Рассел С., Норвиг П. Искусственный интеллект. Современный подход (2-е изд., 2006) (1245267), страница 331
Текст из файла (страница 331)
Эти методы обеспечивают поддержку доверительного состояния, т.е. распределение апостериорных вероятностей по переменным состояния. Планирование движений робота обычно осуществляется в пространстве конфигураций, каждая точка которого определяет местонахождение и ориентацию робота, а также углы поворота его шарниров. В состав алгоритмов поиска в пространстве конфигураций входят методы декомпозиции ячеек, которые предусматривают декомпозицию пространства всех конфигураций на бесконечное количество ячеек, и методы скелетирования, предусматривающие создание проекций пространства конфигураций на пространства с меньшими размерностями. После этого задача планирования движений решается с использованием поиска в этих более простых структурах.
Задачу прохождения по пути, найденному с помогцью алгоритма поиска, можно решить, используя этот путь в качестве опорной траектории для Р!П- контроллеров. При использовании методов на основе поля потенциалов навигация роботов осуществляется с применением функций потенциалов, параметрами которых служат расстояния до препятствий и целевое местонахождение. Недостатком методов на основе поля потенциалов является то, что при их использовании могут возникать тупиковые ситуации, при которых робот не может выйти из локального минимума.
Тем не менее эти методы позволяют непосредственно вырабатывать команды на осуществление движения, не требуя планирования пути. Иногда проще непосредственно задать спецификацию контроллера робота, а не определять алгоритмическим способом путь с помощью явно заданной модели среды.
Такие контроллеры часто могут быть выполнены в виде простых конечных автоматов. Обобщающая архитектура позволяет программистам собирать контроллеры роботов из взаимосвязанных конечных автоматов, дополненных встроенными таймерами. Для разработки робототехнического программного обеспечения, в котором объединяются средства алгоритмического вывода, упорядочения подцелей и управления, широко применяется инфраструктура, основанная на трехуровневой архитектуре. Для упрощения разработки программного обеспечения роботов используются языки программирования специального назначения. В этих языках предусмотрены конструкции, предназначенные для разработки многопотокового Глава 25.
Робототехника 1237 программного обеспечения, для интеграции директив управления в средства планирования и для обучения на основе опыта. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ И ИСТОРИЧЕСКИЕ ЗАМЕТКИ Слово робот получило широкую известность после выхода в 1921 году пьесы КЛ/.К. (Коаьцш'я ()п)чегза! КоЬогз — универсальные роботы Россума) чешского драматурга Карела Чапека. В этой пьесе роботы, которые вырашивались из химических растворов, а не конструировались механически, в конечном итоге взбунтовались против своих создателей и решили взять над ними верх.
Считается (562), что это слово фактически придумал брат Карела Чапека, Йозеф, который скомбинировал чешские слова "гоЬога" (принудительный труд) и "гоЬогп1)г" (раб), получив слово "гоЬог", которое он применил в своем рассказе Ор1!ес, изданном в 1917 году.
Термин "робототехника" (гоЬобсз) был впервые использован Айзеком Азимовым [46!. Но само понятие робототехники (которое было известно под многими другими названиями) имеет гораздо более долгую историю. В древнегреческой мифологии упоминается механический человек по имени Талое, который был спроектирован и построен греческим богом огня и кузнечного дела Гефестом. В ХУ!!(столетии разрабатывались восхитительные автоматы (одним из первых примеров таких автоматов является механическая утка Жака Вокансона, созданная в 1738 году), но сложное поведение, которое они демонстрировали, было полностью задано заранее. Возможно, одним из примеров программируемого устройства, подобного роботу, был ткацкий станок Жаккарда (1805 год), описанный в главе!.
Первым коммерчески поставляемым роботом был робот-манипулятор, получивший название ск ()и!шаге (сокрашение от ип)чегза1 аигогпагюп — универсальная автоматизация). Робот ()п)шаге был разработан Джозефом Энджелбергером и Джорджем Деволом. В 1961 году первый робот ()п(таге бьш продан компании Оепега! Могогз, в которой он использовался при изготовлении телевизионных трубок. Тот же 1961 год примечателен и тем, что в этом году Девол получил первый патент США на конструкцию робота.
Через одиннадцать лет, в 1972 году, корпорация %ззап впервые автоматизировала весь сборочный конвейер с помощью роботов, разработанных компанией Камаза)г( на основе роботов, поставляемых компанией Оп!тагюп Энджелбергера и Девола. Эта разработка стала началом важной научно-технической революции, которая вначале происходила в основном в Японии и США и до сих пор продолжается во всем мире. Следующий шаг был сделан компанией 1)пппайоп в 1978 году, когда ее сотрудниками был разработан робот ск Р()МА (сокрашение от РгойгапппаЫе ()пгяегза1 МасЬ1пе Гог АззетЫу — программируемая универсальная машина для сборки).
Робот Р()МА, первоначально разработанный для компании Оепега! Могогз, стал фактически стандартом робототехнических манипуляторов на два следующих десятилетия. В настоящее время количество действующих роботов во всем мире оценивается в один миллион, причем больше половины из них установлено в Японии. Литературу по робототехническим исследованиям можно разделить приблизительно на две части: мобильные роботы и стационарные манипуляторы. Первым автономным мобильным роботом можно считать "черепаху" Грея Уолтера, которая была создана в !948 году, хотя ее система управления не была программируемой. 1238 Часть Ч!!. Общение, восприятие и осуществление действий Робот "Зверь Хопкинса" (Нормана Веаы), созданный в начале 1960-х годов в Университете Джона Хопкинса, был гораздо более сложным; он имел аппаратные средства распознавания образов и был способен обнаружить крышку стандартной розетки питания переменным током.
Этот робот обладал способностью находить розетки, подключаться к ним и перезаряжать свои аккумуляторы! Тем не менее "Зверь" имел ограниченный набор навыков. Первым мобильным роботом общего назначения был "8!закеу", разработанный в конце 1990-х годов в институте, называвшемся тогда Станфордским научно-исследовательским институтом (БгапГогд Везеагс!з 1пзбгцге; теперь он носит название 8К1) [466), [1!43]. "Яза(геу" был первым роботом, в котором объединялись функции восприятия, планирования и выполнения, и это замечательное достижение оказало влияние на многие дальнейшие исследования по искусственному интеллекту. К другим важным проектам относятся 8!апГоп! Сап и СМ(3 Кочет [1082). В [303) описано классическое исследование по автономным транспортным средствам.
В основе развития области робототехнической картографии лежат два различных источника. Первое направление начиналось с работы Смита и Чизмена [1440), которые применяли фильтры Калмана для одновременного решения задач локализации и составления карты. Разработанный ими алгоритм был впервые реализован в исследовании, описанном в [!095), а в дальнейшем дополнен в [912]. В [400[ описано современное состояние дел в этой области. Второе направление началось с разработки представления в виде Ъ.сетки занятости для вероятностной картографии, в которой задается вероятность того, что каждый участок (х, у) занят некоторым препятствием [1083).
Обзор современного состояния дел в робототехнической картографии можно найти в [1508]. Одной из первых работ, в которой было предложено использовать топологическую, а не метрическую картографию, стимулом для которой послужили модели пространственного познания человека, была [863]. Обзор самых ранних методов локализации мобильных роботов приведен в [153]. В теории управления фильтры Калмана применяются в качестве метода локализации в течение многих десятилетий, а в литературе по искусственному интеллекту общая вероятностная формулировка задачи локализации появилась гораздо позже, благодаря работам Тома Дина и его коллег [356], [362], а также Симонса и Кенига [1412). В последней работе был предложен термин 'в.
марковская локализация. Первым практическим приложением этого метода явилась работа Бургарда и др. [208], которые создали целый ряд роботов, предназначенных лля использования в музеях. Метод локализации МонтеКарло, основанный на фильтрах частиц, был разработан Фоксом и др. [488) и в настоящее время получил широкое распространение. В гв.фильтре часпщ, действующем по принципу Рао-Блэквелла, объединяются средства фильтрации частиц для локализации робота со средствами точной фильтрации для составления карты [1074], [1106].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
