你可能熟悉阿斯莫夫的機(jī)器人三原則，這因在他的許多科幻小說(shuō)里被提及而出名。不過(guò)，你可能沒(méi)意識(shí)到還有另外三個(gè)組織原則（或許嚴(yán)格意義上不能叫做原則）—機(jī)器人3C原則，它在現(xiàn)代機(jī)器人設(shè)計(jì)中很重要。

軍隊(duì)里用的溝通，命令和控制（有時(shí)稱(chēng)其為3C），也是通過(guò)分布式要素實(shí)現(xiàn)采集、處理和傳播信息的三個(gè)關(guān)鍵原則，今天用以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的技術(shù)可以認(rèn)為是把分布式力量要素組合的結(jié)果—-雖然主要依賴(lài)機(jī)械力，不過(guò)這些“C”要素也可以應(yīng)用于機(jī)器人分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

圖二：使用“3C”使控制分散的機(jī)器人系統(tǒng)更簡(jiǎn)單。（來(lái)源：IStockPhoto.com）

1.溝通

溝通大概是一個(gè)分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最容易明白的一個(gè)元素。用于成像、定位，環(huán)境監(jiān)測(cè)，電源和電動(dòng)機(jī)控制（只列舉了一點(diǎn)）的多元素之間需要彼此“交流”并和集中控制器“交流”，集中控制器的作用是管理冰協(xié)調(diào)完成一項(xiàng)任務(wù)的詳細(xì)活動(dòng)。標(biāo)準(zhǔn)通信接口，有線(xiàn)的或無(wú)線(xiàn)的，用于從系統(tǒng)邊緣傳輸信息到中央控制器。當(dāng)中央控制器需要發(fā)送指令到邊緣元素時(shí)，也許會(huì)給傳感器發(fā)送指令更新或者增加一個(gè)步進(jìn)馬達(dá)，使用同一個(gè)接口。微控制器（MCUs）通常是終端節(jié)點(diǎn)內(nèi)大腦，它們支持各種通信接口以簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)傳輸。

通常來(lái)說(shuō)，最小化從邊緣到中央控制器的數(shù)據(jù)流很方便，因此額外的處理能力經(jīng)常被移到這些終端節(jié)點(diǎn)。終端節(jié)點(diǎn)獨(dú)立處理事情直接省略了中間的數(shù)據(jù)流。當(dāng)邊緣設(shè)備更加自主，只有關(guān)鍵更新或請(qǐng)求任務(wù)才會(huì)需要主控制器的參與。舉個(gè)例子，傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)常需要進(jìn)行處理來(lái)判斷它是否處在允許的范圍內(nèi)。如果每次測(cè)量結(jié)果都被發(fā)送到中央控制器，將會(huì)產(chǎn)生巨大的數(shù)據(jù)流并且要求控制器擁有額外的處理能力。如果傳感器能夠自主完成處理過(guò)程，并且只在文本超出知識(shí)范圍（或者朝著那個(gè)方向）時(shí)才報(bào)告給控制器，巨大的中央控制器數(shù)據(jù)帶寬和處理能力就能被節(jié)省。

對(duì)于復(fù)雜的傳感算法來(lái)說(shuō)，多數(shù)據(jù)流可能需要被聯(lián)合和處理，來(lái)看看中央處理器是否要采取一些行動(dòng)。舉個(gè)例子，同速度距離測(cè)量一起的影像信息可能展示一個(gè)物體沿著某個(gè)運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。如果這些文本能夠被結(jié)合，也許使用一個(gè)能控制幾個(gè)關(guān)鍵邊緣傳感器的分散本地控制器，就能傳送警告給中央控制器，并作出反應(yīng)。

通常這些復(fù)雜的功能要求高級(jí)信號(hào)處理能力，這甚至在低廉的MCU上就能實(shí)現(xiàn)。比如在德州儀器MSP430 MCU家族里，甚至有許多的低廉設(shè)備有并聯(lián)和加速功能。這種能力促成了簡(jiǎn)單的數(shù)字信號(hào)處理（DSP）算法，這種算法經(jīng)常在聯(lián)合多傳感器文本時(shí)用到，叫做傳感器融合，為了智能和獨(dú)立的運(yùn)算。許多的MCU提供超高表現(xiàn)的DSP能力，經(jīng)常用于更復(fù)雜的任務(wù)比如成像系統(tǒng)。簡(jiǎn)單的MAC對(duì)大范圍的低水平任務(wù)來(lái)說(shuō)足夠了，并且經(jīng)常顯著提高使用更復(fù)雜設(shè)備的執(zhí)行效率。