基于多演示动作基元参数化学习的机器人任务泛化

针对机器人示范学习过程中任务泛化与动作轨迹泛化问题,提出了一种将多演示动作轨迹的任务参数化学习与动作序列推理相结合的方法.针对通用动作基元的多演示轨迹样本,利用动态运动基元进行轨迹编码并建立任务参数化模型,利用高斯过程回归学习外部参数与模型参数之间的映射.针对新的任务实例,利用规划域定义语言推理缺失动作序列,任务参数化模型根据新的外部参数泛化出动作的目标轨迹,并修正轨迹误差.在UR5机器人上的实验表明,面对不同任务实例和环境变化,该方法可灵活生成动作序列并调整泛化目标,基于多演示的任务参数化模型能够对给定外部参数泛化出平滑的目标轨迹,泛化效果优于单一演示轨迹,提高了机器人任务泛化的能力.     

Mirosot足球机器人决策系统的研究

介绍了基于场地分区技术的决策系统在足球机器人比赛中的应用.利用场地分区技术,把比赛场地分成防守区、进攻区、中问区三个大区域,在每个大区域内又细分成多个决策区.由态势分析层-分解任务层-角色分配层-动作执行层构成的决策系统根据比赛场上机器人和球的相关信息,进行场景分析、任务分解、分配角色、执行动作等一系列的决策判断,得到机器人能够识别的指令,完成决策出机器人动作命令的任务.实验结果表明,该系统能快速稳定地指挥机器人进行比赛.     

实现家庭服务机器人中文指令解析问题研究

为了实现家庭服务机器人在无人干预的情况下自主地执行中文指令中蕴涵的服务任务,提出一种基于回答集的中文指令任务规划方法,将组块标注和回答集编程(answer set programming,ASP)应用于家庭服务机器人任务规划。首先通过组块标注对中文指令进行预处理,然后根据转换规则将关键信息转换为谓词集,并将它转写成ASP规则。此外,给出中文服务指令处理的各个环节的实验结果,并结合实例展示从谓词集到机器人可以执行的动作序列的映射过程。最后,通过合并部分原子动作的方式对回答集进行改进,提高了求解效率,并在任务规划时加入了成本规划,确认求得最优动作序列,该方法对促进自然人-机器人交互技术的发展有重要的意义。     

Mirosot足球机器人决策系统的研究

介绍了基于场地分区技术的决策系统在足球机器人比赛中的应用。利用场地分区技术,把比赛场地分成防守区、进攻区、中间区三个大区域,在每个大区域内又细分成多个决策区。由态势分析层-分解任务层-角色分配层-动作执行层构成的决策系统根据比赛场上机器人和球的相关信息,进行场景分析、任务分解、分配角色、执行动作等一系列的决策判断,得到机器人能够识别的指令,完成决策出机器人动作命令的任务。实验结果表明,该系统能快速稳定地指挥机器人进行比赛。     

基于多源信息融合的协作机器人演示编程及优化方法

为解决现有机器人装配学习过程复杂且对编程技术要求高等问题,提出一种基于前臂表面肌电信号和惯性多源信息融合的隐式交互方式来实现机器人演示编程.在通过演示学习获得演示人的装配经验的基础上,为提高对装配对象和环境变化的自适应能力,提出了一种多工深度确定性策略梯度算法（M-DDPG）来修正装配参数,在演示编程的基础上,进行强化学习确保机器人稳定执行任务.在演示编程实验中,提出一种改进的PCNN（并行卷积神经网络）,称作1维PCNN（1D-PCNN）,即通过1维的卷积与池化过程自动提取惯性信息与肌电信息特征,增强了手势识别的泛化性和准确率;在演示再现实验中,采用高斯混合模型（GMM）对演示数据进行统计编码,利用高斯混合回归（GMR）方法实现机器人轨迹动作再现,消除噪声点.最后,基于Primesense Carmine摄像机采用帧差法与多特征图核相关滤波算法（MKCF）的融合跟踪算法分别获取X轴与Y轴方向的环境变化,采用2个相同的网络结构并行进行连续过程的深度强化学习.在轴孔相对位置变化的情况下,机械臂能根据强化学习得到的泛化策略模型自动对机械臂末端位置进行调整,实现轴孔装配的演示学习.     

基于PSO算法的RoboCup2D机器人研究

对机器人体系结构、动作学习及行为的组织方式进行了研究,以演化计算为基本方法,以RoboCup2D为平台,设计了基于PSO算法的足球机器人的体系结构,解决感知、动作、和规划问题;在训练环境下,形成感知规则,优化感知相关参数,得到对信息高效快速的感知方法,并根据指定的粒度、功能、参数,对RoboCup2D机器人的原子动作进行了组合优化,得到一组带参数和执行效果描述的粒子动作;最后在赛场环境和任务驱动下,搜索粒子动作并进行组织规划,得到完成特定任务的机器人行为;RoboCup2D仿真实验表明,演化计算方法不仅能利用原子动作进行组合优化,得到适应于不同条件的粒子动作,而且能通过其在线搜索粒子动作,动态组成机器人行为;基于演化计算的足球机器人能更好地完成跑位、截球、带球、传球等任务,具有更强的适应性。     

基于似人特性的机器人拟人臂自主抓取动作规划

针对拟型服务机器人在家庭环境中的自主抓取任务,提出了一种强调运动姿态似人特性的机器人手臂动作的运动规划方法.该方法基于人体工程学中的快速上肢评估准则评价机器人运动姿态的似人特性,并在此基础上以机器人传速速率最优为目标规划机器人持物动作的姿态构型.最后以Motoman SDA10D拟人双臂机器人为例,具体介绍了该方法的应用和规划的结果,规划结果证明了该方法的可行性和有效性.     

基于决策知识学习的多无人机航迹协同规划

考虑无人机群体行为决策与状态变化的内在驱动, 从信息处理角度提出基于决策知识学习的多无人机航迹协同规划方法. 首先, 基于马尔科夫决策过程对无人机的行为状态进行知识表示, 形成关于连续动作空间的决策知识; 然后, 提出基于知识决策学习的深度确定性策略梯度算法, 实现无人机在决策知识层次上的协同规划. 实验结果表明: 在研发设计演示系统的基础上, 所提方法通过强化学习能够得到一个最优航迹规划策略, 同时使航迹综合评价和平均奖励收敛稳定, 为无人机任务执行提供了决策支持.     

多智能体强化学习及其在足球机器人角色分配中的应用

足球机器人系统是一个典型的多智能体系统, 每个机器人球员选择动作不仅与自身的状态有关, 还要受到其他球员的影响, 因此通过强化学习来实现足球机器人决策策略需要采用组合状态和组合动作. 本文研究了基于智能体动作预测的多智能体强化学习算法, 使用朴素贝叶斯分类器来预测其他智能体的动作. 并引入策略共享机制来交换多智能体所学习的策略, 以提高多智能体强化学习的速度. 最后, 研究了所提出的方法在足球机器人动态角色分配中的应用, 实现了多机器人的分工和协作.     

基于情感-时空信息的机器人服务自主认知及个性化选择

为了提高机器人的人机交互能力,针对家庭服务机器人在认知服务任务时往往忽略用户情感因素的弊端,提出了以用户情感为核心的机器人服务任务自主认知方法以及个性化服务选择策略.首先,利用智能空间本体技术结合用户情感状态与时间空间信息建立情感-时空本体模型,消除智能空间中的信息异构性.在此基础上,将与情感-时空相关的服务规则库编码并训练BP（逆向传播）神经网络构建推理机,将实时更新的智能空间信息与神经网络相匹配,推理出机器人需要执行的服务,实现机器人对以用户情感为核心的服务任务自主认知.最后,将用户情感状态作为执行服务的奖惩反馈信号,对服务集合中的子类服务进行动态的偏好度调节,完成有针对性的服务选择.仿真结果表明,基于该方法能够实现以用户情感为核心的机器人服务任务自主认知,同时可以根据用户偏好变化提供个性化的服务,有效提高了家庭服务机器人的智能性和灵活性,增强了用户的服务体验.     

煤矿井下安全监控分站的设计及其仿真实现

为了设计一种具有低成本、低功耗、易操作、功能强且可靠性高的煤矿井下安全分站,针对煤矿安全生产实际,文章提出了采用MCS-51系列单片机为核心、具有CAN总线通信接口的煤矿井下安全监控分站的设计方案;首先给出煤矿井下安全监控分站的整体构架设计,然后着重阐述模拟量输入信号处理系统的设计过程,最后说明单片机最小系统及其键盘、显示、报警、通信等各个组成部分的设计;为验证设计方案的可行性与有效性,使用Proteus软件对设计内容进行仿真验证,设计的煤矿井下安全监控分站具有瓦斯、温度等模拟量参数超标报警功能和电机开停、风门开闭等开关量指示功能;仿真结果表明:设计的煤矿井下安全监控分站具有一定的实际应用价值.     

View-based model-driven architecture for enhancing maintainability of data access services

In modern service-oriented architectures, database access is done by a special type of services, the so-called data access services (DAS). Though, particularly in data-intensive applications, using and developing DAS are very common today, the link between the DAS and their implementation, e.g. a layer of data access objects (DAOs) encapsulating the database queries, still is not sufficiently elaborated, yet. As a result, as the number of DAS grows, finding the desired DAS for reuse and/or associated documentation can become an impossible task. In this paper we focus on bridging this gap between the DAS and their implementation by presenting a view-based, model-driven data access architecture (VMDA) managing models of the DAS, DAOs and database queries in a queryable manner. Our models support tailored views of different stakeholders and are scalable with all types of DAS implementations. In this paper we show that our view-based and model driven architecture approach can enhance software development productivity and maintainability by improving DAS documentation. Moreover, our VMDA opens a wide range of applications such as evaluating DAS usage for DAS performance optimization. Furthermore, we provide tool support and illustrate the applicability of our VMDA in a large-scale case study. Finally, we quantitatively prove that our approach performs with acceptable response times.     

A pragmatic multi-method investigation of discrepant technological events: Coping,attributions, and ‘accidental’ learning

Discrepant technological events or situations that entail a problem, a misunderstanding or a difficulty with the Information Technology (IT) being employed, are common in the workplace, and can lead to frustration and avoidance behaviors. Little is known, however, about how individuals cope with these events. This paper examines these events by using a multi-method pragmatic approach informed by coping theory. The results of two studies – a critical incident study and an experiment – serve to build and test, respectively, a theoretical model that posits that individuals use a variety of strategies when dealing with these events: they experience negative emotions, make external attributions, and adopt engagement coping strategies directed at solving the event, eventually switching to a disengagement coping strategy when they feel they have no control over the situation. Furthermore, users’ efforts may result in ‘accidental’ learning as they try to overcome the discrepant IT events through engagement coping. The paper ends with a discussion of the results in light of existing literature, future opportunities for research, and implications for practice.     

The Distributed Time-Triggered Simulation Scheme: Core Principles and Supporting Execution Engine

Distributed real-time simulation is a young technology field but its practice is under increasing demands. In recent years the author and his collaborators have been establishing a new approach called the distributed time-triggered simulation (DTS) scheme which is conceptually simple and easy to use but widely applicable. The concept was initiated in the course of developing a new-generation object-oriented real-time programming scheme called the time-triggered message-triggered object (TMO) programming scheme. Some fundamental issues inherent in distributed real-time simulation that were learned during recent experimental studies are discussed along with some approaches for resolving the issues. An execution engine developed to support both the TMOs engaged in control computation and the TMOs engaged in DTS is also discussed along with its possible extensions that will enable significantly larger-scale DTSs.     

Software-Konfigurationsmanagement in großen Softwareprojekten

Zusammenfassung Mit zunehmender Größe der Softwaresysteme verschärfen sich die für die Software-Herstellung typischen Probleme: Beherrschen großer Objektmengen, Erhalten der Systemkonsistenz, Kontrolle der ständigen Änderungseinflüsse und Gewährleisten einer langen Lebensdauer. Die Disziplin Konfigurationsmanagement bildet den methodischen Ansatz, diese Probleme besser zu beherrschen. Software-Konfigurationsmanagement faßt die Herstellung von Softwaresystemen als eine Abfolge von kontrollierten Änderungen an gesicherten Zwischen- und Endergebnissen auf. Dargestellt werden die Objekte und Funktionen des Software-Konfigurationsmanagements sowie die hierfür in großen Software-Projekten benötigten Methoden, Instanzen und Hilfsmittel.     

Information for Authors

正http://www.zju.edu.cn/jzus http://www.springerlink.com Aim The Journals of Zhejiang University-SCIENCE(A/B/C)are edited by the international board of distinguished Chinese and foreign scientists,and are aimed to present the latest developments and achievements in scientific research in China and     

Editorial:Brain-machine interface(BMI) and cyborg intelligence

正Brain-machine interfaces(BMIs)aim at building a direct communication pathway between the brain and an external device,and represent an area of research where significant progress has been made during the past decade.Based on BMIs,mind information can be read out by neural signals to control     

Information for Authors

正http://www.zju.edu.cn/jzus http://www.springerlink.com Aim The Journals of Zhejiang University-SCIENCE(A/B/C)are edited by the international board of distinguished Chinese and foreign scientists,and are aimed to present the latest developments and achievements in scientific research in China and overseas to the world’s scientific circles,especially to stimulate     

SCIENCE CHINA Information Sciences SUBJECT INDEX TO VOLUME 57(2014)

正~~     

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正http://www.zju.edu.cn/jzus http://www.springerlink.com Aim The Journals of Zhejiang University-SCIENCE(A/B/C)are edited by the international board of distinguished Chinese and foreign scientists,and are aimed to present the latest developments and achievements in scientific research in China and overseas to the world’s scientific circles,especially to stimulate