Thesis - RWTH Aachen University

2.4 Planung 35
die Welt, die aus einer symbolischen Darstellung der Umgebung stammt, statt. Bei reaktiven Planern
wird jedoch die nächste Aktion anhand der aktuellen Sensorinformation, dem Ergebnis der letzten
Aktion und vorhandener Teilpläne generiert. In Abbildung 2.20 ist die Unterteilung der Planer in
verschiedenen Gruppen zu sehen. Das Gebiet der Planung ist sehr umfangreich und umfasst einen
Großteil der KI-Forschung, weshalb hier nur ein Überblick gegeben wird.
Routenplanung
Wegnetze Dekompositions−
verfahren
2.4.1 Aktionsplanung
Wissensbasierte Planung
Ansätze zur Planung
Subgoal Graphs Potentialfelder
Aktionsplanung
Wissensbasierte Planer Reaktive Planer
lineare Planer nicht lineare Planer
Abbildung 2.20: Gruppierung der Planungsansätze
Wissensbasierte Planer operieren durch Symbolmanipulation auf abstrahierten Weltmodellen und bestimmen
einen effizienten Lösungsweg für eine Aufgabe. Die Pläne werden auf Basis von Information
über die Umwelt erstellt, die vor der Planerstellung vollständig vorliegen muss. Die Sensorik des Roboters
ist dann dafür verantwortlich, in konsistenter Weise physikalische Objekte der Umgebung auf
Symbole im Weltmodell abzubilden. Bei fehlerbehafteter Ausführung eines Plans oder bei unerwarteten
Änderungen in der Umgebung, sind eine Aktualisierung des Weltmodells und eine Neuplanung
erforderlich. Diese Neuberechnung des vollständigen Lösungsplanes ist derart zeitaufwendig, dass
sie nicht in Echtzeit zu bewältigen ist.
Planungsverfahren können anhand des Suchraumes, in dem der Planer die Lösung eines Problems
sucht, unterteilt werden. Eine Möglichkeit bildet der Zustandsraum 18 . Der Zustandsraum wird durch
einen Graphen repräsentiert, wobei jeder Knoten des Graphen für einen Weltzustand steht, jede Kante
für eine Aktion bzw. Fertigkeiten des Roboters, die die Umgebung von einem Zustand in den
nächsten überführt. Viele Planungssysteme, wie LOPE [GMB97], BURIDAN [KHW93] und Prodigy
[HV98], bauen den Zustandsgraph über backward-chaining vom Zielzustand aus, indem sie
Aktionen rückwärts anwenden, um nicht erfüllten Voraussetzungen für schon eingefügte Aktionen
zu erreichen (Abbildung 2.21). Falls im Graphen mindestens ein Knoten mit den aktuellen Zustand
präsent ist, dann existiert mindestens ein Plan, der zum Ziel führt. Deswegen erfolgt anschließend
eine Suche vom Anfangs- zum Zielzustand im Graphen. Um die Suche zu beschleunigen, verwenden
einige Planer Suchregeln (Search Control Rules), die den Suchraum beschränken, eine Suchrichtung
stark befürworten und ein Ziel oder Aktion in einer bestimmten Situation auswählen oder ausschließen
[HV98]. Im Gegensatz dazu expandiert Graphplan, ein weiteres Planungssystem, zuerst einen
Suchgraphen von der aktuellen Situation aus, indem es nacheinander Aktionen und dadurch entstehende
Zustände als Knoten einfügt, bis die Vorbedingungen des Zielzustandes erfüllt sind (forward
18 Der Zustandsraum umfasst alle mögliche Zustände, die die Welt bzw. die Einsatzumgebung annehmen kann.