智能服務機器人軟件系統(tǒng)設計.pdf

1、從機器人誕生以來至現在，工業(yè)機器人免去了大量的人工重復操作。然而目前的工業(yè)機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還是遜于普羅大眾對機器人的狂熱幻想。隨著工業(yè)技術的日臻成熟，工業(yè)機器人在制造行業(yè)已經得到了廣泛應用，尤其是在焊接、裝配生產線上的作為重復勞動代勞者使用，對于稍顯復雜多變的工作環(huán)境，更進一步地，與人類在同一環(huán)境中相互協作完成任務，目前的機器人技術還遠遠不能勝任。另一方面，隨著人口結構的老齡化，以及電子

2、化生活在普羅大眾中普及，普通用戶對于服務機器人進入我們日常生活的愿望也越來越強烈。
　　目前的服務機器人由于自身兩方面的障礙無法進入普通人的生活，第一是人-機器人的溝通障礙，第二是機器人對于復雜多變環(huán)境的適應能力遠遠達不到應用要求。為解決這兩個問題，機器人研究人員主要從軟件和硬件兩個方面提高機器人在一般社會生活中的適用性。通過提高軟件設計水平以及機器人的感知能力，降低人-機器人對話的技術門檻，提高機器人對于復雜環(huán)境的適應能力，增強

3、多層次多優(yōu)先級任務的執(zhí)行能力，賦予機器人以智能。同時開發(fā)設計更加精巧靈活的機械運動機構和傳感器，擴大機器人的活動空間。
　　本文針對機器人的軟件設計短板以及智能性的欠缺，首先從人工智能以及機器人的文化背景角度出發(fā)，闡述了服務機器人所需要的功能定位，總結了過去四十年中人工智能機器人設計的四種范式:分級范式、反應范式、混合范式，和學習范式。在此基礎上本文介紹了一個智能機器人RobWen行為控制程序框架的構建實例，通過此框架下的機器人行

4、為模式設計，使得機器人可以適應簡單的辦公室和校園工作環(huán)境，執(zhí)行復雜結構的任務，對外界狀態(tài)變化作出靈活響應。機器人程序框架包括以規(guī)劃器為中心感知器、執(zhí)行器、認知模塊、以及記憶模塊。
　　本機器人的軟件架構基于分布式機器人API: Player機器人開發(fā)平臺。在Player分布式結構下，機器人的各項任務由并發(fā)執(zhí)行的方式實施。機器人的各單元以線程的形式可以同時獨立完成各自的任務，通過線程間消息完成交叉任務的消息傳遞和協作。
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