开放式仿人机器人控制平台设计与实现

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研制与人类外观特征类似,具有人类的灵活性和智能,并能够与人交流,不断适应环境的仿人机器人一直是人类的梦想之一。仿人机器人研究的各个方面,如体系结构、运动控制、思维学习、与环境交互都具有很高的复杂度,并且对计算、存储资源都有很大的需求。因此,仿人机器人的体系结构设计、智能计算方法、计算资源是仿人机器人设计需要解决的关键问题。本文在研究国内外仿人机器人相关领域文献、充分学习并理解可重构的模块化仿人机器人的体系结构设计以及分层建模思想的基础上,设计并实现了一个开放式的仿人机器人控制平台,并结合实验室现有的实验室网格LabGrid和混合神经网络计算平台HNetCP提出了一个在仿人机器人控制平台中用于模仿人类大脑功能的混合智能计算框架。本文首先分析了对仿人机器人进行模块化设计的必要性,针对模块化设计带来的模块集成和管理问题,采用了插件框架的模块化设计解决方案;其次以插件框架为基础,为仿人机器人设计并实现了一个可扩展、可重构的开放式控制平台Open HRCP;接着以HNetCP的设计思想为起点,针对单种人工智能算法在应对人类思维的不精确性、不确定性和模糊性上的不足,提出了一个混合智能计算框架,用以模拟人类大脑的复杂功能。利用Open HRCP,并结合实验室三维实时仿真系统,实现了一个虚拟仿人机器人VHR,通过VHR可用于验证各种控制算法的正确性和有效性。本文基于插件框架实现了用于解决仿人机器人模块化设计的组件技术,实验证明基于插件框架的仿人机器人控制平台实现了模块的透明部署、可扩展、可重构等功能特性,同时,作为一个开放平台,Open HRCP向开发者开放API并提供SDK,用以开发具有统一接口标准的模块,使得在约定好接口的前提下,仿人机器人的各功能模块能够进行独立、并行的开发。同样地,混合智能计算框架也使用插件框架实现模块化设计,便于我们将来可以为Open HRCP扩展出更多的混合智能计算方法。
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