操作人員與機(jī)器人聯(lián)系裝置的各類裝置分析與介紹

　　為了人能有效地參與機(jī)器人的控制，甚至與機(jī)器人共同完成任務(wù)，建立操作人員與機(jī)器人之間的交互作用很重要。在機(jī)器人各種級別的控制中，用各種聯(lián)系語言和硬件去實(shí)現(xiàn)這種交互作用。聯(lián)系裝置可分為兩大類，給定裝置和顯示機(jī)器人發(fā)出的信息的裝置。

　　給定裝置包括指令臺，組合控制板、執(zhí)行裝置及其部件的機(jī)械模型、目標(biāo)指示裝置、電子計算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)終端、語言指令裝置等。

　　當(dāng)機(jī)器人處于手控狀態(tài)時，指令臺和組合控制板發(fā)出高散的和模擬的指令去控制機(jī)器人的各個分系統(tǒng)（如機(jī)械手的傳動裝置）。指令臺和組合控制板也可用于變換機(jī)器人的工作程序。在監(jiān)控狀態(tài)和編機(jī)器人程序時，操縱者可用指令臺和組合控制板發(fā)出指令。

　　執(zhí)行裝置及其部件的機(jī)械模型是機(jī)器人處于模仿控制狀態(tài)下的給定裝置。為此，廣泛應(yīng)用手柄和機(jī)械手。例如，用手柄可給定機(jī)械手手爪的移動速度向量。

　　目標(biāo)指示裝置用于在機(jī)器人工作區(qū)內(nèi)分辨出工作對象，即找出目標(biāo)，并測定它的空間坐標(biāo)。為此，可用超聲波，激光其它類型的測距儀。但是，這時必須有附加的設(shè)備，以便操作者用眼睛檢查測距儀是否對準(zhǔn)了選定的對象。

　　在遠(yuǎn)距離控制的機(jī)器人中，目標(biāo)指示裝置是在它的電視觀測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)成的。我們將在后面研究列寧格勒加里寧工學(xué)院研制的電視目標(biāo)指示系統(tǒng)。

　　語言指示裝置使人能以最習(xí)慣的方式給機(jī)器人下達(dá)命令。這時人可用語言聯(lián)系的標(biāo)準(zhǔn)手段從遠(yuǎn)距離給機(jī)器人下達(dá)命令。當(dāng)人與機(jī)器人共同完成工作時，這樣做是很重要的。由于辨識語言是非常復(fù)雜的問題，所以用語言控制機(jī)器人至今未能得到推廣?，F(xiàn)在僅個別地實(shí)現(xiàn)了限于2～3千個單詞的語音辨識裝置，而且還只能由一、二個發(fā)音標(biāo)準(zhǔn)的人員使用。

　　除上述的給定裝置外，操作者也可以電子計算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)終端（電傳打字機(jī)、臺式打字機(jī)、顯示器等）同機(jī)器人聯(lián)系。

　　信息顯示裝置分為機(jī)械式的、視覺的和聲音的。

　　機(jī)械式信息顯示裝置能量**限度地、最自由地使操作人員感覺器官參與機(jī)器人的控制過程。方法是，有效地動態(tài)顯示出外界對象與機(jī)器人交互作用的信息及他們在空間的方位信息。采用這樣裝置的例子有，觸覺直觀顯示器，能顯示出作用力的機(jī)器人機(jī)械手，顯示水下機(jī)器人空間方位的可移動操作臺。

　　顯示信息的視覺裝置由很多設(shè)備組成，其中有；信息臺、繪圖機(jī)、機(jī)器人形象電視系統(tǒng)，其它視覺反饋信息的信息源及電子計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)終端。

　　聲音顯示裝置對人的聽覺器官起作用。在最簡單的情況下，聲音反饋以單一信號形式引起操作者的注意，或者發(fā)出危險警報。在更復(fù)雜的情況下，聲音信號中含有機(jī)器人與環(huán)境交互作用的信息，或者含有機(jī)器人分系統(tǒng)的狀態(tài)信息。例如，聲音信號的頻率就能含有與機(jī)械手產(chǎn)生的力的大小有關(guān)的信息。機(jī)器人與操作者用口頭語言聯(lián)系的最完善形式。后面將介紹這種裝置中的一個具體方案。

　　按照所需要的器件的特征和所用的物理原理對操作者與機(jī)器人的聯(lián)系裝置進(jìn)行分類不能反映聯(lián)系裝置在各種級別的控制系統(tǒng)中使用的區(qū)別。人與機(jī)器人聯(lián)系裝置的分級結(jié)構(gòu)如表1所示。

　　從這個表可以看出，在機(jī)器人較低級別（Ι～Ⅱ）的控制中，操作者與機(jī)器人聯(lián)系語言和機(jī)器人與操作者聯(lián)系語言有本質(zhì)的差別。在第四、五級別控制中所用的語言趨于一致，并向人的自然語言方向發(fā)展。同時還可以看出，給定裝置和信息顯示裝置是接近的，而在第五級別控制中它們就合成一個聯(lián)系裝置了。