[发明专利]一种基于层级状态机的人机协作策略的实现方法

权利要求书

1.一种基于层级状态机的人机协作策略的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，根据任务需求进行概念定义，构建层级状态机；

步骤S2，根据构建完成的层级状态机，由操作员与机器人协作，共同处理任务执行过程中的各种突发事件，包括：

步骤S21，任务执行过程中发生任务定义时未考虑到的突发事件；

步骤S22，判断所述突发事件是否超出机器人自治能力；如果是则执行步骤S23，否则执行步骤S24；

步骤S23，操作员干预行为变更，然后执行步骤S24；

步骤S24，行为变更；

步骤S25，机器人继续执行任务，返回步骤S21；

步骤S3，任务执行完成。

2.如权利要求1所述的基于层级状态机的人机协作策略的实现方法，其特征在于，在所述步骤S1中，

1）将机器人与环境的交互方式定义为“行为”B，每一个B与一个高层级的状态机B_SM相关联，机器人在各个行为之间可以进行状态转移；

2）将机器人所执行的某种动作抽象为“状态”s，s∈S，S是描述机器人能够完成的所有动作的集合；状态s是行为B的子状态；每个状态s都定义了一组可能的“结果“s_Oc，当机器人的某个状态s处于活跃状态的时候，持续监控当前机器人的性能，发布未知事件以及返回执行结果oc∈s_Oc。

3.如权利要求2所述的基于层级状态机的人机协作策略的实现方法，其特征在于，在所述步骤S1中，

状态机SM=(S_SM,t_sm)包含一组状态的集合S_SM和对应的转换函数t_SM；s(i)∈S_SM是状态s∈S的实例化；S是一个状态库，机器人所有的动作在S中都有相应的元素，由机器人的能力确定，S_SM是S某个子集的实例化，由当前的场景及任务确定；转换函数t_sm的定义为S_SM×s_Oc→S_SM，确定接下来哪个s(i)为active状态。

4.如权利要求2所述的基于层级状态机的人机协作策略的实现方法，其特征在于，在所述步骤S1中，

每一个状态机SM都定义了一个用户数据D_SM，表现为一系列的“键K_D,SM → 值V_D,SM”的映射，状态s(i)定义了自己所需的输入键s_I和自己所能提供的输出键s_o；状态A和状态B之间的数据交换被定义为f (k_I,sB ) | k_I,sB = k_O,sA， k_I,sB∈ s_I 是 s^(B)的一个输入键， k_O,sA ∈s_O是 s^(A) 的一个输出键。

5.如权利要求1所述的基于层级状态机的人机协作策略的实现方法，其特征在于，在所述步骤S2中，

在状态机中，状态的每个结果oc⁽ⁱ⁾∈s_Oc⁽ⁱ⁾都确定了一个当前状态的自治保护值a_oc⁽ⁱ⁾，其作用是阻塞接下来的状态转移t_oc,i：= t_SM(s⁽ⁱ⁾，oc⁽ⁱ⁾)；

在执行期间，当且仅当a_oc⁽ⁱ⁾ 阈值a_SM时，允许执行状态转移t_oc，i，当a⁽ⁱ⁾_oc a_SM时，不允许自动触发t_oc，i，此时需要操作员执行明确的手动确认。