P1080342 (2)

10. Sztuczna inteligencja w robotyce

jest realizowanych jako sztuczne sieci neuronowe. Jednak ani przez wykorzysta-1 nie sieci neuronowych ani przez zastosowanie metod podobnych do algorytmów I genetycznych nie udało się dotąd osiągnąć większej złożoności.

10.6.2. Układy sterowania ruchem człowieka a układy sterowania robota

Badania biomechaniczne nad strukturą budowy anatomicznej i strukturą rozkła- | dów napędów mięśniowych dostarczyły wiele danych do konstrukcji manipula-I torów i robotów cmtropomorjicznych, czyli urządzeń o budowie i funkcjach zbli- j żonych do budowy człowieka, a szczególnie jego kończyn [76, 87]. Podobnie I wyniki współczesnych badań neurofizjologicznych dostarczają stale nowych I danych o działaniu układu motorycznego człowieka.

Budowa coraz to bardziej inteligentnych robotów nowych generacji, I oprócz oczyw iście ciągłego doskonalenia ich struktury mechanicznej oraz napę- J dów, wymagać będzie przede wszystkim doskonalenia ich układów sterowania. I Jedna droga to coraz większe wykorzystanie maszyn cyfrowych z coraz lep- I szym, efektywniejszym oprogramowaniem. Druga, to szukanie nowych rozwią-1 zań dla układów' sterowania. Taką nową drogą mogą być badania nad rozwojem! manipulatorów i robotów bionicznych. Bionizacja układów sterowania, wyko-! rzystanie niektórych rozwiązań z zakresu sztucznej inteligencji, usamodziel-l nienie i zwiększenie uniwersalności robota przez wyposażenie go w zmysły,* a szczególnie najistotniejszy ze zmysłów - wzrok, przez konstrukcję dobrych,! wydajnych układów rozpoznających, powinny być drogą rozwoju dla nowych! generacji robotów [77].

Badania nad wykorzystaniem sieci neuronowych do konstrukcji układów! sterowania robotami, szczególnie dzięki ogromnemu rozwojowi techniki mikro-1 procesorowej, wydają się stwarzać możliwość zbudowania układów o szerszych niż obecnie możliwościach oraz większej skuteczności działania.

Powiązania biologii i techniki stworzyły nowe możliwości rozwoju na-1 szej wiedzy o organizmach żywych, ale jednocześnie bionika, jako nauka zaj-1 mująca się badaniem budowy oraz zasadami działania organizmów żywych w celu wykorzystania tych wyników do konstrukcji urządzeń technicznychJ stworzyła zupełnie nowe kierunki badań, zasugerowała nowe, efektywne rozwiązania. Układ sterowania ruchem zwierząt wyższych jest modelem systemu sterowania ruchem dla robotów i manipulatorów. Pomimo licznych kontrowersji. wiadomo już obecnie sporo o jego strukturze i znamy pewne zasady działania. Wyniki bardzo licznych badań nad ośrodkami nerwowymi związanymil ze sterowaniem ruchem doprowadziły do ustalenia poglądów na temat ich lokalizacji i powiązań, pozostały natomiast liczne niejasności na temat funkcji poszczególnych ośrodków. Obecnie przyjmuje się [77], że jest to struktura hierarchiczna, w której zazwyczaj wyróżnia się pięć poziomów hierarchii 330 z oddziaływaniami między sąsiadującymi poziomami oraz licznymi bezpośredni-

0 połączeniami nawet przez kilka poziomów, co ma istotny wpływ na dokładać i szybkość przepływu informacji.

Pierwszym poziomem jest ośrodek nadrzędny - kora mózgowa, bę-,jąca układem asocjacyjno-decyzyjnym, w którym następuje ustalenie:

-    celu ruchu w formie rozkazu uruchamiającego specjalny program wykonywania poszczególnych faz ruchu,

-    kryterium optymalności, które ustala m.in. sposób wykonania mchu, ograniczeń związanych z oceną istniejącej sytuacji.

Drugi poziom hierarchii to zespół jąder podkorowych, będący ośrod-bem programującym, koordynującym i generującym stereotypy mchowe. Poziom trzeci to zespół ośrodków nadrdzeniowych głównie w pniu mózgu oraz móżdżek tworzący ośrodek koordynacyjno-decyzyjny zapewniający właściwą dynamikę ruchu. Poziom czwarty tworzy rdzeń kręgowy wraz z nerwami obwodowymi odpowiadającymi za właściwą współpracę odpowiednich grup mięśniowych.

Na poziomie piątym — najniższym, znajdują się zespoły pętli obwo-dowo-rdzeniowych obejmujących neurony znajdujące się w rdzeniu, mięśnie oraz odpowiednie czujniki położenia, szybkości i sił zapewniające optymalny lab prawie optymalny skurcz mięśnia. Należy jednak pamiętać, że podział ten nie jest stały, a funkcje poszczególnych szczebli często uzupełniają się bądź nakładają.

Jeśli spojrzy się na ten schemat budowy i działania układu sterowania ruchem u zwierząt O wyższym stadium rozwoju i porówna się z typowymi problemami i zadaniami stojącymi przed konstruktorami analogicznych urządzeń technicznych, jakże podobne są rozwiązania, z jak wielu rzeczy już dzisiaj korzysta się i jak wiele jeszcze można z dużym pożytkiem zaadaptować. Analiza mchów wykonywanych przez organizmy żywe umożliwia wydzielenie dwóch typów zadań ruchowych.

Pierwszy typ to ruchy stereotypowe, w których odpowiedni sygnał (np. nazwa ruchu) powoduję uruchomienie odpowiedniego zestawu sygnałów dających w wyniku żądaną trajektorię ruchu. Z badań neurofizjologicznych wiadomo, że dzięki ogromnej liczbie połączeń tworzących złożone pętle, w układach pirami-dowych ijSgapiramidowych (są to drogi połączeń między nadrzędnymi a niższymi ośrodkami) jest zakodowanych wiele różnych zestawów ruchów i stereotypów przęstrzenno-czasowych.

Typ drugi to ruchy zmienne nadrzędnie, korygowane na bieżąco, na ogół N kontrolą wzroku i oceną przebiegu ruchu przez układ asocjacyjno-■decyzyjny. Ruchy te mogą także zawierać pewne stereotypowe składowe jako Cementy do budowy ruchów złożonych. Sygnały sterujące wypracowane na ^wyższych szczeblach hierarchii docierają drogami piramidowymi i pozapira-^idowymi do rdzenia, ustawiając parametry i uruchamiając pętle obwodowo-tdzeniowe, tworzące układy sprzężenia zwrotnego sterujące skurczem odpornie!) mięśni.    331