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感觉机器人-控制原理
来源:世界科技百科 专题: ( 字号:   )

有些读者会问: “第二代机器人是如何进行控制的呢? ”是的,这是一个很重要的问题.人的手在触及灼热的东西时,会本能地缩回去;而智能远远不及人类的机器人,它会这样做吗? 我们知道,随便一个机械手,在工作过程中是由传感器来适应千变万化的环境的.因此,这种适应也是千姿百态的,归根到底,它们的控制原理是什么呢?

感觉机器人的控制是建立在反馈原理之上的,这也是控制论最基本的原理.第一代机器人的控制是一种单向联系,机器人作用于操作的客体,并没有反馈有关信息;第二代机器人由于具有感觉便具有反馈的本事,操作的客体也“作用”于机器人.感觉机器人的控制规律是机器人的节前状态和外界状态的功能.感觉机器人的控制系统解决了前一代没有解决的新问题: 处理和分析来自人造感觉器官的信息,并根据这些信息动用反馈原理控制执行任务的传动机构.这里所描述的反馈控制略图很像非生物和生物共有的属性——比如说动物的条件反射的略图.举个例子说,如果你天天把碗往地上一放,然后离开,让狗吃从碗里倒出的饭的话,过了一段时间,狗便养成了一种习惯,或者说是一种反射——一见你把碗往地上放,就兴冲冲地跑来“吃饭”.如果这个例子还说不清楚,请再看一例: 老鼠被猫追得满屋跑,吓破了胆.有一天老鼠正在睡懒觉,一只猫坐在它身边看着它;老鼠做了一个梦,醒来,猛然看见了身边的猫,顿时吓得两腿直打罗嗦,飞也似地逃走了.这两例说的就是动物条件反射的事,它们通过刺激养成了这种反射.生物和非生物的这种共性,是控制论的基本原理之一.我们也可以把这一原理用来发展机器人的能力: 一部分通过感觉器官进入机器人“大脑”的外界感觉信号,可看作是跟无条件刺激类似的信号.比方说,这就是有关机器人应与之“打交道”的零件存在的信号.另一部分信号是“有条件刺激物”,比如,一定的听觉信号、视觉信号和其他信息信号。

训练机器人是把无条件刺激物和有条件刺激物按一定方式结合起来进行的.(在这里必须向读者说明,感觉机器人不是生来就有知识的,它仅仅具有依靠自身感官进行学习的能力),某种反应由此便相应地建立起来了.这样,内部反射联系“情况——反应”便形成了.这种联系在机器人对外界及对它自身跟外界相互作用的能力的认识方面起作用,仅仅是起作用,而不是这种认识本身.训练机器人,也就是使它形成“情况——反应”的全部联系,并由人来进行.我们所说的情况,就是感觉系统形成的全部信号的含义.各种类型的情况具有共同的特点,引起相同的反应,这样正确选出的反应称为跟情况等同的反应.感觉机器人控制系统的结构和作用有三个步骤.第一步是对情况的识别和分析.反应的计划编制取决于情况属于哪类,机器人是否对这种情况进行等同的“思索”;第二步在输入端获得所期望的反应,并且形成相应的程序动作和做出计划——根据可能出现的障碍和限制,制定出所期望的改变操作机构坐标的规则;第三步是保证实现所选择的动作.如此,“情况——反应”控制结构使感觉机器人能灵活地使自己的行为适应正在形成的(有时变化剧烈的)环境.但是,这种“反应”联系的范围只是那样一些动作,即只是那些一开始就为其规定好了的、有条件刺激物或无条件刺激物的动作.对于复杂的情况和复杂的感觉而形成的动作,是另一种独立的、复杂的问题。

对于答案非一一对应的问题(有多种算法和多种结果),是不可能运用这个规则系统中的“情况——反应”进行联系的。

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