1、 本科毕业论文（设计）( 2013 届 ) 题 目： 基于 windows 的家庭服务机器人仿真 学 院： 机电与信息工程学院 专 业： 电子系信息工程 学生姓名： 谢 松 学号： 20906021066 指导教师： 胡玉霞 职称（学位）：硕士研究生 合作导师： 方志鸣 职称（学位）： 副教授 完成时间： 2013 年 5 月 20 日 成 绩： 黄山学院教务处制学位论文原创性声明兹呈交的学位论文，是本人在指导老师指导下独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在文中以明确方式标明。本人依法享有和承担由此论文而产生的权利和责任。声明人（签名）：年 月 日目 录摘要
2、.1英文摘要 .21 引言 .31.1 家庭机器人研究背景 .31.1.1 家庭机器人在国际的发状 .31.1.2 家庭机器人在国内的发状 .52 家庭服务机器人仿真平台介绍 .62.1 家庭服务机器人概述 .62.2 仿真机器人介绍 .62.3 仿真场景描述 .82.4 仿真任务描述 .92.4.1 指令交互任务 .92.4.2 自然语言任务 .102.5 仿真评分标准 .102.6 仿真比赛平台 .113 编程动作序列规划 .113.1 指令语言动作规划 .123.2 自然语言动作规划 .174 总结 .17参考文献 .18致谢 .190基于 windows 的家庭服务机器人仿真机电与信息
3、工程学院 电子信息工程专业 谢松（20906021066）指导老师：胡玉霞（ 硕士研究生）摘要：服务机器人仿真立足于服务机器人高层功能的探索，目前主要包括人机对话、自动规划和推理。其目的在于通过仿真，推动智能机器人问题求解、特别是智能服务机器人高层功能的研究。这种研究可以在一定程度上独立于服务机器人硬件系统而展开，这有利于服务机器人研究的推广，使我们可以致力于软件系统的开发。服务机器人仿真基于一系列特定的室内环境来设定问题，每一个问题都有相对应的室内环境描述和任务指令。其中场景描述是室内环境的初始状态，任务指令是用户对任务的规定包含目标实现和约束以及相关的补充信息。场景描述是利用一个数据集完成
4、的。任务描述则分为两类自然语言和命令语言。由于任务描述有两种方式，故服务机器人仿真在软件系统开发中有两种。 关键词：家庭服务机器人；环境描述；指令描述；自然语言；命令语言1Home SimulationXie Song Director： Yuxia Hu( School of Mechanical Electronic Home Simulation ;Environment description; Instructions described; Natural language; Command language21 引言1.1 家庭机器人研究背景随着社会的进步和信息科学技术的不断发展，
5、人们的生活节奏也在巨大的工作压力之下不断增大着。人们越来越多的精力付出在工作的同时，对于家庭中孩子、老人、家务的照料就会越来越少。随着卫生事业的发展，世界人口结构已呈现出倒金字塔形式，人口老龄化在未来会越来越严重。因此，作为信息时代的管家佣人机器人变应需求出现了，如军用机器人、工业机器人、保安机器人以及水下机器人等8。随之而来家用机器人也会在不久的将来出现在寻常百姓家。1.1.1 家庭机器人在国际的发状国际上在家用机器人的研究与开发方面，走在最前沿的无疑是日本。在日本，家用机器人推动计划已被纳为日绷得国 1。日本并为此制作了10到30年后的“技术战略蓝图” ，以实现家用机器人的普及，使家用机器
6、人走进每户家庭中。根据用这个设想，家用机器人将成为家中的“保姆” ，照顾老人生活，指导孩子学习，完成家中的洗衣、做饭、除尘等工作。韩国也希望通过这次的机遇来缩小与欧美发达国家的经济差距。在欧洲和美国，机器人研发人员更是致力于研究机器人的智能，希望可以使机器人拥有学习能力。国际上更是有一个得到欧盟资助，拥有欧洲、美国和日本的16各实验室共同研发的课题：RobotClu 2。他的构想是：在未来的5年里，研发出一台可以通过环境的交互作用来进行学习智能机器人。日本NEC公司致力于研发的伙伴机器人PaPeRo如图1-1所示。他可以通过无线信号控制家里的电视机，头部的拥有测距和图形识别摄像头。而且通过无线
7、调制解调器终端与电话线向相连，机器人变可以自主浏览Internet。机器人ConnectR，如图3所示。主人不在家中时可以过ConnectR机器人监控家居环境。 韩国SK公司自研发出了高50厘米，重12公斤的保安机器人Mostitech，如图1-2所示。在遇到紧急情况下如失火、煤气泄漏等，机器人可以通过传感器自主探测出潜在的威胁并发出警报。当陌生人进入家中的时候，机器人还能够把这些人的照片并传送出报警信。 美国IRobot公司在开发出了一款远程监控机器人ConnectR，如图1-3所示。主人不在家中时可以过ConnectR机器人监控家居环境，与家人进行视频通话。3图 1-1 日本 NEC 开发
8、的“PaPeRo”图 1-2 韩国 SK 公司开发的“Mostitech”4图 1-3 美国 IRobot 公司开发发的“ConnectR”另外日本、美国、英国、韩国、德国、意大利、俄罗斯、新加坡对于娱乐机器人也进行了大力的研究，并成功的制作出了个严格娱乐机器人。就目娱乐机器人前而言，日本和韩国占据了优势。 1.1.2 家庭机器人在国内的发状我国的服务机器人研发较韩国、美国、日本等国家的研发速度较慢。2005年以后我国的家庭服务机器人技术才基本成型。目前，我国自主研发的服务机器人主要有工业机器人、安保机器人等。95年清华大学自主开发了一个以高位截瘫人员作为护理对象的医疗护理机器人。在国家863
9、计划的支持下，我国的服务机器人研发有了巨大的进步。如哈尔滨工业大学研制的保安机器人如图2-1，中国科技大学研发的可佳机器人如图2-2。在教育机器人方面，我国展开了很多机器人竞赛活动，大力推动了服务机器人的发展。如每年一度的RobCup、中国服务机器人大赛等，RobCup是国内各高校最为喜欢的机器人赛事。中国服务机器人大赛作为RobCup的重要项目之一，正是着力于研发家庭服务机器人。家庭服务机器人服务机器人仿真便是独立于机器人硬件设施，着力于开发服务机器人的人机互动功 6。探讨机器人在复杂的室内环境中，根据不同的环境变化信息，处理各种任务命令。目前而言，各高校凡是有机器人项目的实验室，基本上都有
10、了家庭服务机器人仿真项目。这对于推动家庭服务机器人的发展有了巨大的好处。5图2-1 哈尔滨工业大学研制的保安机器人图 2-2 中国科技大学研发的可佳机器人2 家庭服务机器人仿真平台介绍2.1 家庭服务机器人概述家庭服务机器人仿真是立足于实物家用服务机器人的高层功能的探索，目前主要包括人机对话、自动规划和推理。我校于 2010 年 7 月正式成立家庭服务机器人仿真项目，在 20010 年 10 月参加家庭服务机器人的首次大赛即中国机器人大赛RobCup 公开赛（合肥） ，此后家庭服务机器人大赛便成为 RobCup 大赛的主要项目之一。2011 年 5 月更是举办了中国首届服务机器人大赛。其目的便是通过仿真比赛，推动智能机器人的人机交互和自主规划能 11。2.2 仿真机器人介绍家庭服务机器人的仿真的 3D 仿真模型图 2-3 所示，它有一只手爪，一个盘，两个轮子。
