智能空間下基于分層任務(wù)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)機(jī)器人任務(wù)規(guī)劃研究.pdf

1、隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，服務(wù)機(jī)器人已經(jīng)越來(lái)越多地走入人們的生活，在日常生活服務(wù)，特別是助老助殘領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。任務(wù)規(guī)劃在一定程度上標(biāo)志著機(jī)器人的智能水平，是進(jìn)行規(guī)劃與決策的關(guān)鍵。服務(wù)機(jī)器人所處的環(huán)境大多具有很強(qiáng)的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性，如何讓機(jī)器人在動(dòng)態(tài)環(huán)境下進(jìn)行自主的任務(wù)規(guī)劃和執(zhí)行是機(jī)器人任務(wù)規(guī)劃領(lǐng)域研究的難點(diǎn)。近年來(lái)，基于成本相對(duì)較低的智能空間(Intelligent Space)技術(shù)為服務(wù)機(jī)器人環(huán)境信息的獲取提供了便捷。分層任務(wù)網(wǎng)絡(luò)(

2、Hierarchical task network，HTN)規(guī)劃作為智能規(guī)劃領(lǐng)域的經(jīng)典方法，以其更類似人類思維的特點(diǎn)，在機(jī)器人任務(wù)規(guī)劃領(lǐng)域有很好的適用性。本文旨在智能空間技術(shù)的支持下，研究機(jī)器人與智能空間交互的復(fù)雜動(dòng)態(tài)環(huán)境下服務(wù)機(jī)器人任務(wù)規(guī)劃以及場(chǎng)景改變時(shí)的在線再規(guī)劃技術(shù)。本文的工作主要分為以下幾部分:
　　(1)研究家庭環(huán)境下機(jī)器人任務(wù)和子任務(wù)分解問(wèn)題，生成不同級(jí)別、不同功能的子任務(wù)和原子任務(wù)。根據(jù)任務(wù)和子任務(wù)的性質(zhì)給出機(jī)器人或

3、智能空間所能理解的服務(wù)任務(wù)的具體定義。采用JSHOP2規(guī)劃器的領(lǐng)域描述語(yǔ)法格式對(duì)上述任務(wù)的定義進(jìn)行描述，包括任務(wù)執(zhí)行的前提條件和任務(wù)執(zhí)行后的影響的描述，構(gòu)造機(jī)器人任務(wù)領(lǐng)域描述(Robot Task Domain Description)文件。
　　(2)設(shè)計(jì)智能空間下機(jī)器人任務(wù)規(guī)劃的總體框架，將智能空間、規(guī)劃器以及機(jī)器人相融合。在對(duì)機(jī)器人任務(wù)進(jìn)行描述的基礎(chǔ)上，結(jié)合用戶請(qǐng)求和環(huán)境信息生成問(wèn)題描述，之后利用基于分層任務(wù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃算法，

4、實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人任務(wù)的規(guī)劃并生成機(jī)器人可以執(zhí)行的動(dòng)作列表。同時(shí)系統(tǒng)中加入基于JESS專家系統(tǒng)的用戶喜好推理，提高機(jī)器人服務(wù)的智能性和用戶的滿意度。
　　(3)為了解決家庭環(huán)境下當(dāng)環(huán)境信息改變和服務(wù)任務(wù)改變這兩種情況下的規(guī)劃問(wèn)題，在JSHOP2規(guī)劃器實(shí)現(xiàn)任務(wù)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)規(guī)劃系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)充和改進(jìn)。當(dāng)環(huán)境信息發(fā)生變化時(shí)，引入機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)到規(guī)劃系統(tǒng)的反饋機(jī)制，對(duì)錯(cuò)誤節(jié)點(diǎn)的上一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重規(guī)劃;當(dāng)任務(wù)發(fā)生變化的時(shí)候，給任務(wù)制定優(yōu)先級(jí)并