智能服務(wù)機(jī)器人軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、從機(jī)器人誕生以來至現(xiàn)在，工業(yè)機(jī)器人免去了大量的人工重復(fù)操作。然而目前的工業(yè)機(jī)器人只能工作在固定工作環(huán)境，它們?cè)谌粘Ｉ钪袑?duì)普通人的直接幫助遠(yuǎn)還是遜于普羅大眾對(duì)機(jī)器人的狂熱幻想。隨著工業(yè)技術(shù)的日臻成熟，工業(yè)機(jī)器人在制造行業(yè)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在焊接、裝配生產(chǎn)線上的作為重復(fù)勞動(dòng)代勞者使用，對(duì)于稍顯復(fù)雜多變的工作環(huán)境，更進(jìn)一步地，與人類在同一環(huán)境中相互協(xié)作完成任務(wù)，目前的機(jī)器人技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能勝任。另一方面，隨著人口結(jié)構(gòu)的老齡化，以及電子

2、化生活在普羅大眾中普及，普通用戶對(duì)于服務(wù)機(jī)器人進(jìn)入我們?nèi)粘Ｉ畹脑竿苍絹碓綇?qiáng)烈。
　　目前的服務(wù)機(jī)器人由于自身兩方面的障礙無法進(jìn)入普通人的生活，第一是人-機(jī)器人的溝通障礙，第二是機(jī)器人對(duì)于復(fù)雜多變環(huán)境的適應(yīng)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到應(yīng)用要求。為解決這兩個(gè)問題，機(jī)器人研究人員主要從軟件和硬件兩個(gè)方面提高機(jī)器人在一般社會(huì)生活中的適用性。通過提高軟件設(shè)計(jì)水平以及機(jī)器人的感知能力，降低人-機(jī)器人對(duì)話的技術(shù)門檻，提高機(jī)器人對(duì)于復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)能力，增強(qiáng)

3、多層次多優(yōu)先級(jí)任務(wù)的執(zhí)行能力，賦予機(jī)器人以智能。同時(shí)開發(fā)設(shè)計(jì)更加精巧靈活的機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳感器，擴(kuò)大機(jī)器人的活動(dòng)空間。
　　本文針對(duì)機(jī)器人的軟件設(shè)計(jì)短板以及智能性的欠缺，首先從人工智能以及機(jī)器人的文化背景角度出發(fā)，闡述了服務(wù)機(jī)器人所需要的功能定位，總結(jié)了過去四十年中人工智能機(jī)器人設(shè)計(jì)的四種范式:分級(jí)范式、反應(yīng)范式、混合范式，和學(xué)習(xí)范式。在此基礎(chǔ)上本文介紹了一個(gè)智能機(jī)器人RobWen行為控制程序框架的構(gòu)建實(shí)例，通過此框架下的機(jī)器人行

4、為模式設(shè)計(jì)，使得機(jī)器人可以適應(yīng)簡(jiǎn)單的辦公室和校園工作環(huán)境，執(zhí)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)的任務(wù)，對(duì)外界狀態(tài)變化作出靈活響應(yīng)。機(jī)器人程序框架包括以規(guī)劃器為中心感知器、執(zhí)行器、認(rèn)知模塊、以及記憶模塊。
　　本機(jī)器人的軟件架構(gòu)基于分布式機(jī)器人API: Player機(jī)器人開發(fā)平臺(tái)。在Player分布式結(jié)構(gòu)下，機(jī)器人的各項(xiàng)任務(wù)由并發(fā)執(zhí)行的方式實(shí)施。機(jī)器人的各單元以線程的形式可以同時(shí)獨(dú)立完成各自的任務(wù)，通過線程間消息完成交叉任務(wù)的消息傳遞和協(xié)作。
　　在