A Real-Time Hybrid Architecture for Biped Humanoids with Active Vision Mechanisms

Abstract

A real-time hybrid control architecture for biped humanoid robots is proposed. The architecture is modular and hierarchical. The main robot’s functionalities are organized in four parallel modules: perception, actuation, world-modeling, and hybrid control. Hybrid control is divided in three behavior-based hierarchical layers: the planning layer, the deliberative layer, and the reactive layer, which work in parallel and have very different response speeds and planning capabilities. The architecture allows: (1) the coordination of multiple robots and the execution of group behaviors without disturbing the robot’s reactivity and responsivity, which is very relevant for biped humanoid robots whose gait control requires real-time processing. (2) The straightforward management of the robot’s resources using resource multiplexers. (3) The integration of active vision mechanisms in the reactive layer under control of behavior-dependant value functions from the deliberative layer. This adds flexibility in the implementation of complex functionalities, such as the ones required for playing soccer in robot teams. The architecture is validated using simulated and real Nao humanoid robots. Passive and active behaviors are tested in simulated and real robot soccer setups. In addition, the ability to execute group behaviors in realtime is tested in international robot soccer competitions.This research was partially funded by FONDECYT (CHILE) under Project Number 1090250

Robot Soccer Strategy Based on Hierarchical Finite State Machine to Centralized Architectures

“…Otras trabajan funciones heurísticas y deliberación para selección de roles [7]. Otros trabajos plantean arquitecturas modulares y jerárquicas basadas en módulos paralelos y capas [8]. Otras arquitecturas utilizan una técnica para el diseño mecatrónico de sistemas [9].…”

Arquitectura Basada en Roles Aplicada en Equipos de Fútbol de Robots con Control Centralizado

“…A nivel de arquitecturas de equipo, se han propuesto diferentes modelos con el fin de buscar una adecuada coordinación entre sus jugadores. Algunas arquitecturas se han diseñado de manera jerárquica a través de capas para la toma de decisiones usando módulos paralelos para equipos distribuidos (Testart et al, 2011). Otros diseños utilizan redes de Petri de manera individual en cada robot y sincronizadas entre los robots para asignar roles (Palamar et al, 2009).…”

Arquitecturas Centralizadas de Coordinación. Extrapolación del Fútbol de Robots al Control de Modo de Operaciones de Micro-Redes

“…En [75] presentan una arquitectura de equipo validada en la Standard Platform League utilizando robots humanoides NAO (en adelante, cuando se referencie esta liga, se asume que utiliza robots NAO a menos que se indique lo contrario). A nivel de hardware la arquitectura se divide en 4 módulos: percepción, actuación, modelado del mundo y control híbrido.…”

“…Como se pudo apreciar en los capítulos anteriores, distintos modelos computacionales y arquitecturas jerárquicas han sido utilizadas en sistemas multi-agente, por ejemplo utilizando modelos jerárquicos para la selección de comportamientos para el control de robots móviles [144]. Múltiples Máquinas de Estado Finito son usadas para tele-operación en sistemas multi-robot [145], o arquitecturas jerárquicas son usadas en sistemas de control de tracción en robots móviles [146]. Como se explicó en el capítulo 2, modelos computacionales son usados para la coordinación en fútbol de robots.…”

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