Modelo de ciclo de vida para el aprendizaje basado en compartición de conocimientos en sistemas autónomos de robots / Jorge Salvador Ierache.

Tesis doctoral en Ciencias Informáticas. Directores: Ing. Armando De Giusti, Dr. Ramon Garcia Martinez

CONTENIDO
CAPITULO 1 - Introducción
Contexto de la tesis 21
Objetivos de la tesis 22
Visión general de la tesis 23
Producción científica derivada de resultados parciales de la tesis 24
CAPITULO 2 - Estado de la cuestión
Introducción a los Robots Autónomos 27
Propuestas de Sistemas Inteligentes para Robots Autónomos 37
Sistema Inteligente Autónomo 37
Sistema Inteligente Autónomo con aprendizaje basado formación y ponderación de teorías 39
Sistema Inteligente Autónomo con aprendizaje ado en intercambio de teorías 41
Robots operando en ambientes aéreos, marítimos y terrestres 42
Robots voladores 43
Robots acuáticos 45
Robots terrestres 47
Robots de exploración extraterrestre 50
CAPITULO 3 - Descripción del problema
Introducción 51
Sistema Autónomo de Robot (SAR) 53
Colaboración entre Sistemas Autónomos Robots 53
Modelo y arquitectura para múltiples temas Autónomos de Robots 54
Estadísticas de aprendizaje y métricas asociadas a la actuación del Sistema Autónomo de Robots 54
Cuestiones relevantes en relación a la colaboración del SAR 55
Cuestiones relevantes en relación a la arquitectura del SAR 56
CAPITULO 4 - Solución propuesta Sistema
Sistema Autónomo de Robot (SAR) 59
Introducción Sistema Autónomo de Robots 59
Modelo de teoría 60
Ciclo de vida de aprendizaje de un Sistema Autónomo de Robot 61
Arquitectura y Modelo MultiSAR 69
Arquitectura MultiSAR 69
Modelo MultiSAR 71
Ontología Preliminar del Sistema Autónomo de Robot 76
Sistema Autónomo de Robot 77
Introducción 77
Sistema Autónomo de Robot Propuesto 77
Configuración del Sistema Autónomo de Robot 83
Selección del Sistema Autónomo de Robot y sus métodos asociados 84
Utilidad de una teoría 87
Utilidad basada en la situación 87
Utilidad con coeficientes o basada en la acción 89
Registro de teorías 92
Mutación de teorías 94
Comparación de teorías 97
Comparación de valores por umbral común 97
Comparación de valores por umbral individual 97
Planificación de Acciones del Sistema Autónomo de Robot 100
Planificador y ponderador de planes 102
Planificador ranking de teorías 105
Compartición de conocimiento 108
Intercambio de teorías (cooperación) 108
Colaboración 111
Registro de Estadísticas de Aprendizaje del Sistema Autónomo de Robot 117
Evolución del Sistema Autónomo de Robot 122
Escenarios del Sistema Autónomo de Robot 124
Escenario Layer BIO 125
Escenario Layer TBO 125
Escenario Layer WIO 126
Características del robot y simulador empleado 127
Características generales del mini robot E-Puck 127
Características del simulador Webots 129
Configuración y tipos de SARs 131
Identificación de SARp en función de la configuración y tipo 132
Identificación de SARr en función de la configuración y tipo 133
CAPITULo 5 - Experimentos
Introducción 13
Diseño Experimental 135
Variables Independientes 137
Variables Dependientes 141
Arquitectura de Sistema Autónomo de Robot (SAR) 142
Arquitectura de Sistema Autónomo Robot planificador clásico (SARp) 142
Arquitectura de Sistema Autónomo Inteligente Ranking (SARr) 143
Grupo de Experimentos 143
Gráficas y su interpretación 144
Gráficas del Sistema Autónomo de Robot planificador y su interpretación 144
Primer Grupo de Experimentos del SARp 145
Segundo grupo de experimentación del SARp 152
Tercer grupo de experimentación del SARp 159
Gráficas del Sistema Autónomo de Robot con ranking de teorías su interpretación 166
Primer grupo de experimentos del SARr 166
Segundo grupo de experimentos del SARr 173
Comparación de los resultados obtenidos por ambas arquitecturas Sistema Autónomos de Robots (SARs) 179
Cantidad de ciclos exitosos para SARs neutros 180
Cantidad de ciclos exitosos para SARs que aplican colaboración 180
Cantidad de ciclos exitosos para SARs aplican mutación y colaboración 181
Cantidad de ciclos exitosos para SARs aplican intercambio y colaboración 182
Cantidad de ciclos exitosos para SARs aplican mutación, intercambio y colaboración 183
Discusión de los resultados de la comparación de rendimiento de ambas arquitecturas (SARp y SARr) 183
Relación entre cantidad de teorías, cantidad de planes y cantidad de ciclos usando éstos son exitosos 184
Cantidad de Planes Exitosos (CPE) y cantidad Teorías Exitosas (CTE) para un SARp 185
Cantidad de Ciclos Exitosos (CPE) y exitosas (CTE) para un SARp 185
Cantidad de Cantidad de Planes Exitosos (CPE) y Ciclos Exitosos (CCE) para un SARp 186
Cantidad de Cantidad de Planes Exitosos (CPE) y Teorías Exitosas (CTE) para un SARr 187
Cantidad de Cantidad de Ciclos Exitosos (CCE) y Teorías Exitosas (CTE) para un SARr 188
Cantidad de Cantidad de Planes Exitosos (CPE) y Ciclos Exitosos (CCE) para un SARr 189
Pruebas Complementarias 189
CAPITULO 6 - Conclusiones
Propuesta de Modelo Ciclo de Vida para el aprendizaje de Sistemas Autónomos de Robots 191
Propuesta de Sistema Autónomo de Robot 192
Futuras líneas de investigación 194
CAPITULO 7 - Referencias 197
ANEXOS
A Ontología del SAR 205
B Ejemplo de cálculo utilidad con coeficientes o basado en la acción 213
C Estructura de la base de conocimientos de teorías 217
D Ejemplo de mutación de teorías 219
E Ejemplo de comparación de situaciones y acciones entre teorías 223
F Ponderación de planes 227
G Ejemplo de planificador por ranking de teorías 231
H Ejemplo de cooperación entre sistemas autónomos de robots 233
I Ejemplo de colaboración entre sistemas autónomos de robots 237
J Registro de estadísticas del sistema autónomo de robot 241
K Configuración, tipo de sistema autónomo de robot y métodos asociados 245
L Registro de estadísticas de los experimentos 249
M Características de las bases de conocimientos de teorías de SARs utilizadas durante la experimentación 271
N Soporte Digital 277
N Aspectos de movilidad y sensorística del robot e-puck en el entorno Webots 279
O Aspectos generales relacionados con la interfase del robot y el sistema desarrollado 293
P Vehículos robots de Braitenberg 297