服务机器人的知识表达和智能推理

【摘要】随着人工智能研究的深入,服务机器人正逐渐走入人类生活,成为生活中的帮手。与工业环境中结构化且固定的生产环境相比,人类生活环境具有多变性、动态性和非结构化等特点,很多不确定的因素会影响环境,比如：人类的日常活动,家具物品的位置变化。机器人在人类生活环境中执行各种任务时,需要了解周围各种各样的物体信息,包括物体的属性和位置等相关知识,同时为了理解人类的自然语言指令,机器人需要具备基于知识库的智能推理能力。本文描述了服务机器人知识库的构建方法,给出了知识库交互接口,在此基础上研究了基于知识库的服务机器人智能推理方法,并用于理解人类的自然语言指令。具体而言,本文的研究内容包括以下三个部分：1.根据服务机器人在人类生活环境中执行任务的需要,给出了基于oWL语言的服务机器人知识表达和知识库构建方法,定义了知识库的交互接口。2.提出了一种基于局部可观测蒙特卡洛规划算法的同时主动定位与物体搜索方法,在提高机器人物体搜索效率的同时有效降低定位不确定性。该方法基于机器人位置概率分布采样和动作仿真构建当前观测下具有一定深度的仿真搜索树,根据综合定位观测独特性、位置概率分布的熵减少以及物体搜索效用的回报计算选择最优动作。此外,提出采用贝叶斯网络表示物体和位置之间的条件概率,结合搜索结果更新贝叶斯网络中的条件概率,实现知识库的更新,使机器人能够适应物体位置的动态变化。在存在大量定位位置歧义的栅格地图上进行了仿真实验,验证了算法的有效性。3.针对服务机器人在生活环境中需要具有理解人类自然语言的能力,探索了基于知识库的服务机器人自然语言理解与智能推理框架,给出了从处理自然语言到结构化知识库搜索的整个流程,解决了非结构化自然语言与结构化机器人知识库之间的交互问题,最后通过实验验证了该方法在实际应用中的效果。
【作者】洪增林；
【导师】熊蓉；
【作者基本信息】浙江大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】服务机器人；知识库；OWL；物体搜索；POMDP；自然语言；智能推理；

【参考文献】
[1]刘雪峰.安徽省职工养老保险待遇差异研究[D].安徽大学,公共管理,2013,硕士.
[2]韩耀鹏.模糊控制在蒸汽温度控制系统中的仿真研究[D].辽宁工程技术大学,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[3]宋国杰.多维关联规则挖掘研究[D].郑州大学,2001.
[4]许青青,苏宝根,陈蔚,杨亦文,任其龙.链甾醇在五种有机溶剂中溶解度的测定、关联及预测[J].高校化学工程学报,2014,03:443-448.
[5]陈凤翔.超细羽绒粒子的制备及其染料吸附性能的基础研究[D].武汉纺织大学,纺织材料与纺织品设计,2014,硕士.
[6]马微1,2,程丽3,张兰威1,王海波2,魏书娟2,张英春1,焦月华1.电感耦合等离子体质谱法测定东北山野菜中18种无机元素1[J].食品科学.
[7]施思.集成家居品牌构建研究[D].湖北工业大学,艺术设计,2013,硕士.
[8]李博.吉非替尼通过自噬促进人肺腺癌PC-9细胞凋亡的实验研究[D].第四军医大学,内科学（专业学位）,2014,硕士.
[9]滕国生,贾东旭,郭含笑,刘勇,范春艳,武丽达,佟毅.羊肚菌液体深层发酵工艺优化的研究[J].食品工业科技.
[10]李亚芬,黄梅,张维戈.电动出租车日充电负荷估算方法[J].电力系统自动化,2014,10:55-60.
[11]李雪,赵春霞,舒振球,郭剑辉.基于超图正则化的概念分解及在数据表示中的应用[J].控制与决策.
[12]袁昭旭.复杂航天器结构动力学两类精确建模方法研究及软件开发[D].哈尔滨工业大学,一般力学与力学基础,2014,硕士.
[13]姚婷,李腾飞,秦玉昌,王静,赵祯,谷旭,佘永新.分子印迹表面等离子共振传感器在食品安全检测中的最新研究进展[J].分析测试学报,2015,02:237-244.
[14]吴春生.汶川地震极重灾区灾后生态恢复跟踪监测优化布点研究[D].湖南科技大学,地图学与地理信息系统,2013,硕士.
[15]胡义赛.H.263/H.263+视频编解码器的研究与实现[D].大连理工大学,信号与信息处理,2004,硕士.
[16]殷晓文.中职卫生专业数学问题情境的创设[D].山东师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[17]杜艳秋.连续及被动调Q脉冲铥钬共掺钒酸盐激光器特性研究[D].哈尔滨工业大学,2014.
[18]毕旭静.汽车制造业逆向物流模式选择研究[D].北京交通大学,物流工程（专业学位）,2013,硕士.
[19]宋易.论有当时定，才为异代珍[D].杭州师范大学,美术学,2013,硕士.
[20]施冬蕾.媒体影像的语言学分析方法研究[D].大连工业大学,设计艺术学,2011,硕士.
[21]杨林青.西北五省经济发展与生态环境的关系比较研究[D].兰州商学院,统计学,2013,硕士.
[22]周淑芬.mGFP4和Cre/loxP系统在转基因水稻中的应用[D].福建师范大学,植物学,2004,硕士.
[23]鲍利.基于6σ管理法的顾客满意度测评体系研究[D].天津大学,管理科学与工程,2004,硕士.
[24]李申篪.KB细胞中SPATA5L1基因生物学功能的初步研究[D].苏州大学,放射医学,2013,硕士.
[25]李齐亚.论马克思主义文化思想的哲学意蕴[J].中国地质大学学报(社会科学版),2014,s1:200-202.
[26]陈治奎.黄芪对自发性高血压大鼠的抗高血压效应及其机制的初步研究[D].浙江大学,2003.
[27]牛素军.无模型自适应控制算法研究及在RTU中的应用[D].新疆大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[28]周蓉.物联网技术在食品冷链物流中的应用参考模型[D].北京交通大学,2012.
[29]莹莹.空间转换与失地农民的城市融入[D].安徽大学,社会学,2013,硕士.
[30]黄辉.我国重症急性胰腺炎死亡原因Meta分析[D].遵义医学院,肝胆胰外科（专业学位）,2014,硕士.
[31]刘锦辉.鼻鼽方治疗肺脾气虚型鼻鼽的临床研究[D].广州中医药大学,中医五官科学,2013,硕士.
[32]陈文燕.西部地区人力资源开发研究[D].西北农林科技大学,2002.
[33]姜海.基于供应链数据仓库的OLAP数据挖掘[J].程序员,2002,12:56-57.
[34]张玮,潘贞存,赵建国.新的防止大停电事故的后备保护减载控制策略[J].电力系统自动化,2007,08:27-31+99.
[35]周琳.银基透明导电薄膜及其在有机太阳能电池中的应用[D].华东师范大学,纳米物理学,2013,硕士.
[36]熊艳,彭嘉雄,丁明跃,薛东辉.基于线性变系数差分方程的运动目标检测方法[J].自动化学报,1996,04:485-488.
[37]马宁.德意志民族国家问题与弗里德里希·梅尼克的史学与政治观念[D].复旦大学,史学理论与史学史,2012,硕士.
[38]伊光辉.斑点叉尾鮰血清免疫球蛋白的提取纯化及部分特性分析[D].华中农业大学,水产养殖,2001,硕士.
[39]陆宾.泰国学生汉语常用方位词偏误分析[D].广西民族大学,语言学及应用语言学,2013,硕士.
[40]韩彬.信息化条件下纳税服务体系建设研究[D].华中师范大学,公共管理,2014,硕士.
[41]赵艳辉.DBD系统谐振与表面沉积电荷效应研究[D].大连海事大学,环境科学,2004,硕士.
[42]阮氏秋红.越南学生汉语常用动量词习得与偏误分析[D].广西民族大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[43]沈爱萍,何宝龙,孙丽慧,郑裕国.重组大肠杆菌生产核苷磷酸转移酶的发酵条件优化[J].发酵科技通讯,2013,04:1-4.
[44]杨艳萍.小鼠胚胎心脏流出道分隔过程中心肌细胞转分化和心内膜α-SMA阳性细胞的发育[D].山西医科大学,组织胚胎学,2002,硕士.
[45]谢斌红.Windows平台下基于IPSec的VPN的研究与实现[D].太原理工大学,计算机应用,2004,硕士.
[46]陈峰.用于机顶盒功能测试的马赛克检测算法[J].科技传播,2014,06:202-203.
[47]金鑫.基于ARM的电池监测系统的研究[D].湖北工业大学,控制工程（专业学位）,2013,硕士.
[48]江木,吴文传,张伯明,孙宏斌,李晓红.特高压联网下AGC协调控制策略仿真[J].电力系统自动化,2010,14:75-78.
[49]朱红波,褚天宇,徐铭营.低碳金融视角下的银行业务拓展[J].辽宁工程技术大学学报(社会科学版),2014,03:261-264.
[50]罗庆梅.圆坯连铸结晶器温度、热流实测数据分析及检测系统的建立[D].大连理工大学,材料加工工程,2004,硕士.