【摘要】：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,它們在日常生活中對普通人的直接幫助遠(yuǎn)還是遜于普羅大眾對機(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)勞動代勞者使用,對于稍顯復(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,以及電子化生活在普羅大眾中普及,普通用戶對于服務(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)器人對話的技術(shù)門檻,提高機(jī)器人對于復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)能力,增強(qiáng)多層次多優(yōu)先級任務(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)動機(jī)構(gòu)和傳感器,擴(kuò)大機(jī)器人的活動空間。 本文針對機(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)器人行為模式設(shè)計(jì),使得機(jī)器人可以適應(yīng)簡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。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。 在本文的最后提供了機(jī)器人在Stage仿真平臺上的任務(wù)執(zhí)行實(shí)例。仿真實(shí)驗(yàn)表明,在預(yù)定的系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀寫頻率上構(gòu)建一個(gè)分布式并行操作的機(jī)器人軟件架構(gòu)是完全可行的。
[Abstract]:Since the birth of robots, industrial robots have been spared a large number of manual repetitive operations. However, the current industrial robots can only work in a fixed working environment, and their direct help to ordinary people in their daily lives is far less than the general public's fanatical fantasies about robots. With the development of industrial technology, industrial robots have been widely used in manufacturing industry, especially in welding and assembly lines, which are used as a substitute for repeated labor. Furthermore, the current robot technology is far from competent to cooperate with humans to accomplish tasks in the same environment. On the other hand, with the aging of population structure and the popularity of electronic life among the general public, the desire of ordinary users to service robots into our daily life is becoming stronger and stronger. The current service robot can not enter ordinary people's life because of its own two obstacles. The first is the communication obstacle between human and robot. The second is that the robot's adaptability to complex and changeable environment can not meet the requirements of application. In order to solve these two problems, robot researchers mainly improve the applicability of robots in general social life from the aspects of software and hardware. By improving the level of software design and the perception ability of the robot, the technical threshold of human-robot dialogue is lowered, the adaptability of the robot to complex environment is improved, and the execution ability of multi-level and multi-priority tasks is enhanced. Give the robot intelligence. At the same time, develop and design a more delicate and flexible mechanical motion mechanism and sensors to expand the mobile space of the robot. In this paper, aiming at the shortage of software design board and intelligence of robot, firstly, from the angle of artificial intelligence and the cultural background of robot, the functional localization of service robot is expounded. Four paradigms of artificial intelligence robot design in the past 40 years are summarized: hierarchical paradigm, response paradigm, mixed paradigm, and learning paradigm. On this basis, this paper introduces an example of constructing an intelligent robot RobWen behavior control program framework. Through the design of robot behavior pattern under this framework, the robot can adapt to the simple office and campus working environment. Perform complex structure tasks and respond flexibly to changes in external state. The robot program framework includes a planner-centric perceptron, an actuator, a cognitive module, and a memory module. The software architecture of this robot is based on the distributed robot API:Player robot development platform. In the Player distributed architecture, the tasks of the robot are implemented by concurrent execution. Each unit of the robot can simultaneously complete its own tasks independently in the form of threads, and the message passing and cooperation of cross-task can be accomplished by messages between threads. At the end of this paper, a task execution example of robot on Stage simulation platform is provided. The simulation results show that it is feasible to construct a distributed parallel operating robot software architecture based on the data read and write frequency of the system.
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TP242

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 范新剛;彭湘凱;;基于感知行動的一種雙向規(guī)劃算法研究[J];廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào);2013年05期

2 范新剛;彭湘凱;;基于感知行動的一種雙向規(guī)劃算法研究[J];廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào);2013年03期

3 王日鳳;陳剛;藍(lán)紅莉;;簡化四宮格問題求解的認(rèn)知仿真分析[J];廣西科技大學(xué)學(xué)報(bào);2015年01期

4 SHEN YuPing;ZHAO XiShun;;Proof systems for planning under 0-approximation semantics[J];Science China(Information Sciences);2014年07期

5 宋拴;俞揚(yáng);;一種結(jié)合演示數(shù)據(jù)和演化優(yōu)化的強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2014年11期

6 HE JunHu;ZHANG JianWei;;In-hand haptic perception in dexterous manipulations[J];Science China(Information Sciences);2014年12期

7 楊唐文;高立寧;阮秋琦;韓建達(dá);;移動雙臂機(jī)械手系統(tǒng)協(xié)調(diào)操作的視覺伺服技術(shù)[J];控制理論與應(yīng)用;2015年01期

8 姜孟;趙思思;;話語理解過程的可供性提取研究[J];外語教學(xué)與研究;2014年04期

相關(guān)會議論文 前1條

1 王奇志;徐德;時(shí)魯艷;;機(jī)器人模仿學(xué)習(xí)與人機(jī)交互的學(xué)習(xí)控制綜述[A];第25屆中國控制與決策會議論文集[C];2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前7條

1 安暉;意識的哲學(xué)分析[D];山西大學(xué);2013年

2 徐U_蕾;未知環(huán)境下移動智能體自主導(dǎo)航研究[D];中國海洋大學(xué);2013年

3 王宏佳;微小型高性能永磁交流伺服系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

4 張文泉;辨物居方、明分使群—汽車造型品牌基因表征、遺傳和變異[D];湖南大學(xué);2012年

5 郭巍;微型汽車內(nèi)外飾產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造技術(shù)基礎(chǔ)研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

6 馬樂;基于非接觸觀測信息的機(jī)器人行為模仿學(xué)習(xí)[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2014年

7 王東浩;機(jī)器人倫理問題研究[D];南開大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 郭磊明;基于粒子濾波的戶外移動機(jī)器人地形坡度定位[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

2 李明易;類人猿機(jī)器人雙足全方位步行智能學(xué)習(xí)運(yùn)動控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

3 禹超;雙臂強(qiáng)耦合系統(tǒng)的運(yùn)動規(guī)劃與控制的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

4 李景敏;一種新型擬人機(jī)械腿的動力學(xué)分析及自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2013年

5 孫小凱;基于RGB-D信息的物體定位與識別[D];浙江大學(xué);2014年

6 朱振超;三維雙足步行機(jī)器人的被動穩(wěn)定行走控制方法研究[D];吉林大學(xué);2014年

7 王浩;混合驅(qū)動型腿部機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

8 崔亮亮;自平衡雙輪移動小車設(shè)計(jì)與控制研究[D];華南理工大學(xué);2014年

9 陶釗榕;平均報(bào)酬準(zhǔn)則下的逆向強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

10 李寧;智能手機(jī)導(dǎo)游系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];河南大學(xué);2014年

，

本文編號：2416885