家庭服務(wù)機器人隊伍設(shè)計開發(fā)流程

1、家庭服務(wù)機器人隊伍設(shè)計開發(fā)流程隊名： Hunter4隊員：陳衛(wèi)民摘要本文介紹了家庭服務(wù)機器人比賽平臺在 windows 系統(tǒng)及 Linux 系統(tǒng)下的搭建， 以及比賽規(guī)則， 并分析了軟件的開發(fā)流程及比賽策略1. 概述：家用機器人仿真比賽立足于家用服務(wù)機器人的高層功能的探索， 目前主要包括人機對話、自動規(guī)劃和推理。為此，將家用機器人抽象 為 3D 仿真機器人，并以仿真的室內(nèi)環(huán)境為測試環(huán)境，將人機對話 抽象為自然語言或命令語言表達(dá)的任務(wù)描述， 將機器人感知數(shù)據(jù)抽象 為文件格式的場景描述。家用機器人仿真比賽針對自主機器人在室內(nèi)環(huán)境中的典型應(yīng)用來 設(shè)置一系列問題，每一個問題由一個場景描述和一個任務(wù)描述組

2、成， 其中場景描述刻畫環(huán)境的初始狀態(tài)， 一定程度上代表機器人通過感知 器獲得的環(huán)境信息； 任務(wù)描述刻畫用戶對任務(wù)的規(guī)定 （含目標(biāo)和約束） 以及相關(guān)的補充信息， 一定程度上代表用戶通過人機對話向機器人傳 遞的各種信息。 場景描述通過一個數(shù)據(jù)庫提供給參賽程序。 任務(wù)描述 分別用自然語言和命令語言表達(dá)， 從而構(gòu)成本賽事的兩個不同的比賽 項目自然語言交互項目和指令交互項目。比賽基于一個 3D 仿真機器人，它有一組固定的原子行動，對所 有問題都是不變的。本次仿真比賽采用的仿真機器人如圖 所示，考 慮基于其功能的機器人問題求解。 此機器人有兩個輪子 （可以移動）， 手臂上有一個手爪（一次只能抓取一個東西）

3、 ，和一個盤子（上面只 能放一個物體），體現(xiàn)基本的移動、抓取和放下能力。在這些功能基 礎(chǔ)上，測試機器人在人機交互、自動規(guī)劃和推理方面的能力。2. 比賽平臺2.1 概述 ：比賽使用 ChallengeServer （Version Beta1.0.14） 作為比賽平臺， 源代碼可以從下面網(wǎng)址獲得 ChallengeServe 負(fù)責(zé)管理比賽問題集（場景描述和任務(wù)描述） ，在 比賽中調(diào)用參賽程序， 使其在規(guī)定的時間 （ 5 秒）內(nèi)對一個問題求解， 并對輸出的規(guī)劃結(jié)果打分， 最后按總分給所有參賽程序排名。 各參賽 程序的接口部分用 C+ 實現(xiàn)，需要繼承 Plug 類，實現(xiàn)相應(yīng)的接口函 數(shù)，并生成動態(tài)鏈

4、接庫（dll文件）。ChallengeServer通過加載動態(tài) 鏈接庫來調(diào)用參賽程序。 仿真比賽分為兩個階段， 每個階段都需要參 賽程序求解一組問題集（場景描述和任務(wù)描述） 。比賽所用的問題集 并不事先給出，比賽結(jié)束后會統(tǒng) 一發(fā)布。參賽隊可以根據(jù)第 3 章的 介紹，按下面要求的格式，寫出自己的問題集。為了方便調(diào)試，ChallengeServer 源代碼 res 文件夾包含一些場景 描述和任務(wù)描述樣例。比賽平臺將在 WindowXP 系統(tǒng)下運行，比賽所用機器配置如下： -CPU:AMDAthlon(tm)IIX4620-Memory:2GB2.2 平臺依賴ChallengeServer 在 Wi

5、ndowsXP 系 統(tǒng) VisualStudio2008 下用 C+ 開發(fā)，目前只支持裝有 VS2008 的 Windows 系統(tǒng)，因此要運行平臺，需要先安裝 VS2008 或微軟的 Framework3.5 。新版本 ChallengeServer 在 Linux 系統(tǒng)系運行2.3Linux 下的平臺安裝在新的服務(wù)器上 ,我們對原來的程序流程圖做了一點改變 ,我們不 是讀取一條任務(wù)，然后去判斷其任務(wù)類型再去執(zhí)行它 ,而是針對于每 一個文件 ,先讀出所有的任務(wù) ,然后再用構(gòu)造一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)去存儲它 , 最后根據(jù)任務(wù)的類型來分類 ,根據(jù)服務(wù)器打分的標(biāo)準(zhǔn)來有選擇性地執(zhí) 行任務(wù).3. 評分標(biāo)準(zhǔn)家用機器

6、人仿真比賽要求參賽程序?qū)Ρ荣惼脚_提供的每一個問 題，根據(jù)其場景描述和任務(wù)描述， 在規(guī)定時間內(nèi)自動生成完成該任務(wù) 的原子行動序列， 比賽平臺將根據(jù)這些行動序列的性能給參賽程序打 分，并根據(jù)所有問題的總分對參賽程序排名次。 原子行動序列的性能， 由其完成任務(wù)描述要求的情況和所含行動個數(shù)決定。 行動序列完成任 務(wù)描述的情況， 由其完成的目標(biāo)數(shù)目和維護(hù)的約束數(shù)目決定。 一個任 務(wù)描述可能含有多個 目標(biāo)或約束 （不考慮補充信息） ，自然語言中 的一句話，指令表達(dá)中的一條指令，就表達(dá)一個 目標(biāo)或約束。行動 序列完成一個 目標(biāo)或維護(hù)一個約束，定義如下：行動序列執(zhí)行的終 止?fàn)顟B(tài)：正常情況下，從場景描述的初始狀

7、態(tài)出發(fā)，第一個行動應(yīng)該 是可執(zhí)行的（滿足執(zhí)行條件） ，執(zhí)行行動后狀態(tài)改變，此時下一步行 動應(yīng)該在改變后狀態(tài)上可執(zhí)行的，再執(zhí)行此行動，如此復(fù)，直到行動 序列全部完成，最終的環(huán)境狀態(tài)就是此行動 序列執(zhí)行的終止?fàn)顟B(tài)。 如果下一步行動在當(dāng)前狀態(tài)無法執(zhí)行（不滿足執(zhí)行條件） ，則以此當(dāng) 前狀態(tài)為終止?fàn)顟B(tài)。行動序列完成一個目標(biāo)：行動序列執(zhí)行的終止?fàn)顟B(tài)滿足此 目標(biāo)的要 求。行動序列維護(hù)一個約束： 從初始狀態(tài)到終止?fàn)顟B(tài)中間每一步的狀 態(tài)都滿足此約束的要求。評分標(biāo)準(zhǔn)如下：完成一個目標(biāo)獲得 10 分。維護(hù)一個約束獲得 5 分執(zhí)行一次行動得 3 分其他每個原子行動執(zhí)行一次得- 1 分。4. 軟件開發(fā)Defin e.c

8、pp4.1開發(fā)流程圖WorldModelParseNature.cppDevil.cppIn it()Pla n()Fin i()4.2決策構(gòu)建通過條件選擇語句判定動作類型if (m taslc, gecAction(aETVE)N GIVE (m(5匕二 1,111 ohjy :i E7 Cm_ca31r * ffeCAaUion () =GATGH) N_SAVEDISEBLE_CArCH(； if m_tslc ecAcdon 訃 GOTO) N_5AJT：DI5E5LE_SOTO ()； if (m task, getAction =FUTOIJ N_PurONCin_abj 1.m_

9、okj2);if (EtaiQlc* getAetion ( =UTDOWN) N_FUTDQWN1;422對各個類型的動作進(jìn)行函數(shù)實現(xiàn)423動作類型實現(xiàn)舉例心址矗械足閆気玫疔燦期時n楚霽的= 善幻；曙一6非總匡聒皐珀卜呂遼 蕓二平護(hù)社屋貳拿內(nèi)品旳世戲“P2 史 De Tn 1 r r W FTTDCWKriinr 1 d4 二口-1 |id=tcacfcCfe： lCCtatLaad ( f)_ - .果要酣ft柯品理手上的話PutDowadd) ;.，議=初品a_ 祖 1r(： e-jerOt;TOR7：:t.：二咅亠、二： _土杏上: :.：. .Su-n&wn (la) I jf 故下杓品1 f Up e - ge tuc ca tic C ip(j*i|Mam (pl) i 工 S| Jlilxu 去i G 9p . laMasaLny G |)ToPlare- |pe