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机器人技术是一门高综合性而且发展迅速的前沿学科,是人类的最高科技梦想之一。家庭服务机器人是机器人技术研究的热点方向,也是我国深入研究机器人技术的突破口。家庭服务机器人在复杂的家庭环境中如何做到自主决策以便将人类从繁琐的家务劳动中解脱出来,将是一个研究热点。
作为一种新的拥有非单调推理能力以及知识表示和推理的方式,回答集编程也是一个解决问题的工具。回答集编程的语言是描述性的,它用一种特定的语言来描述问题,并确保描述的正确性和完整性,而不需要程序员编写复杂的算法,即可通过调用回答集求解器来进行问题求解。正因为这样,使用回答集编程进行问题求解具有较高的可扩展性。对于有所变化的实际问题,只需要有针对性地修改问题描述,而无需修改程序代码,即可求解出问题答案。回答集编程发展目前最大的瓶颈是效率问题,求解器通常需要很长时间才能求解出大规模或者需要行动步数太多的问题。回答集编程应用以及提高其求解器的效率,是目前回答集理论研究的热点。
本文以服务机器人仿真平台为研究平台,以安徽大学DreamWingHome队伍的开发建设为研究背景,研究了基于回答集编程的服务机器人的动作序列规划,本文主要工作如下:
1、分析自然语言词汇表特点,利用关键字匹配法处理自然语言,将它转化为指令语言,方便机器人的语言理解(回答集编程规则的转化)。
2、针对服务机器人3D模型的特征,将服务机器人动作序列规划问题(场景描述、任务描述、原子动作)转化为回答集编程表示形式,并调用回答集求解器iclingo对问题进行求解。并通过实验证实了回答集编程能方便、高效的求解出最优的动作序列,但是在可接受时间内可能求解不出动作序列。
3、进一步提高回答集求解动作序列的效率和可靠性。划分搜索空间过滤掉与任务无关的物品信息,降低了回答集求解器求解出回答集的空间复杂度,增加了问题求解的效率;在可接受时间内若是求解不出动作序列,则使用一种策略求解,保证任务百分百的完成率。该策略求解不保证求得最优动作序列。
在以上工作的基础上,设计实现了安徽大学DreamWingHome队伍的参赛程序,能够较好的完成比赛任务,并取得了优异的成绩。