基于IHDR算法和BP神经网络复合框架的机器人服务自主认知和发育系统

作     者：黄敏 路飞 李晓磊 田国会 孟可 HUANG Min;LU Fei;LI Xiaolei;TIAN Guohui;MENG Ke

作者机构：山东大学控制科学与工程学院山东济南250061 

基　　金：国家自然科学基金(61973187,61773239) 山东省博士后基金(2015020231) 泰山学者工程专项经费 

出 版 物：《机器人》 (Robot)

年 卷 期：2019年第41卷第5期

页      码：609-619页

摘      要：为了解决传统的基于知识或基于学习的机器人服务认知机制的智能性和普适性较差的问题,构建了一个基于IHDR(增量分层判别回归)算法和BP(反向传播)神经网络复合框架的机器人服务任务自主认知和自主发育系统.在家庭服务机器人智能空间中丰富的传感器和物联网技术的支持下,采集大量用于机器人学习和发育的样本数据;在此基础上,针对智能空间样本数据的混合特性,设计改进的IHDR算法,实现对混合型样本数据的聚类更新和响应计算,并将生成的IHDR树作为机器人存储历史经验的"大脑",使机器人能够利用"大脑"中已有的经验进行自主学习和相应判断,以实现对服务的自主认知;利用JSHOP2(Java simple hierarchical planner)规划器对认知的复杂任务进行分解,得到可被机器人直接执行的原子任务.为了避免IHDR树规模不足的局限性,设计基于BP神经网络的服务认知算法,利用样本数据训练BP神经网络,实现智能空间实际场景到用户所需服务的映射,在IHDR树无法提供历史经验的情况下,使机器人仍能基于BP神经网络自主进行服务决策.然后将此映射结果以增量的方式更新到IHDR树中,丰富其具备的经验知识,实现机器人服务自主认知能力的发育.仿真实验结果表明,该复合框架可以有效提高服务机器人对智能空间情景下用户所需服务的认知准确性及认知发育能力,推进人机共融的实现.

主 题 词：服务机器人 服务认知 自主发育 增量分层判别回归 BP神经网络 

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程类] 080202[080202] 081104[081104] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0835[0835] 0802[工学-机械学] 0811[工学-水利类] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.13973/j.cnki.robot.180650

馆 藏 号：203781457...