书城科普读物科学我知道-Why人工智能
16215200000017

第17章 机器人的神经有什么特点?

20世纪40年代末,维纳创立的控制论和香农提出的采样定理,可以说为机器人神经网络的控制,奠定了理论基础。控制在机器人动作中是一个核心问题,与能源、信息、执行,机构都直接发生着关系。

第一代机器人具有最基本的控制能力,它的主要特点是,除了人赋予的动作命令外,不接收其他的外部信息。它所接收的信息,都是机器人机体的内部信息。那么,当人命令机器人腰部转动90度时,它的神经网络是如何控制的?

当人把“腰转动”的命令输入电脑时,电脑会产生控制信号,信号放大器接受命令并将其放大,再传给驱动装置。驱动装置也就是电动机,电动机转动时能带动机器人的腰关节转动。为了使之转动得快速、平稳,人们在其躯体上的适当位置安装了各种感觉装置,也称之为传感器。这些传感器可以测出转动的加速度、速度以及转角,这些测量结果,都作为机器人机体的内部信息反馈给电脑。反馈信号送到电脑中与控制信号比较,如果相等,说明关节的转动角度已符合要求,即转了90度,误差信号为零。这时,电动机就停转了。如果反馈信号与控制信号不相等,其中的误差信号将使电动机继续转动,直到转动角度符合要求为止。

加速度反馈信号和速度反馈信号,可以起到调整转动的动态品质的作用,即调节其转动过程中是否有大的振荡,达到预定值的时间是否太长等等。这些就要涉及到控制系统的设计中的更多理论知识了。

这只是一个腰关节的控制,而实际上,机器人可能有好几个关节,如上肢的肩关节、肘关节、腕关节(包括腕的上下、左右摆动及旋转),这样就有6个关节,这就需要有6个这样的关节控制。当然,随着控制关节数的增多,必须考虑相互之间的协调,控制起来就更难了。计算机这个机器人的“大脑”,就是通过整个神经网络来解决这些问题,完成人对机器人的一系列动作要求。