MIT’nin Bilgisayar Bilimi ve Yapay Zeka Laboratuvarından araştırmacılar, kısa bir süre önce, hareket belirsizliği ve kusurlu hareket bilgisi olan durumlarda, yüksek derecede serbestlik dereceli (DOF) robotlara uygulanabilecek bir şans kısıtlı hareket planlama sistemi geliştirdiler. Yayınlanan bir makalede özetlenen yaklaşımları, çarpışma olasılığına karşı kullanıcı tarafından belirlenen bir sınırı yerine getiren uygun yollar bulabilir.
Deneyi yürüten araştırmacılardan Siyu Dai; “Bu çalışmanın ana ilham kaynağı, var olan şansı kısıtlı hareket planlayıcılarının sınırlandırılmasıdır. Son teknoloji ürünü hareket planlayıcılarının dışbükey şekillere engelleri formüle etmeyi gerektirdiğini öğrendim. Örneğin, manipülatör hareket planlamasıgibi yüksek boyutlu etki alanlarında planlama yapmak için uygun değildir. Diğer ana akım şansı kısıtlı hareket planlayıcıları, yüksek boyutlu planlama görevindeki hızın çok ilgili olduğu hızla ortaya çıkan rastgele ağaç (RRT) yöntemlerine dayanmaktadır ” dedi.
Mevcut hareket planlama sistemlerinin sınırlamalarını ele almak için Dai ve meslektaşları, hızlı tepki veren ve olasılıksal bir hareket planlayıcısı geliştirmeye karar verdiler. Böyle bir hareket planlayıcısı, sualtı manipülasyonu gibi ciddi rahatsızlıklara ve sınırlı gözlemlere tabi olan görevleri tamamlayan robotlar için özellikle yararlı olacaktır.
Oluşturdukları sistem probabilistic Chekov (p-Chekov), seyrek bir yol haritası çerçevesine yörünge optimizasyonunu entegre eden deterministik hareket planlamasında yaptıkları önceki çalışmalarına dayanır. P-Chekov, bir robotun durum olasılık dağılımını tahmin etmek için doğrusal-karesel bir Gauss hareket planlaması yaklaşımı kullanır. Daha sonra, çarpışma riski tahminlerini belirlemek için karesel teorileri uygular ve yol noktalarına izin verilememe şansını atamak için risk tahsisi yaklaşımlarını uyarlar.
Dai, “Makalemizde geliştirilen şans kısıtlı hareket planlama sistemi belirleyici bir planlama bileşenini ve bir risk değerlendirme bileşenini içermektedir. Deterministik bileşen ilk önce çevre bilgisine dayanan, çarpışma önleyici kenarlardan oluşan bir yol haritası oluşturur. Çevrimiçi planlama görevlerinde, yol haritasından uygun bir yörünge arar. Bu yörünge daha sonra gürültü tahminine dayanan çarpışma riskini değerlendiren risk değerlendirme bileşenine aktarıldığını ” söyledi.
Şans Kısıtlı Hareket Planlama Sistemi
P-Chekov’un risk değerlendirme bileşeni tarafından hesaplanan çarpışma riski önceden tanımlanmış şans kısıtını ihlal ediyorsa, yörünge deterministik planlayıcıya döndürülür ve daha düşük riskli bir yörünge bulmak için yeni kısıtlamalar eklenir. Çarpışma riski şans kısıtını karşılarsa, sistem sadece önerilen yörüngeyi yürütür.Mevcut risklere duyarlı hareket planlayıcılarına karşı, P-Chekov, yüksek DOF robotik planlama görevlerine, dışbükey şekillerdeki engelleri formüle etmek zorunda kalmadan uygulanabilir. Simülasyon testlerinde sistem, yüksek boyutlu robotların yaygın olarak karşılaştığı gerçek dünya planlama senaryolarında, çarpışma risklerini ve kullanıcı tarafından belirlenen şans kısıtlamalarını etkin bir şekilde azaltmıştır.
Dai, “Yüksek boyutlu hareket planlama görevlerini birleştirebilecek bir şans kısıtlama hareket planlama sistemi kurduk. Bu, şans-kısıtlamalı hareket planlamasının artık sürüş tipi görevlerle sınırlı olmadığı anlamına geliyor. Ancak artık farklı risk seviyesi gereksinimlerine dayanan planlar yapabilen, örneğin insan destek robotları ve su altı manipülatörleri gibi mobil robotlara da uygulanabilir” dedi.Gelecekte P-Chekov, çeşitli yüksek boyutlu robotlara uygulanarak belirsizlik altında hareket planlarını geliştirebilir. Ümit verici sonuçlarına rağmen, sistemin planlama aşamasının sonuçları, düşük risk tahsisleri ve sınırlı sayıda kareleme noktası nedeniyle bazen aşırı derecede geleneksel olabilir.
Ön testlerde, araştırmacılar sistemin faydasını arttırabilecek teknikleri değerlendirmeye başladı. Bu arada, P-Chekov’un çarpışma olasılığı tahmin algoritmasını, çatışmalardan kaçınma yeteneğini daha da artırmak için geliştirmeyi planlıyorlar.Dai; ” Bir sonraki çalışmalarımızın ana hedefi, tüm hareket planlama sürecini hızlandırmak ve planlayıcının hızlı tepki vermesini sağlamak için risk değerlendirme algoritmasını geliştirildiğini” ifade etti.
*Şans Kısıtlı Hareket Planlama Sistemi :Gerçek dünya planlama senaryolarında belirli bir yörünge dahilinde çarpışma riskini değerlendirerek gereksinimlere dayanan planlar yapabilen yüksek dereceli robotlar için tasarlanmış sistem.
