Μεταφορά από την προσομοίωση στην πραγματικότητα στη ρομποτική : χάσμα πραγματικότητας, μέθοδοι προσαρμογής και εφαρμογές
Loading...
Date
2026-10-14
Authors
Κυρτσιά, Άννα Αγάπη
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η προσομοίωση αποτελεί βασικό εργαλείο για την εκπαίδευση πολιτικών ελέγχου στη ρομποτική, καθώς επιτρέπει επαναλαμβανόμενες δοκιμές με περιορισμένο κόστος και μικρότερο κίνδυνο για τον εξοπλισμό. Ωστόσο, η επιτυχία στην προσομοίωση δεν εξασφαλίζει αντίστοιχη απόδοση στο πραγματικό σύστημα. Διαφορές στη δυναμική, στις επαφές, στις μετρήσεις των αισθητήρων, στην ενεργοποίηση και στον σχεδιασμό του συστήματος δημιουργούν το Χάσμα Πραγματικότητας (Reality Gap), το οποίο δυσκολεύει τη μεταφορά των εκπαιδευμένων πολιτικών στον πραγματικό κόσμο.
Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει τη μεταφορά από την προσομοίωση στην πραγματικότητα (Sim-to-Real Transfer) μέσα από βιβλιογραφική ανασκόπηση και συγκριτική σύνθεση θεωρητικών εννοιών, μεθόδων και εφαρμογών. Αρχικά, παρουσιάζονται βασικά χαρακτηριστικά των περιβαλλόντων προσομοίωσης και διατυπώνεται το πρόβλημα στο πλαίσιο των μερικώς παρατηρήσιμων μαρκοβιανών διαδικασιών απόφασης. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη διάκριση μεταξύ των αποκλίσεων των δύο περιβαλλόντων και του Χάσματος Απόδοσης (Performance Gap), δηλαδή της διαφοράς απόδοσης μιας συγκεκριμένης πολιτικής μεταξύ προσομοίωσης και πραγματικότητας.
Στη συνέχεια, εξετάζονται οι κύριες στρατηγικές αντιμετώπισης του προβλήματος: η προσαρμογή πεδίου (Domain Adaptation), η τυχαιοποίηση πεδίου (Domain Randomization) και η αναγνώριση συστήματος (System Identification). Αναλύονται επίσης η προσαρμοστική τυχαιοποίηση και η ενισχυτική μάθηση βάσει μοντέλου, με έμφαση στην αξιοποίηση μοντέλων δυναμικής για πρόβλεψη και σχεδιασμό ενεργειών. Η μελέτη επεκτείνεται στην προσαρμογή της πολιτικής μέσω περαιτέρω εκπαίδευσης με πραγματικά δεδομένα, διαδικτυακής και συνεχούς προσαρμογής, διορθωτικών πολιτικών και μεταμάθησης. Εξετάζονται οι απαιτήσεις κάθε προσέγγισης σε δεδομένα και υπολογιστικούς πόρους, καθώς και οι περιορισμοί που σχετίζονται με την ασφάλεια και τη διατήρηση προηγούμενης γνώσης.
Οι μέθοδοι συνδέονται με εφαρμογές στη ρομποτική βάδιση, στον χειρισμό αντικειμένων, σε εργασίες με έντονες αλληλεπιδράσεις επαφής και σε συστήματα πολλαπλών πρακτόρων. Η συγκριτική ανάλυση αναδεικνύει ότι η σημασία κάθε πηγής απόκλισης εξαρτάται από την εργασία και ότι οι διαφορετικές μέθοδοι συνεπάγονται συμβιβασμούς μεταξύ πιστότητας της προσομοίωσης, ανθεκτικότητας, κόστους και δυνατότητας προσαρμογής.
Βασικό συμπέρασμα της βιβλιογραφικής σύνθεσης είναι ότι δεν προκύπτει μία καθολικά βέλτιστη στρατηγική μεταφοράς. Η αποτελεσματική αντιμετώπιση του προβλήματος απαιτεί επιλογή και συνδυασμό μεθόδων με βάση τις κρίσιμες αποκλίσεις, τα διαθέσιμα πραγματικά δεδομένα και τους περιορισμούς της εφαρμογής. Τελικό κριτήριο αποτελεί η υψηλή απόδοση και η αξιόπιστη λειτουργία στο πραγματικό σύστημα. Ως μελλοντικές κατευθύνσεις συζητούνται η ασφαλής συνεχής προσαρμογή, η εκτίμηση αβεβαιότητας, ο συνδυασμός μεθόδων βάσει μοντέλου και χωρίς μοντέλο, καθώς και η αξιοποίηση ψηφιακών διδύμων σε συστήματα πολλαπλών πρακτόρων.
Description
Keywords
Ρομποτική, Χάσμα πραγματικότητας, Ενισχυτική μάθηση, Τυχαιοποίηση πεδίου