I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o El e c tr i c a l   an d   C o m p u te r   En gi n e e r i n g   (I JEC E )   V o l .   10 ,   N o .   2 A p r i l   2020 ,   p p.   2200 ~ 220 7   IS S N :   2088 - 8708 D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v 10 i 2 . pp2 200 - 2207             2200       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e c e . i ae s c or e . c om / i nd e x . php / IJ E CE   c o g n i t i v e   r o b o t   e q u i p p e d   w i t h   a u t o n o m o u s to o l     i n n o v a t i o n   e x p e r t i se       H an d Wi c ak s o n o 1 C l au d e   S am mu t 2   1 D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   P e t r a   C h r i s t i a U n i v e r s i t y ,   I ndo ne s i a   1, 2 S c hoo l   o f   C o m put e r   S c i e nc e   a nd   E ng i n e e r i ng ,   U n i v e r s i t y   o f   N e w   S o ut h   W a l e s ,   A us t r a l i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   J un   2 1 ,   201 9   R e v i s e D e c   2 ,   20 19   A c c e pt e D e c   10 2 019       L i ke   a   hum a n,   a   r o bo t   m a y   be ne f i t   f r o m   be i ng   a b l e   t o   us e   a   t o o l   t o   s o l v e     a   c o m pl e t a s k .   W he a a p pr o pr i a t e   t o o l   i s   no t   a v a i l a bl e ,   a   v e r y   us e f ul   a bi l i t y   f o r   a   r o b o t   i s   t o   c r e a t e   a   no v e l   o ne   ba s e o i t s   e xpe r i e nc e .   W i t t he   a dv e n t   o f   i ne x pe n s i v e   3D   pr i n t i ng ,   i t   i s   no w   po s s i b l e   t o   g i v e   r o bo t s   s uc a a b i l i t y ,   a t   l e a s t   t o   c r e a t e   s i m p l e   t o o l s .   W e   pr o po s e a   m e t ho f o r   l e a r n i ng   ho w   t o   us e   a n   o bj e c t   a s   a   t o o l   a nd ,   i f   ne e d e d ,   t o   de s i g a nd   c o ns t r uc t   a   ne w   t o o l .   T he   r o bo t   be g a by   l e a r n i ng   a a c t i o m o de l   o f   t o o l   us e   f o r   a   P D D L   pl a nne r   by   o bs e r v i ng   a   t r a i ne r .   I t   t he r e f i n e t h e   m o de l   by   l e a r ni ng   by   t r i a l   a nd   e r r o r .   T o o l   c r e a t i o c o ns i s t e o f   g e ne r a l i s i ng   a e xi s t i ng   t o o l   m o de l   a nd  g e n e r a t i ng   a   no v e l   t o o l   by   i ns t a n t i a t i ng   t h e   g e ne r a l   m o de l .   F u r t h e r   l e a r n i ng   b y   e x pe r i m e nt a t i o w a s   pe r f o r m e d .   R e duc i ng   t he   s e a r c h   s pa c e   of   po t e nt i a l l y   us e f ul   t o o l s   c o ul be   a c hi e v e by   pr ov i di ng   a   t o o l   o nt o l ogy .   W e   t he us e a   c o ns t r a i n t   s o l v e r   t o   o bt a i num e r i c a l   pa r a m e t e r s   f r o m   a bs t r a c t   de s c r i p t i o ns   a n u s e   t he m   f o r   a   r e a dy - to - pr i nt   de s i g n.   W e   e v a l ua t e d   o ur   s y s t e m   us i ng   a   s i m u l a t e a n a   r e a l   B a xt e r   r o bo t   i t w o   c a s e s :   hoo a nd  w e dg e .   W e   f o und  t ha t   o ur   s y s t e m   pe r f o r m s   t o o l   c r e a t i o s uc c e s s f ul l y .   Ke y w or d s :   In d uc t i v e   L o gi c   P r o gra m m i ng   Ro bo t   l e a rni n g   Ro bo t   t oo l   us e   T o o l   c r e a t i o n   T o o l   us e   l e a rn i n g   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e   A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   H a n dy   W i c a ks o n o ,     D e pa rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   E ngi n e e ri n g ,   P e t r a   C hri s t i a U n i v e r s i t y ,   J l .   S i w a l a n ke r t o   12 1 - 31 ,   S i w a l a n ke r t o ,   W o n o c o l o ,   S ura b a y a ,   J a w a   T i m u r ,   602 36 - I n do n e s i a .   E m a i l :   h a ndy @ pe t r a . a c . i d       1.   I N TR O D U C TI O N   H um a n s   us e   t o o l s   t o   s o l v e s   c o m pl e p r o b l e m s   i n   t h e i r   d a i l y   l i f e .   W h e n   a n   a pp r o pri a t e   t o o l   i s   n o t   a v a i l a b l e ,   h u m a n s   c a i nn o v a t e   a nd  de s i g a   n e w   t oo l ,   o f t e n   b a s e o n   p r i o e xpe ri e n c e ,   o e v e n   i n v e n t   i t   f r o m   s c r a t c h.   I n   p r e v i o us   w o r k,   B r o w n   &   S a m m ut   [1]   s h o w e h ow   a   r ob o t   c a n   l e a rn   t o   us e   a n   e xi s t i n o b j e c t   a s     a   t o o l .   H ow e ve r ,   t o o l   c r e a t i o n   i s   a   m uc h   m o r e   di f f i c ul t   t a s k .   T h e   r o b o t   m us t   l e a rn   t h e   p r o pe rt i e s   o f   a n   o bj e c t   t h a t   a l l o w s   i t   t o   b e   us e a s   a   t oo l   fo r   a   s pe c i f i c   t a s k,   e . g.   a   hoo k - s h a pe o bj e c t   i s   goo fo r   pul l i n t hi n gs   o ut   of   n a rr o w   s pa c e s .   If   s uc h   a n   o b j e c t   i s   pr e s e n t   i n   t h e   r o bo t ' s   w o r l d,   t h e n   a   p l a nn e r   c a n   i n c o r po r a t e   a   t o o l   us e   a c t i o n   i n t o   a   p l a n.   W h e r e   t h e   r o bo t   h a s   t h e   a b i l i t y   t o   c r e a t e   o b j e c t s   of   a r b i t ra r y   s h a pe ,   f o r   e xa m p l e   us i n a   3D   pri n t e r ,   t h e   s pa c e   o f   p o s s i b l e   ob j e c t s   a v a i l a b l e   h a s   t o o l s   i s   a l m o s t   i n f i n i t e .   T h us ,   t o o l   c r e a t i o n   i s   c h a l l e n g i n i n   gi v i n t h e   l e a rni n s y s t e m   t h e   a b i l i t y   t o   i n n o v a t e ,   b ut   i t s   s e a r c h   s pa c e   i s   po t e n t i a l l y   h uge ,   a n t h e r e fo r e   m us t   b e   c o n s t ra i n e d .   A l t h o ug h   t h e r e   i s   i n c r e a s i ng  i n t e r e s t   i n   t o o l   us e   l e a rn i ng  by   a   r o bo t ,   t h e r e   ha s   b e e n   l i t t l e   w o r o n   t o o l   c r e a t i o n.   W a n g   e t   a l .   [2]   de v e l o pe a   r ob o t   t h a t   i s   a b l e   t o   c r e a t e   t o o l s   o n   t h e   f l y ,   b ut   t h e   t o o l s   de s i gn   a r e   p r e de f i n e a n n o   l e a rni n i s   pe r f o r m e d.   O n e   l i m i t a t i o n,   t h a t   w e   w i l l   di s c us s   f ur t h e r,   i s   t ha t   m o s t   e xi s t i n w o r us e s   fe a t u r e - b a s e r e pr e s e nt a t i o n s   [3 ]   a r e   n o t   e xp r e s s i v e   e n o ugh   t o   be   e xt e n de t o   t oo l   c r e a t i o n .     Cr e a t i ng  a   n o ve l   t oo l   by   m o di fy i n o r   e xt e n di n a   p r e v i o us   de s i gn   i s   c a l l e to o l   i n n ov ati on   i n   c o gn i t i v e   s c i e n c e   [4] .   W e   t a ke   t h i s   a pp r o a c h   a s   a   m e a n s   o l i m i t i n g   t h e   s e a r c h   s p a c e   of   po s s i b l e   t oo l s   t h a t     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       A   c ogn i t i v e   r obo t   e qu i ppe w i t au t onom o us   t ool   i nn ov a t i o e x p e r t i s e   ( H andy   W i c a k s ono )   2201   t h e   r o bo t   m a y   t r y   t o   de s i gn.   T h e   s y s t e m   us e s   a   (m o r e   o l e s s s pe c i f i c - to - ge n e r a l   s e a r c h,   s t a rt i ng  w i t h     a   de s i g n   o f   a   k n o w n   t o o l ,   b ut   w h i c h   e i t h e r   i s   n o t   p r e s e n t   o r   w h o s e   pr o pe r t i e s   o n l y   pa r t i a l l y   m a t c h     t h e   r e qu i r e m e n t s   o f   t h e   t a s k.   T h e s e   p r o pe r t i e s   a r e   t h e m o di f i e by   ge n e r a l i s a t i o n   o f   t h e   t o o l   de s c r i pt i o u n t i l   a n   a pp r o p r i a t e   s e t   o f   p r o pe r t i e s   i s   o b t a i n e d.   W e   i nt r o duc e   a   s y s t e m   c a l l e CR E A T IV E   ( C o gn i ti v e   R o b o Eq u i p p e d   w i th   A u t o n om ou s   Too l   I n n ov ati o n   Exp e r ti s e ) ,   w h i c h   i s   a b l e   t o   l e a r n   h o w   t o   us e   a   t o o l   a n d,   i f   n e e de d,   de s i gn   a n b ui l a   n e w   o n e .   W e   us e   a   r e l a t i o na l   r e p r e s e n t a t i o n   o f   t oo l   m o d e l s   t ha t   a r e   l e a rn e by   a   f o r m   of   In duc t i v e   L o gi c   P r o gr a m m i n g   (IL P )   [5,   6] .   A   P D D L   a c t i o n   m o de l   fo r   t o o l   us e   i s   i n i t i a l l y   c o n s t r uc t e by   obs e r v i n a   t ra i n e r .   T h e   m o de l   i s   t h e ge n e ra l i s e by   t r i a l   a n d   e rr o r ,   c o n duc t i ng  e xpe r i m e nt s   w i t h   di f f e r e n t   o b j e c t s   of   s i m i l a r ,   b ut   n o t   i de nt i c a l   s h a pe   a n pl a c i n t h e   t o o l s   i n   d i f fe r e nt   po s e s   t o   l e a rn   t h e   s t r uc t u r a l   a nd  s pa t i a l   p r o pe r t i e s   of   a n   o bj e c t   t ha t   m a ke   i t   a   s ui t a b l e   a s   a   t o o l   f o r   a   pa rt i c u l a ki nd  o f   t a s k .     W e   pr o po s e   a   n o ve l   t oo l   c r e a t i o n   m e c ha n i s m .   It   p r o c e e ds   a s   a b ov e   e xc e pt   i s   n o t   l i m i t e t o   o n l y   e xpe r i m e nt i n w i t h   e x i s t i n o b j e c t s .   In s t e a d ,   by   pe r fo r m i n f ur t h e r   ge n e ra l i s a t i o n s   us i n t h e   r e pl a c e m e nt   o pe r a t i o n   o f   M a r v i n   [7] ,   i t   c a c r e a t e   a   c o m pl e t e l y   n e w   ob j e c t .   A   c o n s t r a i n t   s o l v e r   c a t h e n   b e   us e t pr o v i de   bo un ds   o t h e   num e r i c a l   p a r a m e t e r s   r e qui r e t o   m a n uf a c t u r e   t h e   o bj e c t   by   3D   pr i nt i ng.   U n l i ke   B r ow n   &   S a m m ut   [1]   w h o   pe r f o r m e e xpe r i m e n t s   i n   a   s e ns o r - l e s s   s i m ul a t i o n,   w e   c o n duc t   o ur   e xpe r i m e nt s   us i n a   r e a l   B a xt e r   r o b o t ,   a n d   f o r   t e s t i n g   o n   l a rge   n um b e r s   of   e xa m pl e ,   w e   us e   a   s e n s o r - b a s e s i m u l a t i o o t h e   B a xt e r.   I n   t h e   f o l l ow i n s e c t i o n s ,   w e   r e v i e w   r e l a t e w o r i n   t o o l   c r e a t i o by   a   r o bo t ,   de s c r i b e   o ur   r e p r e s e n t a t i o n   o f   s t a t e s   a nd  a c t i o n ,   a nd  e xpl a i n   o ur   l e a rni n m e c ha n i s m .   E xpe ri m e nt a l   r e s ul t s   a r e   t h e pr e s e nt e a nd  a na l y s e d.       2.   R ELA TED   WO R K   P r e v i o us   w o r o n   t o o l   us e   l e a rn i ng  by   a   r o bo t   i n c l ude s   W o od  e t   a l .   [8 ] ,   w h o   us e a   n e u ra l   n e t w o r t o   l e a rn   t h e   po s t ur e   o f   a   S o n y   A i bo   s o   t h a t   i t   c o ul r e a c h   a n   o b j e c t   us i n a   t o o l   a t t a c h e t o   i t s   b a c k.   S t oy t c h e v   [9]   de m o n s t r a t e l e a rn i ng  t o o l   a ff o r da n c e s   t h a t   a r e   gr o u n de i n   t h e   r o b o t ' s   be h a v i o ur s ,   t o   pul l   a   h o c ke y   b a l l   us i ng  a   h o o k - l i ke   o bj e c t .   T i k ha n o f f   e t   a l .   [1 0]  i nt e gra t e   e xpl o ra t o r y   b e h a v i o ur s   a n ge o m e t ri c a l   f e a t ur e   e xt r a c t i o n   t o   l e a rn   a f f o r da n c e s   a nd  t o o l   us e .   M a r   e t   a l .   [3]   e x t e n d   t h e i r   w o r by   l e a rni n t h e   g r a s p   c o n f i g ur a t i o n s   t h a t   a f f e c t   t h e   o ut c o m e   of   a   t o o l   us e   a c t i o n.   A l l   o f   t h e s e   s y s t e m s   us e   f e a t ur e   v e c t o r   r e p r e s e n t a t i o n s   t o   de s c r i b e   a n   o bj e c t ' s   a t t r i b ut e s ,   a n t h e r e f o r e ,   a r e   l i m i t e i n   t h e i r   a b i l i t y   t de s c r i b e   r e l a t i o n s   b e t w e e n   c o m po n e nt s   of   t h e   t oo l   a n r e l a t i o n s   t o   o t h e r   o bj e c t s .   R e l a t i o n a l   l e a rn i ng  m e t h o ds   ove r c o m e   t h o s e   l i m i t a t i o n s   [ 1].   R e l a t i o n a l   t o o l   us e   l e a rni n g   i s   a   s pe c i a l   c a s e   o f   a c t i o n   l e a rni n g.   E X P O   [11]   c o n t i nuo us l y   m o n i t o r s   pl a n   e xe c ut i o n .   W h e n   a   f a ul t   o c c ur s ,   i t   pe r f o r m s   e xpe r i m e n t s   t o   f i n m i s s i n p r e c o n di t i o n s   o r   e ff e c t s   i n     a   p l a nni n g   o pe r a t o r .   O B S E R V E R   [12]   e xt e n ds   t hi s   b y   l e a rn i ng  f r o m   a   t ra i n e r ’s   s o l ut i o n   t r a c e s   a s   w e l l .   H ow e ve r ,   E X P O   a n O B S E R V E R   a r e   n o t   a b l e   t o   de a l   w i t h   n o i s e .   T R A IL   [13]   w a s   t h e   f i r s t   t o   a t t e m pt   a t   l e a rn i ng  a c t i o n   m o de l s   i n   a   n o i s y   w o r l us i n g   IL P .   B r o w n   &   S a m m ut   [1]   a pp l i e E xpl a n a t i o n - b a s e d   L e a rn i ng  ( E B L a n d   IL P   t o   l e a rn   a a c t i o n   m o de l   o f   a   s i m ul a t e r o bo t   t h a t   us e s   t o o l s   t o   a c hi e v e   i t s   go a l s .     T h e r e   ha s   b e e n   l i t t l e   p r i o w o r o n   t o o l   c r e a t i o n.   W a ng  e t .   a l .   [2]   a d de a   t h e r m o pl a s t i c   a d h e s i v e   s uppl i e r   a n a   t h e rm a l   c o nn e c t o r   o n   a   r o b o t   a r m   s o   t h a t   i t   c o ul m a n uf a c t u r e   t o o l s   o n   t h e   f l y .   H ow e v e r ,     t h e   t o o l   d e s i gn   i s   p r e de f i n e d,   n o t   l e a rn e d.   H o r n by   e t   a l .   [14]   de ve l o pe d   a   ge n e ra t i v e   r e p r e s e n t a t i o n   t o   a ut o m a t i c a l l y   d e s i gn   t h e   m o r p h o l o gy   a n c o n t r o l l e r   o f   a   s i m pl e   r o bo t   a s   a   c o m po n e n t   t o   b ui l a   m o r e   c o m pl e r o bo t .   B r o d b e c e t   a l .   [15]   pe r f o r m e e vo l ut i o n a r y   s t o c h a s t i c   o pt i m i s a t i o n   o m e c h a n i c a l   de s i g n s   t c o n s t r uc t   a   c o m pl e a ge n t .   A   m o t h e r   a rm   r o bo t   i s   a s s i g ne t o   de s i gn   a n a s s e m b l e   t h e   c a n di d a t e   a ge nt s .   T h i s   e vo l ut i o na r y   a ppr o a c h   i s   l i m i t e t o   fe a t u r e - b a s e r e pre s e n t a t i o n s   a n l e a rni n t a ke s   a   l o n t i m e   a s   i t   c a nn o t   i n c o r po ra t e   a n y   b a c kgr o un k n o w l e dge   n o r   a c c um ul a t e   l e a rn e k n o w l e dge .   IL P   i s   c a pa b l e   of   l e a rn i ng  e xpr e s s i v e   r e l a t i o na l   r e p r e s e n t a t i o n s ,   i t   c a n   e a s i l y   m a ke   us e   of   b a c kgr o un k n o w l e dge   a n l e a rn e m o de l s   c a n   b e   a dde a s   b a c kgr o un k n o w l e dge   fo r   f ur t h e r   l e a rni n g .   W e   h a v e   pub l i s h e a   pa pe r   o n   o ur   e a r l y   i de a   i t o o l   c r e a t i o n   b y   a   r o b o t   [16].       3.   R ES EA R C H   M ET H OD   In   t h i s   s e c t i o n,   w e   w i l l   de s c r i b e   o ur   s t a t e   a n a c t i o n   r e p r e s e nt a t i o n,   t o o l   us e   l e a rni n a nd  t o o l   c r e a t i o n   m e c ha n i s m .     3. 1 .     S tate   an d   ac t i o n   W e   m a i nt a i n   t w o   l e v e l s   of   s t a t e   r e p r e s e n t a t i o n :   a b s t r a c t   a n p ri m i t i v e .   P ri m i t i v e   s t a t e s   c o n t a i n   qua n t i t a t i v e   v a l ue s ,   s uc h   a s   t h e   po s e   of  o bj e c t s   i n   t h e   w o r l d,   w h i l e   a b s t r a c t   s t a t e s   c a pt u r e   qua l i t a t i v e   r e l a t i o n s h i ps   b e t w e e n   ob j e c t s .   A s   w e   o pe r a t e   i n   a n   IL P   f r a m e w o r k,   s t a t e   r e p r e s e n t a t i o n s   a r e   e xpr e s s e a s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   2 A p ri l   2020   :     2 2 0 0   -   2 20 7   2202   a   s e t   o f   P r o l o f a c t s .   W e   de f i n e   a   t o o l   a s   a o bj e c t   t h a t   i s   de l i b e r a t e l y   e m pl oy e by   a n   a ge n t   t o   h e l i t   a c h i e v e   a   go a l   t ha t   w o ul o t h e r w i s e   b e   di ff i c ul t   o r   i m po s s i b l e   t o   a c hi e v e .   A   t oo l   po s s e s s e s   s pa t i a l   a n s t r uc t u ra l   pr o pe rt i e s .   W e   b ui l a   s i m pl e   h i e r a r c h y   fo r   a   t o o l ' s   s t r u c t ura l   p r o pe rt i e s ,   di s t i n gu i s h i n t o o l s   by   t h e i r   s t ruc t u r e   a nd  s i z e .   O u r   b a c kgr o u n k n o w l e dg e   fo r   a   h o o k - l i ke   t oo l   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   1.   W e   i m pl e m e nt   i t   i n   P r o l o g.             F i gu r e   1 H i e ra r c h y   of   a   h o o k - l i ke   t o o l ' s   s t ruc t u r a l   p r o pe r t i e s       W e   us e   a   S T R IP S - l i ke   a c t i o n   m o de l   [17]   t o   de s c ri b e   t o o l   a c t i o n s :   -   P R E :   c o n di t i o t ha t   m us t   h o l s o   t ha t   t h e   a c t i o n   c a b e   pe r f orm e   -   E F F E C T S :   c o n d i t i o n s   t h a t   b e c o m e   t r ue   o r   f a l s e   a s   a   r e s ul t   o pe r f o r m i n g   t h e   a c t i o n     T h e   a c t i o n   m o de l   do e s   n o t   pr o v i de   a n y   qua n t i t a t i v e   i n f o r m a t i o n   n e e de t o   e x e c ut e   a   m o t o r   c o m m a n d.   F o r   e x a m p l e ,   t h e   a c t i o n   m o de l   m i g ht   s t a t e   t h a t   t h e   h o o m us t   b e   pl a c e b e h i n t h e   o b j e c t   t o   be   pul l e b ut   i t   do e s n ' t   n o t   gi v e   a   p r e c i s e   po s i t i o n .   H ow e ve r,   s pa t i a l   l i t e ra l s   i t h e   a c t i o n   m o de l ' s   e ff e c t s   (e . g.   b e h i nd   (X ,   Y ) c a n   b e   us e a s   c o n s t r a i n t s   b y   a   c o n s t ra i nt   s o l v e r   [18]  t o   pr o duc e   a   s e t   o f   qua n t i t a t i v e   pa r a m e t e v a l ue s ,   a n y   o f   w h i c c a b e   us e t o   a c h i e v e   t h e   e f f e c t s .       3. 2   To o l   u s e   l e a r n i n g   CR E A T IV E   c o n s i s t s   o t oo l - us e   l e a rni n a n t o o l   c r e a t i o n .   I n i t i a l l y ,   t h e   r o bo t   d o e s   n o t   h a v e   c o m pl e t e   a c t i o n   m o de l s ,   s o   i t   c a nn o t   ge n e r a t e   a   p l a t o   c o m pl e t e   a   t o o l - us e   t a s k.   T h e   r o b o t   i s   s h o w n   a   c o rr e c t   e xa m pl e   by   a   t r a i n e r,   w h i c h   i s   us e t o   c o n s t r uc t   t h e   i n i t i a l   a c t i o n   m o de l .   T h e r e   a r e   s e v e r a l   s t a ge s   i n   t hi s   pr o c e s s :   a c qui r e   a nd  t r a c o b j e c t s   by   a   v i s i o n   s e n s o r ;   s e gm e nt   o b s e r v a t i o n s   i nt o   s t a t e s   a n d   i de nt i fy   po t e n t i a l   a c t i o n s   by   m a t c h i n o b s e r v a t i o n s   w i t h   e xi s t i n a c t i o n   m o de l s ;   a n c o n s t r uc t   a   n e w   a c t i o n   m o de l   i f   t h e r e   a r e   s e gm e n t s   t ha t   ha v e   n o   m a t c h.   T h e   p r e c o n di t i o n   o f   a   n e w   a c t i o n   m o de l   c o n t a i n s   a   h y po t h e s i s   a bo ut   t h e   t o o l ' s   r e qui r e d   p r o pe r t i e s .     O ur  h y p o t h e s i s   f o r m a t i o a d a p t s   M i t c h e l l ' s   v e r s i o n   s pa c e   [1 9]  i t ha t   t h e   i ni t i a l   e xa m pl e   r e p r e s e nt s   t h e   s y s t e m ' s   m o s t   s pe c i f i c   h y p o t h e s i s   ( h s fo r   t h e   t oo l ' s   s t r u c t ur e   a n po s e   a n t h e   m o s t   ge n e r a l   h y po t h e s i s   (h g ),   i ni t i a l l y ,   c o ve r s   e ve r y t h i n g .   T h e   s y s t e m   r e f i n e s   i t s   h y po t h e s i s   by   c o n duc t i n e xpe r i m e n t s .   It   m a y   ge n e ra l i s e   t h e   m o s t   s pe c i f i c   h y p o t h e s i s ,   t h e n   c o n s t r uc t   a n   i n s t a n c e   t h a t   i s   c o n s i s t e n t   w i t h   i t s   ge n e r a l i s a t i o n ,   a n v i c e   v e r s a .   W hi l e   l e a rni n t o   us e   a n   e xi s t i n t o o l ,   c o n s t ruc t i o n   o f   a n   i n s t a n c e   of   a n   a c t i o n   m o de l   c o n s i s t s   of   s e l e c t i n a n   o b j e c t   w h o s e   s h a pe   i s   c o n s i s t e nt   w i t h   t h e   s t ruc t u r a l   p r o pe r t i e s   o f   t h e   h y p o t h e s i s   a nd  po s i t i o n i ng  i t   s o   t h a t   i t   i s   c o n s i s t e nt   w i t t h e   s pa t i a l   p r o pe r t i e s   o f   t h e   h y po t h e s i s .   If   n o   o bj e c t   i s   a   pe r f e c t   m a t c h,   t h e   o b j e c t   t ha t   m a t c h e s   t h e   m o s t   s t r uc t u ra l   p r o pe r t i e s   o f   t h e   t o o l   i n   t h e   t r a i n e r ' s   e xa m pl e   i s   c h o s e n .   M o r e   s pe c i f i c a l l y ,   w e   t e s t   w h e t h e r   a o b j e c t   s a t i s f i e s   m o s t   s t r uc t u ra l   pr o pe rt i e s   i n   h g   a nd  h s .   T o   s e l e c t   t h e   po s e ,   f i r s t l y ,   w e   c o l l e c t   t h e   s pa t i a l   l i t e ra l s   i h g   t h e n   a ppe n t h e m   t o   t h e   s pa t i a l   p r e d i c a t e s   i h s .   T h o s e   pr e d i c a t e s   a r e   t h e n   us e d   t o   c o n s t r uc t   c o n s t ra i nt s   f o r   a   c o n s t ra i nt   s o l v e r .     T h e   a i m   h e r e   i s   t o   c o n ve r t   l o gi c a l   c o n s t ra i nt s ,   i n t o   n u m e r i c a l   v a l ue s   t ha t   c a n   b e   gi v e n   t o   a n   i n v e r s e   ki n e m a t i c s   s o l v e r   t o   pl a c e   t h e   t o o l   i n   t h e   de s i r e po s i t i o n.   T h e   l e a rni n a l go r i t h m   b o r r o w s   f r o m   G o l e m   [20],   w h i c h   pe r f o r m s   a   R e l a t i v e   L e a s t   G e n e ra l   G e n e r a l i s a t i o n   (R L G G )   [21].   h s   i s   r e f i n e by   f i n d i n g   t h e   c o n s t ra i n e L e a s t   G e n e r a l   G e n e ra l i s a t i o n   (L G G o f   a   pa i r   o f   p o s i t i v e   e xa m pl e s ,   a n h g   i s   r e f i n e b y   pe r f o r m i ng  a   m e c h a ni s m   i n s p i r e by   N e ga t i v e - b a s e R e d uc t i o n   (N B R ).   T h e   t o o l   us e   l e a rn i ng  a l go ri t hm ,   e xt e n ds   B r o w n   &   S a m m u t   [1]  a n d   H a b e r   [22] ,   i s   s h o w n   i t o o l   us e   l e a rn i ng  a l go r i t h m   i F i gu r e   2 .     3. 3   To o l   c r e ati o n   T o o l   c r e a t i o n   i s   t r i g ge r e i f   e xi s t i n t o o l s   c a nn o t   b e   us e t o   pe r fo r m   a   t a s k .   T o   c r e a t e   a   n e w   t o o l ,     a   r o b o t   m us t   ha v e   pr e v i o us l y   l e a rn e m o de l s   of   t oo l s   t h a t   ha v e   a t   l e a s t   s o m e   of  t h e   p r o pe r t i e s   r e qui r e f o r     t h e   n e w   t a s k.   T h e   r o bo t   i s   pr o v i de w i t h   b a c kgr o u n k n o w l e dge   t o   de s c r i b e   t h e   s t r uc t u ra l   p r o pe r t i e s   o Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       A   c ogn i t i v e   r obo t   e qu i ppe w i t au t onom o us   t ool   i nn ov a t i o e x p e r t i s e   ( H andy   W i c a k s ono )   2203   s i m pl e   t o o l s   s e e   F i gur e   1 ,   f o r   h o o k - l i ke   t o o l s .   N o t e   t ha t   i n   t h e   p r e s e n t   w o r k,   t h i s   b a c kg r o und  k n o w l e dge   i s   ha n c ra f t e d,   b ut   i t   m a y   a l s o   b e   l e a rn e d.   T h e   m a i n   f u n c t i o n   o f   t h e   b a c kgr o un k n o w l e dge   i s   t o   l i m i t   t h e   s e a r c h   s pa c e   w h e n   ge n e r a l i s a t i o n   i s   c o n duc t e a n i s   us e i n   m uc h   t h e   s a m e   w a y   a s   S h a pi r o ' s   r e f i n e m e n t   g r a p h   i M IS   [23] .   T o   l e a rn  a   t o o l ' s   f un c t i o na l   s pe c i f i c a t i o n   b a s e o n   k n o w l e dge   of   pr e v i o us   t o o l   us e ,   a n   a ge nt   m us t   ge n e ra l i s e   t h e   a c t i o n   m o de l s   t h a t   w e r e   a c qui r e du r i n t h e   t o o l - us e   l e a rn i n p h a s e .   I n   t o o l   c r e a t i o n,   ge n e ra l i s a t i o n   i s   do n e   by   p e r f o r m i n a   r e pl a c e m e nt   o pe r a t i o n   (a s   i M a r v i n   [7])  w i t h   r e s pe c t   t o   t h e   t o o l   o n t o l o g y .   A   n e w   i n s t a n c e ,   w hi c di f f e r s   f r o m   t h e   p r e v i o us   o n e ,   c a n   t h e b e   ge n e ra t e a nd  t e s t e d.     F o r   e xa m pl e ,   i f   t h e   c u rr e nt   m o de l   r e qu i r e s   a   h o o t be   o n   t h e   r i g h t   ha n s i de   o f   t h e   t o o l ,   a   ge n e ra l i s a t i o m a y   b e   t h a t   t h e   h o o c a b e   o n   e i t h e s i de .   H a v i n t h e   a b s t r a c t   s t r uc t u r a l   p r o pe r t i e s   o a   n e w   t o o l ,   i t s   num e ri c a l   p a r a m e t e r s   c a n   b e   a c qui r e b y   t r e a t i ng  t h e   s t ruc t u r a l   p r o pe rt i e s   a s   c o n s t ra i nt s   f o r   a   c o n s t ra i nt   s o l v e r .   A   t o o l   i s   t h e n   m a n uf a c t u r e d”   by   c o n v e r t i n t h e   t o o l ' s   pa r a m e t e r s   i nt o   a n   O pe n   S CA D   fo r m a t ,   w h i c h   l a t e r   c a n   b e   pr i nt e by   a   3D   pr i nt e r.   In  s i m ul a t i o n   w i t h   G a z e b o ,   a n   S D F   (S i m ul a t i o n   D e s c ri p t i o n   F o r m a t )   o r   a   U R D F   ( U n i v e r s a l   R obo t i c   D e s c r i pt i o n   F o rm a t )   f i l e   c a n   b e   c o n s t r uc t e d.     O n c e   t h e   c a n d i da t e   t o o l s   a r e   r e a l i s e d,   f urt h e r   l e a rni n by   e xpe r i m e nt a t i o n   c a n   b e   pe r fo r m e d   t o   de b ug”   t h e   a c t i o n   m o de l .   T hi s   i s   a ga i n   i n s pi r e by   M IS   [23],   w hi c h   de b ugs   l o gi c   pr o gra m s   by   que r y i n   a   hum a n   o r a c l e .   I n   o ur   c a s e ,   t h e   o r a c l e   i s   t h e   ph y s i c s   s i m ul a t o r .   I n   t h e   IL P   f r a m e w o r k,   l e a rn e a c t i o n   m o de l s   c a n   b e   s t o r e a s   b a c kgr o u n k n o w l e dg e   f o r   f ut ur e   l e a rni n g .   T h e   a i m   i t o o l   c r e a t i o n   i s   t o   ge n e ra l i s e     t h e   s t ruc t u r a l   p r o pe rt i e s   o f   a   t oo l   a n t h e n   c r e a t e   n e w   s pe c i a l i s a t i o n s ,   s u i t e t o   a   t a s t ha t   i s   di f f e r e n t   f r o m   pr e v i o us l y   e n c o un t e r e o n e s .   O u r   c o m pl e t e   t o o l   c r e a t i o m e c h a n i s m   i s   de s c r i b e i n   t o o l   c r e a t i o n   a l go ri t hm   s h o w n   i n   F i gu r e   3 .   T o o l   ge n e r a l i s a t i o n   i s   pe r f o r m e i n   s t e ps   a n 2,   w hi l e   t o o l   m a n uf a c t u r i ng  i s   pe r f o r m e d   i n   s t e ps   3   u n t i l   9.   F i na l l y ,   l e a rni n b y   e xp e r i m e nt a t i o i s   do ne   i s t e 10   t o   18 .   W e   w i l l   e l a b o r a t e   e a c s t e i n   t h e   f o l l ow i n s e c t i o n s .             F i gu r e   2 .   T o o l   us e   l e a rn i ng  a l go r i t hm     F i gu r e   3 .   T o o l   c r e a t i o n   a l go r i t hm       4.   R ES U LTS   A ND  DISCUSSIO NS   W e   e v a l ua t e   o ur   m e t h o o n   t w o   c a s e s :   us i n a   h o o t o   pul l   a   c ub e   o ut   of   a   t ube   a n us i n a   w e dg e   t o   pr e v e n t   a   do o r   f r o m   c l os i n g .   W e   us e   a   B a xt e r   r o b o t ,   w hi c h   ha s   a   w r i t s - m o unt e c a m e ra ,   a n a d t w e xt e rn a l   w e b   c a m e r a s   i n   di f f e r e n t   po s i t i o n s :   do w n w a r d - v i e w   a n s i de - v i e w .   W e   o n l y   us e   dow n w a r d - v i e w   c a m e ra   f o r   t h e   h o o e xa m pl e ,   a n b ut   b o t h   e xt e rna l   c a m e ra s   a r e   us e fo r   t h e   w e dge .   T h e   c o m pl e t e   e xpe r i m e nt a l   s c e n e s   fo r   t h o s e   t w c a s e s   a r e   s h o w n   i n   F i gur e   4.   O u r   p r e v i o us   w o r de s c r i b e t h e   r o b o t   a r c hi t e c t u r e   a n i t s   p r a c t i c a l   i m pl e m e nt a t i o i de t a i l   [2 4].       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   2 A p ri l   2020   :     2 2 0 0   -   2 20 7   2204       F i gu r e   4 E xpe r i m e nt a l   s c e n e   f o r   c a s e   1   ( l e f t a n d   2   ( r i g ht )       4 . 1 .     C as e   1:   u s i n h o o k   to   p u l l   c u b e   ou o tu b e   In  t h e   f i r s t   c a s e ,   t h e r e   a r e   t w o   s e t s   of   f i v e   h o o k - l i ke   o bj e c t s   w h e r e   t h e   s e c o n s e t   ha s   na rr o w e r   h o o k s   t h a n   t h e   f i r s t .   A   c ub e   i s   p o s i t i o n e i n   o n e   o f   fo ur   p r e de f i n e l o c a t i o n s .   W h e n   a   r o b o t   i s   s uc c e s s f ul   i n   p ul l i n g     a   c ub e ,   a   n e w   t a s w i t h   a   n e w   c ube   l o c a t i o n   i s   gi v e n .   O t h e rw i s e ,   t h e   r o b o t   t r i e s   t o   r e pe a t   s o l v i n t h e   c urr e n t   t a s k,   t o   c o n f o r m   t h e   r e s ul t .   I t h e   l e a rni n g   e xpe r i m e n t s ,   f i r s t ,   a   t ut o r   g i v e s   a e xa m pl e   o f   pul l i ng  o ut   t h e   c ub e .   T h e   l e a rn i ng  by   ob s e r v a t i o n   p ha s e   r e c o r ds   s n a ps h o t s   of   t h e   s c e n e ,   a n f r o m   t h o s e ,   c o n s t r uc t s   qu a l i t a t i v e   s t a t e s   f r o m   p r i m i t i v e   o n e s ,   m a t c h i ng  t h o s e   s t a t e s   w i t h   e xi s t i n a c t i o n   m o de l s ,   b ui l di ng  n e w   a c t i o n   m o de l s   t a c c o m m o da t e   u n m a t c h e s t a t e s .   T h e   a b ov e   pr o c e s s   e n a b l e s   t h e   r o b o t   t b ui l c o m pl e t e   a b s t ra c t   a c t i o n s   t o   pe r f o r m   a   t o o l - us e   t a s k.   H ow e ve r ,   t h e   a c t i o n   m o de l s   m us t   b e   r e f i n e by   t r i a l - a nd - e rr o r   l e a rn i ng.   IL P ,   m o r e   s pe c i f i c a l l y   R L G G ,   i s   us e fo r   t h e   l e a rni n g   m e c ha ni s m .   T o   m i ni m i s e   r e a l - w o r l d   e xpe r i m e nt s ,   w e   pe r f o r m   l e a rni n g   i s i m ul a t i o n   f i r s t .   T w e l v e   l e a rn i ng  e pi s o de s   (s e e   T oo l   U s e   L e a rni n g/ T U L   t r i a l   1 - 12   i n   F i gu r e   5)   a r e   r e qu i r e f o r   t h e   r o b o t   t o   l e a rn   t h e   m o de l   f o r   a   r e l i a b l e   t o o l .   A f t e r   s uc c e s s f ul   s i m ul a t i o n,   t h e   t o o l   i s   p r i nt e by   a   3D   pr i nt e a n d   t e s t e i n   t h e   r e a l   w o r l w i t h   t h e   s a m e   m e c ha n i s m   (s e e   T U L   t r i a l   13 - 16) .   S o m e   r e s ul t s   ha v e   pr e v i o us l y   b e e n   r e po rt e [25] .           F i gu r e   5 E xpe r i m e nt s   i n   l e a rni n t o   us e   a nd  c r e a t e   a   h o o k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       A   c ogn i t i v e   r obo t   e qu i ppe w i t au t onom o us   t ool   i nn ov a t i o e x p e r t i s e   ( H andy   W i c a k s ono )   2205   W e   t h e n   m o di fy   t h e   t a s b y   us i n a   l o n ge r   t ub e .   I t hi s   c a s e ,   t h e   e xi s t i n g   t o o l   f a i l s   t o   pul l   t h e   c ub e   b e c a us e   i t   i s   t o o   s h o r t   (s e e   T t ri a l   1).   W e   us e   a   r e pl a c e m e nt   o pe r a t i o n   [ 7]  w i t h   r e s pe c t   t o   t h e   b a c kgr o u n kn o w l e dge :   B a c kg r o un d   k n o w l e dge   a n y _l e n gt h (X )   : -   h a ndl e _l e n g t h (X , m e di u m ) .   a n y _l e n gt h (X )   : -   h a ndl e _l e n g t h (X , l o n g) .   a n y _l e n gt h (X )   : -   h a ndl e _l e n g t h (X , s h o r t ) .   T h e r e   i s   a   l i t e r a l   i n   h s (S t a t e ):   ha n dl e _l e n g t h (X , m e di u m )“   w h i c h   m e a n s   t h a t   t h e   l e ngt h   o f   a   h a n d l e   of   a   h o o i s   m e di um .   T h i s   c a n   b e   r e pl a c e by   a n y _l e n gt h ( X )” .   A   n e w   i n s t a n c e   i s   c r e a t e s uc h   t ha t   i t   do e s   n o t   s a t i s fy   t h e   r e pl a c e l i t e r a l :   h a ndl e _l e n g t h (X , l o n g) .   A   c o n s t ra i nt   s o l v e r   i s   us e t o   c o n v e r t   t h o s e   s t ruc t u r a l   p r o pe r t i e s   i nt o   n u m e ri c a l   p a r a m e t e r s   (w i dt h   a n l e n g t h o f   a   t oo l .   W e   pe r fo r m   a n o t h e r   t o o l - us e - l e a rn i ng  e xpe r i m e n t   a nd  f i n t h a t   t h e   n e w   t oo l   i s   a b l e   t o   pul l   t h e   c ub e   o ut   of   t h e   l o n ge r   t ub e   s uc c e s s f ul l y   (T t ri a l   2 :   100 \ s uc c e s s   r a t e   i n   e xpe ri m e n t s ) .   T o   v a l i d a t e   t h e   l e a rni n r e s ul t   i t h e   s i m ul a t e e xpe ri m e nt ,   a n o t h e e xpe ri m e n t   i t h e   r e a l   w o r l i s   c o n duc t e (s e e   T t r i a l   3).     4 . 2   C as e   2:   u s i n w e d g e   to   p r e v e n d o o r   fr o m   c l o s i n g   In   t h e   s e c o n c a s e ,   w e   w a n t   t o   f i n a n   o b j e c t   w h i c h   i s   us e f ul   a s   a   do o r s t o p.   T hi s   c a s e   i s   s i m p l e r   t ha t h e   f i r s t   o n e ,   a s   t h e   c h o s e n   o bj e c t s   a r e   s i m p l e   o n e s   ( n o t   a   c o m po s i t e   obj e c t ),   a nd  t h e   t a s do e s   n o t   ha v e   a n y   v a r i a t i o n s .   W e   pr o v i de   t w o   s e t s   of   obj e c t s   t h a t   ha v e   di ffe r e nt   s h a pe s   a n di f f e r e n t   w i dt h s .   A s   b e fo r e ,   a   t ut o w i l l   gi v e   e xa m pl e   o f   c o r r e c t   us e   o f   a   w e dg e   t o   s t o t h e   do o r .   I n i t i a l   a c t i o n   m o de l s   a r e   de ve l o pe a n f ur t h e t r i a l - a n d - e rr o r   l e a rni n a r e   pe r f o r m e t o   ge t   m o r e   a c c ur a t e   m o de l s .   T h e   r o bo t   n e e ds   t r i a l s   u n t i l   i t   f i n ds   t h e   c o r r e c t   s ha pe   a n po s e   o a n   o b j e c t ,   s e e   T U L   t r i a l   u nt i l   i n   F i gu r e   6.   A f t e r   l e a rn i ng,   t h e   s y s t e m   h a s   fo un t h a t ,   t o   a c t   a s   a   do o r s t o p,   a o b j e c t   m us t   ha v e   t h e s e   p ro pe r t i e s :   i t   ha s   a   t r i a n gu l a p ri s m   s ha pe ,   i t s   r a t i o   of   l e n gt h   t o   w i dt h   (l e n g t h / w i dt h m us t   b e   m o r e   t ha n   o n e   (m e c h a ni c a l   a dv a n t a ge   o f   a   pr i s m   i s   m o r e   t ha n   o n e ) ,   i t   i s   l o c a t e n e a r   t h e   do o r ,   a nd  i t   i s   l o c a t e o t h e   uppe r   s i de   (e i t h e m i dd l e - uppe o t o s i de o f   t h e   do o r .           F i gu r e   6 E xpe r i m e nt s   i n   l e a rni n t o   us e   a nd  c r e a t e   a   w e dge       W e   t h e n   m o di fy   t h e   t a s by   us i n a   b i gge r   do o r .   T h e   e xi s t i n w e dge   f a i l s   t o   s t o t h i s   do o r ,   a s   n o w   i t s   m e c ha ni c a l   a dv a nt a ge   i s   n o t   g r e a t   e n o ug h   t o   h o l t h e   do o r .   O ur   r o b o t   t h e n   pe r f o rm s   t h e   r e p l a c e m e nt   o pe r a t i o n   w . r . t   b a c kg r o und  k n o w l e dge .   T h e   e xi s t i n s t r u c t ura l   p r o pe r t y   l e n g t h _s (S t a t e , m e di u m c a b e   ge n e ra l i s e t o   a n y _l e n gt h _s (S t a t e a nd  t h e n   i n s t a nt i a t e w i t h   a   di f f e r e n t   v a l ue .   I n   T t ri a l   2 ,   l e n g t h _s (S t a t e , s h o rt i s   c h o s e n .   T h i s   n e w   t oo l   i s   c r e a t e d   a n t e s t e i n   s i m u l a t i o n.   I t   f a i l s   b e c a us e   i t s   m e c h a ni c a l   a dv a nt a ge   i s   e v e n   s m a l l e r   t ha t h e   o ri gi na l   w e d ge .   T h e   n e xt   t ri a l   ge n e ra l i s e s   t h e   s a m e   p r o pe r t y   a n c h o o s e s   t h e   n e w   i n s t a n c e :   l e ngt h _s (S t a t e ,   l o ng).   T hi s   t i m e   i t   i s   s uc c e s s f ul   i n   s t o ppi ng  t h e   b i do o r ,   b e c a us e   i t s   m e c h a n i c a l   a dv a nt a ge   i s   g r e a t e r   t ha n   t h e   e xi s t i n w e dge .   T h e   n e w   w e dge   i s   r e a l i s e by   3D   pri n t i n g ,   a n a n o t h e r   l e a rni n e xpe ri m e n t   i s   pe r f o r m e d.   T h e   r e s ul t   i s   po s i t i v e ,   s o   t h e   r o bo t   s t o ps   t h i s   l e a rni n g   e pi s o de .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   2 A p ri l   2020   :     2 2 0 0   -   2 20 7   220 6   5.   C O N C LU S I O N   W e   pr o pos e   a   n ov e l   m e c h a n i s m   f o r   a   r o bo t   t l e a rn   h o w   t us e   a   t oo l   a n c r e a t e   a   n e w   o n e   i f   i t   i s   n e e de d.   W e   us e   a   r e l a t i o na l   r e p r e s e nt a t i o t ha t   i s   ge n e ra l   a nd  f l e xi b l e   a n c a t a ke   a dv a n t a ge   o f   b a c kgr o und  kn o w l e dge   fo r   t o o l   c r e a t i o n .   A   n o v e l   t oo l   c r e a t i o n   m e t h o e xt e n ds   p r e v i o us   t oo l   us e   l e a rni n (b a s e o n   R L G G )   w i t h   a   r e pl a c e m e n t   o pe r a t i o n .   W e   a l s o   pr o pos e   a n   a u t o m a t i c   t o o l   m a n uf a c t u ri n m e t h o b y   c o n v e r t i n a b s t r a c t   s t ruc t u r a l   p r o pe r t i e s   i n t o   num e r i c a l   pa r a m e t e r s   us i n a   c o n s t ra i nt   s o l v e r .   T h o s e   pa r a m e t e r s   a r e   us e t o   m a n uf a c t u r e   a   n e w   de s i gn   t h a t   l a t e r   c a n   b e   r e a l i s e by   3D   pr i n t i n g .   W e   e v a l ua t e   o ur   a pp r o a c h   o n   t w o   t a s ks :   us i n a   h o o t o   pul l   a   c ub e   o ut   of   a   t ub e ,   a n us i n a   w e dg e   t pr e v e n t   t h e   doo r   f r o m   c l o s i n g.   T o o l   us e   l e a rni n g   a nd  t o o l   c r e a t i o c a n   b e   do n e   s uc c e s s f ul l y   i n   t h o s e   c a s e s .         A C K N O WL ED G E M EN TS   H a n dy   W i c a ks o n o   i s   s uppo r t e by   D G - RS T H E ,   M i n i s t r y   of   Re s e a r c h,   T e c hn o l o g y ,   a nd  H i g h e E duc a t i o o f   t h e   R e pub l i c   o f   In do n e s i a .       R EF ER EN C ES   [ 1]   S .   B r o w a nd  C .   S a m m ut ,   " A   r e l a t i o na l   a pp r o a c t o   t oo l - us e   l e a r ni ng   i r o bo t s , "   i n   I n t e r na t i ona l   C on f e r e nc e   on  I ndu c t i v e   L ogi c   P r og r am m i ng p p.   1 - 15 ,   201 2.   [ 2]   L .   W a ng ,   L .   B r o dbe c k ,   a nd  I .   F um i y a ,   " M e c ha n i c s   a n e ne r g e t i c s   i n   t o o l   m a nuf a c t u r e   a nd   us e :   a   s y nt he t i c   a ppr o a c h, "   J ou r na l   of   t he   R o y al   So c i e t y   I n t e r f a c e ,   v o l .   11 ,   no .   1 00 ,   2014 .   [ 3]   T .   M a r ,   e t   a l . ,   " S e l f - s up e r v i s e l e a r n i ng   o f   g r a s de p e nde nt   t o o l   a f f o r da nc e s   o t he   i C ub  H um a no i r o bo t , "   2 015   I E E E   I n t e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   on   R o bo t i c s   and   A u t om a t i on   ( I C R A ) 20 15.   [ 4]   S .   R .   B e c k,   e t   al . ,   " M a k i ng   t o o l s   i s n’ t   c hi l d’ s   p l a y , "   C ogn i t i on ,   v o l .   119. 2,   pp .   301 - 30 6,   20 11 .   [ 5]   C .   S a m m ut ,   " C o nc e pt   L e a r n i ng   by   E xpe r i m e nt , "   i n   P r oc e e di ngs   o f   I J C A I ,   pp .   104 - 10 5,   19 81.   [ 6]   S .   M ug g l e t o n,   " I nduc t i v e   l o g i c   pr o g r a m m i ng , "   N e w   ge ne r at i on  c om put i ng ,   v o l .   8 ,   no .   4 ,   pp .   295 - 318 ,   199 1.   [ 7]   C .   S a m m ut ,   a nd  R .   B .   B a ne r j i ,   " L e a r n i ng   c o nc e pt s   by   a s ki n g   que s t i o ns , "   M ac hi ne   l e ar n i ng :   A n   ar t i f i c i a l   i nt e l l i ge nc e   app r oa c h ,   v o l .   2,   p p.   16 7 - 192 ,   1 986 .   [ 8]   A .   B .   W o o d,   e t   a l . ,   " E f f e c t i v e   t o o l   us e   i a   ha bi l e   a g e nt , "   I n   200 I E E E   D e s i gn   Sy m p os i um ,   Sy s t e m s   a nd   I nf or m a t i on  E ng i ne e r i ng ,   pp .   7 5 - 81,   I E E E ,   20 05 .   [ 9]   A .   S t oy t c he v ,   " B e ha v i o r - g r o unde r e p r e s e n t a t i o o f   t oo l   a f f o r da nc e s , "   I n   P r oc e e di ngs   o f   t he   I E E E   i n t e r na t i ona l   c onf e r e nc e   o r obo t i c s   a nd  au t om a t i o n ,   pp .   306 0 - 3065 ,   I E E E ,   2005 .   [ 10]   V .   T i k ha no f f ,   e t   al . " E xpl o r i ng   a f f o r da nc e s   a n t o o l   us e   o t he   i C u b, "   i n   13 t I E E E - R A I n t e r na t i o na l   C onf e r e nc e   on  H um a no i R obo t s   ( H um ano i d s ) ,   pp.   1 30 - 137 ,   I E E E ,   2013 .   [ 11]   Y .   G i l ,   " L e a r ni ng   by   e xpe r i m e n t a t i o n:   I n c r e m e nt a l   r e f i ne m e n t   o f   i nc o m pl e t e   pl a nn i ng   do m a i ns , "   i n   M ac hi ne   Le ar ni n P r oc e e di ng s   1994 ,   pp .   87 - 95 ,   1 994 .   [ 12]   X .   W a ng ,   " L e a r ni ng   by   o bs e r v a t i o a nd  p r a c t i c e :   A i nc r e m e nt a l   a p pr o a c f o r   pl a nni ng   o pe r a t o r   a c qui s i t i o n, "   In   M ac h i ne   L e ar n i ng   P r oc e e di ng s   1 995 ,   pp .   5 49 - 557 ,   199 5.   [ 13]   S .   B e ns o n ,   " I nduc t i v e   l e a r n i ng   o f   r e a c t i v e   a c t i o n   m o de l s , "   i n   M a c hi ne   L e ar ni n P r oc e e di n gs ,   p p.   47 - 54 ,   19 95.   [ 14]   G .   S .   H o r nby ,   e t   al .   " G e n e r a t i v e   r e p r e s e n t a t i o ns   f o r   t he   a ut o m a t e d   de s i g o f   m o dul a r   p hy s i c a l   r o bo t s , "   I E E E   t r an s a c t i on s   o R obo t i c s   an A ut om at i on ,   v o l .   19 ,   no .   4,   pp .   703 - 71 9,   200 3.   [ 15]   L .   B r o dbe c k,   e t   al . ,   " M o r pho l o g i c a l   e v o l ut i o o f   ph y s i c a l   r o bo t s   t hr o ug m o de l - f r e e   phe no t y pe   de v e l o pm e nt , "   P l oS   one ,   v o l .   10 ,   no .   6 ,   2015 .   [ 16]   C .   S a m m ut ,   R .   S he h ,   A .   H a be r   a nd  H   W i c a k s o no ,   " T he   R o bo t   E ng i ne e r , "   i n   I L P   ( L at e   B r e ak i ng  P ape r s )   pp.   10 1 - 106,   2 015 .   [ 17]   R .   E .   F i k e s   a n N .   J .   N i l s s o n,   " S T R I P S :   A   ne w   a ppr o a c t o   t he   a pp l i c a t i o o f   t he o r e m   pr o v i ng  t o   pr o bl e m   s o l v i ng , "   A r t i f i c i al   i nt e l l i ge nc e ,   v o l .   2,   no .   3 - 4,   p p.   18 9 - 208,   1 971 .   [ 18]   K .   R .   A pt   a n M .   W a l l a c e ,   C on s t r ai nt   l og i c   pr o gr am m i ng   u s i n E C L i P Se ,   C a m b r i dg e   U ni v e r s i t y   P r e s s ,   2 006 .     [ 19]   T .   M .   M i t c he l l ,   " V e r s i o s pa c e s :   A   c a ndi da t e   e l i m i na t i o a pp r o a c t o   r ul e   l e a r n i ng , "   i n   P r oc e e di ng s   of   t he   5t i nt e r n at i on al   j oi n t   c o nf e r e nc e   on   A r t i f i c i a l   i n t e l l i ge nc e ,   v o l .   1 ,   pp .   3 05 - 310,   1 977 .   [ 20]   S .   M ug g l e t o a nd   C .   F e ng ,   E f f i c i e n t   i nd uc t i o o f   l o g i c   pr o g r a m s ,   N e w   ge ne r at i on   c om put i ng ,   pp .   368 - 38 1,   19 90.   [ 21]   G .   D .   P l o t k i n ,   " A   no t e   o i nduc t i v e   g e ne r a l i z a t i o n, "   M a c h i ne   i nt e l l i ge nc e ,   v o l .   5 ,   no .   1,   pp .   153 - 16 3,   19 70 .   [ 22]   A .   H a be r ,   " A   s y s t e m   a r c h i t e c t ur e   f o r   l e a r n i ng   r o bo t s , "   P hD   T he s i s ,   T he   U ni v e r s i t y   of   N e w   S o ut h   W a l e s ,   201 5.     [ 23]   E .   Y .   S ha pi r o ,   " A l g o r i t hm i c   p r o g r a m   de bug g i ng , "   P hD   T he s i s ,   19 8 2.   [ 24]   H .   W i c a ks o no   a nd  C .   S a m m ut ,   " T o o l   U s e   L e a r ni ng   f o r   a   R e a l   R o bo t , "   I n t e r nat i o nal   J our nal   o f   E l e c t r i c al   a nd   C om put e r   E ng i ne e r i ng ,   v o l .   8 ,   no .   2 ,   201 8.   [ 25]   H .   W i c a k s o no   a nd  C .   S a m m ut ,   " R e l a t i o na l   t o o l   us e   l e a r n i ng   by   a   r o bo t   i a   r e a l   a nd   s i m u l a t e d   w o r l d , "   in   P r o c e e di ngs   o f   A C R A ,   201 6.             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       A   c ogn i t i v e   r obo t   e qu i ppe w i t au t onom o us   t ool   i nn ov a t i o e x p e r t i s e   ( H andy   W i c a k s ono )   2207   B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S       H an d y   W i c ak s o n o   i s   a   P h. D .   s t u de n t   a t   A r t i f i c i a l   I nt e l l i g e nc e   G r o up,   S c ho o l   o f   C o m put e r   S c i e nc e   a nd  E ng i ne e r i ng ,   U N S W   A us t r a l i a ,   w i t h   ba c he l o r   a nd  m a s t e r   de g r e e   i E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   f r o m   I ns t i t u t   T e kno l o g i   S e p ul u N o pe m be r ,   I ndo ne s i a .   H e   i s   a l s o   a   l e c t ur e r   i n   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   D e pa r t m e n t ,   P e t r a   C hr i s t i a U n i v e r s i t y ,   I ndo ne s i a .   H i s   r e s e a r c i s   i t h e   a r e a   o f   a r t i f i c i a l   i nt e l l i g e nc e ,   i n t e l l i g e nt   r o bo t ,   a nd   i n dus t r i a l   a u t o m a t i o n.           C l au d e   S am m u t   i s   a   P r o f e s s o r   i t h e   S c ho o l   o f   C o m put e r   S c i e nc e   a nd  E ng i ne e r i ng   a t   t he   U n i v e r s i t y   o f   N e w   S o ut W a l e s .   H e   i s   H e a o f   t he   A r t i f i c i a l   I nt e l l i g e nc e   R e s e a r c G r o up   a nd  D e p ut y   D i r e c t o r   o f   t he   i C i ne m a   C e n t r e   f o r   I nt e r a c t i v e   C i n e m a   R e s e a r c h .   H i s   e a r l y   w o r o r e l a t i o na l   l e a r ni ng   he l pe d   t o   t he   l a y   t he   f o unda t i o ns   f o r   t he   f i e l o f   I nduc t i v e   L og i c   P r ogr am m i n g   ( I L P ) .   W i t D o na l M i c hi e ,   he   a l s o   di p i o ne e r i ng   w o r i n   B e hav i our a l   C l on i ng .   H i s   c ur r e n t   i nt e r e s t s   i nc l ude   C on v e r s a t i ona l   A ge nt s   a nd   R o bo t i c s .   H e   w a s   a   m e m be r   o f   t he   e xe c ut i v e   c o m m i t t e e   o f   t he   R o b o C up  F e de r a t i o f r o m   2003  t o   2009  a nd   i n   201 w a s   e l e c t e t o   t he   bo a r o f   t r u s t e e s   o f   t he   R o bo C up  F e de r a t i o a n i s   c o - e di t o r - in - c hi e f   o f   S pr i ng e r ' s   E nc y c l o pe di a   o f   M a c hi n e   L e a r n i ng   a n D a t a   M i n i ng .   H e   i s   t he   g e ne r a l   c ha i r   o f   R o bo C up   2019 ,   t o   be   h e l d   i S y dne y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.