Робототехника.Фу, Ли, Гонсалес, страница 5

В терминах приведенного выше разбиения это будут сегментация, описание и распознавание. Зрительные функции высокого уровня представляют собой попытку воспроизведения процесса познания. В гл. 7 рассмотрены вопросы восприятия и предобработки и методы реализации зрительных функций низкого уровня. Зрительные функции среднего и высокого уровней обсуждаются в гл. 8.

1.6. ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ДЛЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ Существенным препятствием на пути применения манипуляторов в качестве универсальных сборочных или других технологических машин является недостаток средств общения между пользователем и робототехнической системой, с помощью которых пользователь мог бы формулировать подлежащую выполнению задачу. Существуез несколько способов общения с роботом, базирующихся на трех основных подходах: распознавании слов, обучении и воспроизведении, применении языков программирования высокого уровня. Современный уровень возможностей в распознавании слов весьма примитивен. Он допускает восприятие ограниченного набора слов, и, как правило, говорящий должен делать между словами паузы. Хотя благодаря росту быстродействия компьютеров и использованию эффективных алгоритмов обработки в настоящее время стало возможным восприятие слов в реальном темпе, применимость этого подхода для постановки зздачи перед роботом весьма ограничена.

Кроме того, хранение речевой информации требует большого объема машинной памяти, и обычно требуется определенный период обучения, в течение которого формируются речевые эталоны, используемые при распознавании слов. Метод обучения и воспроизведения состоит в обучении ро. бота движениям, которые он должен выполнять, путем проведения манипулятора через всю последовательность заданных движений. Обучение состоит из следующих этапов: !) с помощью ручного управления в медленном темпе осуществляется выполнение всех операций, которые манипулятор должен проделать во время решения задачи. При этом в определенных положениях производится запись значений присоединенных ко. ординат манипулятора, чтобы выполняемое движение могло быть впоследствии воспроизведено; 2) движения, которым робот был обучен на первом этапе, воспроизводятся и корректи.

руются; 3) если робот правильно воспроизводит заданные движения, начинается его функционирование, состоящее в периодическом повторении этих движений в соответствующем темпе. Данный метод, называемый также методом обучения в ручном режиме, наиболее часто используется в современных промышленных роботах. Более общим подходом к решению задачи человеко-машинного общения является использование языков программирования высокого уровня.

Роботы часто используются для проведения сварочных и покрасочных работ, Такие роботы не требуют непосредственного взаимодействия робота с внешней сре. дой, и необходимое поведение робота легко задается методом обучения и воспроизведения. Однако использование роботов для выполнения сборочных работ требует применения методов программирования на языках высокого уровня. Этот подход оправдывается также и тем, что управление манипулятором обычно осуществляется с помощью компьютера, а наиболее эффективным средством общения человека с компьютером являются именно языки программирования высокого уровня.

Более того, описание сборочных работ в виде программ позволяет использовать робот для выполнения различных заданий, что осуществляется путем простой смены исполняемой программы. Это расширяет возможности адаптации роботов к условиям изменяющегося производственного процесса и повышает нх универсальность. Применение языков программирования высокого уровня для обеспечения эффективного общения с роботом обсуждается в гл, 9. 1.7. МАШИННЫЙ 'ИНТЕЛЛЕКТ Основной проблемой робототехники является проблема планирования движений, обеспечивающих выполнение поставленной задачи, н последующего управления манипулятором с целью реализации запланированных движений. Под планированием мы подразумеваем выбор стратегии поведения, осуществляемый до начала выполнения задачи. Выбор стратегии поведения осуществляется системой выбора стратегий исходя из поставлен.

ной цели и с учетом заданной начальной ситуации. Таким образом, план представляет собой описание стратегии поведения, выбранной для достижения поставленной цели, В результате исследований в области выбора стратегий поведения роботов был создан ряд подходов к построению систем выбора стратегий, принадлежащих к разряду систем искусственного интеллекта. Типичная для робототехники формулировка задачи состоит в следующем.

Имеется робот, снабженный сенсорными устройствами, и задан набор элементарных операций, которые этот робот может выполнять в некоторой достаточно простой обстановке. Своими действиями робот изменяет окружающую обстановку, Например, внешняя обстановка может представлять собой набор помеченных блоков, лежащих на столе или друг на друге, а робот, состоящий из телевизионной камеры, подвижной руки и охвата, может поднимать и передвигать эти блоки.

В других ситуациях робот представляет собой подвижную тележку с телевизионной камерой, которая толкает объекты с одного места на другое по плоскости, на которой находятся другие объекты. В гл. 10 изложен ряд основных методов выбора стратегий и рассмотрены возможности их применения для планирования траекторий манипуляторов. Планировщик, входящий в состав робота, осуществляет поиск пути из начального состояния окружающей робота обстановки к конечному.

Путь состоит из последовательности операций, считающихся для данной системы элементарными. Выбранная стратегия может служить основой для выполнения реальных действий в реальной окружающей обстановке. Системы планирования поведения роботов, вносящие в робототехническую систему элементы интеллекта и позволяющие осуществлять выбор стратегий поведения, являются в настоящее время предметом интенсивных исследований. Для обеспечения функционирования робота в реальном темпе необ- ходимы мощные и эффективные алгоритмы планирования, а также быстродействующие специализированные компьютеры, позволяющие эти алгоритмы реализовать. Глава 2. КИНЕМАТИКА МАНИПУЛЯТОРА !.8. ЛИТЕРАТУРА Ниже приводится список изданий, содержащих публикации по робототехнике и смежным вопросам. Литература по конкретным темам представлена в конце каждой главы.

Библиография в конце книги содержит полную информацию о всех источниках, упомянутых в тексте. Список источников составлен в алфавитном порядке фамилий авторов. Традиционно вопросы робототехники освещаются в следующих журналах: 1ЕЕЕ )онгпа! о1 КоЬо1гсз апд АШота1!оп; 1п1егпаБопа! Зонгпа! о1 КоЬоВсз Кезеагсй;,)оигпа! о1 КоЬоИс Буз1етз; КоЬоБса; 1ЕЕЕ ТгапзасБопз оп Буз(етз, Мап апс) СуЬегпе1!сз; Аг(!1!с!а! 1п1е1!!депсе; 1ЕЕЕ ТгапзасВопз оп Ра11егп Апа1уз!з апс( МасЫпе 1п1е!!!цепсе; Согпрн1ег Отар!з!сз, Ч!з!оп, апд !гладе Ргосезз!пц; 1ЕЕЕ ТгапзасБопз оп Ан1ота1!с Соп1го1; Месйап!зщ апс) МасЫпе Тйеогу; АЗМЕ .)онгпа! о( Месйап1са! Вез!дп; АБМЕ Зонгпа! о1 Арр!!ес! Месйап1сз, АБМЕ )онгпа! о1 Оупагп!с Буз1егпз, Меазнгетеп( апд Соп1го); АБМЕ )онгпа! о1 Месйап!япз, Тгапяп!зз!опз, апс) Ап1огпаВоп !п Вез!нп, а также в материалах Международного симпозиума по промышленным роботам, Международной объединенной конференции по вопросам искусственного интеллекта, Международной конференции по автоматике и робототехнике и в трудах общества инженеров фотооптической аппаратуры '>.

Материал по всем затронутым в этой книге вопросам в достаточном объеме содержится в работах !49, 60, 62, 71, !63, 229, 270, 289!. " Из отечественных можно назиать следующие журналы; «Техническая кибернетика», Иза. АИ СССР; «Механика твердого тела»; «Машиноиедсине»; «Проблемы машиностроения»; «Приборы и системы унраалення»; «Вестник машиностроения», а также тематичесние сборники, труды конференций.— Прим. ред.

Смотри! Она защеиелилась, оиа начинает дингаться, кажется, она чуистаует даижеаие жизни. Х. В. Лангфглло 2.1.ВВЕДЕНИЕ Механический манипулятор можно рассматривать как разомкнутую цепь, которая состоит из нескольких твердых тел (звеньев), последовательно соединенных вращательными или поступательными сочленениями, приводимыми в движение силовыми приводами, Один конец этой цепи соединен с основанием, а другой конец свободен и снабжен рабочим инструментом, позволяющим воздействовать на объекты манипулирования или выполнять различные технологические, например сборочные, операции, Относительное движение сочленений передается звеньям, в результате чего схват манипулятора занимает в пространстве заданное положение. В большинстве приложений робототехники требуется описать пространственное положение схвата по отношению к заданной абсолютной системе координат.

Кинематика манипулятора изучает геометрию движения манипулятора относительно заданной абсолютной системы координат, не рассматривая силы и моменты, порождающие это движение, Таким образом, ее предметом является описание пространственного положения манипулятора как функции времени, и, в частности, соотношения между пространством присоединенных переменных манипулятора — обобщенными координатами, положением и ориентацией охвата. В этой главе рассмотрены две основные задачи кинематики манипулятора (важные как в теоретическом, так н црикладном плане). 1. Для конкретного манипулятора по известному вектору присоединенных углов — обобщенных координат с)(Г) = (с),(Г), дг(1),, ди(1))' и заданным геометрическим параметрам звеньев (и — число степеней свободы) определить положение и орнегпацию охвата манипулятора относительно абсолютной системы координат.