水下聯(lián)網(wǎng)

　　美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局參加了國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局海軍技術(shù)處資助的旨在保證大量水下機(jī)器人組成的各水下機(jī)器人組共同工作的計(jì)劃。計(jì)劃的第一個(gè)階段進(jìn)行另外由兩臺(tái)同樣的機(jī)器人組成的一個(gè)組的實(shí)驗(yàn)，機(jī)器人上裝有計(jì)算機(jī)，配有獨(dú)立協(xié)調(diào)工作的人工智能性程序。

　　機(jī)器人控制系統(tǒng)按功能分為三個(gè)子系統(tǒng)：傳感器信息處理子系統(tǒng)，“世界模型”建立子系統(tǒng)和任務(wù)分解子系統(tǒng)。有關(guān)周圍環(huán)境和機(jī)器人內(nèi)部狀態(tài)的傳感器信息用來不斷更新作為機(jī)器人世界模型基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫。后者還可以用來預(yù)報(bào)未來的情況和任務(wù)分解子系統(tǒng)用來實(shí)時(shí)規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的行動(dòng)和執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。

　　整個(gè)控制系統(tǒng)是按遞階結(jié)構(gòu)建立的，從而可以把初始的目標(biāo)任務(wù)變換為對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置，傳感器，通信設(shè)備的指令。最高級(jí)是“任務(wù)級(jí)”，確定各個(gè)協(xié)調(diào)工作的機(jī)器人組的共同工作。下一級(jí)是“組級(jí)”，把這一共同任務(wù)變?yōu)槊總�(gè)機(jī)器人的任務(wù)。完成這些任務(wù)的“機(jī)器人級(jí)”形成水下機(jī)器人的基本運(yùn)動(dòng)和其他動(dòng)作。“基本動(dòng)作級(jí)”建立機(jī)器人的相應(yīng)的中間姿態(tài)（位置和姿勢(shì)）序列，據(jù)此，下一個(gè)“原始動(dòng)作級(jí)”計(jì)算出平滑的軌跡，平穩(wěn)的速度和加速度。最后，最低級(jí)“伺服控制級(jí)”把這些數(shù)據(jù)變換成信號(hào)，送至驅(qū)動(dòng)裝置，傳感器和其他儀器設(shè)備。

　　傳感器子系統(tǒng)規(guī)劃單元編制接通和斷開被動(dòng)與主動(dòng)定位傳感器的時(shí)間表。在計(jì)劃的這一階段中，這些時(shí)間表只是簡(jiǎn)單的從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出，而下一步將生成這些時(shí)間表，同時(shí)要考慮定位器獲得測(cè)量值的價(jià)值和迫切性，在接通主動(dòng)傳感器時(shí)自身被發(fā)現(xiàn)的危險(xiǎn)性和測(cè)量時(shí)所需要的能耗。

　　世界模型由兩個(gè)重要部分組成：（1）存有關(guān)于外界和機(jī)器本身狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)庫總和；（2）數(shù)據(jù)庫更新，基于數(shù)據(jù)庫的情況預(yù)測(cè)和為回答規(guī)劃和動(dòng)作執(zhí)行單元的提問對(duì)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的信息進(jìn)行檢索等的程序。

　　任務(wù)分解子系統(tǒng)的功能主要有：（1）把所有的機(jī)器人分組；（2）確定不是完成全部任務(wù)序列而是漏掉其中某些任務(wù)的可能性和合理性；（3）粗略描述各個(gè)航線和執(zhí)行任務(wù)的戰(zhàn)術(shù)；（4）確定下一步規(guī)劃的優(yōu)先參數(shù)。

　　我們可以看到，運(yùn)用上面的方法在情景復(fù)雜的組內(nèi)協(xié)調(diào)工作的機(jī)器人數(shù)目增加時(shí)，會(huì)遇到很大的困難。在這種情況下，一般是指定一臺(tái)機(jī)器人作為“任務(wù)的指揮員”，而在每組指定一臺(tái)機(jī)器人作為“組長(zhǎng)”，相應(yīng)地把規(guī)劃分為任務(wù)級(jí)和組級(jí)。這樣，就可以對(duì)各臺(tái)機(jī)器人的動(dòng)作進(jìn)行協(xié)調(diào)，即使是在機(jī)器人的數(shù)據(jù)庫不同的情況下也能得到很好的效果。

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