TW201908080A

TW201908080A - 機器人

Info

Publication number: TW201908080A
Application number: TW106123544A
Authority: TW
Inventors: 張家汶
Original assignee: 鴻海精密工業股份有限公司
Priority date: 2017-07-13
Filing date: 2017-07-13
Publication date: 2019-03-01
Also published as: JP2019018341A; US20190015977A1

Abstract

一種機器人，其包括一機器人本體及一控制系統；該控制系統包括一定位模組及一執行動作模組；所述定位模組用於定位並判斷該位置係否在一特定區域，所述執行動作模組為一行為樹，所述定位模組的判斷結果用於觸發所述行為樹，使所述機器人執行對應的動作。

Description

機器人

本發明涉及一種機器人，尤其涉及一種基於行為樹實現人工智慧行為的機器人。

機器人係自動執行工作的機器裝置，它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程式。機器人的任務係協助或者取代人類來工作，在工業、醫學、農業、建築業甚至軍事等領域中有重要的用途。

人工智慧行為與機器人息息相關，為了利於實現人工智慧行為，目前已經出現了一些行為樹編輯器。這些行為樹編輯器提供了例如順序節點、條件節點、執行節點等節點用於搭建行為樹。然而，目前還沒有出現利用位置節點搭建的行為樹，也沒有將該具有位置節點的行為樹應用於機器人。

有鑒於此，提供一種機器人，該機器人基於具有位置節點的行為樹實現人工智慧行為實為必要。

一種機器人，包括一機器人本體及一控制系統，所述控制系統包括一規劃路徑模組、一控制模組、一定位模組及一執行動作模組；所述執行動作模組為一行為樹；所述規劃路徑模組用於規劃機器人移動的路徑；所述控制模組用於控制機器人的移動；所述定位模組用於感測機器人所在的位置並判斷該位置係否在一特定區域，並利用該判斷結果觸發所述行為樹，使所述機器人執行對應的動作。

與先前技術相比，本發明將位置資料作為節點直接串接到行為樹上，利用位置資料觸發行為樹，並且將該基於位置資料的行為樹應用於機器人中，從而使得機器人的應用開發及人工智慧行為的實現更加簡便。

下面將結合附圖及具體實施例對本發明提供的機器人作進一步的詳細說明。

請參見圖1及圖2，本發明第一實施例提供一種機器人10，該機器人10包括一機器人本體12及一控制系統14，該控制系統14安裝於該機器人本體12上並且用於控制機器人本體12。所述機器人本體12包括機器人軀體及設置於該機器人軀體上的鐳射雷達感測器(LiDAR)、測距相機(RGB-D相機)、GPS裝置等硬體設備。所述控制系統14為一軟體，其包括一控制模組142、一規劃路徑模組144、一定位模組146及一執行動作模組148。

所述規劃路徑模組144用於規劃機器人10移動的路徑，形成規劃路徑資料，並將該規劃路徑資料傳輸給所述控制模組142。所述規劃路徑模組144用於接收所述機器人10的初始位置及欲到達的目的地區域，並根據所述初始位置及目的地區域規劃路徑，產生規劃路徑資料。所述初始位置及目的地區域可以係由使用者人工手動輸入的，也可以係由其他設備傳送過來的。所述初始位置也可以係通過GPS等定位軟體自動確定的。

所述控制模組142用於接收所述規劃路徑資料、並按照所述規劃路徑資料控制機器人10的移動。

所述定位模組146用於對機器人10目前所在的位置進行定位，產生位置資料，對該位置進行判斷，並將位置判斷結果傳輸給所述執行動作模組148。所述定位模組146可通過發射鐳射、雷達或者GPS 對機器人10目前所在的區域進行定位或感測。

所述執行動作模組148為一行為樹，該行為樹可以僅包括子節點，也可以包括第一父節點及一個或複數個子節點。所述第一父節點用於條件判斷。所述子節點用於執行動作，即，使所述機器人10做出某種動作。當執行動作模組148包括所述第一父節點時，執行動作模組148所接收到的位置判斷結果會觸發第一父節點，待第一父節點做出判斷後，觸發子節點，使所述機器人10做出動作。當執行動作模組148僅包括子節點時，執行動作模組148所接收到的位置判斷結果會直接觸發該子節點，使所述機器人10做出動作。故，可以理解為，當執行動作模組148接收到所述位置判斷結果時，所述行為樹被執行。所述複數個子節點可以係平行關係、序列關係或者選擇關係。所述“平行”係指該複數個子節點同時被執行。所述“序列”係指該複數個子節點按照順利依次被執行。所述“選擇”係指根據第一父節點的指示，僅有部分子節點被執行。本發明僅以一個子節點及兩個平行的子節點為例進行詳細說明，但這並不對本發明造成限定。圖3所示的係第一父節點包括一個子節點。圖4所示的係第一父節點包括兩個平行的子節點。

請參見圖5，本發明第一實施例提供所述控制系統14的一種工作方法，包括以下步驟： S10，所述規劃路徑模組144根據機器人10的初始位置及目的地區域產生規劃路徑資料，並將該規劃路徑資料傳輸給所述控制模組142； S11，所述控制模組142使機器人10按照規劃路徑移動； S12，所述定位模組146感測機器人10係否在目的地區域內，如果係，進入步驟S13；如果否，則返回步驟S11； S13，所述定位模組146將所感測到的位置資料傳輸給所述執行動作模組148； S14，所述位置資料觸發所述行為樹，使該行為樹被執行，從而使機器人10執行對應的動作，返回步驟S10。

以下為本發明第一實施例中，機器人10在各場景中，所述控制系統14的工作方法。

場景1：機器人10在展覽廳的一號展覽區做解說員。本場景中，所述行為樹為一個第一父節點，該第一父節點串接一個子節點。所述第一父節點用於判斷有無人的存在，如果有人，觸發子節點；如果無人，子節點不觸發。所述子節點用於使機器人10對一號展覽區進行解說。

請參見圖6，本場景1中，所述控制系統14的工作方法，包括以下步驟： S10’，所述規劃路徑模組144根據機器人10的初始位置及一號展覽區的位置，產生規劃路徑資料，並將該規劃路徑資料傳輸給所述控制模組142； S11’，所述控制模組142使機器人10按照規劃路徑移動； S12’，所述定位模組146感測機器人10係否在一號展覽區，如果係，進入步驟S13’；如果否，則返回步驟S11’； S13’，所述定位模組146將所感測到的位置資料傳輸給所述執行動作模組148； S14’，所述位置資料觸發所述第一父節點，判斷一號展覽區係否有人，如果係，進入步驟S15’，如果否，則返回步驟S11’； S15’，觸發子節點，機器人10對一號展覽區進行解說，返回步驟S10’。

場景2：機器人10在一大廈做送餐員，該送餐員只送三樓2號房間的食物。本場景中，所述行為樹包括一個第一父節點、兩個平行的第一子節點及兩個平行的第二子節點。所述第一子節點及第二子節點係選擇關係。所述第一父節點用於判斷門係否開著，如果門開著，觸發第一子節點，使機器人10做出“放下食物”的動作，並同時發出“這係您的食物”的聲音。如果門沒有開著，觸發第二子節點，使機器人10發出“敲門”的動作，並同時發出“家裡有人嗎”的聲音。

請參見圖7，本場景2中，所述控制系統14的工作方法，包括以下步驟： S10’’，所述規劃路徑模組144根據機器人10的初始位置及三樓2號房間門口的位置，產生規劃路徑資料，並將該規劃路徑資料傳輸給所述控制模組142； S11’’，所述控制模組142使機器人10按照規劃路徑移動； S12’’，所述定位模組146感測機器人10係否在三樓2號房間門口，如果係，進入步驟S13’’；如果否，則返回步驟S11’’； S13’’，所述定位模組146將所感測到的位置資料傳輸給所述執行動作模組148； S14’’，所述位置資料觸發所述第一父節點，判斷門係否開著，如果係，進入步驟S15’’；如果否，進入步驟S16’’； S15’’，觸發第一子節點，機器人10做出“放下食物”的動作，並同時發出“這係您的食物”的聲音，返回步驟S10’’； S16’’，觸發第二子節點，機器人10發出“敲門”的動作，並同時發出“家裡有人嗎”的聲音，返回步驟S10’’。

請參見圖8及圖9，本發明第二實施例提供一種機器人20，該機器人20包括所述機器人本體12及一控制系統24，該控制系統24包括所述控制模組142、所述規劃路徑模組144、所述定位模組146及一執行動作模組248。所述第二實施例中的機器人20與第一實施例中的機器人10的結構基本相同，其區別係：第一實施例中，規劃路徑資料僅包括一個目的地區域的資料；執行動作模組148中的行為樹僅包括一個第一父節點，所述目的地區域的資料僅觸發第一父節點。而在第二實施例中，規劃路徑資料包括複數個目的地區域的資料，所述目的地區域分別定義為第一區域、第二區域……第N區域；執行動作模組248包括複數個行為樹，分別定義為第一行為樹、第二行為樹……第N行為樹，該N個行為樹與所述N個區域一一對應。也即，第二實施例中，每個目的地區域對應一個行為樹，每個目的地區域的資料可以觸發對應的行為樹。第一行為樹包括一個父節點及一個或複數個子節點。第二行為樹包括一個第二父節點及一個或複數個子節點。以此類推，第N行為樹包括一個第N父節點及一個或複數個子節點。所述N為大於或等於2的整數。圖10所示的係複數個父節點且每個父節點包括一個子節點。圖11所示的係複數個父節點且每個父節點包括兩個平行的子節點。

請參見圖12，本發明第二實施例進一步提供所述控制系統24的一種工作方法，包括以下步驟： S20，所述規劃路徑模組144根據機器人20的初始位置及目的地區域，產生規劃路徑資料，並將該規劃路徑資料傳輸給所述控制模組142，所述規劃路徑經過所述第一區域、所述第二區域……所述第N區域； S21，所述控制模組142使機器人20按照規劃路徑移動； S22，所述定位模組146感測機器人20係否在第一區域，如果係，進入步驟S23；如果否，則返回步驟S21； S23，觸發第一行為樹，使機器人20執行對應的動作，進入步驟S24； S24，所述控制模組142使機器人20繼續按照規劃路徑移動； S25，所述定位模組146感測機器人20係否在第二區域，如果係，進入步驟S26；如果否，則返回步驟S24； S26，觸發第二行為樹，使機器人20執行對應的動作，進入下一步驟； …… S27，所述控制模組142使機器人20繼續按照規劃路徑移動； S28，所述定位模組146感測機器人20係否在第N區域，如果係，進入步驟S29；如果否，則返回步驟S27； S29，觸發第N行為樹，使機器人20執行對應的動作，返回步驟S20。

以下為本發明第二實施例中，機器人20在某一場景中，所述控制系統24的工作方法。

場景3：機器人20在展覽廳做解說員，該展覽廳包括一號展覽區、二號展覽區及三號展覽區。

請參見圖13，本場景3中，所述控制系統24的工作方法，包括以下步驟： S20’，所述規劃路徑模組144根據機器人20的初始位置、一號展覽區、二號展覽區及三號展覽區的位置，產生規劃路徑資料，並將該規劃路徑資料傳輸給所述控制模組142； S21’，所述控制模組142使機器人20按照規劃路徑移動； S22’，所述定位模組146感測機器人20係否在一號展覽區，如果係，進入步驟S23’；如果否，則返回步驟S21’； S23’，觸發一號展覽區的位置資料所對應的行為樹，使機器人20執行對應的動作（比如對一號展覽區進行解說），進入步驟S24’； S24’，所述控制模組142使機器人20繼續按照規劃路徑移動； S25’，所述定位模組146感測機器人20係否在二號展覽區，如果係，進入步驟S26’；如果否，則返回步驟S24’； S26’，觸發二號展覽區的位置資料所對應的行為樹，使機器人20執行對應的動作（比如對二號展覽區進行解說），進入步驟S27’； S27’，所述控制模組142使機器人20繼續按照規劃路徑移動； S28’，所述定位模組146感測機器人20係否在三號展覽區，如果係，進入步驟S29’；如果否，則返回步驟S27’； S29’，觸發三號展覽區的位置資料所對應的行為樹，使機器人20執行對應的動作（比如對三號展覽區進行解說），返回步驟S20’。

請參見圖14，本發明第二實施例進一步提供所述控制系統24的另一種工作方法，包括以下步驟： S30，所述規劃路徑模組144根據機器人20的初始位置及目的地區域，產生規劃路徑資料，並將該規劃路徑資料傳輸給所述控制模組142，所述目的地區域包括複數個區域，所述規劃路徑資料包括所述複數個區域的資料； S31，所述控制模組142使機器人20按照規劃路徑移動，並根據需要重新規劃路徑； S32，所述定位模組146感測機器人20係否在所述複數個區域中的某一個區域，如果係，進入步驟S33；如果否，則返回步驟S31； S33，觸發機器人20目前所在區域對應的行為樹，使機器人20執行對應的動作，進入步驟S34； S34，所述控制模組142使機器人20繼續移動，並根據需要重新規劃路徑； S35，所述定位模組146感測機器人20係否在所述複數個區域中的其他未經過的區域，如果係，進入步驟S36；如果否，則返回步驟S34； S36，觸發目前機器人20所在區域對應的行為樹，使機器人20執行對應的動作，進入步驟S37； S37，判斷係否經過所述複數個區域的每一個區域，如果係，結束；如果否，則返回步驟S34。

本發明第二實施例進一步提供所述機器人20在場景4中，所述控制系統24的工作方法。

場景4：機器人20在一公園做巡邏員。假設該公園內有5把鐵制椅子，當椅子有鐵片翹起來時，以防該鐵片劃傷人，機器人20需要用隨身攜帶的小錘子將鐵片敲平整。本場景4中，所述行為樹的父節點用於判斷椅子係否有鐵片翹起來。如果有鐵片翹起來，觸發子節點，機器人20用小錘子將鐵片敲平整。如果沒有鐵片翹起來，就不觸發子節點。

請參見圖15，本場景4中，所述控制系統24的工作方法，包括以下步驟： S30’，所述規劃路徑模組144根據機器人20的初始位置及所述5把椅子所處的位置，產生規劃路徑資料，並將該規劃路徑資料傳輸給所述控制模組142； S31’，所述控制模組142使機器人20移動； S32’，所述定位模組146感測機器人20係否在所述5把椅子中任一把椅子所在的位置，如果係，進入步驟S33’；如果否，則返回步驟S31’； S33’，觸發機器人20目前所在的椅子對應的行為樹，該對應的行為樹被執行，進入步驟S34’； S34’，所述控制模組142使機器人20繼續移動； S35’，所述定位模組146感測機器人20係否在剩餘4把椅子中的任一把椅子所處的位置，如果係，進入步驟S36’；如果否，則返回步驟S34’； S36’，觸發機器人20目前所在的椅子對應的行為樹，該對應的行為樹被執行，進入步驟S37’； S37’，判斷係否經過所述5把椅子所在的區域中的每一個區域，如果係，結束；如果否，則返回步驟S34’。

本發明第二實施例進一步提供所述機器人20在場景5中，所述控制系統24的工作方法。

場景5：機器人20在一社區做巡邏員。其中社區內的5個區域為重點監控區域。本場景5中，所述行為樹的父節點用於判斷該5個區域係否有陌生人出現。如果有，觸發子節點，機器人20進行拍照並對監控室發出通知。如果沒有，就不觸發子節點。

請參見圖16，本場景5中，所述控制系統24的工作方法，包括以下步驟： S30’’，所述控制模組142控制機器人20在這5個區域之間隨機走動； S31’’，所述定位模組146感測機器人20係否在所述5個區域中任一個區域，如果係，進入步驟S32’’；如果否，則返回步驟S30’’； S32’’，觸發機器人20目前所在的區域對應的行為樹，該對應的行為樹被執行，返回步驟S30’’。

可以理解，所述5個區域可以對應相同或不同的行為樹。

本領域內的技術人員應明白，本發明的實施例可提供為方法、系統、或電腦程式產品。故，本發明可採用在一個或複數個其中包含有電腦可用程式碼的電腦可用存儲介質(包括但不限於磁碟記憶體及光學記憶體等)上實施的電腦程式產品的形式。

本發明係參照根據本發明實施例的方法、設備(系統)、及電腦程式產品的流程圖及/或方框圖來描述的。應理解可由電腦程式指令實現流程圖及/或方框圖中的每一流程及/或方框、及流程圖及/或方框圖中的流程及/或方框的結合。可提供這些電腦程式指令到通用電腦、專用電腦、嵌入式處理機或其他可程式設計資料處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過電腦或其他可程式設計資料處理設備的處理器執行的指令產生用於實現在流程圖一個流程或複數個流程及/或方框圖一個方框或複數個方框中指定的功能的裝置。

這些電腦程式指令也可存儲在能引導電腦或其他可程式設計資料處理設備以特定方式工作的電腦可讀記憶體中，使得存儲在該電腦可讀記憶體中的指令產生包括指令裝置的製造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或複數個流程及/或方框圖一個方框或複數個方框中指定的功能。

這些電腦程式指令也可裝載到電腦或其他可程式設計資料處理設備上，使得在電腦或其他可程式設計設備上執行一系列操作步驟以產生電腦實現的處理，從而在電腦或其他可程式設計設備上執行的指令提供用於實現在流程圖一個流程或複數個流程及/或方框圖一個方框或複數個方框中指定的功能的步驟。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10，20‧‧‧機器人

12‧‧‧機器人本體

14，24‧‧‧控制系統

142‧‧‧控制模組

144‧‧‧規劃路徑模組

146‧‧‧定位模組

148，248‧‧‧執行動作模組

圖1為本發明第一實施例提供的機器人的結構示意圖。

圖2為本發明第一實施例提供的控制系統的模組示意圖。

圖3為本發明第一實施例提供的行為樹的示意圖。

圖4為本發明第一實施例提供的另一行為樹的示意圖。

圖5為圖2中控制系統的工作方法流程圖。

圖6為本發明第一實施例提供的場景1中控制系統的工作方法流程圖。

圖7為本發明第一實施例提供的場景2中控制系統的工作方法流程圖。

圖8為本發明第二實施例提供的機器人的結構示意圖。

圖9為本發明第二實施例提供的控制系統的模組示意圖。

圖10為本發明第二實施例提供的行為樹的示意圖。

圖11為本發明第二實施例提供的另一行為樹的示意圖。

圖12為圖9中控制系統的工作方法流程圖。

圖13為本發明第二實施例提供的場景3中控制系統的工作方法流程圖。

圖14為圖9中控制系統的另一工作方法流程圖。

圖15為本發明第二實施例提供的場景4中控制系統的工作方法流程圖。

圖16為本發明第二實施例提供的場景5中控制系統的工作方法流程圖。

無

Claims

一種機器人，其包括一機器人本體及一控制系統；該控制系統包括一定位模組及一執行動作模組；所述定位模組用於定位並判斷該位置係否在一特定區域，其改良在於，所述執行動作模組為一行為樹，所述定位模組的判斷結果用於觸發所述行為樹，使所述機器人執行對應的動作。
如請求項1所述的機器人，其中，所述執行動作模組包括一個或複數個父節點，當執行動作模組接收到所述判斷結果時，所述父節點被觸發，待父節點做出判斷後，觸發子節點，使所述機器人執行動作。
如請求項1所述的機器人，其中，所述執行動作模組僅包括一個或複數個子節點，當執行動作模組接收到所述判斷結果時，所述子節點被觸發，使所述機器人執行動作。
如請求項1所述的機器人，其中，所述機器人本體包括鐳射雷達感測器、測距相機或者GPS模組。
如請求項1所述的機器人，其中，所述控制系統進一步包括一控制模組及一規劃路徑模組，所述控制模組用於控制機器人的移動，所述規劃路徑模組用於規劃機器人移動的路徑。
如請求項5所述的機器人，其中，所述控制系統的工作方法包括以下步驟： S10，所述規劃路徑模組根據機器人的初始位置及目的地區域，產生規劃路徑資料，並將該規劃路徑資料傳輸給所述控制模組； S11，所述控制模組使機器人按照規劃路徑移動； S12，所述定位模組感測機器人係否在目的地區域，如果係，進入步驟S13；如果否，則返回步驟S11； S13，觸發所述行為樹，使該行為樹被執行，從而使機器人執行對應的動作。
如請求項5所述的機器人，其中，所述控制系統的工作方法包括以下步驟： S20，所述規劃路徑模組根據機器人的初始位置及複數個目的地區域，產生規劃路徑資料，並將該規劃路徑資料傳輸給所述控制模組，所述複數個目的地區域包括第一區域、第二區域……第N區域； S21，所述控制模組使機器人按照規劃路徑移動，取n=1； S22，所述定位模組感測機器人係否在第n區域，如果係，進入步驟S23；如果否，則返回步驟S21； S23，觸發第n區域對應的行為樹，使機器人執行對應的動作，進入步驟S24； S24，判斷係否n=N，如果係，進入步驟S26；如果否，則進入步驟S25； S25，取n=n+1，返回步驟S22； S26，結束。
如請求項5所述的機器人，其中，所述控制系統的工作方法包括以下步驟： S30，所述規劃路徑模組根據機器人的初始位置及目的地區域，產生規劃路徑資料，並將該規劃路徑資料傳輸給所述控制模組，所述目的地區域包括複數個區域； S31，所述控制模組使機器人按照規劃路徑移動，並根據需要重新規劃路徑； S32，所述定位模組感測機器人係否在所述複數個區域中的某一個區域，如果係，進入步驟S33；如果否，則返回步驟S31； S33，觸發目前所在區域對應的行為樹，使機器人執行對應的動作，進入步驟S34； S34，所述控制模組使機器人繼續移動，並根據需要重新規劃路徑； S35，所述定位模組感測機器人係否在所述複數個區域中的其他未經過的區域，如果係，進入步驟S36；如果否，則返回步驟S34； S36，觸發目前所在區域對應的行為樹，使機器人執行對應的動作，進入步驟S37； S37，判斷係否經過所述複數個區域的每一個區域，如果係，結束，如果否，返回步驟S35。
一種機器人，包括一機器人本體及一控制系統，其改良在於，所述控制系統包括一規劃路徑模組、一控制模組、一定位模組及一執行動作模組；所述執行動作模組為一行為樹；所述規劃路徑模組用於規劃機器人移動的路徑；所述控制模組用於控制機器人的移動；所述定位模組用於感測機器人所在的位置並判斷該位置係否在一特定區域，並利用該判斷結果觸發所述行為樹，使所述機器人執行對應的動作。
如請求項9所述的機器人，其中，所述定位模組用於感測並判斷機器人係否在複數個位置，每個位置對應一個行為樹，每個判斷結果觸發對應的行為樹。