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簡述機(jī)器人如何看和如何識(shí)別物體
簡述機(jī)器人如何看和如何識(shí)別物體
外界物體通過機(jī)器人電子眼在機(jī)器人腦中形成的物體圖形，完全由像素點(diǎn)組成，機(jī)器人很難準(zhǔn)確地識(shí)別出其中的物體圖形。
為了能夠讓機(jī)器人準(zhǔn)確地識(shí)別出腦中的物體圖形，首先我們應(yīng)該將這種由像素點(diǎn)組成的物體圖形轉(zhuǎn)化成機(jī)器人能夠直接識(shí)別的物體圖形，我們可以在機(jī)器人腦中制作出各種性質(zhì)的圖形微粒并記憶在機(jī)器人腦中，構(gòu)成液體的微粒是能夠流動(dòng)的構(gòu)成固體的微粒是不流動(dòng)的，軟物體的微粒能夠壓縮硬物體微粒不能壓縮等等，這些不同性質(zhì)的微粒能夠通過不同物體或液體的不同色彩、光澤和物體表面的特征來自動(dòng)提取。
在這里我們只用一種固體性質(zhì)的微粒來說明機(jī)器人對(duì)物體的識(shí)別，例如：當(dāng)機(jī)器人通過電子眼在腦中形成了一個(gè)正方形，這時(shí)機(jī)器人腦中就用記憶的微粒來自動(dòng)填充這個(gè)正方形（下面我們稱填充出的物體圖形為物體微粒圖形），我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)正方形這時(shí)已經(jīng)被提取出來，如果這時(shí)我們用顯示屏來觀察機(jī)器人腦中的這個(gè)正方形微粒圖形，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)正方形微粒圖形的四個(gè)邊到顯示屏四個(gè)邊的距離很容易顯示出來，顯示屏的長和寬是不變的固定值，這樣計(jì)算機(jī)就能夠很容易計(jì)算出這個(gè)正方形的大小來。我們還需要在計(jì)算機(jī)中設(shè)定一個(gè)微粒的停留時(shí)間，就是說當(dāng)一個(gè)由像素點(diǎn)構(gòu)成的圖形消失后和它對(duì)應(yīng)的微粒圖形有一個(gè)停留時(shí)間，我們可以把這個(gè)停留時(shí)間設(shè)定為0.05秒，這時(shí)我們發(fā)現(xiàn)在機(jī)器人腦中正方形的像素點(diǎn)圖形在一張接一張地刷新，因?yàn)槲⒘Ｓ辛送Ａ魰r(shí)間這樣還沒有等這個(gè)正方形的微粒圖形消
失新的像素點(diǎn)圖形又產(chǎn)生了，因此正方形的微粒圖形這時(shí)只有一個(gè)。當(dāng)我們把這個(gè)正方形在機(jī)器人眼前快速移動(dòng)，這時(shí)在機(jī)器人腦中的這個(gè)正方形微粒圖形由于有停留時(shí)間所以會(huì)在機(jī)器人腦中產(chǎn)生同樣的快速移動(dòng)，這是因?yàn)楫?dāng)我們快速移動(dòng)這個(gè)正方形，正方形的像素點(diǎn)圖形刷新時(shí)就產(chǎn)生了錯(cuò)位，這時(shí)由于這個(gè)正方形的微粒圖形還http://m.stanzs.com沒有消失，所以機(jī)器人腦中就將這個(gè)正方形微粒圖形進(jìn)行移位來與這個(gè)正方形的像素點(diǎn)圖形對(duì)應(yīng)，這樣這個(gè)正方形的微粒圖形就產(chǎn)生了移動(dòng)。由于這個(gè)正方形微粒圖形的四個(gè)邊到顯示屏四個(gè)邊的距離很容易計(jì)算出來，所以不論這個(gè)正方形微粒圖形的大小如何變化位置如何移動(dòng)機(jī)器人都能夠很容易知道。
機(jī)器人腦中知道了一個(gè)物體微粒圖形后就能夠記憶這個(gè)物體微粒圖形，這樣機(jī)器人腦中就存在了這個(gè)物體微粒圖形，如果有其他物體微粒圖形遮擋了這個(gè)物體微粒圖形，機(jī)器人通過記憶仍然能夠保持這個(gè)物體原樣，例如：在機(jī)器人周圍環(huán)境中有多個(gè)物體圖形，那么機(jī)器人腦中就會(huì)形成與之對(duì)應(yīng)的多個(gè)物體微粒圖形，當(dāng)這些物體移動(dòng)時(shí)有時(shí)會(huì)互相遮擋，這時(shí)在機(jī)器人腦中的這些物體微粒圖形仍然保持原樣，這樣機(jī)器人就能夠知道物體微粒圖形被遮擋的部分。
我們可以在機(jī)器人腦中對(duì)距離設(shè)定一種感覺，就是說不同距離會(huì)在機(jī)器人身上引起一種不同的變化，如電流的變化，這樣機(jī)器人就會(huì)對(duì)腦中不同形狀和不同大小的物體產(chǎn)生不同的感覺，例如：一個(gè)正方形長和寬在感覺上是相同的，一個(gè)長方形長和寬的感覺不同，所以當(dāng)機(jī)器人看到正方形和長方形的感覺不同。
機(jī)器人通過眼在機(jī)器人腦中形成了周圍環(huán)境的物體圖形，但機(jī)器人不能把環(huán)境圖形中的單個(gè)物體圖形提取出來，因?yàn)闄C(jī)器人的眼看到的每個(gè)物體圖形和周圍的環(huán)境圖形都連在一起，機(jī)器人根本無法區(qū)分其中的物體。
機(jī)器人通過手觸摸物體時(shí)能夠?qū)ξ矬w上的一個(gè)點(diǎn)、一條邊或一個(gè)面進(jìn)行仔細(xì)觸摸，這樣就能夠?qū)ξ矬w的結(jié)構(gòu)特征有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，如：對(duì)正方體的認(rèn)識(shí)，能夠通過對(duì)正方體每個(gè)邊的位置、長度比和表面的形狀的觸摸來識(shí)別和記憶正方體的特征。不論機(jī)器人身邊有多少物體，機(jī)器人的手總是對(duì)需要的單個(gè)物體進(jìn)行觸摸識(shí)別，當(dāng)通過觸摸識(shí)別出一個(gè)物體的某一部分，就能夠在機(jī)器人腦中提取出記憶的這個(gè)物體的完整觸摸圖形，這樣就能夠知道這個(gè)物體其它部分的樣子和大概的位置，提取出記憶的物體觸摸圖形能夠引導(dǎo)機(jī)器人手的運(yùn)動(dòng)，可以說機(jī)器人不知道該怎樣觸摸一個(gè)物體，但機(jī)器人腦中提取出了記憶的觸摸物體圖形，機(jī)器人就能夠知道手應(yīng)該向物體的哪里觸摸。機(jī)器人用手觸摸一個(gè)物體目的就是要完全識(shí)別并確定這個(gè)物體，當(dāng)機(jī)器人手剛接觸到一個(gè)物體時(shí)，可能會(huì)在機(jī)器人腦中出現(xiàn)多個(gè)記憶中的物體觸摸圖形，如：機(jī)器人手接觸到一個(gè)長方體的角，這時(shí)機(jī)器人識(shí)別了這個(gè)角，但具有這樣角的物體圖形有很多，這時(shí)機(jī)器人腦中提取出具有這樣角的最常見的物體觸摸圖形，如：正方體、長方體，可能通過進(jìn)一步的觸摸發(fā)現(xiàn)這個(gè)物體并不是正方體和長方體，這時(shí)機(jī)器人腦中又通過觸摸確認(rèn)物體圖形來識(shí)別并確定觸摸到的是什么物體。對(duì)于從來沒有觸摸過的物體來說，機(jī)器人腦中并沒有這個(gè)物體的觸摸圖形，這樣對(duì)這個(gè)物體的觸摸識(shí)別就比較費(fèi)力，因?yàn)橥ㄟ^觸摸對(duì)物體的記憶是對(duì)物體的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等特征的記憶，所以對(duì)于從來沒有觸摸過的物
體也能確定它是什么，如：機(jī)器人只觸摸過邊長5厘米的正方體，那么當(dāng)機(jī)器人觸摸到從來沒有觸摸過的邊長是10厘米的正方體時(shí)，機(jī)器人能夠根據(jù)正方體的特征來識(shí)別并確定這也是一個(gè)正方體而且會(huì)知道這個(gè)正方體較大。
一個(gè)具有比較復(fù)雜結(jié)構(gòu)的物體，是由各種簡單的結(jié)構(gòu)組合在一起形成的，機(jī)器人通過對(duì)一個(gè)物體各部分的觸摸認(rèn)識(shí)后就能夠拆解和組合這個(gè)物體在機(jī)器人腦中形成的觸摸圖形。
機(jī)器人感覺到自己對(duì)物體的觸摸，實(shí)際是機(jī)器人腦中的觸摸點(diǎn)在跟隨機(jī)器人圖形的手對(duì)腦中物體圖形的觸摸。機(jī)器人腦中的自身圖形與機(jī)器人做同時(shí)相同的運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人通過手觸摸物體，將觸摸到的變化轉(zhuǎn)化成電流的變化傳入到機(jī)器人腦中自身圖形的手上，因?yàn)闄C(jī)器人腦中的圖形手有明確的坐標(biāo)位置，所以當(dāng)機(jī)器人用手觸摸一個(gè)物體時(shí)就能夠在機(jī)器人腦中形成這個(gè)物體的觸摸圖形。觸摸圖形是由觸摸點(diǎn)來確定的，當(dāng)機(jī)器人手的觸摸點(diǎn)都落在一個(gè)平面上機(jī)器人就確定觸摸到了一個(gè)平面，機(jī)器人的腦能夠按照觸摸點(diǎn)確定的平面填充出這個(gè)平面圖形。在機(jī)器人腦中形成的觸摸圖形雖然是位圖，但對(duì)每一個(gè)物體的觸摸圖形的存儲(chǔ)卻是對(duì)物體圖形的結(jié)構(gòu)和特征的存儲(chǔ)，這樣不但靈活而且占用的存儲(chǔ)空間很小。對(duì)于每一個(gè)記憶的物體圖形，都能夠通過提取物體圖形的結(jié)構(gòu)特征和填充空缺在機(jī)器人腦中組合出需要的物體圖形，反過來機(jī)器人能夠通過機(jī)器人腦中的觸摸點(diǎn)對(duì)腦中形成的物體圖形進(jìn)行觸摸，認(rèn)識(shí)一個(gè)物體的結(jié)構(gòu)特征并進(jìn)行存儲(chǔ)。
如果機(jī)器人只通過眼并不能與物體直接接觸，這樣就不能了解和識(shí)別物體，但我們發(fā)現(xiàn)機(jī)器人通過眼形成的物體視覺圖形和通過手形成的物體觸摸圖形有很多相同處，它們都是位圖在圖形上有相同坐標(biāo)
位置的變化。在機(jī)器人腦中形成兩個(gè)獨(dú)立的區(qū)，一個(gè)是視覺圖形區(qū)另一個(gè)是觸摸圖形區(qū)，一個(gè)物體通過機(jī)器人的眼和手分別在機(jī)器人腦中的視覺圖形區(qū)和觸摸圖形區(qū)形成這個(gè)物體的視覺圖形和觸摸圖形，這兩個(gè)圖形在不同的分區(qū)中坐標(biāo)位置相同，這樣機(jī)器人的腦就能夠把這個(gè)物體的視覺圖形和觸摸圖形重合在一起，使機(jī)器人腦中記憶的物體圖形是帶有顏色的物體觸摸圖形，當(dāng)機(jī)器人看到一個(gè)物體時(shí)就能夠在機(jī)器人腦中的觸摸區(qū)提取出這個(gè)物體的觸摸圖形，觸摸圖形與視覺圖形在坐標(biāo)位置上重合在一起，這樣就使機(jī)器人看到的每一個(gè)物體圖形從視覺形成的環(huán)境圖形中分離出來，如：當(dāng)機(jī)器人看一幅畫時(shí)雖然畫中的每一個(gè)物體圖像到機(jī)器人的距離相等，但在機(jī)器人腦中因?yàn)橛邢鄬?duì)應(yīng)的物體觸摸圖形的提取，所以畫中的圖像在機(jī)器人腦中實(shí)際形成了立體的物體觸摸圖形，這樣機(jī)器人就能夠感覺到畫中物體的遠(yuǎn)近，機(jī)器人看一幅畫時(shí)在腦中提取的觸摸圖形是立體的但視覺圖形是平面的，所以機(jī)器人能夠感覺到物體的遠(yuǎn)近但視覺的立體感不強(qiáng)。
機(jī)器人的視覺和觸覺結(jié)合在一起，機(jī)器人就能夠通過視覺來觸摸和識(shí)別物體。
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