Robot behavior design using dual dynamics

Dual Dynamics (DD) ist ein mathematisches Modell für Verhaltensprogramme für autonome mobile Roboter. Verhalten ("behaviors") werden durch Differentialgleichungen spezifiziert, die in ihrer Gesamtheit ein komplexes dynamisches System aus vielen gekoppelten Subsystemen bilden - eben den Behaviors. Dieser Überblicksbeitrag erläutert zunächst das Dual Dynamics Modell und stellt anschließend eine integrierte Entwicklungsumgebung vor, die für die Spezifikation, die Dokumentation, die Simulation und den Realzeittest von Dual Dynamics Programmen entwickelt wurde. Dual Dynamics und die zugehörige Entwicklungsumgebung werden in einem Beispiel anhand des Torschusses eines RoboCup-Roboters erläutert. Desweiteren wird gezeigt, wie die Selbstlokalisation der Roboter durch ein gewichtetes Monte Carlo Sampling von Positionshypothesen verbessert werden kann.

Dual Dynamics (DD) is a mathematical model of a behavior control system for autonomous, mobile robots. Behaviors are specified through differential equations, forming a global dynamical system made of behavior subsystems which interact various ways. This overview article explains the DD scheme and introduces the integrated Dual Dynamics Environment we constructed for the design, documentation, simulation, implementation and real-time monitoring of Dual Dynamics systems. We illustrate our model and environment by the example of kicking a moving ball into a goal. In addition, we show how we improve self-localization of our robots using weighted Monte Carlo sampling of robot poses.