第3期 江济良，等：基于认知模型的室内移动服务机器人人机耦合协同作业机制 255. 视觉模块 环境（作业对象） 操作模块 图9为移动服务机器人人机一体化决策协同作 业机制的原理图.用户通过“视觉眼动”、“听觉-语 移动服务机器人 音”等简单自然的人机效应通道与人机耦合界面进 ACT-R缓冲 行交互，人机耦合界面与机器人之间通过基于C/S 架构的无线通信实现信息耦合，机器人通过其操作 传 控制状 榄式匹配 控 陈述性知识 模块和感知模块与环境之间发生相互作用，用户和 器数据 生成规则 过程性知识 环境之间形成一条交互耦合通道，实现人机-环境 的空间耦合感知，以实现人机一体化决策。 人机耦合界面 移动服务机器人接收到用户的决策命令时，机 ACT-R缓冲 器人自身也进行决策，权衡用户决策的合理性和可 行性，如果合理可行，则执行用户的决策命令，否则 锵助信息 模式匹配 陈述性识 将机器决策的相关信息反馈到耦合界面供用户参 三 维维 何 生成规知 过程性识 考.机器人在执行任务过程中，当自身的局部智能遇 现模图地 频型像图意 到困难时，会通过消息发送器和消息对话框在人机 耦合界面上自主弹出消息，给予用户适当提示，请求 印户 老人、残疾人、患者等) 用户参与决策.表1列出了移动服务机器人人机协 同作业的条件响应生成规则.例如人机协同避障条 图7基于ACT-R的人机协同决策模型 件响应生成规则中，如果同时满足条件1)处于前 Fig.7 Human-robot decision model based on ACT-R 进、左转或右转运动状态；2)前方安全距离范围内 右延伸 检测到障碍物：3)机器智能有限不能避开这类障碍 左延伸当前位置 物，则触发人机协同避障进程，机器人在安全距离处 进后退停 左转右转原地原地 左转石转 停止运动，向人机界面发送消息“左转，右转？”，请 求用户参与避障决策.人机作业进程中，用户主要负 CCD二维 人-机-环境耦合 责定性判断和决策，例如转弯方向判断、目的地选择 视频窗口 三维模型窗口 等.移动服务机器人是作业任务的执行者，主要承担 定量计算和推理工作，它一方面将环境信息和相关 激光否达 环境几何 三维图像窗口 地图窗口 执行信息实时地反馈到人机耦合界面上，另一方面 运用陈述性知识和过程性知识，通过缓冲，生成规 则，发挥自主局部智能，例如转弯半径选择、自主避 图8 人机耦合界面设计 障等.用户和移动服务机器人通过人机协同决策和 Fig.8 Design of human-robot coupling interface 分工合作来完成复杂的作业任务 用户人机效应通道人机界面·无线通位机器人，执感知 环境（作业对象） 任务需求 控制命令 机器执彳 前进、左转、停止等 辅助信息 信息耦合 机器智 机器感知」 是否存在障碍物？ 能是否 消 消 白主 息 避障 Y自主避 对 发 处理？ 到闲难？ 话 N停止运动 是香存在多个房间达择： 策 用户参与决策 决策控制命令 Y执行决策命令 合理 左转、石转、房选择等 可行？ N保特当前状态 图9 人机一体化决策协同作业机制 Fig.9 Human-robot integrated and collaborative decision operation mechanism