机器人任务规划概诉
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• 1.3 规划问题分解途径：
把某些比较复杂的问题分解为一些比较小的子问题，有两条能够实
现这种分解的重要途径。 第一条重要途径是，当从一个问题状态移动到下一个状态时，无需
计算整个新的状态，而只要考虑状态中可能变化了的那些部分。例如，
一个机器人从一个房间走动到另外一个房间，这并不改变两个房间内门 窗的位置。当问题状态的复杂程度提高时，研究如何决定哪些事物是变
子规划的分层结构例子
一 机器人规划综述
• 1.1 规划的概念：
Problem-solving technique
belong to
Automatic planning
typical example
Robot planning
research area of
Robotics
一 机器人规划综述
「双足(轮)自走机器人」零号机登场 我会和人类一样跑步啦！
2014年5月5日，北京，2014全球移动互联网大会召开，在 大会现场，来自大阪大学的智能机器人研究所所长石黑浩 展示了新款智能机器人。该机器人外形机器极其逼真，能 够完成点头、眨眼等动作，并可以进行简单的交谈。
一 机器人规划综述
奥巴马与日本人踢足球
二 任务规划的基本要素
• 2.1 • 2.2 • 2.3 • 2.4 • 2.5 • 2.6 状态空间（State） 时间（Time） 操作状态的动作序列（Actions） 初始和目标状态（Initial and goal states) 标准（A criterion） 运动计划（A plan）
一 机器人规划综述
• 1.1 规划的概念：
自动规划是一种重要的问题求解技术，它从某个特定的问题状态出
发，寻求一系列行为动作，并建立一个操作序列，直到求得目标状态为止。 机器人规划（Robot planning）是机器人学的一个重要研究领域。
工作日规划
上午子规划 去上班 阅读文章 中午子规划 吃夹心面包 下午子规划 阅读 写作 回家
机器人制造公司WowWee公司在CES大展上推出了可编程玩具机器人MiP
一 机器人规划综述
• 1.6 在规划系统中，必须执行下列各项任务： • 根据最有效的启发信息，选择应用于下一步的最好规则。 • 应用所选取的规则来计算由于应用该规则而生成的新状态。 • 对所求得的解答进行检验。
• 检验空端，以便舍弃它们，使系统的求解工作向着更有效的方向进行。
俄机器人宇航员SAR化的以及哪些是不变的问题（框架问题）就变得越来越重要。 401。据英国《每日邮 报》11月27日报道，俄 罗斯最早将于2014年派 遣“机器人宇航员”前 往国际空间站工作。
一 机器人规划综述
• 1.3 规划问题分解途径：
第二条重要途径是把单一的困难问题分割为几个有希望的较为容易
• 检验殆正确的解答，并应用具体的技术使之完全正确。
Bluetooth Fighting Mini Robot蓝牙战斗小型玩具机器人
一 机器人规划综述
• 智能化程度越高, 规划的层数越多,用户操作越简单。一般的工业机器人, 以轨迹规划为主,高层的规划由人工完成。关于机器人规划的几点理解： • 机器人的规划是分层次的： • 任务规划 • 动作规划 • 轨迹规划
慢慢把水壶倾斜
把水壶竖直
一 机器人规划综述
任务规划
总体任务
子任务
运动规划
动作顺序
轨迹规划
关节运动 规律
一 机器人规划综述
人 要求的 机 任务 接 口 规 划
期望的 运动和 力
控源自文库
机 器 控制作用 人 制 本 体
实际的 运动和 力
一 机器人规划综述
• 1.4 规划域的预测 对真实世界的任何方面进行完全预测几乎是做不到的。因此，必须 随时准备面对规划的失败。但是，如果在进行规划时把问题分解为尽可能 多的独立的（或近乎独立的）子问题，那么某一规划步骤的失败对规划的 影响是十分局部的。
一 机器人规划综述
• 1.2 规划的作用：
在日常生活中，规划意味着在行动之前决定行动的进程，或者说规
划这一词指的是在执行一个问题求解程序中的任何一步之前，计算该程序 几步的过程。一个规划是一个行动过程的描述。缺乏规划可能导致不适最
佳的问题求解。
2014年4月机器人足球世界杯在德国开哨
一 机器人规划综述
解决的子问题，这种分解能够使困难问题的求解变得容易些。虽然这样做 有时是可能的，但往往是不可能的。替代的办法是，可以把许多问题看做
待可分解问题，即意味着它们可以被分割为只有少量相互作用的子问题。
“发现号”航天飞机（Discovery）的最后一项 太空任务是将首台人形机器人送入国际空间站。这 位机器宇航员被命名为“R2”，它的活动范围接 近 于人类，并可以执行那些对人类宇航员来说太过危 险的任务。美国宇航局表示，“随着我们超越低地 球轨道，这些机器人对美国宇航局的未来至关重 要。”
一 机器人规划综述
一个服务机器人在接受主人 “给我倒一杯开水”的命令之
后,机器人如何完成这一任务?
一 机器人规划综述
给我 倒杯水
取一个杯子 找到水壶 打开壶塞 把水倒入杯中 把水送给主人 把水壶放回原处
提起水壶到杯口上方
MOVE HAND FROM A TO B JOINT POSITION A TO B
如果通过在实际上执行某个操作序列来寻找问题的解答，那么在这
个过程的任何一步都能确信该步的结果。但对于不可预测的论域，最好能 考虑可能的结果的集合，这些结果很可能按照它们出现的可能性以某个次 序排列。然后，产生一个规划，并试图去执行这个规划。
一 机器人规划综述
• 1.5 规划的修正 如果规划在执行中失败了，那么久需要对它进行修订，为了便于修 订，在规划中不仅要记下规划的执行步骤，而且也要记下每一步骤必须执 行的理由。这样，如果规划中某一步失败了，就能够容易地应用相关定向 回溯技术来确定规划的哪一部分与这一步有关而且可能需要修改。另一方 面，如果它是从初始状态正向进行的，那么要决定需要的相关性可能是困 难的。大多数规划系统主要是按目标定向模式工作的。
机器人任务规划
主要内容
•一 •二 •三 •四 •五 机器人的任务规划 任务规划的基本要素 运动规划 轨迹规划 几种机器人规划的方法
一 机器人的任务规划
• 1.1 • 1.2 • 1.3 • 1.4 • 1.5 • 1.6 规划的概念 规划的作用 规划问题分解途径 规划域的预测 规划的修正 规划系统所要执行的任务
把某些比较复杂的问题分解为一些比较小的子问题，有两条能够实
现这种分解的重要途径。 第一条重要途径是，当从一个问题状态移动到下一个状态时，无需
计算整个新的状态，而只要考虑状态中可能变化了的那些部分。例如，
一个机器人从一个房间走动到另外一个房间，这并不改变两个房间内门 窗的位置。当问题状态的复杂程度提高时，研究如何决定哪些事物是变
子规划的分层结构例子
一 机器人规划综述
• 1.1 规划的概念：
Problem-solving technique
belong to
Automatic planning
typical example
Robot planning
research area of
Robotics
一 机器人规划综述
「双足(轮)自走机器人」零号机登场 我会和人类一样跑步啦！
2014年5月5日，北京，2014全球移动互联网大会召开，在 大会现场，来自大阪大学的智能机器人研究所所长石黑浩 展示了新款智能机器人。该机器人外形机器极其逼真，能 够完成点头、眨眼等动作，并可以进行简单的交谈。
一 机器人规划综述
奥巴马与日本人踢足球
二 任务规划的基本要素
• 2.1 • 2.2 • 2.3 • 2.4 • 2.5 • 2.6 状态空间（State） 时间（Time） 操作状态的动作序列（Actions） 初始和目标状态（Initial and goal states) 标准（A criterion） 运动计划（A plan）
一 机器人规划综述
• 1.1 规划的概念：
自动规划是一种重要的问题求解技术，它从某个特定的问题状态出
发，寻求一系列行为动作，并建立一个操作序列，直到求得目标状态为止。 机器人规划（Robot planning）是机器人学的一个重要研究领域。
工作日规划
上午子规划 去上班 阅读文章 中午子规划 吃夹心面包 下午子规划 阅读 写作 回家
机器人制造公司WowWee公司在CES大展上推出了可编程玩具机器人MiP
一 机器人规划综述
• 1.6 在规划系统中，必须执行下列各项任务： • 根据最有效的启发信息，选择应用于下一步的最好规则。 • 应用所选取的规则来计算由于应用该规则而生成的新状态。 • 对所求得的解答进行检验。
• 检验空端，以便舍弃它们，使系统的求解工作向着更有效的方向进行。
俄机器人宇航员SAR化的以及哪些是不变的问题（框架问题）就变得越来越重要。 401。据英国《每日邮 报》11月27日报道，俄 罗斯最早将于2014年派 遣“机器人宇航员”前 往国际空间站工作。
一 机器人规划综述
• 1.3 规划问题分解途径：
第二条重要途径是把单一的困难问题分割为几个有希望的较为容易
• 检验殆正确的解答，并应用具体的技术使之完全正确。
Bluetooth Fighting Mini Robot蓝牙战斗小型玩具机器人
一 机器人规划综述
• 智能化程度越高, 规划的层数越多,用户操作越简单。一般的工业机器人, 以轨迹规划为主,高层的规划由人工完成。关于机器人规划的几点理解： • 机器人的规划是分层次的： • 任务规划 • 动作规划 • 轨迹规划
慢慢把水壶倾斜
把水壶竖直
一 机器人规划综述
任务规划
总体任务
子任务
运动规划
动作顺序
轨迹规划
关节运动 规律
一 机器人规划综述
人 要求的 机 任务 接 口 规 划
期望的 运动和 力
控源自文库
机 器 控制作用 人 制 本 体
实际的 运动和 力
一 机器人规划综述
• 1.4 规划域的预测 对真实世界的任何方面进行完全预测几乎是做不到的。因此，必须 随时准备面对规划的失败。但是，如果在进行规划时把问题分解为尽可能 多的独立的（或近乎独立的）子问题，那么某一规划步骤的失败对规划的 影响是十分局部的。
一 机器人规划综述
• 1.2 规划的作用：
在日常生活中，规划意味着在行动之前决定行动的进程，或者说规
划这一词指的是在执行一个问题求解程序中的任何一步之前，计算该程序 几步的过程。一个规划是一个行动过程的描述。缺乏规划可能导致不适最
佳的问题求解。
2014年4月机器人足球世界杯在德国开哨
一 机器人规划综述
解决的子问题，这种分解能够使困难问题的求解变得容易些。虽然这样做 有时是可能的，但往往是不可能的。替代的办法是，可以把许多问题看做
待可分解问题，即意味着它们可以被分割为只有少量相互作用的子问题。
“发现号”航天飞机（Discovery）的最后一项 太空任务是将首台人形机器人送入国际空间站。这 位机器宇航员被命名为“R2”，它的活动范围接 近 于人类，并可以执行那些对人类宇航员来说太过危 险的任务。美国宇航局表示，“随着我们超越低地 球轨道，这些机器人对美国宇航局的未来至关重 要。”
一 机器人规划综述
一个服务机器人在接受主人 “给我倒一杯开水”的命令之
后,机器人如何完成这一任务?
一 机器人规划综述
给我 倒杯水
取一个杯子 找到水壶 打开壶塞 把水倒入杯中 把水送给主人 把水壶放回原处
提起水壶到杯口上方
MOVE HAND FROM A TO B JOINT POSITION A TO B
如果通过在实际上执行某个操作序列来寻找问题的解答，那么在这
个过程的任何一步都能确信该步的结果。但对于不可预测的论域，最好能 考虑可能的结果的集合，这些结果很可能按照它们出现的可能性以某个次 序排列。然后，产生一个规划，并试图去执行这个规划。
一 机器人规划综述
• 1.5 规划的修正 如果规划在执行中失败了，那么久需要对它进行修订，为了便于修 订，在规划中不仅要记下规划的执行步骤，而且也要记下每一步骤必须执 行的理由。这样，如果规划中某一步失败了，就能够容易地应用相关定向 回溯技术来确定规划的哪一部分与这一步有关而且可能需要修改。另一方 面，如果它是从初始状态正向进行的，那么要决定需要的相关性可能是困 难的。大多数规划系统主要是按目标定向模式工作的。
机器人任务规划
主要内容
•一 •二 •三 •四 •五 机器人的任务规划 任务规划的基本要素 运动规划 轨迹规划 几种机器人规划的方法
一 机器人的任务规划
• 1.1 • 1.2 • 1.3 • 1.4 • 1.5 • 1.6 规划的概念 规划的作用 规划问题分解途径 规划域的预测 规划的修正 规划系统所要执行的任务