1.1.2　Shakey和Stanford Cart

大約在20世紀70年代末，移動機器人技術有了很大的飛躍。在美國斯坦福國際研究所（SRI），Nilsson開發并編程了Shakey^[253]（見圖1.11），能在基于網格的環境下導航。這項技術的進步得益于之前30多年現代電子學、用戶友好軟件接口、人工智能開發的分析模型和工具的發展。Shakey能夠完成需要計劃、導航、通過像A*搜索算法這樣的搜索方法尋找路徑以及運用像霍夫變換和可視圖方法這樣的復雜技術的任務。啟動后，Shakey由SDS-940計算機控制，此臺計算機有64K的24位內存，編程通過Fortran和LISP完成。在之后的版本中，PDP-10/PDP-15接口替代了SDS-940計算機。之后的像Stanford Cart和CMU Rover這樣的機器人都是作為Shakey的直系后代被開發出來的，同時在盡力彌補Shakey的不足。

圖1.11　1972年的Shakey（這個標志性的機器人從20世紀60年代末到20世紀70年代初在SRI被設計出來。Nilsson^[253]將Shakey描述為“被賦予有限的能力去感知、模擬它的環境”的移動機器人系統。它可以用基于網格的方法導航，也能夠重新排列一些簡單的對象。Shakey是加利福尼亞山景城計算機歷史博物館的展品。圖片來自commons.wikimedia.org）

Stanford Cart是Adams在1960年為他的研究項目而制作的帶機載電視的遙控移動機器人，之后的改進由Earnest、McCarthy和Moravec在20年的時間里指導完成。他們把它開發成第一個機器人公路車，盡管它被廣泛用于視覺導航的研究。Adams制作這個車是為了支持他在NASA JPL項目Prospector上的研究，希望可以在地球利用無線電控制遙控月球表面的機器人。Stanford Cart有四個小的自行車輪子，附有由汽車電池供能的電動機，它還帶著朝向前方的電視攝像機。Cart是通過機載電視與其環境互動的。之后，從20世紀70年代中期到末期，Moravec將它編程為可以在雜亂的環境中自主地導航。盡管如此，它的速度非常慢，陷入困境時平均速度為10～15分鐘走1米，在每次困境最后，它會停下來拍照，然后緩慢地處理這些圖像以規劃它接下來的路徑，這個過程會持續。越過20米的路程，同時還要躲避障礙物，通常會花費大約5小時。

Walter的海龜和Nilsson的Shakey基本上是兩個隔著20年的孤立事件，其間沒有明顯的實驗進展，但整體來說人工智能在理論上得到了發展：以Wiener為首的控制論、促使Toda的ANIMAT誕生的人工動物基礎及早期想法、促使電子處理器誕生的電子通用集成。在20世紀70年代末，由于人工智能、電子、計算機科學、軟件設計等的創新，移動機器人的發展周期變得簡單多了。下面我將重溫這些技術的發展和范式的轉變。