發(fā)布時間：2019-01-28 08:29

【摘要】：從機器人誕生以來至現(xiàn)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(jīng)得到了廣泛應用,尤其是在焊接、裝配生產(chǎn)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(xié)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(jié)構(gòu)的老齡化,以及電子化生活在普羅大眾中普及,普通用戶對于服務機器人進入我們?nèi)粘Ｉ畹脑竿苍絹碓綇娏摇?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(gòu)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(jié)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(gòu)建實例,通過此框架下的機器人行為模式設計,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(jié)構(gòu)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(gòu)基于分布式機器人API:Player機器人開發(fā)平臺。在Player分布式結(jié)構(gòu)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(xié)作。 在本文的最后提供了機器人在Stage仿真平臺上的任務執(zhí)行實例。仿真實驗表明,在預定的系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀寫頻率上構(gòu)建一個分布式并行操作的機器人軟件架構(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.
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TP242

【共引文獻】

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本文編號：2416885