Интеллектуальные роботы

Успехи в развитии средств вычислительной техники обусловили преимущественное внимание к исследованиям в области машинного интеллекта. Результаты этих исследований широко освещены в науч­ных и научно-популярных изданиях. Рассмотрим значение их для решения проблем, связанных с созданием и использованием интел­лектуальных роботов.

Планирование. Практически одновременно с появлением ЭВМ первого поколения в ИИ начали разрабатывать программы, решаю­щие головоломки, играющие в различные игры и доказывающие тео­ремы. Для робототехники особую роль сыграло развитие теории и техники автоматического доказательства теорем, в частности разра­ботка машинно-ориентированной предикативной логики.

Наиболее известной системой планирования, использующей технику доказательств, является система STRIPS, разработанная для управления действиями самоходного аппарата-робота. Этот робот мог передвигаться в комнатах, подходить к имеющимся объектам, толкать их, проходить через двери и т.п. Составляемые системой планы состоят из шести действий. Созданная в 1971 г. система оказа­ла значительное влияние на дальнейшее развитие работ в данной об­ласти.

Машинное зрение. Особое внимание в исследованиях по машин­ному интеллекту уделяется проблеме распознавания образов. Наибо­лее развитыми в робототехнике являются методы распознавания зри­тельных образов. Алгоритмы, реализующие эти методы, являются основной частью систем машинного, или технического, зрения (СТЗ). Источником информации для них являются различные оптические системы, видеокамеры и т. п.

Основные задачи, решаемые СТЗ, можно разделить на два класса: инспекцию и идентификацию. Задачи инспекции заключаются в проверке наличия объектов, обнаружении дефектов и т. п. Типичными задачами идентификации являются определение позиций из­вестных объектов, выделение отдельных объектов в случаях, когда они соприкасаются, перекрываются или лежат «навалом», определе­ние похожести объектов и т.п.

В промышленности стоимость операций технического контроля в среднем составляет 10% от общей стоимости продукции, поэтому созданию инспекционных СТЗ уделяется значительное внимание. Примерно 30% всех СТЗ применяются для идентификации объектов. В тех случаях, когда СТЗ входят в состав роботов высокой степени интеграции, они используются как источник информации при управ­лении позиционированием деталей, сборкой, сваркой и т. п.

В последние годы в области машинного зрения активно развива­ются исследования по распознаванию и «пониманию» сложных сцен, включающих множество произвольно расположенных в пространстве трехмерных объектов. При распознавании используется информация о расположении и конфигурации теней, полутонов, о текстурных особенностях объекта и т.п.

Кроме зрительной информации в робототехнических системах используют и другие ее виды: тактильную (о соприкосновении), проксимитную (о расстоянии), позиционную (о положении), силовую и моментную. Источниками информации являются специально разра­батываемые датчики: дальномеры, тензомеры, ультразвуковые лока­торы. Обрабатывается она системами, которые строят модели внеш­них ситуаций робота или его внутренних состояний. Некоторые из таких систем имеют чисто измерительную природу, другие исполь­зуют развитые средства распознавания образов.

Системы распознавания могут быть использованы для построения роботов первой степени интеграции (например, инспекционных), но наиболее широко применяются они при создании роботов класса ВМ. К последним относятся активно разрабатываемые в настоящее время комплексы типа «глаз — рука», которые составляют основную массу роботов второго поколения. Известны также разработки устройств классов ВТ, ВМП и ВТП.