[发明专利]一种服务机器人行为实现方法

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种服务机器人行为实现方法。

背景技术

服务机器人是机器人的一种，作为一种自主机器人具有巨大的应用价值。主要从事维护保养、个人高端服务、保安巡逻、救援监护等任务。因此对于服务机器人的行为能力具有极高的要求。另外，由于服务机器人的工作环境和条件限制约束通常具有较强的不确定性，所以对于服务机器人的环境适应能力和约束适应能力均具有较高的要求。

为了实现上述的要求，服务机器人所必须具有的动作行为通常比较复杂，为了实现其所必须具备的所有动作，对于服务机器人的动作设计也变得较为复杂。

传统上，服务机器人的行为通常仅按照设计要求进行预先的设置，所以机器人的行为能力受到极大的约束，在设计目标之外的应用就难以满足用户或应用的需求。而且对于新的行为的设置将十分复杂和困难，且机器人在行为方面缺乏有效的模仿机制，无法实现全部肢体或部分肢体的动作模仿。

发明内容

本发明的目的是提供一种服务机器人行为实现方法，以解决现有技术中服务机器人无法满足复杂行为设置和实现的问题。

本发明建立在动作片段的组合基础上，实现各类服务机器人的行为管理与控制。

本发明利用机器人各肢体所能够完成的各类基本的动作，构成动作的集合空间。在动作集合空间的基础上，选择一定数量和类型的单纯动作并利用空间矢量和时间矢量对动作进行排序形成一个动作片段。用于确定动作排序的空间矢量与时间矢量具有相对关系，在实际的应用中通过制定一个参考坐标系将空间矢量与时间矢量映射到实际的现实世界中，作为行为实现的基础。

在本发明中机器人的行为是指能够完成具有一定实际意义的，满足人们确定需求的一组动作的集合，如行进到达某地点、拿取物品等。在本发明中机器人的行为可以由一定数量的子行为构成。行为是具有确切现实含义的动作集合。

在本发明中所谓的动作片段是指构成机器人行为的最基本元素，不可以再进一步的分解为有意义的行为成分。

本发明的技术方案是，一种服务机器人行为实现方法，所述的行为由至少一个动作组成，所述的动作由至少一个动作片段组成，包括以下步骤：

环境与意图分析，即分析服务机器人所述的环境结构，理解指挥者的意图，确定行为对象，该行为对象至少是一个；

行为动作设计，即将所述服务机器人行为分解为按序排列的一系列动作，并进一步将每个动作具体化为多个按序排列的动作片段的集合；

动作实现与校正，即利用服务机器人的传感器和机械驱动部件实现所述的各个动作片段，并进一步完成各个动作和行为。

进一步的，用一系列平滑过渡前后衔接的所述服务机器人肢体关节姿态向量表征所述各个动作片段，该关节姿态向量由服务机器人的机械驱动部件识别执行。

进一步的，所述的关节姿态向量包括空间相对位置坐标参数和姿态角参数，姿态角参数为绕私有坐标系三个轴旋转的角度，分别表征俯仰、偏航和横滚，所述关节姿态向量的坐标系由其上级主动关节所决定，即从动关节的私有坐标系为其主动关节的相对坐标系。

进一步的，所述的服务机器人的机械驱动部件执行所述的关节姿态向量分为进入阶段、执行阶段和退出过渡阶段，进入阶段与退出过渡阶段用于与前后动作片段衔接，其中，

进入阶段由上一动作片段的结束状态开始，在执行阶段的起始状态和外界条件的约束下，完成状态的一步步转移，直到转移至执行阶段的开始，每一个退出过渡状态在输入和外界条件的约束下确定下一步的转移方向，

退出过渡阶段，将执行阶段的结束状态视为输入，在下一个动作片段的开始的状态约束下完成转移。