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Shakey机器人解释:你需要了解的一切

关键点:
  • shakey机器人是在20世纪60年代构建的,它是第一个能够感知和推理其周围环境的移动机器人。
  • 这台早期机器人成为了后来机器人的原型,并对现代机器人技术和人工智能技术产生了重大影响。
  • 当shakey机器人出现在1970年11月20日的《生活》杂志上时,该机器被称为“第一个电子人”。

人工智能已经取得了长足的进步,并在多年来取得了重大里程碑。谈到人工智能和机器学习的历史时,不得不提到shakey机器人。shakey是在20世纪60年代末创建的第一个能够感知和推理其周围环境的移动机器人。它的开发人员是斯坦福研究所(sri)的一组由查尔斯·罗森(charles rosen)负责管理的工程师,该项目由国防高级研究计划局(darpa)资助。

查尔斯·罗森在1983年与shakey机器人合影

关于shakey机器人的5个事实

  • shakey机器人因其在突然停止时会发抖的方式而得名。这是在其创建者尝试找到适当的名称一个月后产生的。
  • shakey使用了lisp编程语言和fortran,并对简单的英语命令作出反应。
  • shakey被设想为一个实验平台,用于整合计算机视觉、导航、自主计划创建、逻辑推理和机器学习。
  • 它提供了一个分层的架构模型,后续的机器人在其中构建,并对现代机器人技术和人工智能技术产生了重大影响。
  • shakey能理解大约100个英文单词,将这些单词转化为简单的语音代码,然后将代码转化为实际思考所使用的数学公式。

shakey机器人的历史

shakey机器人诞生于20世纪60年代末。charles rosen、peter hart和nil nilsson是该项目的负责人。

快速事实

创建时间
1960年
创造者
charles rosen,nils nilsson,bert raphael
最初用途
执行需要计划、寻路和简单物体重新排列的任务

在1963年11月,查尔斯·罗森在斯坦福研究所创立了机器学习小组,并设想了世界上第一个移动自动机。在接下来的一年里,罗森提议建造一个能够自主思考的机器人,但他的想法在当时的人工智能领域引起了怀疑。同年,罗森向darpa申请资金,darpa为新兴技术的发展提供资金。罗森花了两年时间获得资金(darpa授予研究人员75万美元,相当于今天的500万美元),直到1972年,sri人工智能中心的工程师们才完成了shakey的建造。

该项目的性质要求结合了计算机视觉、机器人研究和自然语言处理。这使得它成为了第一个将逻辑推理和物理行动结合起来的项目。shakey的编程主要是用lisp语言进行的,这是最早的编程语言之一。

机器人shakey的工作原理

shakey的身高不到两米,分为三个部分。底部是一个装有轮子的平台(两个步进电机,每个电机连接到侧面的驱动轮),它使机器人具有机动性和碰撞检测传感器。在上面看起来像是一个机架上的三个滑入单元:它们容纳了机器人的摄像头控制单元和机载逻辑。在最上面的单元上堆叠着一个测距仪、一个电视摄像头和一个从顶部伸出的无线电天线。

shakey的主要模块

一条无线电链路将shakey连接到一台计算机,可以处理传入的数据并向控制机器人电机的电路发送指令。最初使用的是一台sds(scientific data systems)940计算机。大约在1969年,一台更强大的dec pdp-10取代了sds 940。pdp-10使用了一个大型的磁鼓存储器(尺寸与冰箱相当,容量为1兆字节),用于在工作核心存储器中交换分时作业。

shakey使用了lisp编程语言,以及fortran,并对简单的英语命令作出响应。一个滚动2.1英尺的命令看起来像这样:

   shakey = (roll 2.1)

其他命令包括tilt、pan,但也有goto语句(不是跳到代码中的新位置),实际上会导致shakey去到现实世界的一个新位置。

   shakey = (goto d4)

更重要的是,shakey本身首先会规划它要走的路线,甚至绕过障碍物。它还可以执行其他有用的任务,比如移动箱子。

   shakey = (push box1 = (14.1, 22.7))

其软件的主要规划组件是斯坦福研究所问题求解器(strips)规划器。shakey在一个有限的世界中运作,其中包含有走廊和机器人操作的房间。

规划器会制定一个计划来执行诸如打开和关闭门、开关灯以及推动可移动物体等动作。每当操作员键入像“推动方块从平台上”这样的命令时,它会启动shakey的任务。shakey会四处搜索带有方块的平台。在确定了平台后,它会找到一个斜坡帮助到达平台,将其滚过平台,冲上斜坡,找到方块,并轻轻地将其推下平台。

机器人shakey的历史意义

shakey是一项具有历史意义的成就。根据项目负责人charles rosen,nils nilsson和bert raphael的说法,凭借适当的设备,shakey能够执行更复杂的程序。1970年11月20日,《生活》杂志在一篇广泛的文章中介绍了shakey,一位年轻的科学家将其称为“第一个电子人。”

1970年11月20日,《生活》杂志上的shakey

shakey的大脑打破了电脑不能挑战人类理性垄断的传统观点,并证明了机器可以思考。shakey作为一种存在的证明,鼓励后来的开发者开发更先进的机器人。它的发展对机器人技术、人工智能和计算机科学产生了重大影响。因此,广泛应用于路径规划和绘制两点之间有效可行路径的a*搜索算法得以开发。

其他的发展还包括hough变换——一种在图像分析、数字图像处理、计算机视觉中使用的技术,以及用于在对象之间找到欧几里德最短路径的可见性图方法。它将人工智能和机器人技术结合成一个系统,具有重要的历史意义。

此外,由于shakey的启发,手机、全球定位系统(gps)、roomba和自动驾驶车辆等技术已经成为现实,并简化了生活。

Written by 小竞 (编辑)

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