I nte rna t io na l J o urna l o f   Ro bo t ics a nd   Aut o m a t io n ( I J R A)   Vo l. 9 ,   No . 3 ,  Sep tem b er   2 0 2 0 ,   p p .   2 2 0 ~ 2 3 2   I SS N:  2089 - 4 8 5 6 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j r a . v9 i 3 . pp 2 2 0 - 232     220       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij r a . ia esco r e. co m   E m o tiona l   m o del   for   a   m ulti - ro bo t   sy ste m     w ith   e m ergent   be ha v io r       Ang el   G il 1 ,   J o s e   Ag uil a r 2 ,   E l a dio   Da pena 3 ,   Ra f a el   Riv a s 4   1 L a b o ra to rio   de   P ro to ti p o s,   De c a n a to   de   In v e stig a c ió n ,   Un iv e rsid a d   Na c io n a l   Ex p e rim e n tal   d e l   T á c h ira,   V e n e z u e la   1, 2 T e p u y   R+ D   G ro u p ,   A rti f icia l   In telli g e n c e   S o f twa re   De v e lo p m e n t,   V e n e z u e la   2 CEM IS ID,   Un iv e rsid a d   de   L o s   A n d e s,   V e n e z u e la   2 CIDIT IC,   Un iv e rsid a d   EA F IT ,   M e d e ll ín ,   Co l o m b ia   3, 4 L A S D AI,   F a c u lt a d   de   I n g e n ierí a ,   Un iv e rsid a d   de   L o s   A n d e s,   V e n e z u e la       Art icle   I nfo     AB ST RAC T     A r ticle   his to r y:   R ec eiv ed   Oct   28,   2019   R ev i s ed   Ma y   23,   2020   A cc ep ted   J u n   8,   2020       T h is   a rti c le   d e sc rib e s   an   e m o t io n a l   m o d e l   f o r   a   g e n e ra l - p u r p o se   ro b o t   o p e ra ti n g   in   a   m u lt i - ro b o t   sy st e m   w it h   e m e rg e n t   b e h a v io r.   Th e   m o d e l   c o n sid e rs   f o u r   b a sic   e m o ti o n s:   a n g e r,   re jec ti o n ,   sa d n e ss   a n d   jo y ,   p lu s     a   n e u tral   e m o ti o n a l   sta te,   wh ich   a ff e c t   th e   b e h a v io r   of   th e   ro b o t,     b o t h   in d iv id u a ll y   a n d   c o ll e c ti v e ly .   T h e   e m o ti o n a l   sta te   of   e a c h   ro b o t   in     th e   sy ste m   is   c o n stru c ted   t h ro u g h   th e   c o n j u n c ti o n   of   a   se ries   of   f a c to rs   re late d   to   th e ir   in d iv id u a l   a n d   c o ll e c ti v e   a c ti o n s,   w h ich   a re :   sa fe t y ,   lo a d ,   a c ti n g   a n d   in tera c ti o n ,   w h ich   se rv e   as   in p u t   to   an   e m o ti o n a l   p r o c e ss   th a t   re su lt s   in   an   in d e x   of   sa ti sfa c ti o n   of   th e   r o b o t   t h a t   e sta b l ish e s   th e   e m o ti o n a l   sta te   in   w h ich   it   is   in   a   c e rtain   m o m e n t.   T h e   e m o ti o n a l   sta te   of   a   ro b o t   in f lu e n c e s   its   i n tera c ti o n s   w it h   t h e   o t h e r   r o b o ts   a n d   w it h   th e   e n v iro n m e n t,   th a t   is,   it   d e term in e s   its   e m e r g e n t   b e h a v io r   in   t h e   sy ste m .   T h is   p a p e r     p re se n ts   th e   d e sig n   of   th is   m o d e l,   a n d   e sta b l ish e s   so m e   c o n sid e ra ti o n s   f o r   its   im p le m e n tatio n .   K ey w o r d s :   E m er g e n t   b eh a v io r s   E m o tio n s   Mu lti - r o b o t   s y s te m s   R o b o tics   Self - o r g a n izatio n   T h is   is   an   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r   th e   CC   BY - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   J o s e   A g u ilar ,   T E P UY   R +D   Gr o u p ,   Mé r id a,   Ven ez u ela .   E m ail:   a g u ilar @ u la. v e       1.   I NT RO D UCT I O N   E m o tio n s   ar e  p s y c h o   an d   p h y s io lo g ical  r ea ctio n s   t h at  o cc u r   in   i n d iv id u als  a n d   th at  co n d itio n   th e ir   ac tio n   i n   ce r tai n   s it u atio n s .   E m o tio n s   co n d itio n   t h e  b o d y   h o w   it   p er ce iv es  a   s ti m u l u s   o f   t h e  e n v ir o n m e n t  a n d   h o w   it  ac t s   i n   f u n ct io n   o f   it.   T h e  e m o tio n al   s p ec tr u m   i n   h u m a n s   is   v er y   b r o ad ,   an d   af f ec ts   p o s it iv el y   o r   n eg at iv el y   t h eir   p er f o r m a n ce   i n   th e  e n v ir o n m en t.   Mu ltip le  w o r k s   h a v e  b ee n   d ev elo p ed   in   t h e  ar ea   o f   em o tio n s   f o r   r o b o ts   th at   in c l u d e  m o d el   p r o p o s als,  h ar d w ar e  i m p le m e n tatio n s ,   a n d   h u m a n - r o b o t in t er ac tio n s   b ased   o n   e m o tio n s ,   a m o n g   o t h er s .   I n   [ 1 ] ,   e m o tio n s   ar e  i n clu d ed   i n   a   m u lti - r o b o t  s y s te m   w it h   t h e  o b j ec t  o f   g e n er atin g   in t ellig e n t  b e h av io r s     b et w ee n   r o b o ts   t h at  co o p er ate  in   t h e  e x ec u tio n   o f   a   s p ec i f i c  tas k .   I n   [ 2 ]   is   p r esen ted   a   h ar d w ar e  d esi g n   f o r     th e  i m p le m en ta tio n   o f   e m o ti o n s   i n   a  r o b o tic  ag e n t.  I n   [ 3 ] ,   th e  au th o r s   p r o p o s e  an   e m o tio n al  m o d el  t h at   co n s id er s   m u ltip le  f ac to r s   th at  af f ec t  e m o tio n s :  s ti m u li,  c o g n iti v e  a n d   n o n - co g n iti v e  f ac to r s ,   p er s o n alit y ,     th e  s u b co n s cio u s   o f   th e  a g e n t ,   a m o n g   o t h er s .   [ 4 ]   d escr ib es  an   e m o tio n al   m o d el  f o r   a  p et  r o b o t,  in   o r d er   to   ad ap t  it  to   h a v e  a  n at u r al  b e h av io r .   I n   [ 5 ]   is   p r ese n ted   th e  s t u d y   o f   e m o tio n s   f o r   r o b o ts   i n   t w o   d o m a in s :     th e  f ir s t  r elate d   to   th e  w a y   in   w h ic h   r o b o ts   r elate   to   h u m a n s ,   an d   th e  s ec o n d   r elate d   to   th e  r o b o t' s   ad ap tatio n   to   th e  en v ir o n m en t  an d   h o w   e m o tio n s   ca n   i m p r o v e  its   p er f o r m an ce .   I n   g en er al,   t h e  e m o tio n s   i n   th e  r o b o ts   ar e  r ep r esen ted   in   d is cr ete  s tate s   t h at  co n tr o l th e  ac tio n s   o f   th e s e   d u r in g   t h eir   o p er atio n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t  J   R o b   &   A u to m   I SS N:  2089 - 4856       E mo tio n a l m o d el  f o r   a   mu lti - r o b o t sys tem   w ith   eme r g en t b eh a vio r   ( A n g el  Gil )   221   T h is   r esear ch   p r o p o s es  an   em o tio n al  m o d el  th at  co n s id er s   f o u r   b asic  e m o tio n s ,   w h ic h   in f lu e n ce     th e  b e h av io r   o f   a   g e n er al - p u r p o s e  r o b o t,  th r o u g h   t h e  d ir ec t   in v o lv e m e n t   in   it s   p r o ce s s es   o f   p er ce p tio n   a n d   p er f o r m a n ce ,   a s   w ell  a s   i n   it s   d ec is io n   m ak in g .   T h e  m o d el  i s   i m p le m e n ted   i n   a n   ar ch i tect u r e  f o r   m u lti - r o b o t  s y s te m s   w it h   e m er g en t  b eh av io r .   T h e  em o tio n s   i n f l u en ce   th e  in ter ac tio n s   th at  o cc u r   b et w ee n   r o b o ts     an d   b et w ee n   r o b o ts   an d   th e  en v ir o n m e n t.  E v en   t h o u g h   th e y   ar e  n o t  ab le  to   r ec o g n i ze   th e  e m o tio n s   o f     o th er s ,   th e ir   r esp o n s e s   to   i n ter ac tio n s   w i th   o t h er   r o b o ts   in   t h e  s y s te m   o r   w it h   t h e   en v ir o n m en t   v ar y     ac co r d in g   to   th e ir   e m o tio n al  s tate.   I n   t h i s   w a y ,   th e  c u r r en t   e m o tio n al  s tate  i n   a  r o b o t  d ef i n es  it s   e m er g e n t   b eh av io r   in   t h e  s y s te m .   T h e  m ai n   d if f er en ce   w it h   p r ev io u s   w o r k s   is   th a t  w e  p r o p o s e  a  g en er al  e m o tio n a l  m o d el ,   w h ic h   is   u s ed   in   o r d er   to   g en er ate  e m e r g en t  b eh a v io r s   in   t h e  r o b o ts   o f   a  m u l ti  r o b o t  s y s te m .   I n   o u r   ca s e,   th e  e m o tio n s   o f   t h e  r o b o ts   d escr ib e  th eir   c u r r en t  f u n ctio n al   s tate s ,   a n d   th e y   ar e  u s ed   b y   th e   m u lt i  r o b o t  s y s te m   i n   o r d er   to   de f in e  t h e  ac tio n s   o f   t h e  r o b o t s .   T h is   ar ticle  is   o r g an ized   i n   4   s ec tio n s .   T h e  f ir s t  o n e  d escr i b e s   th e  p r o p o s ed   em o tio n al  m o d el .   T h e  s ec o n d   r ef er s   to   its   i m p le m e n t atio n .   T h e  n e x t  s ec tio n   p r ese n ts   t h e  r e s u lts   o f   t h e  te s ts   ca r r i ed   o u t .   T o   f in alize ,   th e  co n cl u s io n s   o f   t h e  r esear c h   ar e  p r esen ted .       2.   E M O T I O NAL M O DE L   F O R  AN  ARCH I T E C T UR E   F O R  M UL T I - RO B O T   SYST E M S W I T H   E M E RG E NT   B E H AV I O R   I n   [ 6 – 9 ]   is   p r esen ted   an   ar ch itect u r e  f o r   m u lti - r o b o t  s y s te m s   w it h   e m er g en t  b eh a v i o r   ( ca lled   A ME B ) ,   w h ic h   i s   s tr u ct u r ed   in   t h r ee   lev el s :  o n e  i n d i v id u al,   o n e  co llectiv e  a n d   an o t h er   f o r   th e  k n o w led g e  an d   lear n in g   m a n ag e m e n t  ( s ee   F ig u r e  1 ) .   A t  t h e  i n d iv id u al  le v el   o f   A ME B ,   a  b eh av io r al  m o d u le  is   i m p le m e n ted   in   [ 10 ] ,   w h ich   ai m s   to   m a n a g e  t h e  b eh a v io r   o f   t h e  r o b o t.   T h is   b eh av io r al  m o d u le  r eq u ir es  a n   e m o t io n a l   m o d el,   w h ic h   co n s id er s   t h e  s e t  o f   n e x t  e m o tio n s   ε   =  { a n g er ,   r ej ec tio n ,   n eu tr al,   s a d n e s s ,   j o y },   r ep r ese n ted   i n     a  o n e  d im e n s io n al  s p ac e  p r o p o s ed   in   [ 11 – 1 3 ] ,   w h er e  t h e  X   ax is   r ep r esen t s   th e  s atis f ac tio n   o r   d is s atis f ac tio n   s tate  o f   t h e  r o b o t in   th e  i n ter v a l [ - 1 , 1 ]   ( s ee   Fig u r e  2 ) ,   an d   th e  e m o tio n al  s p ec tr u m   r an g es  f r o m   h ig h l y   n e g ati v e   e m o tio n s   li k e  a n g er ,   to   h ig h l y   p o s iti v e  e m o tio n s   s u c h   as  j o y ,   p lu s   a  n e u tr al  o r   n o n - e m o tio n .   T h r ee     s u b - in ter v als   ar e  d ef i n ed   b as ed   o n   th e   r elatio n s h ip   b et w e en   e m o tio n s   an d   i n d i v id u al  b eh av io r s   [ 1 1 – 13 ] :    an   i n ter v a l  r elate d   to   r ea cti v e   b eh av io r s ,   o n e  r elate d   to   co g n i tiv e   b eh a v io r s ,   a n d   a  t h ir d   in ter v al  r elate d   to   co llectiv e  b eh a v io r s .           Fig u r e  1 .   A ME B   A r ch itect u r e  [ 6 ,   8 ,   9 ]           Fig u r e  2 .   E m o tio n al  m o d el   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N : 2 0 8 9 - 4856   I n t  J   R o b   &   A u to m ,  Vo l.  9 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   2 0 2 0   :   2 2 0   –   232   222   T h e  lev el  o f   s ati s f ac tio n   o f   t h e  r o b o t  is   in f l u en ce d   b y   a  s er i es  o f   f ac to r s   t h at   d ef i n e  t h e  i n ter n al  s tate   o f   th e  r o b o t,  an d   th at  ar e  r elate d   to   th e  o p er atio n   o f   th e  r o b o t a n d   its   p er f o r m a n ce   in   t h e  e n v ir o n m en t [ 10 ]:   -   B a tter y  s ta te  ( B S ) :   i s   r ep r esen t ed   b y   th e  e n er g y   le v el  o f   t h e  r o b o t' s   b atter y   at  an   i n s tan t  t .                        w h er e:  nc t   =  lev el  o f   c h ar g e  i n   an   in s tan t  t,  cb   =  B atter y   ch ar g e  ca p ac it y .   -   Op era tin g   s ta te  ( OS ) :   r ep r ese n ts   t h e  le v el  o f   p er f o r m a n ce   o f   th e  r o b o t.  I t  is   g iv e n   b y   th e  ac tu al  ti m e  o f   ac tio n   ( ta )   o f   t h e  r o b o t v er s u s   th e  to tal  s y s te m   p er f o r m a n ce   t i m e  ( tt ) .                      -   S ec u r ity  s ta te  ( S S ) :   d e f i n ed   b y   t h e  n u m b er   o f   co lli s io n s   ( c)   ( ca u s ed   b y   o th er   r o b o ts   o r   o b s tacle s )   an d   f ail u r es ( f)   v er s u s   t h e  to tal  s y s te m   p er f o r m a n ce   ti m e  ( tt) .                             -   I n tera ctio n   s ta te  ( I S ) :   it  is   d e f i n ed   b y   t h e  s o cial  o r   in ter ac tio n   ca p ac it y   o f   th e  r o b o t.  I t  i s   m ea s u r ed   b y     th e  n u m b er   o f   m e s s a g es se n t   ( me)   o r   r ec eiv ed   ( mr )   v er s u s   t h e  to tal  s y s te m   p er f o r m an ce   ti m e  ( tt) .                             T h e  r o b o t  p e r ce iv es  s ti m u l i  t h at  i n f lu e n ce   th e   s tate   o f   t h e   m e n tio n ed   p ar a m eter s .   T h is   ac tiv ate s     th e  e m o tio n al   p r o ce s s   o f   t h e  r o b o t,  w h ic h   g en er ate s   a  s atis f ac tio n   i n d ex   ( SI )   th at   d ef i n es  th e  c u r r en t  e m o tio n   in   t h e  r o b o t  an d   t h e  t y p e  o f   b eh av io r   as s o ciate d   ( s ee   Fig u r e  3 ) .   I n   [ 11 – 15 ]   ar e  co n s id er ed   th r ee   t y p e s   o f   b eh av io r :  i m ita tiv e,   co g n iti v e   an d   r ea cti v e,   w h ic h   ar e   r elat ed   to   a  s p ec i f ic  e m o tio n al  s ta te.   I n   o u r   p r o p o s al,   th e  s a m e  as s u m p tio n s   ar e  m ad e:  n eg ati v e  e m o t io n s   p r ed is p o s e  th e  i n d iv id u al  to   p r o b l e m   s o l v in g   t h r o u g h     a  p r o ce s s   th at  g o es  f r o m   th e   lo ca l  to   th e  co llecti v e,   w h ile  th e  p o s iti v e  e m o tio n s   lead   to   g lo b al  ap p r o ac h es,  r an g i n g   f r o m   th e   co llectiv e   to   th e   in d i v id u a l.   T ab le  1   p r esen ts   th e   e m o t io n s   co n s id er ed   in   t h is   m o d el,   th eir   class i f icatio n ,   an d   th e  t y p e  o f   ass o ciate d   b eh av io r .           Fig u r e  3 .   E m o tio n al  p r o ce s s         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t  J   R o b   &   A u to m   I SS N:  2089 - 4856       E mo tio n a l m o d el  f o r   a   mu lti - r o b o t sys tem   w ith   eme r g en t b eh a vio r   ( A n g el  Gil )   223   T ab le  1 .   R elatio n s h ip s   b et w ee n   th e  E m o tio n s   an d   th e  B e h av io r s   Emo t i o n   C l a ssi f i c a t i o n   B e h a v i o r   J o y   H i g h l y   p o si t i v e   I mi t a t i o n   S a d n e ss   S l i g h t l y   p o si t i v e   C o g n i t i v e   N e u t r a l   -   -   R e j e c t   S l i g h t l y   n e g a t i v e   C o g n i t i v e   A n g e r   H i g h l y   n e g a t i v e   R e a c t i v e       As s ee n   in   t h e  T ab le  1 ,   h ig h l y   p o s itiv e  e m o t io n s ,   s u c h   as j o y ,   p r ed is p o s e  th e  in d iv id u al  to   i m itate  t h e   b eh av io r   o f   o t h er   tea m   m e m b er s   at  th e  m o m en t  o f   d ec id in g ,   w h ile  t h e  s lig h tl y   p o s iti v e,   s u ch   a s   s ad n ess ,   lead   to   a  p r o ce s s   w h er e  t h e  co g n itiv e   asp ec t  p r ed o m i n ates   o v er   th e  i m i tati v e  asp ec t.  Als o ,   s li g h t l y   n e g ati v e   e m o tio n s   lead   th e  i n d i v id u al  to   a  p r o ce s s   o f   in ter n al  r ef le ctio n   f o r   d ec is io n   m a k i n g ,   an d   f in al l y ,   a  h i g h l y   n eg at iv e   e m o tio n   a s   a n g er ,   le ad s   to   b eh a v io r s   t h at  ar e   clea r l y   r ea cti v e,   w h er e  t h e  i n d i v id u al  s ee k s   to   ac h ie v e  th eir   s u r v i v al  b y   r ea cti n g   to   t h e  s ti m u li  o f   t h e  en v ir o n m e n t   w it h o u t  p r ev io u s   r ea s o n in g .   T h e  em o tio n s   af f ec t   th e  p ar a m eter s   o f   th e   r o b o t;  f o r   ex a m p le,   i f   t h e  r o b o t  is   s a d ,   th en   its   ab ilit y   o f   f ee l in g   will  b e  af f ec ted ;  o r   i f   th e  r o b o t is h ap p y ,   t h e n   its   s p e ed   o f   m o v e m en t  w ill b e  g r ea te r ,   w h ic h   w il l a f f ec t it s   p er f o r m   at  a  g iv e n   ti m e.   T h e  ty p e s   o f   b eh av io r   ar e  d ef in ed   b elo w .   a.   I m itati v e:  b eh a v io r s   w h er e  an   in d i v id u a l  s ee k s   to   b eh a v e   in   a  s i m ilar   w a y   to   an o t h er ,   f o r   ex a m p le :   p er s ec u tio n .   b.   C o g n iti v e:  b eh a v io r s   w h er e  th er e  is   a  r ea s o n i n g   p r o ce s s   i n   o r d er   to   d ec is io n - m a k e,   b y   th e  in d i v id u a l,   ex a m p le:  s h e lter   s ea r ch .   c.   R ea cti v e:  b eh a v io r s   w h er e  t h e   in d iv id u al  s ee k s   to   s u r v i v e,   f o r   ex a m p le:  o b s tacle   av o id a n ce .   T h e  in clu s io n   o f   e m o tio n s   in   th e  m u lti - r o b o t  s y s te m   s ee k s   to   i m p r o v e  its   ad a p tab ilit y   to     th e  d y n a m ic s   o f   t h e  e n v ir o n m en t,  as   w ell   as   f ac ilit ate   th e   e m er g en ce   i n   t h e  s y s te m ,   b y   m o d i f y i n g   t h e  w a y     o f   p er f o r m in g   t h e  b eh a v io r s   th at  ea ch   i n d iv id u al  is   ab le  to   ex ec u te.   T h e  co n j u n ct io n   o f   in d i v id u al     b eh av io r s   d ef i n es t h e  o v er all  b eh av io r   o f   t h e  s y s te m ,   w h ich   b y   its   n at u r e  ca n n o t b e  p r ed icted   a  p r io r i [ 1 6 ].       3.   I M P L E M E NT AT I O N  O F   T H E   M O DE L   T h e  m o d el  is   i m p le m en ted   in   th e  A ME B   b eh av io r al  m o d u le   d escr ib ed   in   [ 10 ] ,   w h i c h   is   s tr u ctu r ed   in   f o u r   la y er s   ( s ee   Fi g u r e  4 ) ,   in   w h ic h   t h e  p r o ce s s es  i n v o lv ed   in   t h e  e m o tio n al  m o d el  ar e  o r g an ized :  a)   r ea cti v e   la y er :  m a n ag e s   th e   r ea cti v e  b eh av io r s   o f   t h e  r o b o t,  w h ich   ar e  g en er ated   b y   a  s ti m u lu s   -   r ea ctio n   p r o ce s s ;     b )   co g n iti v e  la y er :   d elib er ati v e  b eh av io r s   ar e  m an a g ed   i n   t h e  r o b o t,  b ased   o n   th eir   lo ca l   k n o w led g e ;   c)   s o cial   la y er :  it  e x p lo its   th e  co llect i v e  k n o w led g e  in   th e   p r o ce s s es  o f   d ec is io n   m a k in g   o f   t h e  r o b o t,   b asically ,     it  m a n a g es t h e  w a y   t h at  t h e  r o b o t in ter ac ts   w it h   o t h er   r o b o ts   in   t h e  s y s te m ,   a s   w ell  a s   it s   as s o ciate d   b eh av io r s ;   d )   af f ec ti v e  la y er :  i s   r esp o n s ib le  f o r   m an a g i n g   th e  e m o tio n al   p r o ce s s   o f   th e  r o b o t.   T h e  p h ases   in v o l v ed   in   th e   e m o tio n al  m o d el  ar e  d escr ib e d   b elo w ,   b ased   o n   th e  p h ases   d escr ib ed   in   [ 11 ].   a.   C las s i f ier   I n   th e  p r o p o s ed   m o d el,   w e   d ef in e  f o u r   b as ic  e m o tio n s   an d   a  n e u tr al  o r   n o n - e m o ti o n al  s tate ,   co n s id er in g   p o s iti v e  an d   n e g a tiv e  e m o t io n s ,   w h ic h   lead   to   in d iv id u al  o r   co llectiv e  b eh a v io r s .   I n   th is   p h a s e    th e  t y p e s   o f   e m o tio n   th a t th e  r o b o t c an   ac tiv ate  at  a  ce r tain   ti m e  ar e  d ef in ed .   b.   B eh av io r   m o d el   T h e  r ea ctiv e,   co g n it iv e   an d   s o cial  la y er s   i m p le m e n t   a  s et   o f   b e h av io r s   o f   t h e   r o b o t  in     th e  en v ir o n m e n t  [ 10 ] .   T h ese  b eh av io r s   ar e  co n s tr u cted   b y   t h e  co n j u n ctio n   o f   t w o   o r   m o r e  b asic  r o b o t     s k il ls ,   w h ich   ar e  clo s el y   r e late d   to   th eir   h ar d w ar e  an d   s o f t w a r e  ca p ab ili ties ,   s o m e  o f   t h ese  s k ill s   ar e:   -   Mo v e :   Th e  r o b o t m o ve s   fo r w a r d   o r   b a ck w a r d ,   it c a n   b e  fo r   a   ce r ta in   time  o r   a   ce r ta in   d is t a n ce .   -   R o tate :   Th e  r o b o t ro ta tes in   o n e  d ir ec tio n   fo r   a   g iven   time  o r   a   g iven   n u mb er o f d eg r ee s .   -   P er ce iv in g :   Th e  r o b o t  p erc eive s   in fo r ma tio n   o f  th e  en viro n men t  th r o u g h   its   s en s o r s ,   a s   w ell  a s   in fo r ma tio n   a b o u t its   in tern a l  s ta te.   -   Sto p :   Th e  r o b o t c a n   s to p   a t a n y  mo men t.   Fro m   th e s e  s k ill s   ar e  b u ilt  b eh av io r s   o f   g r ea ter   co m p le x it y ,   w h ich   d e f i n e  th e   w a y   t h e  r o b o t  ac ts ,   a m o n g   w h ich   ar e:   -   E x p lo r e :   Th r o u g h   th is   b eh a vi o r   th e  r o b o t is a b le  to   ex p lo r e  th e  en viro n men t a t ra n d o m.   -   Ob s tacle   av o id an ce :   a llo w s   th e  r o b o t to   ev a d e  o b s ta cles,  w h ich   ca n   b e  fixed   o r   mo vin g   o b j ec ts .   -   P u r s u it :   it a llo w s   th e  r o b o t to   p u r s u e  fo r   s o me  time  a n o th er  r o b o t.   -   Sh elter :   th e  r o b o t  s ee ks  a   s a fe  a r ea   ( r ep r esen ted   b y  ma r ks   o n   th e  g r o u n d ) ,   a n d   s ta y  in   i t  u n til  r ea ch in g   th e  d esir ed   s ta te.   -   C o n f r o n tatio n :   Dep en d in g   o n   yo u r   emo tio n a l  s ta te,   th e  r o b o t  ma y  fa ce   a n o th er,  w h en   a   co n flict  a r is es   fo r   a   r eso u r ce .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N : 2 0 8 9 - 4856   I n t  J   R o b   &   A u to m ,  Vo l.  9 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   2 0 2 0   :   2 2 0   –   232   224   -   R ec h ar g e :   Th e  r o b o t  h a s   t h e  a b ilit y  to   s a ti s fy  i ts   en e r g y  leve l  th r o u g h   a   s ea r ch   mec h a n is m  o f     a   ch a r g e  z o n e .           Fig u r e  4 .   A ME B   B eh av io r al  Mo d u le       T h ese  b eh av io r s   ar e  as s o ciat ed ,   as  m en t io n ed   ab o v e,   to   a  s p ec if ic  e m o tio n al   s tate,   f o r   w h ic h     th e  f o llo w i n g   r u le s   ar e  d ef in ed   [ 10 ]:   Rule  1 : I f   <e m o tio n al  s tate>   i s   h i g h l y   p o s iti v e.   th e n   <i m itat i v e_ b eh av io r >   Rule  2 : I f   <e m o tio n al  s tate>   i s   p o s itiv e,   t h en   <i m ita tiv e_ b e h av io r >   Rule  3 : I f   <e m o tio n al  s tate>   i s   s li g h tl y   p o s iti v e,   t h en   <c o g n itiv e_ b eh a v io r _ p r io r ity >   Rule  4 : I f   <e m o tio n al  s tate>   i s   n e u tr al,   th e n   <b eh a v io r al>   Rule  5 : I f   <e m o tio n al  s tate>   i s   s li g h tl y   n eg a tiv e,   t h e n   <c o g n itiv e_ b eh a v io r _ p r io r ity >   Rule  6 : I f   <e m o tio n al  s tate>   i s   n e g ati v e,   th e n   <c o g n iti v e - b e h av io r _ p r io r it y >   Rule  7 : I f   <e m o tio n al  s tate>   i s   h i g h l y   n eg a tiv e,   t h e n   <r ea ctiv e_ p r io r ity >   a.   E m o tio n al  co n f i g u r ato r   Dete r m i n i n g   th e   e m o tio n   o f   t h e  r o b o t  at  an   i n s ta n t  t   is   a  f u n d a m en tal  s tag e   o f   t h e  e m o ti o n al  p r o ce s s .   I t  d ep en d s   o n   th e  lev el  o f   s at is f ac t io n   o f   t h e  r o b o t,  w h ich   is   g i v en   b y   t h e  f ac to r s   d escr i b ed   in   th e  p r ev io u s   s ec tio n .   B elo w ,   it i s   d escr ib ed   th is   p r o ce s s .   -   E v alu a tio n   o f   t h e  o cc u r r en ce   o f   an   e x ter n al  o r   in ter n al  s ti m u lu s   t h at  a f f ec ts   t h e  p ar a m e ter s   in v o lv ed   i n     th e  r o b o t satis f ac t io n   i n d ex   ( SI ).   -   Dete r m i n atio n   o f   th e  v al u es o f   th e  p ar a m eter s .   -   C alcu latio n   o f   t h e  SI   s atis f ac ti o n   in d ex   u s i n g   a  f u zz y   m o d el.   -   Dete r m i n atio n   o f   th e  c u r r en t e m o tio n .   I n   th i s   p h ase,   th e  s at is f ac tio n   in d ex   i s   ca lcu la ted   u s i n g   a   f u zz y   s y s te m   co m p o s ed   o f   f o u r   in p u t   v ar iab les  an d   o n e  o u tp u t  v a r iab le.   T h e  in p u t  v ar iab les,  as  h as  b ee n   ex p lai n ed   in   th e  p r ev io u s   s ec tio n ,   r ep r esen t  th e  i n ter n al  s tate  o f   t h e  r o b o t,  an d   ar e  r elate d   to   o p er atin g   p ar a m e ter s .   T h e  o u tp u t  v ar iab le  is   r e lated   to   th e  s atis f ac t io n   s tat u s   o f   th e   r o b o t,   an d   is   ass o ciate d   w ith   an   e m o tio n :   -   I n p u t v ar iab le s :  B S ,   OS ,   S S ,   I S .   -   Ou tp u t v ar iab le:  S I .   T h e  in p u t   v ar iab le s   h av e   t h r ee   f u zz y   s e ts :   {lo w ,   n o r m al,   h i g h }  a n d   t h e  o u tp u t   v ar iab le  h as   f i v e  f u zz y   s ets:   {a n g er ,   r ej e ct,   n eu tr al,   s a d n ess ,   j o y }.   So m e  o f   t h e  r u le s   th at  g o v er n   t h e  s y s te m   ar e:   Rule  1 :   I f   B S is   lo w   a n d   OS is   lo w   an d   S S is   h ig h   an d   I S is   l o w ,   th e n   SI  is   s ad n es s .   Rule  2 :   I f   B S is   lo w   a n d   OS is   lo w   an d   S S is   n o r m al  an d   I S i s   lo w ,   t h en   SI  is   s ad n e s s .   Rule  3 :   If   B S is   lo w   a n d   OS is   n o r m al  an d   S S is   n o r m al  an d   I S is   lo w ,   t h e n   SI  is   s ad n e s s .   Rule  4 :   I f   B S is   lo w   a n d   OS is   n o r m al  an d   S S is   n o r m al  an d   I S is   n o r m al,   t h e n   SI  is   r ej ec ted .   Fig u r e  5   s h o w s   a n   ex a m p le  o f   th e  i m p le m en tatio n   o f   t h e  f u zz y   m o d el  in   M A T L A B ®.  Fo r   th e  ca s e   o f   th e  Fi g u r e  5 ,   f o r   th e  s et  o f   in p u t  {B S:  h i g h , OS:   n o r m al,   SS :  lo w ,   I S:  h ig h }  w as  o b tain ed   th e  n ex t  o u tp u t :   {j o y }.   T h is ,   ac co r d in g   to   o u r   m o d el  d escr ib es t h e  f o llo w i n g :   -   B a tter y  C h a r g in g :  o p tim al .   -   Op era tio n   s ta te :  n o r m a l,  th e  r o b o t  h as  b ee n   ex ec u ti n g   s o m e  ta s k   d u r in g   a  g o o d   p ar t  o f   th e   o p er atin g   p er io d   o f   th e  g lo b al  s y s te m .   -   S a fety  fa cto r : L o w ,   i n d icati n g   th at  t h er e  ar e  f e w   o r   n o   co llis i o n s   an d /o r   b lo ck ag e s .   -   I n tera ctio n   fa cto r : h ig h ,   t h e  r o b o t h as in ter ac ted   w it h   th e  o t h er   tea m   m e m b er s .   T h e  r o b o t a t th at  m o m e n t is  s a tis f ied   an d   th e  ac ti v e  e m o t io n   is   jo y .   Fig u r e  6   s h o w s   t h e  r elatio n s h i p   b et w ee n   t h e  b atter y   s tate  ( B S)  an d   s tate  o f   o p er atio n   ( OS)   v ar iab les  w it h   t h e  o th er   s y s te m   v ar iab l es,  an d   h o w   t h e y   i n f l u en ce   t h e  o u tp u t  v ar iab le  ( SI) .   I t  ca n   b e  o b s er v ed ,   f o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t  J   R o b   &   A u to m   I SS N:  2089 - 4856       E mo tio n a l m o d el  f o r   a   mu lti - r o b o t sys tem   w ith   eme r g en t b eh a vio r   ( A n g el  Gil )   225   ex a m p le,   t h at  f o r   n o r m al  v alu es  o f   B S  an d   OS  w it h o u t  co n s id er in g   t h e  o th er   s tates,  th e  s at is f ac t io n   in d e x   ca n   r ea ch   a  m a x i m u m   v alu e  clo s e  to   n o r m al,   i m p l y i n g   t h at  t h e  a ctiv e  e m o t io n   w o u ld   b e  s li g h tl y   p o s itiv e.   b.   B eh av io r   s elec tio n   I n   th i s   p h ase  i s   m o d i f ied   th e  cu r r en t  b eh a v io r   o f   th e  r o b o t,  as  a  co n s eq u en ce   o f   t h e  p r ev io u s     p h ase.   T h is   m o d i f icatio n   in v o lv es   t h e  ass o ciat io n   o f   a n   e m o tio n   to   a  b eh a v io r ,   as  is   s h o w n   in   T ab le  1 ,   ac co r d in g   to   th e  r u les   estab li s h ed   in   p h ase  2 .   T h e  r o b o t' s   p er f o r m an ce   is   a f f ec ted   b y   t h e   cu r r en t  e m o tio n   in   t w o   s p ec i f ic  asp ec ts .   -   T h e  s elec ted   b eh av io r   ( i m itati v e,   co g n i tiv e  o r   r ea ctiv e)   o f   t h e  s et  o f   b eh av io r s   o f   th e  r o b o t.   -   T h e  p er f o r m a n ce   p ar a m eter s   th at  ar e   m o d i f ied   b y   t h e  s a ti s f ac tio n   i n d ex   o f   t h e  r o b o t,  w h i c h   i n f l u en ce     th e  w a y   i n   t h at  t h e  b eh av io r   is   ex ec u ted .   T h e  p er f o r m a n ce   p ar a m e ter s   t h at  ca n   b e  m o d if ied   ar e  r elate d   to   th e  c h ar ac ter is tic s   o f   t h e  r o b o ts   to   b e  m a n a g ed   b y   t h e  ar ch itectu r e  [ 14 ]:   -   v elo cit y   o f   d is p lace m e n t   -   r an g e  o f   d etec tio n   o f   o b j ec ts   in   f r o n t   -   r an g e  o f   d etec tio n   o f   m ar k s   o n   th e  g r o u n d   -   d ec is io n - m a k i n g   ca p ac it y   ( ti m e  to   d ec id e) .   W h at  i m p lie s   th a t  f o r   th e  s a m e  b eh a v io r ,   d if f er e n t  r es u lts   w il l  b e  o b tain ed .   Fo r   ex a m p le:  if   t h e  r o b o t  is   in     a  ch ase   an d   i ts   c u r r en t   e m o tio n   i s   j o y ,   th e n   i t  w il l  m o v e  f as ter   an d   it s   s e n s o r y   ab ilit ie s   w i ll  w o r k   b etter   t h a t     if   t h e  r o b o t h as a s   cu r r en t e m o tio n   th e  s ad n es s .           Fig u r e  5 .   I m p le m e n tatio n   o f   t h e  f u zz y   m o d el       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N : 2 0 8 9 - 4856   I n t  J   R o b   &   A u to m ,  Vo l.  9 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   2 0 2 0   :   2 2 0   –   232   226       Fig u r e  6 .   R elatio n s h ip   o f   t h e  b atter y   s tate  a n d   s tate  o f   o p er atio n   v ar iab les  w it h   t h e  o th er   f ac to r s     an d   w ith   t h e  s at is f ac tio n   i n d ex       4.   E XP E R I M E NT S   4 . 1 .   Scena rio s   Dif f er en t   test s   w er e  ca r r ied   o u t,  in   o r d er   to   v er if y   t h e  e m o tio n al   m o d el  t h r o u g h   th e   v ar iatio n   o f     th e  p ar a m eter s   i n   th e  i m p le m en ted   f u zz y   s y s te m .   I n   t h ese  test s ,   t h e  ai m   i s   to   v er if y   th e  e m o tio n al     m o d el  in   t h e  r o b o ts ,   n o t  f o cu s in g   o n   t h e  o v er all  b e h av io r   o f   th e  s y s te m .   T h e  i n ter ac tio n s   b et w ee n   t h e  r o b o ts   an d   o f   th e m   w it h   t h e  en v ir o n m e n t  ar e  s i m u lated ,   as  w ell  as  th e   f ac to r s   th at  alter   th eir   in ter n al  s tate .     T h e  ex p er im e n tal  s ce n ar io s   ar e  th e  f o llo w i n g :   -   Dete r m i n atio n   o f   th e  c u r r en t e m o tio n al  s tate  ac co r d in g   to   t h e  cu r r en t o p er atio n al  s tate  o f   t h e  r o b o ts   -   An al y s i s   o f   t h e  e m o tio n al  b eh av io r   o f   a  r o b o t a cc o r d in g   to   th e  ev e n ts   i n   t h e  en v ir o n m e n t.   a.   First s ce n ar io   W e  p r esen t  th e  r e s u lt   o f   t h e  t est  f o r   t h e  f ir s t  s ce n ar io ,   w h e r e  r an d o m l y   w er e  g e n er ated   v alu e s   f o r     th e  p ar a m eter s   th at   d e f i n e  th e  s tate  o f   t h e  r o b o t,  an d   v er if ied   t h at  t h e  a ctiv e  e m o tio n   w a s   th e  e x p ec ted .     T ab le  2   s u m m ar ize s   th e  r e s u l ts   o b tain ed   in   th e  f ir s t  s ce n ar io ,   in   w h ich   t h e  e m o tio n al  s t ate  o f   a  r o b o t  w a s   v er if ied ,   ac co r d in g   to   th e   f ac to r s   th at   i n f lu e n ce   i t.  T h e  B S ,   OS,  S S  a n d   I S   co lu m n s   p r e s en t   t h e  v alu e s   o f     th e  f ac to r s   t h at  d ef i n e  t h e  i n ter n al  s tate  o f   t h e  r o b o t.  As  m e n tio n ed   ab o v e,   th e y   h a v e  t h r ee   f u zz y   s et s     {lo w ,   m ed i u m ,   h i g h }.   T h e  SI  co lu m n   p r esen ts   t h e  v al u e  o f   th e  s atis f ac tio n   in d ex ,   w h ic h   h as  f i v e  f u zz y   s ets   {a n g er ,   r ej ec t,  n eu tr al,   s ad n es s ,   j o y },   s u c h   th a t  its   r es u lt  is   r elate d   to   an   em o tio n al  s tate.   F o r   ex a m p le,   a  r o b o t  m o d el  w h o s e  in ter n al  s tate  i s   {B S:  h ig h ,   OS:  h i g h ,   S S:  lo w ,   I S:  h ig h }  h a s   a  h ig h   SI,   s o   it  is   h ap p y   at     th at  m o m e n t.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t  J   R o b   &   A u to m   I SS N:  2089 - 4856       E mo tio n a l m o d el  f o r   a   mu lti - r o b o t sys tem   w ith   eme r g en t b eh a vio r   ( A n g el  Gil )   227   T ab le  2 .  Dete r m i n atio n   o f   th e  cu r r en t e m o t io n al  s tate   N o .   BS   OS   SS   IS   SI   E m o t i o n   1   0 , 7 4 6 1   0 , 8 8 0 1   0 , 1 0 8   0 , 7 5 1 7   0 , 5 5 7 5   Jo y   2   0 , 6 6 2 5   0 , 4 4 4 3   0 , 4 5 9 9   0 , 3 6 8 4   0 , 6 1 2 5   Jo y   3   0 , 5 2 3 3   0 , 7 5 5 9   0 , 4 5 0 9   0 , 9 4 1 8   0 , 1 6 7   S a d n e ss   4   0 , 2 5 9 9   0 , 6 0 3 3   0 , 5 5 1 1   0 , 0 1 7 2   0 , 4 2 2 2   S a d n e ss   5   0 , 9 6 2   0 , 7 8 3 3   0 , 8 0 5 4   0 , 8 2 9 1   - 0 , 5 4 3 7   A n g e r   6   0 , 5 4 0 2   0 , 1 1 3 9   0 , 7 0 0 9   0 , 6 2 6 6   - 0 , 0 5 4 6   R e j e c t   7   0 , 0 3 0 3   0 , 9 7 8 6   0 , 8 7 2 2   0 , 5 3 8 7   - 0 , 5 2 7 7   R e j e c t   8   0 , 6 9 6 3   0 , 8 4 8 6   0 , 0 5 2 2   0 , 6 5 0 5   0 , 6 4 2 3   Jo y   9   0 , 5 1 9 7   0 , 0 5 0 6   0 , 2 1 9 7   0 , 7 2 6 6   0 , 1 3 8 8   S a d n e ss   10   0 , 0 5 9   0 , 4 6 6 2   0 , 4 5 9 6   0 , 0 9 4 5   0 , 3 8 9 5   S a d n e ss   11   0 , 8 9   0 , 3 2 5 7   0 , 9 5 8 5   0 , 8 7 7 6   - 0 , 7 5 1 8   A n g e r   12   0 , 3 3 0 2   0 , 6 3 0 2   0 , 7 9   0 , 0 1 4 4   0 , 3 2 1   S a d n e ss   13   0 , 2 2 9 7   0 , 2 3 0 3   0 , 4 5 1 9   0 , 2 9 4 3   - 0 , 0 4 8 5   R e j e c t   14   0 , 1 1 3 9   0 , 5 7 9 9   0 , 3 3 3 4   0 , 1 7 9 9   0 , 2 0 9 1   S a d n e ss   15   0 , 3 1 0 9   0 , 6 0 3 2   0 , 0 5 9 1   0 , 9 2 6 3   - 0 , 0 3 6 8   R e j e c t   16   0 , 2 2 8 4   0 , 5 9 9 9   0 , 7 4 0 9   0 , 0 6 8 2   0 , 3 7 3 3   S a d n e ss   17   0 , 6 5 2   0 , 4 4 8 4   0 , 5 0 6 8   0 , 5 8 1 1   0 , 6 1 9 4   Jo y   18   0 , 0 6 6 2   0 , 0 3 5 4   0 , 1 9 9 9   0 , 6 3 7 2   - 0 , 4 0 5   R e j e c t   19   0 , 2 7 5 4   0 , 5 1 3 8   0 , 4 2 7 2   0 , 6 5 1 3   - 0 , 3 9 0 6   R e j e c t   20   0 , 2 8 1 8   0 , 4 0 7 7   0 , 1 6 8 7   0 , 8 6 4 6   - 0 , 2 0 9 5   R e j e c t   21   0 , 0 5 6   0 , 7 7 5   0 , 2 7 9   0 , 2 8 2 2   - 0 , 1 0 1 4   R e j e c t   22   0 , 8 1 6 9   0 , 9 1 4 2   0 , 6 7 5 4   0 , 9 7 6   - 0 , 4 3 6 2   R e j e c t   23   0 , 5 2 8 9   0 , 7 8 2 6   0 , 9 0 3 7   0 , 0 3 6 4   - 0 , 6 0 9 7   A n g e r   24   0 , 6 9 4 4   0 , 2 9 5 5   0 , 9 0 8 5   0 , 3 2 6 2   0 , 0 0 4   R e j e c t   25   0 , 2 1 2 4   0 , 1 5 1 8   0 , 7 4 7 2   0 , 9 7 3   - 0 , 2 6 9 2   R e j e c t   26   0 , 5 4 3 3   0 , 8 4 7 9   0 , 2 6 0 5   0 , 3 6 5   0 , 6 6 6 1   Jo y   27   0 , 7 0 2 5   0 , 7 8 4 9   0 , 6 8 9 6   0 , 3 0 9 1   - 0 , 2 2 7 1   R e j e c t   28   0 , 9 5 6 4   0 , 2 7 0 8   0 , 1 3 1 8   0 , 1 2 0 9   0 , 0 1   R e j e c t   29   0 , 4 4 4 5   0 , 2 2 7 8   0 , 1 2 3 5   0 , 9 1 5 8   - 0 , 0 4 4 1   R e j e c t   30   0 , 0 8 5 4   0 , 3 2 1   0 , 1 9 0 9   0 , 1 3 5 5   0 , 1 2 7 2   S a d n e ss   31   0 , 2 3 3 6   0 , 3 9 7 2   0 , 7 5 6 1   0 , 2 5 2 4   0 , 2 4 5 1   S a d n e ss   32   0 , 9 2   0 , 3 2 5 7   0 , 9 0 4 5   0 , 8 7 7 6   - 0 , 7 5 1 8   A n g e r   33   0 , 7 9 6 2   0 , 5 7 0 7   0 , 0 7 3 4   0 , 4 9 9 6   0 , 2 0 1 1   S a d n e ss   34   0 , 6 9 1 2   0 , 5 7 1 8   0 , 8 2 2 3   0 , 6 1 5 3   - 0 , 1 5 6 6   R e j e c t   35   0 , 8 4 9 1   0 , 9 2 0 1   0 , 1 0 8   0 , 7 5 1 7   0 , 5 5 7 5   Jo y   36   0 , 9 4 6 8   0 , 6 9 9 1   0 , 9 2 5 9   0 , 6 9 8 3   - 0 , 6 7 9 2   A n g e r   37   0 , 5 2 0 2   0 , 7 9 6 3   0 , 4 9 2 6   0 , 0 2 9 3   0 , 0 8 3 3   S a d n e ss   38   0 , 9 5 3 8   0 , 4 4 1 6   0 , 6 5 4 9   0 , 5 2 7 9   - 0 , 4 5 0 7   R e j e c t   39   0 , 0 7 3 6   0 , 4 4 6 2   0 , 8 9 0 1   0 , 0 3 2 1   0 , 2 4 5 1   S a d n e ss   40   0 , 2 0 7   0 , 4 6 5 7   0 , 5 3 8 5   0 , 8 2 7 1   - 0 , 4 5 9 4   R e j e c t       T h e  f u zz y   s y s te m   estab li s h e s   th e   ex p ec ted   e m o t io n s ,   ac co r d in g   to   t h e  i n p u t  v ar iab l es  ab o u t     th e  s ta tes  o f   th e  r o b o t  in   a  g i v en   a  ti m e  t .   T h e  v al u e  o f   th e  in d ex   o f   s at is f ac tio n   in   ea c h   ca s e  s h o w s   h o w    th e  le v el  o f   i n te n s i t y   o f   th e  s a m e  e m o t io n   ca n   v ar y .   T h i s   co u ld   b e  u s ed   to   af f ec t t h e  b eh a v io r   o f   th e  i n d iv id u al   at  th e  t i m e  o f   p er f o r m in g   a  b e h av io r ,   i n   o th er   w o r d s ,   b e  m o r e  p r ec is e.   T h u s ,   t h e  r o b o ts   co u ld   p r esen t d if f er en t   lev els  o f   j o y ,   an d   ac co r d in g   to   it,  ac t  d if f er en t.  Fig u r e  7   s h o w s   d i f f er en t  v alu e s   f o r   th e  s a m e  e m o tio n   i n   d if f er e n t r o b o ts   in   th e  f ir s t  s ce n ar io .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N : 2 0 8 9 - 4856   I n t  J   R o b   &   A u to m ,  Vo l.  9 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   2 0 2 0   :   2 2 0   –   232   228       Fig u r e  7 .   L ev el s   o f   i n te n s it y   o f   th e  j o y   e m o tio n   f o r   5   in d iv id u als       b.   Seco n d   s ce n ar io   B elo w   is   p r esen ted   t h e  r esu lt s   o f   th e  s ec o n d   s ce n ar io ,   w h er e  th e  d y n a m ics  o f   a  r o b o t' s   e m o tio n a l   s tate  d u r in g   its   o p er atio n   ar e  an al y ze d ,   f o r   w h ich   t h e  ev e n t s   th at  ca u s e  ch a n g es  in   it s   s t ate  ar e  m o n ito r ed :  co llis io n s /f a ilu r e s   ( C /F),   th e  e f f ec tiv e  t i m e  o f   ac tio n   ( OT ) ,   i n ter ac tio n s   ( I )   an d   b atter y   c h a r g e  ( B C ) .   T h e  r o b o t   in ter ac ts   w it h   th e  e n v ir o n m e n t  f o r   a  p er io d   o f   tim e  t,  an d   th e  s a m p li n g s   ar e  ca r r ied   o u t  ev er y   1 0   u n its   o f     ti m e.   T h e  s i m u latio n   r esu lt s   ar e  p r esen ted   b elo w ,   f o r   w h ich   t h e  f ir s t  1 0 0   s am p les  ca r r ied   o u t  d u r in g   ti m e  t  ar e  tak en   i n to   co n s id er atio n .   Fig u r e  8   s h o w s   t h e  f ir s t  r es u l ts   f o r   t h e  f ir s t  g r o u p   o f   s a m p les,  in   a   co n te x t  w h er e  t h er e  is   a  s et   o f   n eg at iv e  f ac to r s   at  th is   ti m e  in   th e  e n v ir o n m e n t,  s u ch   as  co llis io n s ,   i s o latio n   o f   th e  r o b o ts ,   etc.   Fig u r e   8    s h o w s   t h at,   f o r   t  =  0 ,   th e  r o b o t  is   in   a  n e u tr al  s tate.   Du r in g   th e  b e g in n i n g   o f   it s   p er f o r m a n ce ,   th e  r o b o t  p r esen ts   a n   ab r u p t  ten d e n c y   to w ar d s   a   h i g h l y   n e g ati v e  e m o ti o n ,   th i s   i s   m o tiv a ted   b y   t h e  f a ct  th at   th e   r ec eiv ed   s ti m u l i  w er e  n e g ati v e  ( h i g h   n u m b er   o f   co ll is io n s ,   f e w   i n te r ac tio n s ,   etc. ) .   Du r i n g   its   o p e r atio n ,   it  b eg i n s   to   ch an g e  i ts   s tate  to   a  h i g h l y   p o s itiv e  e m o tio n al   s tate,   th e n   t h e  e m o tio n al  s tate  b e g i n s   to   d ec lin e,   a n d   it   s tab ilizes  i n   a  s lig h tl y   n e g ati v e  s tate.   T h is   is   d u e  to   th e  o cc u r r en ce   o f   f ac to r s   o v er   ti m e  th at  n eg a tiv e l y   in f lu e n ce   t h e  s tate  o f   th e  r o b o t.           Fig u r e  8 .   R esu lts   f o r   th e  f ir s t t est f o r   th e  s ec o n d   s ce n ar io       Fig u r e s   9   an d   1 0   s h o w   t h e  r es u lts   o f   t h e  s ec o n d   tes t.  I n   Fi g u r e  9 ,   it  is   o b s er v ed   th at  at  th e  b eg in n i n g ,   th e  r o b o t  h ad   f e w   in ter ac tio n s   ( I ) ,   co n ce n tr ated   s to p s   i n   it s   o p er atio n   ( OT )   in   a  s h o r t  i n ter v al   o f   ti m e,   a n d     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t  J   R o b   &   A u to m   I SS N:  2089 - 4856       E mo tio n a l m o d el  f o r   a   mu lti - r o b o t sys tem   w ith   eme r g en t b eh a vio r   ( A n g el  Gil )   229   th e  d is ch ar g e  r ate  w as  s i m il ar ,   in   ad d itio n   to   a   h ig h   n u m b er   o f   co llis io n s   ( C ) .   T h is   s h o u ld   ca u s e  th at     th e  e m o t io n al  s tate  s h o u ld   b e  h ig h l y   n e g ati v e  e m o tio n .   W ith   th e  p as s ag e  o f   ti m e,   th e  s o cial  ca p ac it y   o f     th e  r o b o t  s h o u ld   in cr ea s e  s tea d il y ,   th e  co lli s io n s   s h o u ld   in cr ea s e  s lo w l y   s tab ilizi n g ,   th e  d i s ch ar g e  r ate  s h o u ld   lo w ,   an d   al s o   th e  n u m b er   o f   s to p s .   T h ese  e v en t s   s h o u ld   in f lu e n ce   t h at  t h e  r o b o t  m ain tai n s   a  p o s iti v e   e m o tio n al  s tate  at  th e  e n d   ( h i g h   in ter ac t io n s ,   s a f e  o p er atio n   a n d   s tab le  b atter y   ch ar g e  ( B C ) ) .           Fig u r e  9 .   E v en t s   th at  a f f ec t t h e  s tatu s   o f   t h e  r o b o t d u r in g   th e   s ec o n d   test   o f   t h e  s ec o n d   s ce n ar io           Fig u r e  1 0 .   R esu lt s   f o r   t h e  s ec o n d   test   f o r   t h e  s ec o n d   s ce n ar io .       I n   Fi g u r e  1 0 ,   it  i s   o b s er v ed   t h at  at  ti m e   ze r o   ev e n ts   o cc u r   th at  lead   th e  r o b o t  to   a  h ig h l y   n eg ati v e   e m o tio n al  s tate,   an d   th e n ,   a  p r o ce s s   b eg in s   t h at  in cr ea s es   its   s tate  o f   s ati s f ac tio n   to   s tab ilize  in   a  s tate     h ig h l y   p o s iti v e.   T h is   is   e x p la in ed   b y   t h e  ev e n t s   th a t  o cc u r   th at  a f f ec t  th e  s tate  o f   th e  r o b o t  ( s ee   Fig u r e   9 ) ,   w h ic h   co r r o b o r ates  th at  o u r   em o tio n al  m o d el  co n s id er s   t h e   ev en t s   i n   th e  co n te x t  to   d eter m i n e  th e  e m o tio n al   s tate  o f   t h e  r o b o t.   T h e  p r ev io u s   test s   s h o w   t h e  e m o tio n al  p r o ce s s   t h at  o cc u r s   in   a  r o b o t  d u r in g   a  p er io d   o f   ti m e,   an d   h o w   t h e  ev e n ts   t h at  o cc u r   in   th e  en v ir o n m en t  d ef i n e  its   e m o tio n al  s tate.   A cc o r d in g   to   th e  cu r r en t  e m o tio n al   s tate,   t h e  b eh a v io r   o f   t h e  r o b o t  ca n   b e  d if f er en t  ( s ee   s ec tio n   3 ) .   I f   t h e  r o b o t  h as  a  p o s it i v e  e m o t io n al  s tate,   t h en   it  w i ll  h av e   an   i m itati v e  b eh av io r ,   as,  f o r   e x a m p le,   to   e x p lo r e;  if   t h e  r o b o t h as a   h i g h l y   n e g ati v e  e m o t io n ,   th en   it   w ill   h a v e  a   r ea ctiv e   b eh av io r ,   f o r   ex a m p le,   to   a v o i d   o b s tacle s ,   an d   s o   f o r   th e   r est  o f   t h e  e m o tio n a l   s tates.  I n   t h i s   w a y   i s   g e n er ate d   a n   e m er g i n g   b eh a v io r   in   a  r o b o t,  b ased   o n   its   cu r r en t  e m o tio n al  s tate,   w h ich   ca n   ch a n g e  d u r in g   its   o p er atio n .     4 . 2 .   Co m pa riso n w it h pre v io us   w o rk s   I n   th is   s ec tio n ,   a  q u alitati v e  c o m p ar is o n   o f   th e  p r o p o s ed   m o d el  w i th   p r ev io u s   w o r k s   is   c ar r ied   o u t,   f o r   w h ich   t h e  f o llo w i n g   is   t ak en   i n to   co n s id er atio n   ( s ee   T a b le  3 ) :  tech n iq u e  u s ed ,   f ea tu r es  th a t  d ef in e     th e  e m o tio n ,   an d   th e  ap p licati o n   o f   th e  e m o tio n al  m o d el.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.