[发明专利]基于云计算的自主心智发育云机器人系统

摘要

一种基于云计算的自主心智发育云机器人系统，该系统包括图像处理模块、机器人自主心智发育模块、云计算模块、移动机器人模块、多通道无线通信模块以及智能移动终端模块，其中机器人自主心智发育模块在云计算模块实现，移动机器人模块经由多通道无线通信模块以无线通信的方式分别与图像处理模块、云计算模块和智能移动终端模块进行数据交换。该系统在实现机器人心智自主发育的过程中，无需移动机器人自身携带大量的计算资源以完成运算密集型任务，这些任务均交由云计算模块完成，能够有效的减轻机器人执行运算密集型任务的负担；此外，借助于云计算模块存储的知识，还可以实现不同机器人间知识的共享。

主权项

一种基于云计算的自主心智发育云机器人系统，其特征是，包括以下部分：(1)图像处理模块：用于环境图像的获取和环境图像特征的提取，包含数字摄像头和信号处理器，数字摄像头和信号处理器均安装在移动机器人模块上，数字摄像头连接至信号处理器，数字摄像头负责获取环境的图像并将图像发送到信号处理器中，信号处理器负责环境图像特征的提取，并经由多通道无线通信模块把提取的图像特征以无线方式发送至云计算模块；(2)机器人自主心智发育模块：通过运行自主心智发育程序实现机器人心智的自主发育，自主心智发育程序是基于提取的环境图像特征使用增量分层判别回归即IHDR算法完成机器人心智的自主发育，IHDR算法包含IHDR树构建和IHDR树搜索两个部分，IHDR树构建是指：以在图像处理模块中提取的环境图像特征为输入，机器人的行为决策为输出建立反映输入与输出间映射关系的IHDR发育树；IHDR树搜索是指：已知IHDR树的输入，利用建立的IHDR发育树寻找与之匹配的输出；自主心智发育程序在云计算模块中运行；(3)云计算模块：利用云端计算资源运行自主心智发育程序实现机器人心智的自主发育，使机器人摆脱运算密集型任务；利用云端存储资源存储机器人通过自主学习积累的知识，实现不同机器人间知识的共享；(4)移动机器人模块：该模块专注于任务的执行，经由多通道无线通信模块以无线通信的方式分别与图像处理模块、云计算模块和智能移动终端模块进行数据交换；移动机器人模块有训练模式和执行模式两种工作模式：①训练模式：该模式对应于IHDR树构建，是指移动机器人模块依据云端服务器上运行的自主心智发育程序，在外界的帮助下，通过与环境的互动，自主的学习新任务，进行知识的积累；②执行模式：该模式对应于IHDR树搜索，移动机器人模块在训练模式下经过训练学会如何完成新任务之后工作在执行模式；在执行模式下，移动机器人模块根据其在训练模式下积累的知识，通过自主地与环境互动完成任务；(5)多通道无线通信模块：在训练模式和执行模式下，用于实现图像处理模块、云计算模块、智能移动终端模块以及移动机器人模块之间进行无线通信，完成数据交换；(6)智能移动终端模块：该模块用于实现训练模式下人与移动机器人间的有效交互；智能移动终端模块能够发送指令，指示移动机器人执行不同的动作及设定运动速度，同时还能够实时的读取移动机器人的运动状态信息。