专家系统及其在机器人设计中的应用(4)

人工智能领域大家始终都在不断研究的关键方向：专家系统和机器人

感知能力使机器人能感知外界环境，但要解决问题，仍需规划能力来产生相应的有序的动作，通俗的说类似于人的思考能力。因此机器人规划又称机器人问题求解。机器人规划包括低层规划（low-level planning）和高层规划（high-level planning）两类。其中，低层规划具有较高的精度和较低的智能，主要涉及轨迹规划等；高层规划具有较高的智能和较低的精度，主要涉及各种任务规划等。

机器人高层规划是机器人学和人工智能的一个重要分支，自70年代以来，国外已经提出和开发了几个机器人高层规划系统，它们各具特色，都是对机器人高层规划研究的贡献。然而，它们都存在一些不足之处：不适合可分解为独立子系统的大型系统，运行效率较低等，而国内由蔡自兴，傅京孙等人开发的机器人规划专家系统（Robot Planning Expert System，ROPES），在时间上则有了很大的改进。他们建立了一个性能较好的基于专家系统的机器人规划的方案，由四个规划子系统构成：①机器人任务规划子系统，在感知模块建立了机器人对外部环境的模型的基础上分析给出机器人解决问题的一个操作序列。②寻找机器人碰撞运动路径规律规划系统，为每一步操作寻找合适的无碰撞的一条路径，以完成对应动作，可能需要通过感知外部环境的变化适时的改变策略，并为总体决策提供依据。③机器人柔性装配规划系统，使得机器人能够“随机应变”，实现同一环境下，不同的规划，执行不同的动作，从而产生不同的效果。④机器人零件运送规划系统，用于机器人配送线上进行搬运作业规划。

上述各个规划子系统，具有同样的系统结构。它们之间的重要区别在于其知识库内容的不同。知识的表达，知识库的设计是建立这些规划子系统最艰巨和最关键的任务之一。下面结合一个实例看一下这些理论的应用。

机器人足球比赛（Robot World Cup，Robocup）是近年来人工智能和机器人中迅速发展起来的一个重要研究领域。Robocup仿真赛是分布式结构，是一种C/S模式，每一个机器人都有独立的客户端程序。每一个客户端程序看成是一个独立机器人的大脑，而机器人独立调度、独立控制，而且相互之间的通信因为周围环境的影响也是受限制的不完全的通信。

在 RoboCup 的具体应用中，基于规划的机器人规划专家系统由一般6部分构成：①知识库。用于存储机器人足球比赛的专家知识和经验，包括球场和球场上对象、状态、世界模型及不同状态下的动作规则等。②控制策略。包含综合机