Воронежский государственный технический университет

Д.А. Ефремов

ЭЛЕМЕНТЫ ИСКУССТВЕННОГО

ИНТЕЛЛЕКТА В РОБОТОТЕХНИКЕ

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2005

УДК 681.3-181.48: 621.865.8

Ефремов Д.А. Элементы искусственного интеллекта в робототехнике: Учеб. пособие. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2005. 62 с.

В учебном пособии рассматриваются вопросы организации систем интеллектуального управления в робототехнических системах с использованием экспертных систем, нейронных сетей и методов нечеткой логики.

Издание соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 220400 "Мехатроника и робототехника", специальности 220402 "Роботы и робототехнические системы", дисциплине "Методы искусственного интеллекта в робототехнике".

Издание может быть полезно студентам специальностей естественно-технического профиля, аспирантам и специалистам, занимающимся вопросами применения методов искусственного интеллекта при управлении.

Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS Word 2000 и содержится в файле ЭИИ РТ.doc

Табл. 1. Ил. 24. Библиогр.: 5 назв.

Научный редактор канд. техн. наук, доц. В.А. Медведев

Рецензенты: НТС ОАО "НИИ полупроводникового

машиностроения"

канд. техн. наук, доц. В.А. Трубецкой

© Ефремов Д.А., 2005

©Оформление. ГОУВПО "Воро-

нежский государственный техни-

ческий университет, 2005

Введение

Системы искусственного интеллекта (СИИ) – системы, модели­рующие интеллектуальную деятельность человека или заменя­ющие ее. Разработка СИИ ведется по направлениям моделирования процессов, с которыми взаимодейству­ет система, и алго­рит­мов принятия решений. Существует классификация моделей, реализуемых в таких системах:

1. Формализованные модели, которые строятся на основе мате­ма­ти­чес­кого описания объекта управления. Внешний мир представляется в виде детерминированного набора знаний, которые в процессе функционирования не обнов­ляются.

2. Формализованные модели, взаимодействующие с внеш­­­ним миром. Объект управления описывается определенным математическим аппара­том, а внешний мир представля­ется набором значений, полученных в реальном вре­мени.

3. Модели, не имеющие формализованного представле­ния внешнего мира. Структура таких моделей универ­сальна, она адаптируется к любым объектам уп­рав­ления. Модели функционируют в реальном мире на основе данных из этого мира.

Совокупность методов моделирования интеллектуальных процессов, организации систем знаний и их реализация составляет основу интеллектуального управления в робототехнических системах, изложение основных положений которого приводится в данном пособии.

Материал учебного пособия соответствует программе подготовки дипломированных специалистов по направлению 652000 "Мехатроника и робототехника" и ориентирован на изучение студентами специальности 220402 "Роботы и робототехнические системы" дисциплины "Методы искусственного интеллекта в робототехнике". Практическая ценность пособия состоит в систематизации сведений в области искусственного интеллекта в приложении к организации систем управления роботами и использованию методов искусственного интеллекта в информационно-измерительных системах.

3

1. Искусственный интеллект в роботах

Методы искусственного интеллекта в робототехнике используются в следующих приложениях:

1. При распознавании обстановки или внешней среды. Инфор­­­ма­ционно-измерительная система робота по­став­ляет в систему управления (СУ) набор данных о пара­мет­рах рабочей зоны, в том числе о располо­же­нии объек­тов манипулирования, о парамет­рах движения и о параметрах робота. В СУ вся совокупность этой ин­фор­мации после обработки должна формулироваться как конкретный образ или ситуация. Для пред­став­ления дан­ных о внешнем мире используются специ­альные программы обработки информации, назы­ва­емые программами-персептронами. Задачи этих прог­рамм – из произвольного набора дан­ных получить конкретный вывод. Обычно в сос­тав програм­мно­го обеспечения входят несколько бло­ков таких прог­рамм, каждая из которых поддержи­ва­ет опреде­лен­ную функцию рас­познавания. Например, программа распознавания объектов ма­ни­пулиро­ва­ния, прог­рам­ма оценки технического состояния робо­та и другие. В зависимости от назначения блока в нем ис­пользуются те или иные способы хранения и обра­бот­ки дан­ных. В последнее время к средствам распоз­навания все чаще прилагаются специализированные аппаратные сред­ства, ориен­тированные на работу в определенной прог­раммной среде. К таким средствам относя­тся спе­ци­альные процессоры, структура кото­рых ориен­тированна на определенный язык про­грам­мирования, на компьютеры, элементный состав кото­рых повто­ряет структуру искусственных нейронов, эле­­мен­ты ассоциативной памяти.

2. Для принятия решений на выполнение действия. Исходными данными для этой функции являются результаты распознавания ситуации, по которым система управления выбирает (вычисляет) план дей­ствия под ситуацию и приступает к реализации дей­ствия. При выполнении действия в системе управления посто­ян­но меняются данные по ситуации, и в соответ­ствии с ними план действия может корректироваться

4

или меняться полностью. В связи с этим возникает проб­лема времени, т.е. СУ может не реагировать на изме­нение ситуации с достаточным быстродействием. На некотором отрезке выполнения действия во времени параметры внешней среды меняются незначительно и адаптивное управление вполне компенсирует возни­ка­ющее возмущение. Таким образом, ин­тел­лектуальное управление частично заменяется адаптивным.