机器人技术和自动系统

《机器人技术和自动系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机器人技术和自动系统（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、机器人技术和自动系统 应用服务机器人本体和标准我们现在正在努力的核心本体致力于机器人与自动化领域。 我们描述本体在机器人的作用。 我们提供一次彻底的审查服务机器人本体。 我们描述机器人的现有标准,以及未来趋势的域。 我们定义当前的问题和解决方案可能与本体开发人机交互。关键词: 服务机器人 机器人本体 机器人的标准 人机交互以人为本的服务机器人是一个新兴应用领域的技术。家庭的崛起 人机合作机器人预测社会和个人援助。机器人社区之一 主要任务是简化发展趋势,分类法和协调的工作 本体,以及术语的标准化、接口和技术。重要的是要保持 科学的进步和公众理解同步,通过有效的宣传和教育。 这些努力支持之间的协作

2、研究小组,并导致广泛接受的标准, 有利于制造商和用户。本文描述了机器人本体发展的必要性 和标准关注过去和当前的研究成果。此外,本文提出了一种 服务机器人本体开发路线图。的1。介绍 在 1960 年代和 1960 年代,大多数机器人和机器人 一般都是与工业应用,主要倾向在生产现场合理化生产。如今,机器人 变得无处不在,达到特殊的能力和鲁棒性; 人类能够支持、陪伴和护士。在 机器人助手特别能够执行各种各样的任务, 如医疗保健和个人援助1 - 3。这些类型的 机器人通常被称为服务机器人。服务机器人通常 共享人类环境和展示基本的智能行为 完成分配的任务。他们被认为是作为一个分支 进化的机器人并被广泛认

3、为是占主导地位的研究 在不久的将来。图 1 显示了不同的进化 机器人领域,这意味着越来越程度的自治权 (DoA)与以人为本应用程序和系统的复杂性。 如今,工业机器人越来越多用途和灵活的,部分由于改善与人类的合作。 范式转向普及机器人会导致许多 开放式的问题和研究方向相关的本体论 研究和标准化(4、5)。本体允许一个清晰的对话框 之间的所有利益相关者参与机器人的生命周期 系统,使集成和有效的沟通 异构机器人系统。他们可以用在前面 阶段的领域以促进沟通和发展 知识交流组间从不同的地区,没有 真的强迫他们使他们的研究与特定的视图 一个给定的研究小组。 另一方面,标准意味着工业机构 为商业提供指导系统

4、开发和制造业。 他们是用来支持立法和授权 官方机构,enfo本文旨在给的动力和介绍 机器人与自动化 IEEE 本体的基本思想 工作小组(ORA 工作组)6,和正在进行的洞察力 其下属的工作。子站提供指导方针 用于创建本体,这将有助于未来的研究,那么自然 变成标准。具体来说,本文 关注的是奥拉工作组服务机器人子群(ORA SeR), 讨论它的目标,最近的成就和未来的挑战。 SeR 集团当前的焦点是收集、分类和 合并现有的本体和标准,并开始发展 新的特定的艺术的状态。 本文结构如下:介绍服务 机器人和它们的定义提出了第二节。第三节 提出了本体的基本原理和备注说明标准化、第六节描述了机器人的标准 特

5、别关注服务机器人。第七节描述了工作 进步的 IEEE ORA 工作组。未来的工作和结论 分别介绍了部分 8 和 9。 2。定义服务机器人的领域 开发一个本体或标准并非易事,特别是 当它包含一个巨大的领域,比如服务机器人。 尽管这些机器人的潜在应用,大家都知道 不容易提供一个清晰和精确的定义 服务机器人。有几个,但是没有一种是定义 公认由于巨大的各种各样的内在特征 的服务机器人(形式、结构和应用程序 区)7。下面,我们将讨论其中的一些,并指出可能的 混乱的来源。 根据国际联合会翻译这个定义,一个工业机器人,如。、机械手臂 容易被分类作为服务机器人安装在 nonindustrial 环境执行非制造

6、业的任务。为 实例,这手臂可以啤酒在酒吧或者被用来执行 手术。 以减少歧义的分类,国际标准化 组织(ISO)一直致力于一个标准的定义 184 年技术委员会的范围下,小组委员会 2、机器人和工作设备自 2007 年以来8。的新版本 拟议的定义(ISO 8373:2012)是: 定义2。服务机器人是机器人执行有用的任务 对人类或设备,不包括工业自动化应用程序 9。 这个定义并不强调方面相关的自主权 为了分类机器人作为服务机器人,在 ISO 标准, 自主性是一个 inheren定义 3 是精确地说明一个机器人应该是驱动 在两个或两个以上的轴可编程机制。然而, 它仍然是不精确的,因为还没有共识 DoA

7、。那 很难确定究竟是最低程度 使一个驱动机制与上述特性 归类为一个机器人。自治的概念仍在争论 在社区内。一些建议被制定, 如无人驾驶系统的自治水平(ALFUS) 由美国国家标准和框架 技术(NIST)(10、11)。因此,定义 2 仍然类似 定义 1 的问题。 在 ISO 标准-类似于 IFR -服务机器人可以 归类为个人和专业服务机器人 要执行的任务9:定义 4。个人服务机器人是服务机器人定义 5。使用专业的服务机器人是服务机器人 对于一个商业任务,通常由一个适当的训练 运营商(如。,消防机器人)。 专门为个人服务的机器人,ISO TC 184 / SC 2 /工作组 7 个人护理机器人安全

8、工作组分类个人 服务机器人(也称为个人护理机器人)医疗和非医疗 机器人12。 定义 6。非医疗个人护理机器人被定义为机器 执行“援助行动”和行动直接贡献 对改善人类的生活质量,除了 医学应用。 定义 7。医疗机器人被定义为医疗电气 设备和系统”用于诊断、治疗或修复” 病人的医疗条件。此外,服务机器人可以分为三类 基于他们的人类关系,因为以人为本机器人技术 正在成为主导(1、13、14): 类 1 机器人取代人类在肮脏的工作,危险 环境和繁琐的操作,如吸尘, 拯救人们从火灾或提供药物二班的机器人与人类密切合作,减轻操作 不舒适或增加舒适,如娱乐、 帮助老人,或携带患者; 3 班的机器人操作人类,

9、例如,医疗机器人 手术,诊断、治疗和康复。 上面的定义和分类显示的复杂性 参与定义的概念。大部分的复杂性 从主观性确定精确的边界 系统分配给特定的任务。例如,1定义 1 2 明确排除工业应用。根据 以上课程,服务机器人是机器人应该取代人类 在危险的环境中工作和繁琐的操作, 然而,这些操作和环境可以被视为 工业机器人在工业环境有关。二班的机器人与人类密切合作,减轻操作 不舒适或增加舒适,如娱乐、 帮助老人,或携带患者; 3 班的机器人操作人类,例如,医疗机器人 手术,诊断、治疗和康复。 上面的定义和分类显示的复杂性 参与定义的概念。大部分的复杂性 从主观性确定精确的边界 系统分配给特定的任务。例

10、如,1定义 1 2 明确排除工业应用。根据 以上课程,服务机器人是机器人应该取代人类 在危险的环境中工作和繁琐的操作, 然而,这些操作和环境可以被视为 工业机器人在工业环境有关。这与预期用途吗 的机器人。目前,新系统的分类 仅仅是制造商的责任。可以理解的是,有 关于边界问题,这些严重的问题产生 类别,目前国际标准化的重点 身体123。本体的理由 本体或“存在”问题第一次出现在哲学 文学在亚里士多德的时代。本体可以被视为 内容理论关注之间的属性和关系 对象从一个特定的域17。他们作为“知识” 基于一个词汇,用来描述域。 他们被应用于不同的领域,从遗传学 知识门户1918,作为一个方法来保证 一致

11、的术语和它们的属性之间的关系。特别 在机器人本体可以用来代表域 不同群体之间的知识转移和共享 人类,机器人和其他设备(20、21)。本体是共享知识。因此,重要的是,他们正在为使用标准化等某一群人在 IEEE 机器人和自动化的社会。回顾文献本体还揭示了另一个惊人的事实。本体这个词指的是词汇表和数据字典,词典和分类法;模式和数据模型;正式的本体和推理模型(22、23)。有许多定义本体。一个可能定义本体是由 Kalfoglou 和 Schorlemmer24:定义 8。本体是一个元组年代,年代是词汇 (或签字)的本体和本体论公理集 指定目标域的词汇本体的比较和模型。 功能模型本体 部署不需要公开或共

12、享在一个共享 小组(如。开发者/设计者) 所有人共享的领域,或在许多领域。 打开/关闭封闭的世界,因此可以规定或 描述性的 开放的世界的假设导致只有一个描述性的模型 可变形的可以转换从一个到另一个地方, 元模型可以桥接一至 另一个 本体映射只能使用额外的从一个到另一个 他们创建一个共享本体公理和调整 传播约束既可以传播的方式只有一种方式 在计算独立模型实现级别较低的抽象级别的水平 通常使用转换和集成的可能性 一代 更加困难和使用技术提升和桥接 Abstrac类似25中给出定义,签名年代坏了 分成三组(1)一组概念(C),(2)一组关系 (R)和(3)的一组实例(I);因此,本体是一个 4 -

13、元组C R,我。其他本体定义数据 n = 526和 n = 627也可以发现在文学。 从众多的定义提出了本体明显, 应用非正式和正式,抽象和 具体的模型28。这种多样性22,截然不同的概念 的本体,从一个具体的工程构件 形而上学的一个分支关心自然和关系 ,即。,从语义等“人类可读的本体” Wiki 到一个完全“计算机可处理和解释本体” 如 Web 本体语言(OWL)2类似25中给出定义,签名年代坏了 分成三组(1)一组概念(C),(2)一组关系 (R)和(3)的一组实例(I);因此,本体是一个 4 - 元组C R,我。其他本体定义数据 n = 526和 n = 627也可以发现在文学。 从众多

14、的定义提出了本体明显, 应用非正式和正式,抽象和 具体的模型28。这种多样性22,截然不同的概念 的本体,从一个具体的工程构件 形而上学的一个分支关心自然和关系 ,即。,从语义等“人类可读的本体” Wiki 到一个完全“计算机可处理和解释本体” 如 Web 本体语言(OWL)2从独立的本体论工程研究得到了动力 进行的研究工作主要是通过不同的社区 在计算机科学、人工智能(AI)或语义 网络。最近,本体论开发社区的焦点 已经从人工智能实验室域 experts-people 积累了谁 有价值的功能知识的区域。在许多领域, (从医药到国防研究)领域专家 一个重要的角色在发展中标准的本体。他们帮助 定义

15、一个公共的词汇表和域的基本概念(包括 machine-interpretable 定义),然后用来分享 信息29。本体工程机器人正处在一个十字路口,因为专家 从不同的领域(机电、信息技术、 等等)将他们自己的语言,实践和方法 为了创建本体创建和存储知识。弗洛里 等。30状态: “我们相信,这种缺乏一个标准的术语构成 本体论变革社会的主要瓶颈,导致 不必要的混乱以及误解。”应采用适当的平衡机器人本体 社区之间的哲学创立了重量级的 本体使用语言表现力和清晰 保证与轻量级本体关注计算机属性 machine-interpretable definitions.3 3.1。模型和本体 本体不同于模型(基于模型的表示 和专家系统)有几个原因。最重要的是,他们代表一般知识共享的一个社区, 即。,他们不仅代表一个特定的视图的一个人 一小群人。主要是基于其他差异 开放和封闭世界假设。表 1 中,我们列出了 一个模型和本体之间的差异。 4。本体在工作 4.1。创建的本体由于本体可以有效地代表的知识 特定系统(或域),他们的分析可以更好地理