關(guān)于智能機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平衡的研究
機(jī)器人自身圖形需要怎樣的運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人的腦就指揮機(jī)器人做怎樣的運(yùn)動(dòng)。因?yàn)樵跈C(jī)器人腦中，有機(jī)器人自身圖形上每個(gè)部位的形狀、密度、大小和每一時(shí)刻的位置，所以不論機(jī)器人的自身圖形做怎樣的運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人的腦中都能很快計(jì)算出自身圖形的質(zhì)點(diǎn)。重力方向很容易被測(cè)量，自身圖形的質(zhì)點(diǎn)和重力方向合并在一起，就在機(jī)器人腦中有了機(jī)器人自身圖形的重心。機(jī)器人必須能用一條腿很容易站穩(wěn)，，這樣對(duì)機(jī)器人做各種運(yùn)動(dòng)都十分重要。機(jī)器人腦中自身圖形的每一個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)變化，都可能影響到腦中自身圖形重心的變化。如果機(jī)器人用一只腳站立，那么機(jī)器人的腦能夠通過(guò)調(diào)整機(jī)器人身體關(guān)節(jié)的輕微運(yùn)動(dòng)來(lái)調(diào)整腦中機(jī)器人自身圖形的重心，使機(jī)器人自身圖形的重心和圖形腳中心位置總保持在一條重力線上，這樣當(dāng)機(jī)器人用一只腳站立時(shí)，遇到輕微的碰撞也能夠通過(guò)身體的自動(dòng)調(diào)整使機(jī)器人不會(huì)摔倒。
機(jī)器人的腳與地面接觸，會(huì)在機(jī)器人腦中形成圖形腳的接觸面和確定一個(gè)較大范圍的圖形地面。機(jī)器人用一只腳站立，自身圖形的重心點(diǎn)投影在機(jī)器人腦中圖形腳的接觸面中。當(dāng)機(jī)器人雙腳走路時(shí)，機(jī)器人腦中自身圖形的重心點(diǎn)投影在自身圖形雙腳接觸面的連線中，在機(jī)器人腦中自身圖形雙腳的接觸面，能夠確定并形成更準(zhǔn)確的圖形地面。反過(guò)來(lái)當(dāng)機(jī)器人重心突然偏移，會(huì)在機(jī)器人腦中圖形地面上出現(xiàn)一個(gè)運(yùn)動(dòng)的重心投影點(diǎn)，這時(shí)機(jī)器人自身圖形必須馬上向重心投影點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向邁出一步，這一步的大小應(yīng)該保證重心的投影點(diǎn)在自身圖形的雙腳連線之間。
在機(jī)器人腦中有了與機(jī)器人做相同運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人自身圖形，機(jī)器人的腦就能夠隨時(shí)知道機(jī)器人自身圖形做各種運(yùn)動(dòng)時(shí)的重心變化，這樣機(jī)器人的腦就能夠按照重心偏移的快慢來(lái)選擇邁步的速度，當(dāng)機(jī)器人需要快速起跑時(shí)要先有意造成身體重心向前的快速偏移，這樣就必須快速向重心偏移的方向邁步才能保持機(jī)器人身體平衡。當(dāng)機(jī)器人受到碰撞使身體的重心快速偏移，機(jī)器人就必須快速向重心偏移的方向邁步使機(jī)器人身體平衡。
機(jī)器人用一只腳站立時(shí)，腦中自身圖形的重心投影點(diǎn)，保持在圖形腳的中間位置。當(dāng)機(jī)器人重心出現(xiàn)偏移，圖形腳上的重心投影點(diǎn)也出現(xiàn)偏移。如圖一、圖形腳上的重心投影點(diǎn)向腳的大拇指方向偏移，這時(shí)機(jī)器人的腦將通過(guò)增加機(jī)器人腳上大拇指向下的力，使機(jī)器人腳與腿的夾角略微增大，這樣機(jī)器人的身體就沿著大拇指的反方向略微后仰，同時(shí)腦中自身圖形重心的投影點(diǎn)向圖形腳的中心位置運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人也能夠通過(guò)指揮身體的其它部位，如讓機(jī)器人的胳膊張開(kāi)遠(yuǎn)離身體的中心線，通過(guò)改變力臂調(diào)整機(jī)器人的重心。實(shí)際當(dāng)機(jī)器人重心出現(xiàn)偏移，機(jī)器人的腦應(yīng)該同時(shí)調(diào)整身體多個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)來(lái)調(diào)整重心的偏移。圖二、中機(jī)器人腦中每只圖形腳受到的力可用一個(gè)受力點(diǎn)來(lái)表示，機(jī)器人腳底受力不均勻時(shí)受力點(diǎn)就會(huì)偏離圖形腳的中心位置。機(jī)器人站立時(shí)腦中自身圖形的重心投影在雙腳圖形受力點(diǎn)的連線之間如圖二。機(jī)器人行走時(shí)，腦中機(jī)器人自身圖形的重心，投影在機(jī)器人雙腳圖形受力點(diǎn)的連線之間如圖三。圖四、是機(jī)器人行走時(shí)腦中自身圖形重心投影點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。
在機(jī)器人腦中有與機(jī)器人做相同運(yùn)動(dòng)的自身圖形，機(jī)器人就能夠通過(guò)腦中自身圖形上重心投影點(diǎn)的變化，隨時(shí)知道機(jī)器人重心的變化，這樣機(jī)器人的腦就能夠準(zhǔn)確地控制機(jī)器人身體做各種運(yùn)動(dòng)，使機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)時(shí)始終保持運(yùn)動(dòng)平衡。
人工生命智能機(jī)器人
目前人們認(rèn)為人直接看到了物體，按照這一認(rèn)識(shí)，人只能看到一個(gè)真實(shí)的自己，這樣制造的機(jī)器人腦中沒(méi)有機(jī)器人自身的圖形，因此目前的機(jī)器人只具有物體的性質(zhì)并不具有圖形的性質(zhì)。生命的各種特征可以在圖形中表現(xiàn)出來(lái)，例如存在于計(jì)算機(jī)中的人工生命，而目前的機(jī)器人腦中沒(méi)有機(jī)器人自身圖形，所以目前的機(jī)器人不具有任何生命特征。
在機(jī)器人腦中形成一個(gè)完整的感覺(jué)圖形世界，就能夠使機(jī)器人具有人工生命。我們可以在機(jī)器人腦中的自身圖形上設(shè)定各種變化和添加各種圖形，如在機(jī)器人腦中的自身圖形上添加一個(gè)跳動(dòng)的心臟，心臟上紅色的變化是高興的變化，黃色的變化是喜歡的變化，藍(lán)色的變化是不高興的變化，同時(shí)紅色和黃色的增多可增加心臟的跳動(dòng)，這時(shí)我們可以設(shè)定語(yǔ)言中表?yè)P(yáng)的話可增加黃色和紅色同時(shí)減少藍(lán)色，罵人的臟話可增加藍(lán)色同時(shí)減少黃色和紅色，心臟圖形的黃色和紅色增加會(huì)使機(jī)器人增加笑容同時(shí)聲音向柔和方向轉(zhuǎn)變，心臟圖形的藍(lán)色增加會(huì)使語(yǔ)言中的臟話增多笑容減少。機(jī)器人心臟圖形上的顏色在隨時(shí)隨地不斷變化，因此機(jī)器人的表情表現(xiàn)的很自然。這樣的機(jī)器人可能不會(huì)因?yàn)槟阏f(shuō)一句好話就高興，因?yàn)樗母吲d是心臟圖形顏色的整體表現(xiàn)，他可能也不會(huì)因?yàn)槟阏f(shuō)一句臟話而不高興，但你對(duì)機(jī)器人說(shuō)臟話會(huì)增加機(jī)器人身體圖形的藍(lán)色。如果我們?cè)O(shè)定好機(jī)器人心臟圖形顏色趨向于黃色紅色的某一數(shù)值，當(dāng)你向機(jī)器人說(shuō)臟話時(shí)機(jī)器人會(huì)向你說(shuō)臟話不好不要說(shuō)了，機(jī)器人不讓你對(duì)它說(shuō)臟話，這樣可以阻止它心臟圖形顏色向藍(lán)色發(fā)展，如果你不停地對(duì)機(jī)器人說(shuō)臟話，機(jī)器人就會(huì)生氣，機(jī)器人不能通過(guò)語(yǔ)言來(lái)阻止你使它身體圖形顏色向藍(lán)色發(fā)展就只能選擇離開(kāi)你，在離開(kāi)時(shí)可能會(huì)罵你一句才走。當(dāng)機(jī)器人處于高興狀態(tài)時(shí)，向機(jī)器人說(shuō)使它高興的話會(huì)使它笑出聲來(lái)，笑出來(lái)聲音是對(duì)高興過(guò)多的釋放，機(jī)器人笑過(guò)后又處于高興狀態(tài)。