服務(wù)機(jī)器人已經(jīng)成為世界各國(guó)爭(zhēng)相研究的熱點(diǎn)。服務(wù)機(jī)器人面臨的真實(shí)人居環(huán)境是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化和非結(jié)構(gòu)化的復(fù)雜環(huán)境,即環(huán)境存在行人干擾的同時(shí),其布局也會(huì)發(fā)生變化且僅部分可觀察。機(jī)器人所要完成的任務(wù)也日益復(fù)雜、多樣、模糊、多變且有時(shí)限要求。一方面,機(jī)器人任務(wù)規(guī)劃層面臨先驗(yàn)任務(wù)領(lǐng)域知識(shí)難以覆蓋所有應(yīng)用情況、環(huán)境動(dòng)態(tài)變化引起任務(wù)執(zhí)行失敗、復(fù)雜任務(wù)執(zhí)行效率低下等難題。路徑規(guī)劃和導(dǎo)航?jīng)Q策層則面臨多行人環(huán)境中規(guī)劃出的軌跡容易沖撞行人、機(jī)器人躲避行人大幅調(diào)整運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的導(dǎo)航效率低下等難題。人們希望機(jī)器人能夠?qū)W習(xí)、存儲(chǔ)人類處理這些任務(wù)的經(jīng)驗(yàn),利用這些經(jīng)驗(yàn)自主地適應(yīng)不同的環(huán)境,并處理異常情況,最終高效安全地完成任務(wù)。目前制約機(jī)器人適應(yīng)性、安全性和效率進(jìn)一步提升的共性問(wèn)題主要有:同類任務(wù)不同情形的規(guī)劃活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)無(wú)法融合,基于經(jīng)驗(yàn)的任務(wù)再規(guī)劃修復(fù)和最優(yōu)規(guī)劃求解尚未實(shí)現(xiàn),多行人環(huán)境下機(jī)器人難以決策并找到最優(yōu)可行軌跡。針對(duì)上述共性問(wèn)題,本論文主要研究面向復(fù)雜環(huán)境的機(jī)器人自主規(guī)劃方法,具體內(nèi)容和結(jié)果如下:為能用一個(gè)活動(dòng)圖式對(duì)同類任務(wù)多種情形的規(guī)劃活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行描述,提出抽象方法及含有抽象方法層的整合活動(dòng)圖式的概念。同時(shí),將其引入... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院)廣東省

【文章頁(yè)數(shù)】：121 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

谷歌大腦和MountainView團(tuán)隊(duì)合作收集多個(gè)機(jī)器人的開門經(jīng)驗(yàn)

體、發(fā)生的事件、機(jī)器人的活動(dòng)、經(jīng)驗(yàn)等等都可以為表達(dá)概念。機(jī)器人的復(fù)雜任務(wù)的學(xué)習(xí)中不僅包含對(duì)環(huán)境的被動(dòng)觀察和理解，更包含著其行為對(duì)世界環(huán)境的影響。具體來(lái)說(shuō)，就是在什么樣的情況下應(yīng)該產(chǎn)生什么樣的行為，對(duì)世界產(chǎn)生什么樣的影響，才能使世界達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)。對(duì)任務(wù)的學(xué)習(xí)可以在認(rèn)知科學(xué)中是一個(gè)抽象概念的過(guò)程。與本文研究?jī)?nèi)容相關(guān)的認(rèn)知科學(xué)的主要概念主要有經(jīng)驗(yàn)、情景和概念化。經(jīng)驗(yàn)是指機(jī)器人存儲(chǔ)的過(guò)去事件的記錄，它通過(guò)本體感受和外部感知獲得，并能根據(jù)機(jī)器人的概念框架進(jìn)行解釋。經(jīng)驗(yàn)通常從低層次數(shù)據(jù)提取出來(lái)。單一的經(jīng)驗(yàn)是指在場(chǎng)景中發(fā)生的事情。情景由物理對(duì)象及其屬性作為時(shí)間函數(shù)形成的時(shí)空的連貫子集。在本項(xiàng)目中，每一個(gè)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)對(duì)應(yīng)一個(gè)情景。概念化是通過(guò)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界子集或模式進(jìn)行描述和命名而形成一個(gè)新概念的過(guò)程。概念化提供了關(guān)于達(dá)到某個(gè)目標(biāo)的動(dòng)作序列、動(dòng)作效果的先驗(yàn)知識(shí)。然而到目前為止在機(jī)器人本體中動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)所獲得的概念以及用新本體重解釋過(guò)去情景的問(wèn)題尚未得到有效解決[21]。

圖 1.3 RoboEarth 項(xiàng)目的框架及機(jī)器人應(yīng)用最近以活動(dòng)圖式對(duì)基于規(guī)劃的機(jī)器人活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行概念化，學(xué)習(xí)人類示任務(wù)，可用于指導(dǎo)任務(wù)規(guī)劃器搜索解決方案，引起了學(xué)術(shù)界的關(guān)注[22]。是一種任務(wù)模型，由抽象活動(dòng)序列或抽象操作符以及操作符中涉及的對(duì)特征表示活動(dòng)的條件和影響）組成。Seabra 提出了幾種演繹和歸納轉(zhuǎn)換方解釋經(jīng)驗(yàn)情景中失敗恢復(fù)策略的規(guī)則[22,23]。根據(jù)這一思想，Vahid 提出于演繹泛化、抽象和特征提取的概念化方法[24]。然后，將目標(biāo)推斷過(guò)程動(dòng)模式中，并證明了推斷的目標(biāo)在解決相同問(wèn)題的不同實(shí)例時(shí)的效用[2成的后一項(xiàng)研究中，該方法被擴(kuò)展到包含循環(huán)的機(jī)器人任務(wù)經(jīng)驗(yàn)中[26]。的活動(dòng)圖式是固定的且彼此分離，這導(dǎo)致如果基于當(dāng)前學(xué)習(xí)的活動(dòng)圖式劃執(zhí)行失敗時(shí)切換到其他活動(dòng)圖式的難度很大。


本文編號(hào)：2943854