关于智能机器人运动平衡的研究
机器人自身图形需要怎样的运动,机器人的脑就指挥机器人做怎样的运动。因为在机器人脑中,有机器人自身图形上每个部位的形状、密度、大小和每一时刻的位置,所以不论机器人的自身图形做怎样的运动,机器人的脑中都能很快计算出自身图形的质点。重力方向很容易被测量,自身图形的质点和重力方向合并在一起,就在机器人脑中有了机器人自身图形的重心。机器人必须能用一条腿很容易站稳,,这样对机器人做各种运动都十分重要。机器人脑中自身图形的每一个关节的运动变化,都可能影响到脑中自身图形重心的变化。如果机器人用一只脚站立,那么机器人的脑能够通过调整机器人身体关节的轻微运动来调整脑中机器人自身图形的重心,使机器人自身图形的重心和图形脚中心位置总保持在一条重力线上,这样当机器人用一只脚站立时,遇到轻微的碰撞也能够通过身体的自动调整使机器人不会摔倒。
机器人的脚与地面接触,会在机器人脑中形成图形脚的接触面和确定一个较大范围的图形地面。机器人用一只脚站立,自身图形的重心点投影在机器人脑中图形脚的接触面中。当机器人双脚走路时,机器人脑中自身图形的重心点投影在自身图形双脚接触面的连线中,在机器人脑中自身图形双脚的接触面,能够确定并形成更准确的图形地面。反过来当机器人重心突然偏移,会在机器人脑中图形地面上出现一个运动的重心投影点,这时机器人自身图形必须马上向重心投影点的运动方向迈出一步,这一步的大小应该保证重心的投影点在自身图形的双脚连线之间。
在机器人脑中有了与机器人做相同运动的机器人自身图形,机器人的脑就能够随时知道机器人自身图形做各种运动时的重心变化,这样机器人的脑就能够按照重心偏移的快慢来选择迈步的速度,当机器人需要快速起跑时要先有意造成身体重心向前的快速偏移,这样就必须快速向重心偏移的方向迈步才能保持机器人身体平衡。当机器人受到碰撞使身体的重心快速偏移,机器人就必须快速向重心偏移的方向迈步使机器人身体平衡。
机器人用一只脚站立时,脑中自身图形的重心投影点,保持在图形脚的中间位置。当机器人重心出现偏移,图形脚上的重心投影点也出现偏移。如图一、图形脚上的重心投影点向脚的大拇指方向偏移,这时机器人的脑将通过增加机器人脚上大拇指向下的力,使机器人脚与腿的夹角略微增大,这样机器人的身体就沿着大拇指的反方向略微后仰,同时脑中自身图形重心的投影点向图形脚的中心位置运动。机器人也能够通过指挥身体的其它部位,如让机器人的胳膊张开远离身体的中心线,通过改变力臂调整机器人的重心。实际当机器人重心出现偏移,机器人的脑应该同时调整身体多个关节的运动来调整重心的偏移。图二、中机器人脑中每只图形脚受到的力可用一个受力点来表示,机器人脚底受力不均匀时受力点就会偏离图形脚的中心位置。机器人站立时脑中自身图形的重心投影在双脚图形受力点的连线之间如图二。机器人行走时,脑中机器人自身图形的重心,投影在机器人双脚图形受力点的连线之间如图三。图四、是机器人行走时脑中自身图形重心投影点的运动轨迹。
在机器人脑中有与机器人做相同运动的自身图形,机器人就能够通过脑中自身图形上重心投影点的变化,随时知道机器人重心的变化,这样机器人的脑就能够准确地控制机器人身体做各种运动,使机器人在运动时始终保持运动平衡。
人工生命智能机器人
目前人们认为人直接看到了物体,按照这一认识,人只能看到一个真实的自己,这样制造的机器人脑中没有机器人自身的图形,因此目前的机器人只具有物体的性质并不具有图形的性质。生命的各种特征可以在图形中表现出来,例如存在于计算机中的人工生命,而目前的机器人脑中没有机器人自身图形,所以目前的机器人不具有任何生命特征。
在机器人脑中形成一个完整的感觉图形世界,就能够使机器人具有人工生命。我们可以在机器人脑中的自身图形上设定各种变化和添加各种图形,如在机器人脑中的自身图形上添加一个跳动的心脏,心脏上红色的变化是高兴的变化,黄色的变化是喜欢的变化,蓝色的变化是不高兴的变化,同时红色和黄色的增多可增加心脏的跳动,这时我们可以设定语言中表扬的话可增加黄色和红色同时减少蓝色,骂人的脏话可增加蓝色同时减少黄色和红色,心脏图形的黄色和红色增加会使机器人增加笑容同时声音向柔和方向转变,心脏图形的蓝色增加会使语言中的脏话增多笑容减少。机器人心脏图形上的颜色在随时随地不断变化,因此机器人的表情表现的很自然。这样的机器人可能不会因为你说一句好话就高兴,因为他的高兴是心脏图形颜色的整体表现,他可能也不会因为你说一句脏话而不高兴,但你对机器人说脏话会增加机器人身体图形的蓝色。如果我们设定好机器人心脏图形颜色趋向于黄色红色的某一数值,当你向机器人说脏话时机器人会向你说脏话不好不要说了,机器人不让你对它说脏话,这样可以阻止它心脏图形颜色向蓝色发展,如果你不停地对机器人说脏话,机器人就会生气,机器人不能通过语言来阻止你使它身体图形颜色向蓝色发展就只能选择离开你,在离开时可能会骂你一句才走。当机器人处于高兴状态时,向机器人说使它高兴的话会使它笑出声来,笑出来声音是对高兴过多的释放,机器人笑过后又处于高兴状态。