[发明专利]一种机器人仿人作业动作知识库构建方法及系统

说明书

本发明提供了一种机器人仿人作业动作知识库构建方法及系统，涉及防疫机器人技术领域，该方法包括：步骤S1：采用逆RRT算法对机器人的逆规划问题进行通用型求解；步骤S2：对机器人的任务进行分解，建立任务指令集，提取任务指令集中的关键任务特征知识，列出各任务所需的特征知识；步骤S3：根据特征知识，对机器人的多任务规划使用禁忌搜索算法进行建模，从而实现对异构机器人进行多任务对应规划；步骤S4：通过多任务对应规划，构建基于人工和先验知识的子任务离线知识库。本发明能够解决传统仿人防疫机器人逆运动学问题难以直接求解的问题，提高多机器人在复杂环境下的快速协同作业能力。

技术领域

本发明涉及防疫机器人技术领域，具体地，涉及一种机器人仿人作业动作知识库构建方法及系统。

背景技术

随着疫情的发展，医疗资源和公共卫生资源的压力变得越来越大，人力不足的问题以及工作人员受感染风险大的问题也越来越严重，亟需一种代替人力的措施。禁忌搜索算法是一种亚启发式(meta-heurist ic)随机搜索算法，它从一个初始可行解出发，选择一系列的特定搜索方向(移动)作为试探，选择实现让特定的目标函数值变化最多的移动。

机器人经常被用来从事危险、重复性高的工作以解放人力。恰好能够满足对于防疫的要求。因此越来越多的地方考虑采用防疫机器人进行疫情防控工作。对于这种突发事件，有着更高的响应需求。疫情的发生对社会将造成严重的危害，同时相应的次生灾害随时可能发生；并且由于突发事件的前兆不充分，发生与演变过程具有相当的复杂性，且难以预测疫情的未来情况，传统的“预测——应对”的决策模式难以完全满足需求，因此对于疫情的应对需要“情景——应对”的决策模式，针对情景进行综合分析，做出合理的决策。

由上述可知，一个适用于现在疫情防控情况的任务规划方法需要被采用。此外，传统的防疫机器人以轮式移动机器人为主，无法很好的实现人类可以进行的防疫工作，而仿人防疫机器人规划器的任务包含解变换方程、进行运动学反解和插值运算等。对于仿生机器人本身的规划问题，由于仿生机器人是一种冗余机器人，其逆运动学问题是典型的时变、非线性问题，由欠定、超越方程描述，非常难以求解，且具有无穷多个解。针对不同的任务规划如步态优化规划，还存在着不同的约束条件。目前学术界尚没有可以统一求解的方法，开发高效、统一、准确、最优的求解器是本课题的研究关键点。对于异构多类机器人协同，在不同的非结构环境和复杂任务下，还必须集成多优化指标、集成不同类型约束，其逆运动学问题则是巨大的挑战。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种机器人仿人作业动作知识库构建方法及系统，目的在于建立防疫机器人仿人作业动作的知识库。

根据本发明提供的一种机器人仿人作业动作知识库构建方法及系统，所述方案如下：

第一方面，提供了一种机器人仿人作业动作知识库构建方法，所述方法包括：

采用逆RRT算法对机器人的逆规划问题进行通用型求解；

对机器人的任务进行分解，建立任务指令集，提取任务指令集中的关键任务特征知识，列出各任务所需的特征知识；

根据特征知识，对机器人的多任务规划使用禁忌搜索算法进行建模，从而实现对异构机器人进行多任务对应规划；

通过多任务对应规划，构建基于人工和先验知识的子任务离线知识库。

优选的，所述用RRT算法进行通用型求解包括：

定义起始点x_init，在环境中随机撒一个点，得到点x_rand，判断x_rand是否在障碍物区域内；

如果x_rand不在障碍物区域，则连接起x_init和x_rand，由此得到一条连线L，判断L是否在障碍区域内；