1.1.2　Shakey和Stanford Cart

大约在20世纪70年代末，移动机器人技术有了很大的飞跃。在美国斯坦福国际研究所（SRI），Nilsson开发并编程了Shakey^[253]（见图1.11），能在基于网格的环境下导航。这项技术的进步得益于之前30多年现代电子学、用户友好软件接口、人工智能开发的分析模型和工具的发展。Shakey能够完成需要计划、导航、通过像A*搜索算法这样的搜索方法寻找路径以及运用像霍夫变换和可视图方法这样的复杂技术的任务。启动后，Shakey由SDS-940计算机控制，此台计算机有64K的24位内存，编程通过Fortran和LISP完成。在之后的版本中，PDP-10/PDP-15接口替代了SDS-940计算机。之后的像Stanford Cart和CMU Rover这样的机器人都是作为Shakey的直系后代被开发出来的，同时在尽力弥补Shakey的不足。

图1.11　1972年的Shakey（这个标志性的机器人从20世纪60年代末到20世纪70年代初在SRI被设计出来。Nilsson^[253]将Shakey描述为“被赋予有限的能力去感知、模拟它的环境”的移动机器人系统。它可以用基于网格的方法导航，也能够重新排列一些简单的对象。Shakey是加利福尼亚山景城计算机历史博物馆的展品。图片来自commons.wikimedia.org）

Stanford Cart是Adams在1960年为他的研究项目而制作的带机载电视的遥控移动机器人，之后的改进由Earnest、McCarthy和Moravec在20年的时间里指导完成。他们把它开发成第一个机器人公路车，尽管它被广泛用于视觉导航的研究。Adams制作这个车是为了支持他在NASA JPL项目Prospector上的研究，希望可以在地球利用无线电控制遥控月球表面的机器人。Stanford Cart有四个小的自行车轮子，附有由汽车电池供能的电动机，它还带着朝向前方的电视摄像机。Cart是通过机载电视与其环境互动的。之后，从20世纪70年代中期到末期，Moravec将它编程为可以在杂乱的环境中自主地导航。尽管如此，它的速度非常慢，陷入困境时平均速度为10～15分钟走1米，在每次困境最后，它会停下来拍照，然后缓慢地处理这些图像以规划它接下来的路径，这个过程会持续。越过20米的路程，同时还要躲避障碍物，通常会花费大约5小时。

Walter的海龟和Nilsson的Shakey基本上是两个隔着20年的孤立事件，其间没有明显的实验进展，但整体来说人工智能在理论上得到了发展：以Wiener为首的控制论、促使Toda的ANIMAT诞生的人工动物基础及早期想法、促使电子处理器诞生的电子通用集成。在20世纪70年代末，由于人工智能、电子、计算机科学、软件设计等的创新，移动机器人的发展周期变得简单多了。下面我将重温这些技术的发展和范式的转变。