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文檔簡介

口第七章機器人的軌跡規7.1機器人規劃的定義和作用711概述機器人學中的一個基本問題是為解決某個預定的任務而規劃機器人的動作,然后在機器人執行完成那些動作所需的命令時控制它。這里,規劃的意思就是機器人在行動前確定一系列動作(作決策),這種動作的確定可用問題求解系統來解決,給定初始情況后,該系統可達到某一規定的目標。因此,規劃就是指機器人為達到目標而需要的行動過程的描述規劃內容可能沒有次序,但是一般來說,規劃具有某個規劃目標的蘊含排序。例如,早晨起床后的安排。缺乏規劃可能導致不是最佳的問題求解,甚至得不到問題的求解許多規劃所包的步驟是含糊的,而且需要進一步說明(子規劃)。大多數規劃具有很大的子規劃結構,規劃中的每個目標可以由達到此目標的比較詳細的子規劃所代替。因此,最終得到的規劃是某個問題求解算符的線性或分部排序,但是由算符來實現的目標常常具有分層結構把某些比較復雜的問題分解為一些比較小的問題的想法使我們應用規劃方法求解問題在實際上成為可能。有兩條能夠實現這種分解的重要途徑:第一條是當從一個問題狀態移動到下一個狀態時,無需計算整個新的狀態,而只要考慮狀態中可能變化了的那些部分。第二條是把單一的困難問題分割為幾個有希望的、較為容易解決的子問題,這種分解能夠使困難問題的求解變得容易些。機器人規劃分為高層規劃和低層規劃。自動規劃在機器人規劃中稱為高層規劃。在無特別說明時,機器人規劃都是指自動規劃。自動規劃是一種重要的問題求解技術,它從某個特定的問題狀態出發,尋求一系列行為動作,并建立一個操作序列,直到求得目標狀態為止。與一般問題求解相比,自動規劃更注重于問題的求解過程,而不是求解結果我們在闡述機器人自動規劃問題時,機器人一般配備有傳感器和一組能在某個易于理解的現場中完成的基本動作。這些動作可把該現場從一種狀態或布局變換為另一種狀態或布局。例如,“積木世界F(C.AT)wE(B.x.AMONEC.;小ovE、,|wNE,c.7.機器人能得到的一個解答是由下面的算符序列組成的MOVE(C,A,T),MOVE(B,T,C),MOVE(A,T,B)機器人規劃是機器人學的一個重要研究領域,也是人工智能與機器人學一個令人感興趣的結合點7.1.2機器人任務規劃的作用機器人的規劃程序只需要給定任務初始狀態和最終狀態的描述。這些規劃系統一般都不說明為實現一個算符所需的詳細的機器人運動。任務規劃程序則把任務級的說明變換成操作機級的說明。為了進行這種變換,任務規劃程序必須包含被操作物體、任務環境、機器人執行的任務、環境的初始狀態和所要求的最終(目標)狀態等描述。任務規劃程序的輸出就是一個機器人程序,在指定的初始狀態下執行該程序后,就能達到所要求的最終狀態。任務規劃有三個階段:建立模型、任務說明和操作機程序綜合。任務的世界模型應含有如下的信息:(1)任務環境中的所有物體和機器人的幾何描述;(2)所有物體的物

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