《Artificial Intelligence 07》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、ArtificialIntelligence人工智能Prof.DongHongye董鴻曄教授donghy001@163.com第7章智能機(jī)器人7.1智能機(jī)器人的感知信息收集信息融合視覺語言理解7.2智能機(jī)器人的決策規(guī)劃典型的規(guī)劃系統(tǒng)7.3智能機(jī)器人的動作控制語音與表情7.4智能機(jī)器人的交互多機(jī)器人系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)人工智能的一個長期目標(biāo)在人工智能領(lǐng)域一個活躍的研究方向就是對智能機(jī)器人的研究與開發(fā)。Nilsson在《人工智能》一書中對人工智能作了如下定義：“人工智能（AI）從廣義上來講就是所有與智能行為相關(guān)的人造物品。智能行為包括在復(fù)雜環(huán)境中的理解能力、推理能力、學(xué)習(xí)能力、信息交互能力和行動能

2、力?！比斯ぶ悄艿囊粋€長期目標(biāo)就是開發(fā)一種可以像人一樣工作的機(jī)器，另一個目標(biāo)就是理解這種智能行為如何在機(jī)器、人、動物中產(chǎn)生。智能機(jī)器人的研究與開發(fā)正是朝這些目標(biāo)邁進(jìn)的堅實(shí)一步。給人類的生活帶來了方便和愉快作為人工智能的一個重要研究內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)平臺，智能機(jī)器人的研究開發(fā)工作涉及到人工智能研究領(lǐng)域的大量內(nèi)容，應(yīng)用了模糊規(guī)則、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、知識工程等多種理論和方法，其研究的部分成果已實(shí)際應(yīng)用于水下機(jī)器人、核工業(yè)機(jī)器人、醫(yī)用機(jī)器人、空間機(jī)器人、軍用機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、娛樂機(jī)器人等特種機(jī)器人的設(shè)計、開發(fā)中。這些具有一定智能的機(jī)器人不僅代替人類完成了許多危險的工作，而且也給人類的生活帶來了方便和

3、愉快。智能機(jī)器人三大要素一個智能機(jī)器人應(yīng)該具備三大要素：感知、決策、行動。感知就是機(jī)器人具有能夠感覺內(nèi)部、外部的狀態(tài)和變化，理解這些變化的某種內(nèi)在含義的能力。決策要求機(jī)器人具有能夠依據(jù)各種條件、狀態(tài)、約束的限制自主產(chǎn)生目標(biāo)，規(guī)劃實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的具體方案、步驟的能力。行動需要機(jī)器人具備完成一些基本工作、基本動作的能力。在這三大要素的基礎(chǔ)上，智能機(jī)器人通過感知輔助產(chǎn)生決策，并將決策付諸行動，在復(fù)雜的環(huán)境下自主地完成任務(wù)，形成各種智能行為。隨著人工智能研究的不斷深人．發(fā)現(xiàn)不僅個體可以產(chǎn)生智能行為，而且群體間簡單行為的交互作用也可以產(chǎn)生許多復(fù)雜的智能行為。研究個體間的交互作用所產(chǎn)生的復(fù)雜行為已成為人工智

4、能領(lǐng)域研究的一個重要方向―多智能體系統(tǒng)（Multi-AgentSystem）。隨之而發(fā)展的智能機(jī)器人研究也開展了協(xié)作機(jī)器人、Swarm機(jī)器人、CollectiveRobotics機(jī)器人、足球機(jī)器人等方面的研究工作。7.1智能機(jī)器人的感知一個鮮活的生命可以通過它的各種感覺器官和中樞神經(jīng)系統(tǒng)來感受、理解外部和自己內(nèi)部的變化。而一個智能機(jī)器人要感知這個世界，就必須具有一定的信息獲取手段和信息處理方法。對于機(jī)器人來說，獲取信息的手段就是通過多種不同功能的傳感器來收集各種不同性質(zhì)的信息。而對于信息的理解則是通過對傳感器信息的處理來獲得的。7.1.1信息收集智能機(jī)器人進(jìn)行信息收集的傳感器可以分為觸覺傳

5、感器、溫度傳感器、距離傳感器、定位系統(tǒng)、速度和加速度傳感器、角度及角加速度傳感器、力和力矩傳感器、姿態(tài)傳感器、機(jī)器人視覺傳感器、機(jī)器人聽覺傳感器、嗅覺傳感器等。這些傳感器的應(yīng)用可以使機(jī)器人檢測到外界環(huán)境和本身的狀態(tài)及變化。絕對型編碼器和增量型編碼器通過對電機(jī)轉(zhuǎn)動圈數(shù)的記錄，可確定關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動角度、機(jī)器人運(yùn)動的大致距離。線加速度計獲取線加速度信息，進(jìn)而得到當(dāng)前機(jī)器人的線速度和位置信息。線加速度計獲取線加速度信息，進(jìn)而得到當(dāng)前機(jī)器人的線速度和位置信息。圖a陀螺儀通過測量角度、角速度、角加速度的變化，可以得到機(jī)器人的姿態(tài)角、運(yùn)動方向以及運(yùn)動方向的改變等信息，其結(jié)構(gòu)如圖b所示。接觸和接近傳感器類似于動

6、物的觸須，可以幫助機(jī)器人避免與環(huán)境中的物體發(fā)生碰撞，感知探測范圍內(nèi)是否存在物體。觸覺傳感器類似于皮膚的作用，通常由觸覺傳感器陣列組成，可以用來感覺物體的形狀，乃至物體表面的紋理形狀，圖c。激光全局定位傳感器運(yùn)用三角測量法得到機(jī)器人的位置坐標(biāo)信息。GPS(GlobalPositionSystem）用于機(jī)器人的室外定位。激光雷達(dá)可以精確地測定外部障礙物和機(jī)器人之間的距離值。超聲傳感器可以用來測量機(jī)器人周圍障礙物的有無和距離的遠(yuǎn)近，圖d。紅外傳感器可以用來測量距離和方向，也可以用來測量外部溫度變化。力和力矩傳感器用來感覺機(jī)器人對外界物體施加的力或力矩的大小，從而保證機(jī)器人的力反饋控制。嗅覺傳感器

7、是機(jī)器人配備的用來感知?dú)馕稘舛鹊幕瘜W(xué)傳感器，氣味的濃度和氣流的方向可以用來解決機(jī)器人的導(dǎo)航問題和特殊物質(zhì)的檢測。其他傳感器7.1.2多傳感器信息融合智能機(jī)器人身上通常裝備有多種不同的傳感器，如紅外傳感器、超聲傳感器、激光雷達(dá)、碰撞檢測傳感器、視覺傳感器、聽覺傳感器等。由于受到各傳感器的檢測對象、工作范圍、精度等因素的影響，需要確定不同來源的傳感數(shù)據(jù)的一致性，通過不同傳感信息的互相補(bǔ)充來獲得外部完整的信息，所以多傳感器信息