智能機(jī)器人可視化技術(shù)的應(yīng)用

劉勁威

摘 ? 要：智能機(jī)器人是我國(guó)人工智能在發(fā)展過(guò)程中的衍生產(chǎn)物，已經(jīng)成為了未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。通過(guò)在智能機(jī)器人的構(gòu)建過(guò)程中融入可視化技術(shù)操作，使得越來(lái)越多的人開始知道智能機(jī)器人為生活帶來(lái)的幫助，也有越來(lái)越多的相關(guān)學(xué)者開始研究智能機(jī)器人的可視化技術(shù)發(fā)展，本文通過(guò)對(duì)可視化技術(shù)和智能機(jī)器人的概念進(jìn)行界定，通過(guò)分析智能機(jī)器人的可視化流程和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，來(lái)促進(jìn)我國(guó)對(duì)于智能機(jī)器人可視化技術(shù)的研究應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能機(jī)器人 ?可視化 ?技術(shù)應(yīng)用 ?人工智能

中圖分類號(hào)：TP242.6 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）07（c）-0001-02

伴隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展，數(shù)據(jù)可視化從可視化技術(shù)中脫穎而出，獲得了社會(huì)的廣泛關(guān)注。可視化的應(yīng)用不僅可以增強(qiáng)數(shù)據(jù)方面的呈現(xiàn)效果，也可以使其中的隱藏信息得以被發(fā)現(xiàn)。當(dāng)前我國(guó)的可視化應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，無(wú)論是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)還是交通數(shù)據(jù)，或者是文本數(shù)據(jù)和生物醫(yī)藥等方面，可視化技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)深入到人們生活的各個(gè)領(lǐng)域，而在智能機(jī)器人中融合可視化技術(shù)也可以使我國(guó)的智能機(jī)器人制造產(chǎn)業(yè)獲得長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展。

1 ?可視化技術(shù)與智能機(jī)器人的理論界定

1.1 可視化技術(shù)

可視化技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中可以被用來(lái)解釋大量的數(shù)據(jù)，所以科學(xué)和工程計(jì)算領(lǐng)域?qū)τ诳梢暬夹g(shù)有了較早的應(yīng)用，可視化主要是將數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)化為圖形，從而賦予一些人們對(duì)于數(shù)據(jù)無(wú)法直接進(jìn)行理解的洞察力內(nèi)容。漸漸地可視化技術(shù)會(huì)應(yīng)用到更多的領(lǐng)域當(dāng)中，上到高速飛行模擬下到分子結(jié)構(gòu)式，可視化技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)在已經(jīng)無(wú)處不在。而在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的發(fā)展過(guò)程中，可視化技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行了強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，通過(guò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程可視化服務(wù)來(lái)促進(jìn)可視區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，注意內(nèi)容的核心技術(shù)是可視化的服務(wù)器硬件和軟件，而科學(xué)可視化的主要過(guò)程就是借助于建模手段來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)渲染，通過(guò)將數(shù)據(jù)直接映射成物體的幾何圖元在將幾何圖元直接描繪成圖形或者是圖像，使得繪制的圖形更加具有真實(shí)感。而且渲染本身是基于光學(xué)原理的光澤模型來(lái)計(jì)算物體可見面投影到觀察者眼中的光亮大小和色彩組成的，從而產(chǎn)生更加具有真實(shí)感的圖形內(nèi)容。可以說(shuō)，科學(xué)可視化已經(jīng)在我國(guó)的各行各業(yè)中有了明確的應(yīng)用價(jià)值，所以，在我國(guó)智能機(jī)器人的制造過(guò)程中也在逐步的應(yīng)用可視化技術(shù)，使得這一技術(shù)逐漸為大眾所知，并且成為我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的又一推動(dòng)力量。

1.2 智能機(jī)器人概念

而當(dāng)前所謂的智能機(jī)器人，就是將機(jī)器載體進(jìn)入智能化階段，通過(guò)賦予機(jī)器人一定的交互與決策能力來(lái)讓智能機(jī)器人具備一定的自我學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)造能力，而且這一機(jī)器載體不僅可以是機(jī)械構(gòu)造的，也可以是由生物和細(xì)胞進(jìn)行構(gòu)建的。總的來(lái)說(shuō)，智能機(jī)器人就是將人工智能技術(shù)與現(xiàn)代機(jī)器人的構(gòu)造相結(jié)合，通過(guò)一些明確的任務(wù)和實(shí)時(shí)模型作為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行問(wèn)題的解決，而且這一解決過(guò)程不僅僅是單純的對(duì)固定性問(wèn)題行思考，更多的時(shí)候已經(jīng)可以有智能機(jī)器人做出一定的決策，并且制定相應(yīng)的規(guī)劃，從而使智能機(jī)器人具備一定的學(xué)習(xí)功能和自我管理性功能。在智能機(jī)器人的分類過(guò)程中，不僅可以分為初級(jí)智能機(jī)器人和高級(jí)智能機(jī)器人，也可以通過(guò)機(jī)器人的自主性作為標(biāo)準(zhǔn)劃分為傳感性與自主性機(jī)器人，這些劃分標(biāo)準(zhǔn)在我國(guó)智能機(jī)器人的構(gòu)建過(guò)程當(dāng)中有著十分重要的意義和價(jià)值。

1.3 智能機(jī)器人可視化功能性能要求

智能機(jī)器人的可視化交互設(shè)計(jì)的主要功能有仿真和監(jiān)控兩個(gè)方面，仿真就是在可視化的過(guò)程中通過(guò)將工作環(huán)境轉(zhuǎn)化為圖形化的編程控制程序來(lái)進(jìn)行仿真，并且通過(guò)一定的圖形和數(shù)字方式來(lái)顯示仿真結(jié)果，從而更好的驗(yàn)證程序的準(zhǔn)確性。而監(jiān)控則是智能機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中通過(guò)一些圖形圖像或數(shù)字的形式來(lái)顯示智能機(jī)器人的位置與監(jiān)控功能。在工作過(guò)程中，首先需要通過(guò)可視化來(lái)借助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)給機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)輸送相應(yīng)的控制指令，而控制程序則會(huì)將機(jī)器人的位置角度等信息實(shí)時(shí)發(fā)送給可視化，從而可視化根據(jù)所得信息在界面中進(jìn)行機(jī)器人當(dāng)前情況的反饋。而在監(jiān)控功能中，可視化首先會(huì)通過(guò)一路網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行控制指令的發(fā)送從而控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，另一路則通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)獲取相應(yīng)的視頻數(shù)據(jù)并將視頻顯示在可視化界面當(dāng)中。

2 ?智能機(jī)器人可視化技術(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

2.1 積木世界

積木世界主要完成積木世界工作環(huán)境的新建、保存、打開、修改功能。其中新建有在線溝通模式和離線溝通模式，在線溝通模式就是在監(jiān)控模式下通過(guò)實(shí)際機(jī)器人行走的過(guò)程來(lái)對(duì)前方環(huán)境的掃描從而獲得相應(yīng)的構(gòu)圖，極限構(gòu)圖則是在仿真狀態(tài)下利用積木元素來(lái)構(gòu)建相應(yīng)的積木世界環(huán)境，打開則是將已經(jīng)導(dǎo)入的工作環(huán)境進(jìn)行建立，并可以工作環(huán)境的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的修改。“保存”是將己建立的積木世界工作環(huán)境保存為XML文件。“退出”是完成當(dāng)可視化交互界面使用完畢后，退出可視化界面的功能。

2.2 庫(kù)管理

庫(kù)管理是完成對(duì)積木庫(kù)和機(jī)器人庫(kù)的管理過(guò)程。庫(kù)管理包含“積木庫(kù)”和“機(jī)器人庫(kù)”兩個(gè)部分。其中，“積木庫(kù)”是各種積木元素的集合，包括矩形障礙物、椅子、床、柜子、桌子、灶臺(tái)、沙發(fā)、電視柜、茶幾九種障礙物，可以比較完整的描述一個(gè)室內(nèi)環(huán)境。同理，“機(jī)器人庫(kù)”則是各類機(jī)器人的集合。積木庫(kù)管理和機(jī)器人庫(kù)管理完成的功能是對(duì)積木庫(kù)和機(jī)器人庫(kù)中的元素進(jìn)行添加、刪除、保存的功能。

2.3 機(jī)器人控制

機(jī)器人控制完成在仿真和監(jiān)控模式中控制機(jī)器運(yùn)動(dòng)的功能。機(jī)器人控制包含“遙控”、“路徑規(guī)劃（A*）;“路徑規(guī)劃（彈性帶）”、“腳本編輯”四個(gè)部分，其中“路徑規(guī)劃（A* ）”是通過(guò)使用A*算法在積木世界環(huán)境中規(guī)劃出一條可行路徑，并使機(jī)器人按照規(guī)劃的路徑運(yùn)動(dòng);“路徑規(guī)劃（彈性帶）”是通過(guò)彈性帶算法在積木世界環(huán)境中規(guī)劃出一條可行路徑，并使機(jī)器人按照規(guī)劃的路徑運(yùn)動(dòng);“腳本編輯”是通過(guò)編輯特定語(yǔ)法規(guī)則的一系列腳本發(fā)送給機(jī)器人，使機(jī)器人按照腳本進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

2.4 工作模式

工作模式就是機(jī)器人的工作在任何狀態(tài)下都有仿真和監(jiān)控兩種模式，仿真是通過(guò)對(duì)圖形化的編程得到的控制程序進(jìn)行仿真所運(yùn)用到的可視化模式，這一階段中可視化和圖形化的編程屬于實(shí)時(shí)交互信息過(guò)程中，而監(jiān)控則是在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)可視化來(lái)對(duì)機(jī)器人起到一定的監(jiān)控作用，這一過(guò)程中可視化與機(jī)器人處于實(shí)時(shí)交互信息過(guò)程中。

2.5 信息顯示

信息顯示就是將現(xiàn)有的環(huán)境信息和機(jī)器人相關(guān)信息以及視頻直接顯示到界面當(dāng)中，環(huán)境信息包括環(huán)境的大小和現(xiàn)狀情況，機(jī)器人信息則包括機(jī)器人當(dāng)前所處的位置與角度，視頻是在監(jiān)控過(guò)程中機(jī)器人能否通過(guò)攝像頭來(lái)獲取相應(yīng)的信息情況，另外信息顯示還包括網(wǎng)絡(luò)連接是否正常的情況顯示。

3 ?結(jié)語(yǔ)

智能機(jī)器人在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中已經(jīng)逐漸走入了千家萬(wàn)戶，而智能機(jī)器人的應(yīng)用，也讓人類的生活變得更加便捷高效，在這一過(guò)程中，只有切實(shí)把握智能機(jī)器人的新技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合現(xiàn)有的科學(xué)研究成果來(lái)對(duì)智能機(jī)器人進(jìn)行分析整整合，才能更好的將智能型設(shè)備應(yīng)用在日常生活中，從而提升社會(huì)公眾的生活質(zhì)量。

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