家庭服務(wù)機(jī)器人隊(duì)伍設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案家庭服務(wù)機(jī)器人隊(duì)伍設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程隊(duì)名： Hunter4隊(duì)員：陳衛(wèi)民摘要本文介紹了家庭服務(wù)機(jī)器人比賽平臺(tái)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(kāi)發(fā)流程及比賽策略1. 概述：家用機(jī)器人仿真比賽立足于家用服務(wù)機(jī)器人的高層功能的探索， 目前主要包括人機(jī)對(duì)話、自動(dòng)規(guī)劃和推理。為此，將家用機(jī)器人抽象 為 3D 仿真機(jī)器人，并以仿真的室內(nèi)環(huán)境為測(cè)試環(huán)境，將人機(jī)對(duì)話 抽象為自然語(yǔ)言或命令語(yǔ)言表達(dá)的任務(wù)描述， 將機(jī)器人感知數(shù)據(jù)抽象 為文件格式的場(chǎng)景描述。家用機(jī)器人仿真比賽針對(duì)自主機(jī)器人在室內(nèi)環(huán)境中的典型應(yīng)用來(lái) 設(shè)置一系列問(wèn)題，每一個(gè)問(wèn)題由一個(gè)場(chǎng)景描述和一

2、個(gè)任務(wù)描述組成， 其中場(chǎng)景描述刻畫(huà)環(huán)境的初始狀態(tài)， 一定程度上代表機(jī)器人通過(guò)感知 器獲得的環(huán)境信息； 任務(wù)描述刻畫(huà)用戶對(duì)任務(wù)的規(guī)定 （含目標(biāo)和約束） 以及相關(guān)的補(bǔ)充信息， 一定程度上代表用戶通過(guò)人機(jī)對(duì)話向機(jī)器人傳 遞的各種信息。 場(chǎng)景描述通過(guò)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)提供給參賽程序。 任務(wù)描述 分別用自然語(yǔ)言和命令語(yǔ)言表達(dá)， 從而構(gòu)成本賽事的兩個(gè)不同的比賽 項(xiàng)目自然語(yǔ)言交互項(xiàng)目和指令交互項(xiàng)目。比賽基于一個(gè) 3D 仿真機(jī)器人，它有一組固定的原子行動(dòng)，對(duì)所 有問(wèn)題都是不變的。本次仿真比賽采用的仿真機(jī)器人如圖 所示，考 慮基于其功能的機(jī)器人問(wèn)題求解。 此機(jī)器人有兩個(gè)輪子 （可以移動(dòng)）， 手臂上有一個(gè)手爪（一次只能抓

3、取一個(gè)東西） ，和一個(gè)盤(pán)子（上面只 能放一個(gè)物體），體現(xiàn)基本的移動(dòng)、抓取和放下能力。在這些功能基 礎(chǔ)上，測(cè)試機(jī)器人在人機(jī)交互、自動(dòng)規(guī)劃和推理方面的能力。2. 比賽平臺(tái)2.1 概述 ：比賽使用 ChallengeServer （Version Beta1.0.14） 作為比賽平臺(tái)， 源代碼可以從下面網(wǎng)址獲得 /rco/rco09/rules.phpChallengeServe 負(fù)責(zé)管理比賽問(wèn)題集（場(chǎng)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(shí)間 （ 5 秒）內(nèi)對(duì)一個(gè)問(wèn)題求解， 并對(duì)輸出的規(guī)劃結(jié)果打分， 最后按總分給所有參賽程序排

4、名。 各參賽 程序的接口部分用 C+ 實(shí)現(xiàn)，需要繼承 Plug 類(lèi)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的接口函 數(shù)，并生成動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（dll文件）。ChallengeServer通過(guò)加載動(dòng)態(tài) 鏈接庫(kù)來(lái)調(diào)用參賽程序。 仿真比賽分為兩個(gè)階段， 每個(gè)階段都需要參 賽程序求解一組問(wèn)題集（場(chǎng)景描述和任務(wù)描述） 。比賽所用的問(wèn)題集 并不事先給出，比賽結(jié)束后會(huì)統(tǒng) 一發(fā)布。參賽隊(duì)可以根據(jù)第 3 章的 介紹，按下面要求的格式，寫(xiě)出自己的問(wèn)題集。為了方便調(diào)試，ChallengeServer 源代碼 res 文件夾包含一些場(chǎng)景 描述和任務(wù)描述樣例。比賽平臺(tái)將在 WindowXP 系統(tǒng)下運(yùn)行，比賽所用機(jī)器配置如下： -CPU:AMDAthlo

5、n(tm)IIX4620-Memory:2GB2.2 平臺(tái)依賴(lài)ChallengeServer 在 WindowsXP 系 統(tǒng) VisualStudio2008 下用 C+ 開(kāi)發(fā)，目前只支持裝有 VS2008 的 Windows 系統(tǒng)，因此要運(yùn)行平臺(tái)，需要先安裝 VS2008 或微軟的 Framework3.5 。新版本 ChallengeServer 在 Linux 系統(tǒng)系運(yùn)行2.3Linux 下的平臺(tái)安裝在新的服務(wù)器上 ,我們對(duì)原來(lái)的程序流程圖做了一點(diǎn)改變 ,我們不 是讀取一條任務(wù)，然后去判斷其任務(wù)類(lèi)型再去執(zhí)行它 ,而是針對(duì)于每 一個(gè)文件 ,先讀出所有的任務(wù) ,然后再用構(gòu)造一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)去存儲(chǔ)

6、它 , 最后根據(jù)任務(wù)的類(lèi)型來(lái)分類(lèi) ,根據(jù)服務(wù)器打分的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)有選擇性地執(zhí) 行任務(wù).3. 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)家用機(jī)器人仿真比賽要求參賽程序?qū)Ρ荣惼脚_(tái)提供的每一個(gè)問(wèn) 題，根據(jù)其場(chǎng)景描述和任務(wù)描述， 在規(guī)定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)生成完成該任務(wù) 的原子行動(dòng)序列， 比賽平臺(tái)將根據(jù)這些行動(dòng)序列的性能給參賽程序打 分，并根據(jù)所有問(wèn)題的總分對(duì)參賽程序排名次。 原子行動(dòng)序列的性能， 由其完成任務(wù)描述要求的情況和所含行動(dòng)個(gè)數(shù)決定。 行動(dòng)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(gè)任 務(wù)描述可能含有多個(gè) 目標(biāo)或約束 （不考慮補(bǔ)充信息） ，自然語(yǔ)言中 的一句話，指令表達(dá)中的一條指令，就表達(dá)一個(gè) 目標(biāo)或約束。行動(dòng)

7、 序列完成一個(gè) 目標(biāo)或維護(hù)一個(gè)約束，定義如下：行動(dòng)序列執(zhí)行的終 止?fàn)顟B(tài)：正常情況下，從場(chǎng)景描述的初始狀態(tài)出發(fā)，第一個(gè)行動(dòng)應(yīng)該 是可執(zhí)行的（滿足執(zhí)行條件） ，執(zhí)行行動(dòng)后狀態(tài)改變，此時(shí)下一步行 動(dòng)應(yīng)該在改變后狀態(tài)上可執(zhí)行的，再執(zhí)行此行動(dòng)，如此復(fù)，直到行動(dòng) 序列全部完成，最終的環(huán)境狀態(tài)就是此行動(dòng) 序列執(zhí)行的終止?fàn)顟B(tài)。 如果下一步行動(dòng)在當(dāng)前狀態(tài)無(wú)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(dòng)序列完成一個(gè)目標(biāo)：行動(dòng)序列執(zhí)行的終止?fàn)顟B(tài)滿足此 目標(biāo)的要 求。行動(dòng)序列維護(hù)一個(gè)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(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下：完成一個(gè)目標(biāo)獲得 10 分。維護(hù)一個(gè)約束獲

8、得 5 分執(zhí)行一次行動(dòng)得 3 分其他每個(gè)原子行動(dòng)執(zhí)行一次得- 1 分。4. 軟件開(kāi)發(fā)Defin e.cpp4.1開(kāi)發(fā)流程圖WorldModelParseTask.cpp.cppParseNature.cppDevil.cppIn it()Pla n()Fin i()4.2決策構(gòu)建4.2.1通過(guò)條件選擇語(yǔ)句判定動(dòng)作類(lèi)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)

9、N_5AJT：DI5E5LE_SOTO ()； if (m task, getAction =FUTOIJ N_PurONCin_abj 1.m_okj2);if (EtaiQlc* getAetion ( =UTDOWN) N_FUTDQWN1;422對(duì)各個(gè)類(lèi)型的動(dòng)作進(jìn)行函數(shù)實(shí)現(xiàn)423動(dòng)作類(lèi)型實(shí)現(xiàn)舉例心址矗械足閆気玫疔燦期時(shí)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