面向人機交互的機器人自然運動規(guī)劃.pdf

1、由于對機器人的任務要求日趨復雜和多變，如何使機器人具備靈活的配置和運動規(guī)劃能力，以適應復雜任務的需求，成為了目前運動規(guī)劃領域所研究的核心問題。在實際的交互過程中，要想完成機器人與人類用戶的自然有效的交互，又需要機器人根據(jù)任務需求和約束合理地規(guī)劃自身的運動，使之與人類的運動模式相仿。因此，如何賦予機器人規(guī)劃自然運動的能力，進而應用于復雜的人機交互任務，具有重要的學術價值和應用意義。
　　本文以智能機器人在人機交互任務中的運動規(guī)劃為背

2、景，針對交互任務中如何快速有效地規(guī)劃出滿足任務需求的自然運動，從規(guī)劃算法的可行性與快速性兩方面進行了相關的研究，設計并提出了基于表征空間的機器人自然運動規(guī)劃算法，并通過仿真實驗驗證了算法的有效性。本文的主要工作包括：
　　1）提出了基于表征空間的交互式運動規(guī)劃框架，以實現(xiàn)任務需求與運動規(guī)劃之間的迭代和交互
　　針對現(xiàn)有的機器人運動規(guī)劃算法無法適應復雜任務需求的特點，嘗試將人機交互思想引入運動規(guī)劃過程，提出了一種交互式運動規(guī)劃

3、框架，使任務層與運動層之間產(chǎn)生動態(tài)的迭代，以滿足復雜的任務約束。
　　2）設計了以任務為導向的自然運動約束，使機器人規(guī)劃出的運動路徑與人類的任務完成模式相統(tǒng)一
　　由于現(xiàn)有的對運動規(guī)劃算法的應用較少考慮機器人完成任務的模式是否與人類相似，因而使得機器人在完成人機交互任務時可能會出現(xiàn)與人類完成模式相悖的運動。本文以此出發(fā)，針對特定的人機交互任務需求，設計了相應的自然運動約束，使機器人完成任務的方式更接近于人類。
　　3）

4、設計了多尺度的機器人運動空間分解方法并建立了各可達運動子空間之間的關聯(lián)，以有效地完成對運動空間拓撲結(jié)構的理解
　　由于自然運動約束可能會導致表征空間維度的擴張，從而增加規(guī)劃任務求解的計算量，為了使機器人能夠以較少次數(shù)的嘗試來盡可能理解其所處運動空間的拓撲結(jié)構，本文提出了一種多尺度的空間分解方法，從而能夠在更高層次上刻畫出空間的拓撲結(jié)構，并能高效地完成對機器人可達運動空間的覆蓋。
　　4）提出了一種基于多尺度鄰域的快速擴展隨機