仿生機(jī)器人是指模仿生物、從事生物特點(diǎn)工作的機(jī)器人。二十一世紀(jì)人類將進(jìn)入老齡化社會,發(fā)展“仿人機(jī)器人”將彌補(bǔ)年輕勞動(dòng)力的嚴(yán)重不足,解決老齡化社會的家庭服務(wù)和醫(yī)療等社會問題,并能開辟新的產(chǎn)業(yè),創(chuàng)造新的就業(yè)機(jī)會。
仿生機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)
機(jī)器人體系結(jié)構(gòu),就是指為完成指定目標(biāo)的一個(gè)或幾個(gè)機(jī)器人在信息處理和控制邏輯方面的結(jié)構(gòu)方式。
1、基于功能來分解
基于功能分解的體系結(jié)構(gòu)在人工智能上屬于傳統(tǒng)的慎思式智能,在結(jié)構(gòu)上體現(xiàn)為串行分布,在執(zhí)行方式上屬于異步執(zhí)行,即按照“感知一規(guī)劃一行動(dòng)”的模式進(jìn)行信息處理和控制實(shí)現(xiàn)。以美國國家航天局和美國國家標(biāo)準(zhǔn)局所提出的NASR人MtI為典型代表。這種體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)的功能明了,層次清晰,實(shí)現(xiàn)簡單。但是申行的處理方式大大延長了系統(tǒng)對外部事件的響應(yīng)時(shí)間,環(huán)境的改變導(dǎo)致必須重新規(guī)劃,從而降低了執(zhí)行效率。因此只適合在已知的結(jié)構(gòu)化環(huán)境下完成比較復(fù)雜的工作。
2、基于行為來分解
基于行為分解的體系結(jié)構(gòu)在人工智能上屬于現(xiàn)代的反應(yīng)式智能,在結(jié)構(gòu)上體現(xiàn)為并行(包容)分布,在執(zhí)行方式上屬于同步執(zhí)行,即按照“感知一行動(dòng)”的模式并行進(jìn)行信息處理和控制。以麻省理工的R.A.Brooks所提出的行為分層的包容式體系結(jié)構(gòu)(SubsumptionArchitecture)和Arkin提出的基于MotorSc hema的結(jié)構(gòu)為典型代表。其主要優(yōu)點(diǎn)就是執(zhí)行時(shí)間短、效率高、機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)。但是由于缺乏整體的管理,很難適應(yīng)于各種情況。因此只適用于在沐淘環(huán)境下執(zhí)行比較簡單的任務(wù)。
3、基于智能分布來分解
基于智能分布的體系結(jié)構(gòu)在人工智能上屬于最新的分布式智能,在結(jié)構(gòu)上體現(xiàn)為分散分布,在執(zhí)行上屬于協(xié)同執(zhí)行,既可以單獨(dú)完成各自的局部問題求解,又能通過協(xié)作求解單個(gè)或多個(gè)全局問題。以基于多智能體的體系結(jié)構(gòu)為典型代表。這種體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是既具有“智能分布”的特點(diǎn),又有統(tǒng)一的協(xié)調(diào)機(jī)制。但是如何在各個(gè)智能體之間合理的劃分和協(xié)調(diào)仍然需要大量的研究和實(shí)踐。該體系結(jié)構(gòu)在許多大型的智能信息處理系統(tǒng)上有著廣泛的應(yīng)用。
除以上三類主要的體系結(jié)構(gòu)之外,還有一些改進(jìn)的混合式體系結(jié)構(gòu),如帶反饋環(huán)節(jié)的行為分解模式、基于分布式智能的分層體系結(jié)構(gòu)、基于功能分解的多智能體結(jié)構(gòu)等等。但是從整體上來看,它們或是在功能模塊的靈活性和擴(kuò)展性上不足,或是沒能很好的協(xié)調(diào)慎思式智能與反應(yīng)式智能,或是各層次間的交流機(jī)制不夠完善。