Рис.1. Автономный мобильный робот MARGE.
Данный автономный мобильный робот полностью автономен, не требует оператора, может наводиться и воздействовать на объекты (поиск объекта, поиск маркера, нанесенного на объект, стыковка с объектом), несмотря на присутствие во внешней среде непредвиденных помех (рис.1).
Режимы работы АМР сделаны по образцу простейших насекомых. Поведения таких животных есть результат взаимодействия так называемых стимулирующих и реагирующих на различные проявления внешней среды действий. Эти действия подразумеваются как ответная реакция организма и мотивационное состояние (голод, страх и т.п.). Таким образом, в случае АМР это применяется следующим образом: когда необходимо избежать столкновений, включается режим объезда помех, если же требуется обнаружить цель, то включается режим ее поиска.
Эти два вышеупомянутых режима запрограммированы с помощью нечеткой логики , которая позволяет провести быстрое преобразование информации от входа к выходу, минимально использовать так называемые "заложенные рекомендации", упростить систему. Существует несколько трудностей к использованию традиционных нечетких схем, а именно: добавление новых входов приводит к увеличению числа правил по экспоненциальному закону, что в свою очередь делает невозможным ручное описание системы, а, кроме того, работа системы в реальном масштабе времени требует специального "железа". Для решения этих проблем предлагается использовать первичную обработку информации: строится сеть, состоящая из нечетких узлов (переменных), в которой выход обработанного узла подается на вход другого. Таким образом, получается многоэтапный процесс, в отличии от традиционных схем, где все преобразования осуществляются за один шаг.
Режимы поиска цели и объезда помех рассматриваются в двух аспектах: рулевое управление и управление скоростью АМР.
Управление скоростью ориентировано на показания ультразвуковых датчиков, обеспечивающих левый и правый обзор, а также пространство перед АМР. Согласно заложенным нечетким правилам, робот едет с максимальной скоростью к цели, если с трех сторон нет преград, и тормозит при появлении помехи с любой стороны.
Экспертные правила рулевого управления позволяют АМР двигаться по коридору практически параллельно стенам, объезжать небольшие помехи, выбираться из полузамкнутых преград, бесцельно "бродить" по местности (за счет введения случайного числа), наводиться на цель по показаниям системы технического зрения.
Решающие правила по каждому управлению образуют нечеткий мультиплексор, который согласно показаниям датчиков выбирает либо режим наведения и движения к цели, либо режим объезда помех.
Программирование нечетких правил происходит в специально созданной автором среде PCFuz. Данный пакет не требует специального "железа" и работает в таких операционных средах как OS-9, UNIX и MSDOS. PCFuz состоит из трех частей:
Файл начальных установок содержит константы, лингвистические нечеткие множества, нечеткие переменные и нечеткие правила, определенные программистом. Этот файл с помощью переводчика преобразуется в таблицу правил. В режиме запуска программы активны только эта таблица и блок реального масштаба времени, реализованный на микропроцессоре Motorola 68040.
На АМР установлены различные типы датчиков (рис.2). 13 ультразвуковых с малым углом обзора и 6 с большим углом обзора; суммарное поле обзора составляет 240 градусов. Кроме того, в робот вмонтированы 2 камеры на основе ПЗС структур, которые составляют систему технического зрения АМР, и тактильные сенсоры для предотвращения столкновений в случае отказа нечеткой системы.
На АМР реализована многопроцессорная структура. Система предотвращения столкновений по показаниям датчиков с большим углом обзора реализована на базе процессора Z-80, а по показаниям датчиков с малым углом - на базе микроконтроллера Motorola 68HC11. Кроме того, в плату вмонтированы 3 контроллера Motorola 68040 и две видеокарты.
Данный робот может применяться в океанских и космических исследованиях, спасательных операциях и в других опасных и рисковых ситуациях. Робот завоевал первое место на проходившей в США в 1993 году 11-ой национальной конференции, посвященной искусственному интеллекту.