Simulação e execução de árvores de comportamento dinâmicas no contexto de robôs de serviços

Abstract

A robótica alcançou muito sucesso na fabricação industrial. Manipuladores têm sido usados em linhas de montagem por sua velocidade, exatidão e precisão. Embora esse mercado deva movimentar US $ 75,3 bilhões até 2026, há um mercado crescente para robôs cada vez mais flexíveis. Estima-se que esse mercado receba US $ 102,5 bilhões até 2025.Os objetivos sociais e econômicos moldam a nova realidade em que os robôs irão operar e, para cumprir suas tarefas, esses robôs requerem mobilidade e a capacidade de cooperar com outros robôs. Servicerobots são robôs projetados para atuarem entre humanos em ambientes como hospitais, logística e transporte de forma autônoma. A ISO 8373: 2012 define que tais robôs devem “realizar tarefas úteis para humanos ou equipamentos, excluindo aplicações de automação industrial” e tem a “capacidade de realizar tarefas pretendidas com base no estado atual e detecção, sem intervenção humana”. Vários setores, como comércio eletrônico e manufatura, já mostram sinais de aumento da demanda por robôs de serviço. Os algoritmos de planejamento clássicos freqüentemente presumem que o mundo é estático e conhecido, com todas as mudanças ocorrendo como resultado da ação executada por um agente controlado. No entanto, isso não é verdade para robôs de serviço, e esses robôs precisam lidar com ambientes estruturados, embora populados e dinâmicos. Para preencher a lacuna entre os algoritmos clássicos de planejamento de tarefas e os robôs de serviço recém-chegados, devemos implementar uma estrutura para gerenciar ações e comportamentos robóticos para executar um plano de alto nível. Propomos Árvores de Comportamento Dinâmico para coordenaras habilidades do robô e executar um plano neste trabalho. As Árvores de Comportamento Dinâmico também são responsáveis por gerenciar componentes do robô como o sistema de navegação e as interfaces homem-máquina. Nós avaliamos o framework em uma simulação em um ambiente hospitalar. Temos uma Enfermeira que solicita uma tarefa de entrega, o robô é designado e recebe um plano para realizar a tarefa. O robô deve seguir o plano executando suas habilidades. Se ocorrer alguma exceção, o robô deve enviar um relatório ao planejador. Nossa estrutura aborda o problema de interface entre as funcionalidades deliberativas e reativas em um sistema híbrido. O framework proposto mostra como um sistema reativo lida e segue uma entrada deliberativa usando Árvores de Comportamento Dinâmico. A estrutura também mostra como as Árvores de Comportamento Dinâmico encapsulam tudo o que é necessário para executar uma determinada tarefa.