimarisi kendisini, yüksek derecede özgül ve özel bilgisayar tasarımların ortak yapı taşlarından oluşturmaya adayan disiplindir.”(Stone 1980). Robot bilimde mimariden bahsedildiğinde donanımdan daha çok yazılmış mimarisi akla gelir. Bu tanım değiştirirsek ”Robot mimarisi kendisini, yüksek derecede özgül ve özel robot tasarımların ortak yazılmış yapıtaşlarından oluşturmaya adayan disiplindir.” Robot mimarilerinin ortak özellikleri olarak şunlar sıralayabiliriz. Algı ve hareketi sık bir şekilde birleştirme gerekliliği üzerindeki vurgu. Temsili sembolik bilgiden kaçınma Genel durumun anlamı parçalara ayrılması (davran veya durum-hareket ikilileri)

34 34 Hesaplanabilirlik Bohm ve Jacopini’nin programlama dilerinde hesaplanabilirliği göz önüne alarak türettiği sonuçlar ele alalım. Eğer herhangi bir dil sıralama, koşullu dallanma ve yinelemeden oluşan üç temel yapıyı içeriyorsa, tüm hesaplanabilir fonksiyonlar kümesini hesaplayabilir. Bu durum hesaplanabilirlik açısından, genel programlama dillerinin aralarında herhangi bir fark olmadığın gösteriyor. Buradan çıkan mantıksal sonuca göre, bütün robotbilimsel mimariler görevleri sıralı yapabildikleri, koşullu dallanmaya izin verdikleri ve yinelemeli yapılara olanak verdikleri için hesaplanabilirlik açısından denktirler. İlkeleri düzenleme Robotbilimsel mimarileri ayırt edebilmek için birçok değişik boyut açığa çıkar: Değişik koordinasyon stratejileri: rekabetçiye (örn:rasgele seçme, hareket seçme, oylama) karşılıklı işbirlikçi (örn: üstkonumlanma). Davranış tanelendirilmesi: koşulsal hareket tabanlı sistemlerde bulunan micro-davranışlar veya daha genel amaçlı görev tanımlar. Davranış tepkilerinin kodlanması: ayrık olarak daha önceden tanımlanmış olası tepkiler kümesi, veya sürekli olarak potansiyel alan tabanlı yöntemler.

35 35 Robot Programlama Dilleri Robotscript ARAC AML RoboML NQC (Not Quite C) Onika REXX Behavior Language (Davran Dili)


"1 YAPAY ZEKA ve UZMAN SİSTEMLER Ders Notu - 13 Robotlar." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları