CNCC机器人论坛-服务机器人的若干挑战与进展：智能化和自动检测

服务机器人的若干挑战与进展：智能化和自动检测陈小平[e-mail]中国科学技术大学服务机器人（ServiceRobot）机器人分类与现状[联合国和国际机器人联盟，2002]：(1)工业机器人(industrialrobotics)：由计算机控制的、在工业生产环境中操纵物理对象的机器人。(1)工业机器人(industrialrobotics)：由计算机控制的、在工业生产环境中操纵物理对象的机器人。国外技术已成熟，应用已普及。国内尚有很大市场空间。(2)专用服务机器人(professionalservicerobotics)：在专业性工作中辅助人类操纵物理对象的机器人。(2)专用服务机器人(professionalservicerobotics)：在专业性工作中辅助人类操纵物理对象的机器人。国内又称“特种机器人”。新研究领域，技术的专门化程度高。(3)个人服务机器人(personalservicerobotics)：在与人共处的日常环境中辅助或服务于人类。(3)个人服务机器人(personalservicerobotics)：在与人共处的日常环境中辅助或服务于人类。新研究领域，未来最大机器人市场。技术通用性强，核心部件的作用大大降低。一、服务机器人的智能化挑战传统工业机器人的典型应用模式*****************************************机器人本体及辅助外设操作程序机器人动作手工编程操作对象KB个人服务机器人应用挑战：典型场景*******************************************机器人理解、规划、行动用户请求机器人服务知识源环境感知进展：可佳智能服务机器人自然人机交互开放知识获取自主任务规划机器人控制用户知识内部知识库外部共公知识库网络文本硬件平台知识源感知模型机器人感知行为规划案例研究：读说明书操纵微波炉Theenvironment:Asamplehomewithfourrooms.Thetaskfortherobot,KeJia:Toasktherequestsofthreeusersandprovideservicesaccordingly,withinsufficientlocal/initialknowledgeaboutthetaskTheLocal/initialknowledgeoftherobotincludes:-Thenamesoftheusersandtheirinitiallocations-Thegeometricmodelofamicrowaveoven(noknowledgeofthefunctionsofthebuttons)-Themapoftheenvironment案例研究:机器人与人对话及服务过程KeJia:Hello,Allen,canIhelpyou?Allen:Iwouldlikeadrink.KeJia:Ok.TherobotwenttoBill.KeJia:Hello,Bill,canIhelpyou?Bill:IwantadrinkthatisdifferentfromAllen's.KeJia:Ok.TherobotwenttoClaude.KeJia:Hello,Claude,canIhelpyou?Claude:Iwouldlikesomepopcorn.Pleaseheatitupwiththemicrowaveoven.KeJia:Ok.KeJia:Idon'tknowhowtousethemicrowaveoven.Couldyoupleasetellme?Claude:Pleasecheckthemanual.KeJia:Ok.案例研究:机器人与人对话及服务过程AllengoestoKeJia.Allen:Whatwillyouserveus?KeJia:I'llgiveAllensomemilk,BillsomegreenteaandClaudesomeheatedpopcorn.Allen:Idon'twantmilk.Iwantsomegreentea.AndIwillsitbyBillwaitingformydrink.KeJia:NowIhaveanupdatedplan.Iwillgiveyousomegreentea.Video(TheBestAutonomousRobotAwardatIJCAI2013)-Donotstartthemicrowaveovenwhenthereisnothinginit;otherwise,itwilldamage.-PressSTART/RESUMEbutton,themicrowaveovenwillbegincooking.-PressPAUSE/CANCELbutton,themicrowaveoveninheatingwillpausecooking.-PressPAUSE/CANCELbutton,themicrowaveoveninthepausingstatewillstopcooking.案例研究：家庭服务案例研究：智能装配大型公共场所服务。-大型购物中心，每层2万平米，300商铺，日均10万人次。-服务功能：人机对话导购信息服务；自动引导服务。部分其他案例研究2011年7月，国内首次实现并公开演示机器人超市购物。中科大机器人研究部分获奖情况2007、2014和2015年分别获得RoboCup机器人世界杯总成绩世界第一机器人世界杯赛共获12金，历史总成绩世界前三自主研发的智能服务机器人“可佳LC”获2015机器人世界“服务机器人精确测试”第一名，“可佳”获2014机器人世界“家庭服务机器人”第一名2013年获得第23届世界人工智能联合大会“最佳自主机器人奖”和“通用机器人技能奖”2012年可佳机器人入选“JHRI全球代表性工程”中五个大型代表性系统之一；亚洲二项，中国一项，日本一项二、服务机器人的测量挑战服务机器人：机遇与挑战很多应用中，对核心零部件的技术要求大大降低。低成本要求大大提高。零部件的精确性、产品的一致性显著下降。==如何保证整机性能?==如何检测整机性能?==如何标定性能参数?服务机器人自动检测：现状与需求产品生产：对每一件产品，必须逐一进行多步人工检测。系统部署：部件性能不一致性导致难度大大提高，需要参数测量-标定的支持。研发：服务机器人原型机/样机缺少定量测试手段，现有评测局限于任务完成情况的定性评价。服务机器人自动检测技术与平台：自动或半自动完成机器人整机或部件的性能检测，并向社会开放服务。服务机器人人工检测局限性低效率低覆盖往往严重依赖高级专业人才自动检测方案设计自动检测::=测试例程+自动数据分析关键技术及其作用关键技术作用高精度机器人运动测量服务机器人整机或部件运动性能数据自动采集测量数据自动分析与建模数据分析、参数辨识、模型抽取与重构参数标定与校正自动或半自动参数标定与校准首次大规模实施RobotBenchmarkingatRoboCup201525支队伍报名，11支队伍获得资格中科大牵头，联合美国卡内基梅隆大学、新加坡国立大学等国内外高校引起极大关注：服务机器人精确测试场地低成本移动平台自动检测系统Thefieldhasthesizeof7m×7mwithunevengroundandobstacles.AMotionCaptureSystemisinstalledandcoversthewholearea.Thereare10landmarkswithgivencoordinatesinMCSwheresixarelocatedonthearchesandtheotherfourarelocatedinthecorners.第一阶段测试对象：基本动作举例Robotsareallowedtouseonlytheirodometerasthesensorfornavigation.Robotsarerequiredtocompleteseveraltasksunderdifferentloadconditions.Theaccuracyoftherobot’smovementforperformingthetasksiscomputedbasedonthemeasurementdatacollectedbyMCS.第二阶段测试对象：系统功能举例Robotsareallowedtousesensorstobuildaglobalmapofthefieldbeforetests.Robotsarerequiredtoreach7predefinedwaypoints(stopfor10to15seconds)inthecorrectorderunderdifferentloadconditions.Atestisendedmandatorilywhenarobothasusedupthemaximumtimeinthetests.服务机器人自动检测技术的应用服务机器人整机和部件产品检验与评测服务机器人研发支撑：-设计验证-缺陷分析咨询-错误定位提示-安全性测试潜在危害性探测谢谢！