傳統(tǒng)機(jī)器人的類型有很多,形式也各式各樣,但是隨著軟件代理(虛擬機(jī)器人)的出現(xiàn),這些變種又大大擴(kuò)充了。虛擬機(jī)器人借鑒了物理機(jī)器人的很多特性。例如,物理機(jī)器人的機(jī)動性意味著某種形式的移動,但是移動軟件機(jī)器人(或 代理)也可以有機(jī)動性 —— 此處是指在網(wǎng)絡(luò)上不同主機(jī)之間遷移的能力。圖 1 給出了物理和虛擬領(lǐng)域中自治機(jī)器人的一個簡單的分類。本文將著重使用 軟件代理 作為在人工合成環(huán)境中仿真機(jī)器人的機(jī)制。
圖 1. 自治機(jī)器人的簡單分類
機(jī)器人的元素
不管我們是在討論物理機(jī)器人還是虛擬(軟件)機(jī)器人,有一些基本的概念都是相同的。機(jī)器人用一些傳感器用來感知環(huán)境,用一些效應(yīng)器來對環(huán)境進(jìn)行操作,用一個控制系統(tǒng)讓機(jī)器人按照我們期望的方式進(jìn)行反應(yīng)(參見圖 2)。
圖 2. 所有機(jī)器人系統(tǒng)的基本元素
在 物理世界中,消防機(jī)器人可以使用溫度傳感器、紅外(IR)傳感器、全球定位系統(tǒng)(GPS)來感知環(huán)境,并使用發(fā)動機(jī)和滅火器作為效應(yīng)器來對環(huán)境進(jìn)行操作。 而虛擬搜索代理則可以使用 Web 服務(wù)器和 HTTP 接口來感知環(huán)境(Internet)并對環(huán)境進(jìn)行操作,并使用一個終端作為效應(yīng)器來與用戶進(jìn)行通信。
圖 3 所示的系統(tǒng)是一個封閉循環(huán),傳感器負(fù)責(zé)為控制系統(tǒng)提供數(shù)據(jù),而控制系統(tǒng)則驅(qū)動著環(huán)境中因素的變化??紤]這個問題的另外一種方法是采用反饋這個術(shù)語。如果控 制系統(tǒng)指定了一個改變環(huán)境的操作,那么傳感器就可以驗(yàn)證發(fā)生了這種變化,并將環(huán)境的新狀態(tài)反饋給控制系統(tǒng)。而開放循環(huán)系統(tǒng)只能假設(shè)操作成功改變了環(huán)境的狀 態(tài),這永遠(yuǎn)都不是什么好事。
圖 3. 對環(huán)境進(jìn)行封閉循環(huán)操作
在構(gòu)建機(jī)器人時(shí),我們必須要從一個整體來考慮傳感器、效應(yīng)器和控制系統(tǒng)。對于本文來說,我們將著重介紹控制系統(tǒng),以及在將其嵌入物理機(jī)器人之前可以對其進(jìn)行仿真和驗(yàn)證的方法。
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