Рассел С., Норвиг П. Искусственный интеллект. Современный подход (2-е изд., 2006) (1245267), страница 330
Текст из файла (страница 330)
Существует также несколько других языков, которые обеспечивают использование в роботах средств формирования рассуждений и средств обучения. Например, Оо1ой [918] представляет собой язык программирования, позволяющий обеспечить безукоризненное взаимодействие средств алгоритмического решения задач (планирования) и средств реактивного управления, заданных непосредственно с помогцью специфика- 1231 Глава 25. Робототехника ции. Программы на языке Оо)од формулируются в терминах ситуационного исчисления (см.
раздел 10.3) с учетом дополнительной возможности применения операторов недетерминированных действий. Кроме спецификации программы управления с возможностями недетерминированных действий, программист должен также предоставить полную модель робота и его среды. Как только программа управления достигает точки недетерминированного выбора, вызывается планировшик (заданный в форме программы доказательства теорем) для определения того, что делать дальше. Таким образом программист может определять частично заданные контроллеры и опираться на использование встроенных планировшиков для принятия окончательного выбора плана управления. Основной привлекательной особенностью языка Оо!од является предусмотренная в нем безукоризненная интеграция средств реактивного управления и алгоритмического управления.
Несмотря на то что при использовании языка Оо!оц приходится соблюдать строгие требования (полная наблюдаемость, дискретные состояния, полная модель), с помошью этого языка были созданы высокоуровневые средства управления для целого ряда мобильных роботов, предназначенных для применения внутри помешений. Язык Ъ. СЕВ (сокрашение от Сч-ь Гог етЬе<Ыед зузгегпз — С++ для встроенных систем) — это языковое расширение Сч-г, в котором объединяются вероятностные средства и средства обучения [1507]. В число типов данных СЕВ входят распределения вероятностей, что позволяет программисту проводить расчеты с использованием неопределенной информации, не затрачивая тех усилий, которые обычно связаны с реализацией вероятностных методов.
Еше более важно то, что язык СЕВ обеспечивает настройку робототехнического программного обеспечения с помогцью обучения на основании примеров, во многом аналогично тому, что осушествляется в алгоритмах обучения, описанных в главе 20. Язык СЕВ позволяет программистам оставлять в коде "'промежутки", которые заполняются обучаюшими функциями; обычно такими промежутками являются дифференцируемые параметрические представления, такие как нейронные сети. В дальнейшем на отдельных этапах обучения, для которых учитель должен задать требуемое выходное повеление, происходит индуктивное обучение с помощью этих функций. Практика показала, что язык СЕВ может успешно применяться в проблемных областях, характерных для частично наблюдаемой и непрерывной среды.
Язык Ъ. АБ !зр [32[ представляет собой расширение языка ) 1зр. Язык АЫр позволяет программистам задавать недетерминированные точки выбора, аналогичные точкам выбора в языке Оо!од. Но в языке А!.1зр для принятия решений применяется не программа доказательства теорем, а средства определения правильного действия с помощью индуктивного обучения, в которых используется обучение с подкреплением. Поэтому язык А! 1зр может рассматриваться как удобный способ внедрения знаний о проблемной области в процедуру обучения с подкреплением, особенно знаний об иерархической структуре "процедур" желаемого поведения. До сих пор язык А(ззр применялся для решения задач робототехники только в имитационных исследованиях, но может стать основой многообещающей методологии создания роботов, способных к обучению в результате взаимодействия со своей средой.
25.8. ПРИКЛАДНБ[Е ОБЛАСТИ В настоящем разделе описаны некоторые из основных областей приложения для робототехнической технологии. !232 Часть ЧП. Общение, восприятие и осушествление действий ° Промышленность и сельское хозяйство. Роботы издавна предназначались для использования в тех областях, где требуется тяжелый труд, но трудовые процессы достаточно структурированы, чтобы допускать возможность робототехнической автоматизации. Самым удачным примером может служить сборочная линия, на которой манипуляторы уже давно выполняют такие задачи, как сборка, установка деталей, доставка материалов, сварка и окраска.
При решении многих из этих задач роботы оказались более экономически эффективными по сравнению с работниками-людьми. Для использования на открытых площадках конструктивное исполнение в виде роботов получили многие из тяжелых машин, которые применяются для сбора урожая, подземной проходки или рытья котлованов. Например, в университете Сагпея1е — Ме11оп недавно был завершен проект, который показал, что роботы могут использоваться для очистки от старой краски корпусов крупных судов, причем выполняют эту операцию в 50 раз быстрее, чем люди, и оказывают гораздо меньшее вредное воздействие на окружающую среду. Кроме того, было показано, что прототипы автономных роботов-проходчиков работают быстрее и точнее, чем люди, при выполнении задач по транспортировке руды в подземных шахтах.
Роботы использовались для составления карт заброшенных шахт и канализационных систем с высокой точностью. Хотя проекты многих из этих систем все еше находятся на этапе разработки их прототипов, наступление той эпохи, когда роботы возьмут на себя основную часть полумеханической работы, которая в настояшее время выполняется людьми, — лишь вопрос времени. ° Транспортировка.
Области применения робототехнических систем транспортировки являются весьма разнообразными, начиная от автономных вертолетов, которые доставляют объекты в те места, доступ к которым трудно получить иными способами, и заканчивая автоматическими инвалидными колясками, которые перевозят людей, не способных самостоятельно управлять этими колясками, или автономными портальными погрузчиками, которые превосходят самых опытных крановщиков по точности доставки контейнеров с судов на автомобили в грузовых доках.
Одним из самых наглядных примеров успешно действующих транспортных роботов, предназначенных для работы внутри помещения, называемых также гоферами (доГег — мальчик на побегушках), является робот Не!ргпаге, показанный на рис. 25.22, а. Такие роботы применяются в десятках больниц для транспортировки пищи и других медицинских материалов. Исследователи разработали робототехнические системы, напоминаюшие автомобили, которые способны автономно передвигаться по автомагистралям или по бездорожью. В условиях промышленных предприятий автономные транспортные средства в настояшее время стали одним из обычных средств доставки материалов на складах и производственных линиях.
Для эксплуатации многих из этих роботов требуется внести в среду их применения определенные модификации. К числу наиболее распространенных модификаций относятся средства локализации, такие как индуктивные контуры в полу, активные маяки, метки в виде штрих-кода и спутники системы ОРБ. Поэтому нерешенной задачей в робототехнике является проектирование роботов, способных использовать для своей навигации не искусственные при- ! ~М Ч~.т~.
~ !1 1)~и~~" ~ ие по-плоя~~~, а си с ~~~" 1235 Глава 25. Робототехника платформы в лабораториях искусственного интеллекта во всем мире. Одной из самых интересных задач искусственного интеллекта, которые изучаются с помошью этой платформы, является Ъ. роботогехнический футбол, — соревновательная игра, весьма напоминающая тот футбол, в который играют люди, но проводимая с участием автономных мобильных роботов. Робототехнический футбол открывает широкие возможности для исследований по искусственному интеллекту, поскольку ставит в повестку дня целый ряд задач, способных служить прототипами для многих других, более серьезных робототехнических приложений.
Ежегодные робототехнические футбольные соревнования привлекают интерес многих исследователей по искусственному интеллекту и вносят много приятных моментов в эту область робототехники. ° Дополнение возможностей людей. Последней прикладной областью робототехнической технологии является дополнение возможностей людей. Например, исследователи разработали шагаюгцие машины для прогулок, которые могут использоваться людьми для передвижения вместо инвалидных колясок.
Кроме того, в некоторых исследованиях основные усилия в настоящее время сосредоточены на разработке устройств, которые упрошают для людей задачу ходьбы или передвижения их рук путем приложения дополнительных усилий, действуюших через устройства, закрепленные вне скелета. Если крепления таких устройств установлены на постоянной основе, то их можно рассматривать как искусственные роботизированные конечности. Еще одной формой дополнения возможностей людей является роботизированное дистанционное выполнение операций, или так называемое телеприсугяствие. Дистанционное выполнение операций — это осуществление рабочих заданий на больших расстояниях с помошью робототехнических устройств.
При выполнении роботизированных дистанционных операций широко применяется такая конфигурация, как "ведущий — ведомый", в которой робот-манипулятор повторяет движения действующего на удалении оператора-человека, которые передаются через тактильный интерфейс. Все эти системы дополняют возможности человека по взаимодействию с его средой. Некоторые проекты заходят столь далеко, что в них предпринимается попытка создать некое подобие человека, по меньшей мере на очень поверхностном уровне. Например, в настоящее время некоторые японские компании выполняют коммерческие поставки роботовгуманоидов.
25.9. РЕЗЮМЕ Робототехника — это научно-техническое направление, посвященное созданию интеллектуальных агентов, которые выполняют свои манипуляции в физическом мире. В данной главе представлены перечисленные ниже основные сведения об аппаратном и программном обеспечении роботов. ° Роботы оснашены датчиками для получения результатов восприятия из своей среды и исполнительными механизмами, с помоШью которых они могут прилагать физические усилия в своей среде.
Большинство роботов представляют 1236 Часть Ъ'! !. Общение, восприятие и осуществление действий собой либо манипуляторы, закрепленные в фиксированных позициях, либо мобильные роботы, способные передвигаться. Робототехническое восприятие предназначено для оценки количественных значений, необходимых для принятия решений, на основании сенсорных данных. Для выполнения этих функций требуются внутреннее представление и метод обновления этого внутреннего представления во времени. В число широко известных сложных задач восприятия входят локализация и составление карты. В процессе робототехнического восприятия могут применяться такие вероятностные алгоритмы фильтрации, как фильтры Калмана и фильтры частиц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
