Чувства и восприятия

Современный микроробот, как мы видели, способен выполнять самые разнообразные задачи. Насколько же возросли бы его возможности, если бы он стал "умнее". Но каким образом сделать его умнее? По примеру его большого промышленного собрата этого можно достичь, используя чувствительные датчики и наделяя его управляющий компьютер искусственным интеллектом. Различие заключается здесь лишь в том, что из-за меньшей стоимости и меньших размеров микроробота используемые в нем датчики и средства искусственного интеллекта соответственно должны быть дешевле и меньше по размерам.

Сможет ли робот стать образцовой домработницей? В качестве положительного ответа на этот вопрос фирма 'Рики рисерч' разработала опытный образец домашнего робота, показанный здесь

Если рассматривать робот как модель человека, то его датчики должны выполнять роль наших органов чувств: глаза, уха и т. д. Образно говоря, современный робот по своим возможностям подобен человеку, сидящему на стуле с завязанными глазами, одна рука которого к тому же заложена за спину. Однако это не совсем точное сравнение, поскольку человек наделен осязанием, которое у робота может отсутствовать. Тактильное восприятие у робота можно реализовать несколькими способами. Наиболее простой из них заключается в применении выключателя, срабатывающего при касании (называемого также конечным выключателем), поскольку он задает пределы перемещения руки или обрабатываемой детали. Действие выключателя можно запрограммировать; он может остановить робот или даже изменить направление его движения на обратное. Еще один тип датчиков (или преобразователей) составляют датчики усилия, которые реагируют на механическое давление. Датчики такого типа, установленные на концах пальцев схвата, позволяют роботу определить, насколько крепко он держит предмет; благодаря этому робот получает возможность решать, какие усилия следует прикладывать, чтобы взять и, не раздавив, удержать яйцо, а не прочный предмет вроде кирпича. Сигналы обратной связи и информация об усилии, прикладываемом схватом, позволяют компьютеру усиливать или ослаблять давление пальцев схвата на удерживаемый предмет. Принцип обратной связи и примеры его применения в робототехнике описаны в главе "Робот и его окружение".

Особенно необходима обратная связь для системы машинного зрения. Существует ряд недорогих систем зрения, основанных на самых различных принципах, которые можно использовать в миниатюрных роботах. Одно из таких устройств воспринимает лишь отдельный участок изображения и сообщает компьютеру, видит оно его черным или белым. Чтобы рассмотреть изображение полностью, следует просканировать этим устройством все поле зрения, как при осмотре неба в телескоп. Подобные черно-белые изображения называются бинарными, так как они имеют лишь два уровня яркости: светлый и темный. Более сложные изображения, включающие оттенки серого цвета, гораздо труднее преобразовывать в цифровую форму и обрабатывать на ЭВМ. Устройства повышенной сложности, необходимые для восприятия полутоновых изображений, подобных тем, которые получаются с помощью видеокамер, преобразуют изображение в "цифровую картину", вводимую в компьютер. Наделив робот возможностью видеть и, что еще важнее, распознавать увиденное, мы сделали самый значительный шаг на пути к созданию робота с более развитыми "умственными способностями". Наиболее существенным фактором, определяющим способность робота интерпретировать и использовать информацию, полученную в результате анализа изображений, является уровень "интеллекта" программного обеспечения компьютера робота. Процедуры распознавания и восприятия образов, необходимые для обработки зрительной информации, составляют неотъемлемую часть такого программного интеллекта.

Робот RB5X фирмы 'РБ робот' предназначен исключительно для работы по дому. В 1984 г. фирма предстала перед судом в США как несостоятельный должник. Не есть ли это тревожный сигнал для всех изготовителей домашних роботов?

Искусственный интеллект (ИИ) приведет к созданию робота, способного распознавать самые разные образы, а не только чисто визуальные изображения. Органы слуха и осязания робота используют различные способы распознавания и обработки сигналов, позволяющие сделать их "понятными" компьютеру. Сигналы должны обрабатываться очень быстро, так как необходима мгновенная реакция "органов чувств". Голос хозяина требует немедленного ответа. При обнаружении препятствия нужно быстро передать колесам команду на объезд. Схват должен варьировать приложенные к предмету усилия в зависимости от того, держит ли он, например, яйцо или кирпич. Для решения всех этих задач необходимо вычислительное средство - компьютерный "мозг" робота, который должен иметь обширную память для хранения результатов вычислений. Средства ИИ и методики выполнения больших вычислений весьма сложны и объясняются более подробно в главе "Искусственный интеллект". Однако следует отметить, что с ростом числа программ, основанных на принципах ИИ, их стоимость неуклонно снижается. В настоящее время по сходной цене можно приобрести шахматные программы, отличающиеся высоким уровнем интеллекта, экспертные системы и программы для восприятия и распознавания образов.

Для управления роботами все шире используются языки высокого уровня, например специально созданный для этой цели язык ФОРТ. По мнению разработчиков, структура этого языка идеально подходит для решения различных задач управления с помощью компьютера. Еще один язык программирования, ЛОГО, созданный педагогами, рассчитан на школьников и студентов. Язык ЛОГО, основная особенность которого заключается в простоте, служит для управления такими обучающими устойствами, как "черепаха" и робот из конструкторского набора "Фи-шертекник" (см. выше). Без датчиков, обеспечивающих восприятие картины внешнего мира, и программ, с помощью которых робот анализирует сформированные датчиками образы, роботы просто не смогут функционировать и реагировать на внешние воздействия. Разработке сенсорных средств для роботов до настоящего времени не уделялось должного внимания - основные усилия были направлены на обеспечение точности и надежности механических узлов робота. Однако эксперименты показали, что требуемой точности гораздо проще достичь с помощью "зоркого ока", контролирующего и корректирующего положение робота, а не путем высокой механической точности. Последние несколько лет отмечены значительными успехами в разработке датчиков для недорогих микророботов. Те возможности, которыми эти достижения могут наделить роботов завтрашнего дня, открывают им дорогу в будущее.