資源描述：
《Artificial Intelligence 07》由會(huì)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(kù)。
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(jué)語(yǔ)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(dòng)作控制語(yǔ)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(gè)長(zhǎng)期目標(biāo)在人工智能領(lǐng)域一個(gè)活躍的研究方向就是對(duì)智能機(jī)器人的研究與開(kāi)發(fā)。Nilsson在《人工智能》一書(shū)中對(duì)人工智能作了如下定義：“人工智能（AI）從廣義上來(lái)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(dòng)能
2、力?！比斯ぶ悄艿囊粋€(gè)長(zhǎng)期目標(biāo)就是開(kāi)發(fā)一種可以像人一樣工作的機(jī)器，另一個(gè)目標(biāo)就是理解這種智能行為如何在機(jī)器、人、動(dòng)物中產(chǎn)生。智能機(jī)器人的研究與開(kāi)發(fā)正是朝這些目標(biāo)邁進(jìn)的堅(jiān)實(shí)一步。給人類(lèi)的生活帶來(lái)了方便和愉快作為人工智能的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，智能機(jī)器人的研究開(kāi)發(fā)工作涉及到人工智能研究領(lǐng)域的大量?jī)?nèi)容，應(yīng)用了模糊規(guī)則、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專(zhuān)家系統(tǒng)、知識(shí)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(lè)機(jī)器人等特種機(jī)器人的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)中。這些具有一定智能的機(jī)器人不僅代替人類(lèi)完成了許多危險(xiǎn)的工作，而且也給人類(lèi)的生活帶來(lái)了方便和
3、愉快。智能機(jī)器人三大要素一個(gè)智能機(jī)器人應(yīng)該具備三大要素：感知、決策、行動(dòng)。感知就是機(jī)器人具有能夠感覺(jué)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(dòng)需要機(jī)器人具備完成一些基本工作、基本動(dòng)作的能力。在這三大要素的基礎(chǔ)上，智能機(jī)器人通過(guò)感知輔助產(chǎn)生決策，并將決策付諸行動(dòng)，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(gè)體可以產(chǎn)生智能行為，而且群體間簡(jiǎn)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(gè)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(gè)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(kāi)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(gè)鮮活的生命可以通過(guò)它的各種感覺(jué)器官和中樞神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)感受、理解外部和自己內(nèi)部的變化。而一個(gè)智能機(jī)器人要感知這個(gè)世界，就必須具有一定的信息獲取手段和信息處理方法。對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)，獲取信息的手段就是通過(guò)多種不同功能的傳感器來(lái)收集各種不同性質(zhì)的信息。而對(duì)于信息的理解則是通過(guò)對(duì)傳感器信息的處理來(lái)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(jué)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(jué)傳感器、機(jī)器人聽(tīng)覺(jué)傳感器、嗅覺(jué)傳感器等。這些傳感器的應(yīng)用可以使機(jī)器人檢測(cè)到外界環(huán)境和本身的狀態(tài)及變化。絕對(duì)型編碼器和增量型編碼器通過(guò)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)的記錄，可確定關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)角度、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的大致距離。線加速度計(jì)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(jì)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(guò)測(cè)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(dòng)方向以及運(yùn)動(dòng)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(lèi)似于動(dòng)
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(cè)范圍內(nèi)是否存在物體。觸覺(jué)傳感器類(lèi)似于皮膚的作用，通常由觸覺(jué)傳感器陣列組成，可以用來(lái)感覺(jué)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(cè)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(cè)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(lái)測(cè)量機(jī)器人周?chē)系K物的有無(wú)和距離的遠(yuǎn)近，圖d。紅外傳感器可以用來(lái)測(cè)量距離和方向，也可以用來(lái)測(cè)量外部溫度變化。力和力矩傳感器用來(lái)感覺(jué)機(jī)器人對(duì)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(jué)傳感器
7、是機(jī)器人配備的用來(lái)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(lái)解決機(jī)器人的導(dǎo)航問(wèn)題和特殊物質(zhì)的檢測(cè)。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(cè)傳感器、視覺(jué)傳感器、聽(tīng)覺(jué)傳感器等。由于受到各傳感器的檢測(cè)對(duì)象、工作范圍、精度等因素的影響，需要確定不同來(lái)源的傳感數(shù)據(jù)的一致性，通過(guò)不同傳感信息的互相補(bǔ)充來(lái)獲得外部完整的信息，所以多傳感器信息
