王子祺

我們的機(jī)器人本次試驗(yàn)任務(wù)的路線如下圖所示。共分4次任務(wù)，分別用不同顏色框來(lái)表示。在這次智能機(jī)器人操作系統(tǒng)中我們做了幾種新的嘗試，取得了不錯(cuò)的效果，現(xiàn)在介紹如下。

“狀態(tài)機(jī)”的運(yùn)用有效提高操作效率

在操作智能機(jī)器人的過(guò)程中，操作人員常需在各種不同的程序中來(lái)回切換，操作工作的繁瑣可想而知。

為了降低操作人員切換程序時(shí)繁瑣的操作，我們制作了一個(gè)新的操作系統(tǒng)來(lái)簡(jiǎn)化原有的操作，從而縮短操作時(shí)間，提高效率。為了達(dá)到這個(gè)目的，我們?cè)诔绦蛑惺褂昧恕盃顟B(tài)機(jī)”。

狀態(tài)機(jī)是一種概念性機(jī)器，它能采取某種操作來(lái)響應(yīng)一個(gè)外部事件。具體采取的操作不僅能取決于接收到的事件，還取決于各個(gè)事件的發(fā)生順序。之所以狀態(tài)機(jī)能做到這一點(diǎn)，是因?yàn)闄C(jī)器在跟蹤一個(gè)內(nèi)部狀態(tài)，它會(huì)在收到事件后進(jìn)行更新。為一個(gè)事件而響應(yīng)的行動(dòng)不僅取決于事件本身，還取決于機(jī)器的內(nèi)部狀態(tài)。另外，采取的行動(dòng)還會(huì)決定并更新機(jī)器的狀態(tài)。這樣一來(lái)，任何邏輯都可建成一系列事件/狀態(tài)組合。

狀態(tài)機(jī)可歸納為4個(gè)要素，即“現(xiàn)態(tài)”“條件”“動(dòng)作”“次態(tài)”。這樣的歸納，主要是出于對(duì)狀態(tài)機(jī)的內(nèi)在因果關(guān)系考慮?！艾F(xiàn)態(tài)”和“條件”是因，“動(dòng)作”和“次態(tài)”是果。詳解如下：

①現(xiàn)態(tài)：是指當(dāng)前所處的狀態(tài)。

②條件：又稱(chēng)為“事件”，當(dāng)一個(gè)條件被滿足，將會(huì)觸發(fā)一個(gè)動(dòng)作，或者執(zhí)行一次狀態(tài)的遷移。

③動(dòng)作：條件滿足后執(zhí)行的動(dòng)作。動(dòng)作執(zhí)行完畢后，可以遷移到新的狀態(tài)，也可以仍舊保持原狀態(tài)。動(dòng)作不是必需的，當(dāng)條件滿足后，也可以不執(zhí)行任何動(dòng)作，直接遷移到新?tīng)顟B(tài)。

④次態(tài)：條件滿足后要遷往的新?tīng)顟B(tài)。“次態(tài)”是相對(duì)于“現(xiàn)態(tài)”而言的，“次態(tài)”一旦被激活，就轉(zhuǎn)變成新的“現(xiàn)態(tài)”了。

狀態(tài)轉(zhuǎn)移示意圖：

線性加速模塊

當(dāng)面對(duì)較長(zhǎng)距離又需要以較快的速度通過(guò)時(shí)，線形加速模塊可以幫助我們完成這項(xiàng)任務(wù)。它相較于直接輸入功率運(yùn)行的電機(jī)模塊的好處是，整個(gè)操作過(guò)程中車(chē)體移動(dòng)比較穩(wěn)定，不會(huì)有劇烈晃動(dòng)的情況出現(xiàn)。

陀螺儀傳感器自檢模塊

對(duì)于此次試驗(yàn)場(chǎng)地的特殊性（場(chǎng)地線較直）而又因?yàn)楣怆妭鞲衅鲗?duì)結(jié)構(gòu)要求較高，所以我們使用了對(duì)整體結(jié)構(gòu)要求較小的陀螺儀代替了一個(gè)光感儀。然而因?yàn)槲粗?，陀螺儀在某些情況下讀數(shù)會(huì)不準(zhǔn)確，我們采用了陀螺儀自檢模塊，就是在問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)可以即時(shí)進(jìn)行修改，從而避免之后程序的不準(zhǔn)確。

自動(dòng)測(cè)光值模塊

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有時(shí)光感可能讀出不同的值，從而造成程序運(yùn)行效果不理想。因此我們需要一種能監(jiān)測(cè)機(jī)器人所在位置的光值的模塊。但與以前的版本不同的是，因?yàn)槲覀儗?shí)現(xiàn)了操作系統(tǒng)，所以無(wú)論機(jī)器人在哪里我們都可以事實(shí)測(cè)量機(jī)器人所在位置的光值。這極大地增強(qiáng)了循線，直角校正的穩(wěn)定性和可靠性。

程序主要分為兩部分：實(shí)時(shí)測(cè)量當(dāng)時(shí)的光值，對(duì)讀取的光值進(jìn)行處理。

（說(shuō)明：為了彌補(bǔ)使用不同光感而產(chǎn)生的誤差，所以我們對(duì)左右兩個(gè)光值進(jìn)行分別處理。因此有左光感黑/白，右光感黑/白，4個(gè)數(shù)值要進(jìn)行處理。上圖僅展示了部分程序。）