本文選題：服務(wù)機(jī)器人 + 人機(jī)交互��； 參考：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：如今,服務(wù)機(jī)器人正在成為國內(nèi)外機(jī)器人領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。我國已經(jīng)把智能服務(wù)機(jī)器人列為未來15年重點(diǎn)發(fā)展的前沿技術(shù)。以家用服務(wù)機(jī)器人為主的服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展,未來市場前景巨大。然而,人機(jī)交互中任務(wù)理解能力仍然是影響機(jī)器人協(xié)助人類的一個(gè)主要瓶頸,因?yàn)闄C(jī)器人能夠理解的知識和自然語言表達(dá)的任務(wù)之間存在巨大差距。具體表現(xiàn)為三個(gè)方面:(1)用戶指令的表達(dá)形式不僅僅是自然語言形式而且是抽象表達(dá)不足的(指代或缺省);(2)機(jī)器人內(nèi)部知識與用戶任務(wù)之間存在巨大的知識缺口;(3)復(fù)雜任務(wù)到機(jī)器人原子行動(dòng)的分解或規(guī)劃。因此,本文通過解決這三個(gè)方面的問題,實(shí)現(xiàn)用戶自然語言表達(dá)的任務(wù)到機(jī)器人可以執(zhí)行的原子行動(dòng)的分解,從而解決任務(wù)理解所面臨的問題。首先,解決用戶指令的表達(dá)形式不僅僅是自然語言形式而且是抽象表達(dá)不足的問題。由于用戶的表達(dá)是自然語言形式,機(jī)器人首先需要把用戶任務(wù)翻譯成機(jī)器人內(nèi)部語義表示。在與機(jī)器人交互過程中,用戶通常會使用不同的詞匯同時(shí)會覆蓋大部分我們?nèi)粘Ｓ玫降脑~匯表。目前,通用的做法是通過標(biāo)注大量樣本數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集,并用深度學(xué)習(xí)或機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練得到語義解析器。然而,標(biāo)注大量的任務(wù)訓(xùn)練集是比較耗時(shí)的,同時(shí)服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域任務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)集較少。為了解決這個(gè)問題,本文提出從有限較小的標(biāo)注集中來訓(xùn)練可靠的框架語義解析器的方法,將自然語言表達(dá)的句子翻譯到框架語義表示。同時(shí)為了解決指代或缺省問題,本文提出新的啟發(fā)式方法從用戶任務(wù)的上下文信息中恢復(fù)當(dāng)前任務(wù)可能缺失的語義角色。其次,解決機(jī)器人內(nèi)部知識與用戶任務(wù)之間存在巨大的知識缺口問題。當(dāng)任務(wù)句子被翻譯到框架語義表示形式時(shí),機(jī)器人還需要對動(dòng)詞框架語義做定義來補(bǔ)充任務(wù)規(guī)劃所需要的知識。然而,現(xiàn)存的大部分工作都是通過專家來手工編寫這類知識,使得這部分工作很耗時(shí)同時(shí)也不容易擴(kuò)展通用。為了解決這個(gè)難題,本文從字典(如FrameNet)或者網(wǎng)上其它類似的資源挖掘出動(dòng)詞的詞義并形式化定義,同時(shí)這些定義又可以被機(jī)器人直接處理。由于現(xiàn)存的動(dòng)作描述語言并沒有給出關(guān)于這類知識的完整描述,故本文提出新的元語言框架作為轉(zhuǎn)寫的常用動(dòng)詞的知識以及用戶任務(wù)的表示形式�；谝陨系目蚣�,常用動(dòng)詞詞義的語義信息從字典中提取以及在元語言框架下轉(zhuǎn)寫表示。然后,這些轉(zhuǎn)寫知識可以有效填補(bǔ)任務(wù)理解中所缺失的知識。最后,解決復(fù)雜任務(wù)到機(jī)器人原子行動(dòng)的分解或規(guī)劃問題。由于現(xiàn)存的任務(wù)分解方法或者自動(dòng)規(guī)劃方法都依賴于手工編寫的知識,知識也不足。本文提出基于元語言和回答集編程(ASP)的任務(wù)規(guī)劃,將元語言翻譯到ASP規(guī)則,并利用ASP自動(dòng)規(guī)劃求解用戶任務(wù),最終解決機(jī)器人內(nèi)部復(fù)雜任務(wù)語義形式分解為原子行動(dòng)序列的問題。機(jī)器人通過執(zhí)行原子動(dòng)作序列完成用戶任務(wù)。綜上,本文提出利用FrameNet等語義詞典中的語義信息填補(bǔ)常用動(dòng)詞的功能性知識,同時(shí)結(jié)合自然語言語義解析和回答集編程(ASP)自動(dòng)規(guī)劃技術(shù)來提高機(jī)器人在知識不完備情況下的任務(wù)理解能力。通過在大量開放任務(wù)集中進(jìn)行方法的比較,并將其應(yīng)用到服務(wù)機(jī)器人"可佳"硬件系統(tǒng)中在國際標(biāo)準(zhǔn)測試中進(jìn)行系統(tǒng)性的驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)表明,本文提出的若干關(guān)鍵技術(shù)及其結(jié)合相較于之前方法能夠極大的提高機(jī)器人任務(wù)理解能力。本文主要貢獻(xiàn)和創(chuàng)新點(diǎn)包括:(1)針對用戶任務(wù)句子語言表達(dá)不足以及訓(xùn)練數(shù)據(jù)量少的問題。本文提出采用參數(shù)類型依存關(guān)系特征,在少量樣本的數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練出合適的對數(shù)線性模型,同時(shí)提出基于最近鄰規(guī)則和默認(rèn)規(guī)則解決上下文理解中的缺省和指代問題。實(shí)現(xiàn)了可以處理更大規(guī)模任務(wù)句子的框架語義解析器。(2)針對知識缺口的問題,本文建立一種新的元語言,將過程性開放知識和功能性開放知識表示在同一框架下,補(bǔ)充用戶任務(wù)語義缺失的知識。(3)針對任務(wù)分解或規(guī)劃問題。結(jié)合元語言框架和ASP自動(dòng)規(guī)劃技術(shù),提出了若干算法以及整體系統(tǒng)框架。提高了服務(wù)機(jī)器人的自主程度。
[Abstract]:In order to solve the problem , this paper proposes a new heuristic method to solve the problem of task understanding . In order to solve the problem , this paper proposes a new heuristic method to solve the problem of task understanding . ( 2 ) Aiming at the problem of knowledge gap , this paper presents a new meta - language , which represents the knowledge about the lack of semantic knowledge of user ' s task under the same framework .

【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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