第7卷第3期 智能系统学报 Vol.7 No.3 2012年6月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Jun.2012 D0I:10.3969/i.issn.16734785.201110006 网络出版t地址：htp://www.cnki.net/kcma/detail/23.1538.TP.20120527.0848.001.html 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 江济良12，屠大维2，张国栋2，赵其杰12 (1.上海大学机电工程与自动化学院，上海200072：2.上海大学上海市机械自动化及机器人重，点实验室，上海 200072)） 摘要：针对老年人和残疾人这类特殊用户群体与服务机器人构成的人机智能系统，提出了基于ACT-R(理性思维的 适应性控制)认知架构模型的室内移动服务机器人人机耦合协同作业机制.基于ACTR认知架构对人机一体化室内移 动服务机器人人机协同作业系统进行了总体设计，利用简单自然的人机效应通道，设计了基于ACTR认知架构的人机 耦合界面；通过人-机-环境空间感知耦合，提出并建立了室内移动服务机器人人机一体化协同决策作业机制.最后在室 内环境下进行移动服务机器人人机协同作业实验，系统安全高效地完成了作业任务，验证了该机制的有效性， 关键词：认知模型；ACTR认知架构；服务机器人；室内移动服务机器人；人机耦合；协同作业；人机一体化 中图分类号：TP242.6文献标志码：A文章编号：16734785(2012)03025108 A mechanism of human-robot coupling and collaborative operation for indoor mobile service robots based on a cognitive architecture model JIANG Jiliang2,TU Dawei,ZHANG Guodong'2,ZHAO Qijie2 (1.School of Mechatronic Engineering and Automation,Shanghai University,Shanghai 200072,China;2.Shanghai Key Laboratory of Manufacturing Automation and Robotics,Shanghai University,Shanghai 200072,China) Abstract:For developing a human-machine intelligent system consisting of mobile service robots and special users, such as the elderly and disabled,a mechanism of human-robot coupling and collaborative operation based on an a- daptive control of thought-rational (ACT-R)cognitive architecture model was put forward in this paper.A system of human-robot integration and collaborative operation for indoor mobile service robots was generally designed based on ACT-R cognitive architecture.A human-robot coupling intelligent interface was designed based on ACT-R cognitive architecture in this system through simple natural human-robot interaction modalities.An operation mechanism of human-robot integration and collaborative decision for indoor mobile service robots was proposed and established through human-robot-environment space perception coupling.Finally,an experiment of human-robot coupling and collaborative operation was conducted safely and efficiently in an indoor environment,thus verifying the feasibility of the mechanism. Keywords:cognitive architecture model;ACT-R cognitive architecture;service robot;indoor mobile service robot; human-robot coupling;collaborative operation;human-robot integration 随着社会人口老龄化，以及由于各种原因导致需求12].服务机器人是非结构化环境下为人类提 的大量肢残人士及运动、语障患者的出现，发展先进 供服务的集成多种高技术的智能系统，即具有一定 的助老助残服务机器人成为社会发展和进步的迫切 “智能”的自动化机械[3].但要发展具有完全自主行 为的智能机器人在当前及可预见的将来仍有一定的 收稿日期：2011-10-18.网络出版日期：201205-27. 困难41.20世纪90年代初，钱学森、戴汝为、路甬 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51075252,6110117)：上海大学研 究生创新基金资助项目(SHUCX112205,SHUCX112209). 祥、陈鹰等专家学者从不同角度提出了“人机智 通信作者：屠大维.E-mail:tdwshu@staff.shm,ed.cm. 能”、“人机一体化智能系统”等概念的理论体系和