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科学观察|反应式体系结构是什么？有什么主要优点？有什么主要缺点？


反应式体系结构中常用的是基于行为的反应式体系结构 。 这种体系结构又称包容结构 。 基于行为的反应式体系结构是并联体系结构 。 它针对各个局部目标设计各种基本行为,形成各种不同层次的能力 。 每个控制层直接基于传感器的输入进行决策,可以适应完全陌生的环境 。 尽管高层次会对低层次施加影响,但低层次本身具有独立控制系统运动的功能,而不必等高层次处理完成 。 它突出了“感知-动作冶的行为控制 。
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这种体系结构封装了控制中应具备的感知、探测、避障、规划和执行任务等能力 。 系统中存在着多个并行控制回路,构成各种基本行为 。 传感器数据根据需求以一种并行方式给出 。 各种行为通过协调配合后作用于驱动装置,产生有目的的动作 。 基于行为的反应式体系结构中许多行为仅设计成一个简单的特殊任务,占用的内存不大,故可以产生快速的响应,实时性强;整个系统可以方便灵活地实现从低层次的局部定位到高层次的障碍规避,再到漫游等,逐步提高和扩展;系统的鲁棒性和灵活性也得到很大的提高 。
每一层负责系统所需执行的一个行为,而每一行为包含一个从感知到动作的完整路径,且执行方式可以并行 。 即使某一层模块出现故障,其他层次仍然能够产生有意义的动作 。
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基于行为的反应式体系结构需要克服的最大难点是,需要设计一个协调机制来解决各个控制回路对同一执行器争夺控制的冲突,更重要的是各种行为需要相互协调,以获得有意义的结果 。 不仅如此,随着任务复杂程度以及各种行为之间的交互作用的增加,预测一个体系整体行为的难度将会增大 。 这也是这种体系结构的主要缺点 。
分层递阶式体系结构的系统缺乏实时性和灵活性,且可靠性不强;以“感知-动作冶结构为代表的基于行为的反应式体系结构的系统虽然实时性和灵活性得到提高,但是缺乏较高等级的智能 。 两种结构都存在各自的问题,因此越来越多的业内人士开始研究混合体系结构,将分层递阶式体系结构和反应式体系结构的优点有效地结合在一起 。
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