基于知识图谱的服务机器人任务自动生成方法的研究与实现

The semantic knowledge based approach for automatically generating goals is the key to achieving a robot that initiatively provides suitable services. However, previous work did not solve the problem of where to seek semantic knowledge, nor generate a theoretical model for the automatic goal generation. To this end, the project proposes an approach to automatically generate goals for service robots based on the knowledge graph, provides a first attempt to extract semantic knowledge from the knowledge graph, and establish a first abduction theoretical model for the automatic goal generation. To solve the problem of effectively achieving the semantic knowledge from the knowledge graph, the project will use a combination of small sample training and knowledge reasoning to study general laws of the relationship between internal concepts of the robot and entities in the knowledge graph. To solve the problem of automatically generating goals, the project will extend the abducting reasoning to the causal logic to study the principles and mechanisms of the abductive way to automatically generate robot goals. The project would implement the automatic goal generation system, based on a real robot, USTC “KeJia” domestic service robot, and a simulation robot, the home robot simulation platform of the China Robot Competition to evaluate the system. The project would lay the theoretical and technical foundation for the applications of service robots and provide new ideas and new methods for the problem of the automatic goal generation.

基于语义知识的任务自动生成方法，是实现机器人主动提供服务的关键技术。然而，已有工作并未解决语义知识的来源问题，也未建立任务自动生成的一般理论模型。为此，本项目提出基于知识图谱的机器人任务自动生成方法，提供一种从知识图谱中获取语义知识的新方法，并建立首个以溯因方式自动生成任务的理论模型。本项目拟采用小样本训练和本体知识推理相结合的手段，研究知识图谱中实体与机器人内部概念间对应关系的一般规律，从而解决知识图谱中有效获取语义知识的问题；同时，通过建立基于因果规则的溯因推理理论，研究以溯因方式自动生成机器人任务的原理和机制，从而解决机器人任务自动生成问题。本项目将在中科大“可佳”家庭服务机器人和中国机器人大赛家庭机器人仿真平台上，分别实现任务自动生成系统，进行系统实验。本项目的实施，为服务机器人应用奠定了理论和技术基础，为任务自动生成问题的研究，提供了新思路和新方法。

基于语义知识的任务自动生成方法，是实现机器人主动提供服务的关键技术。然而，已有工作并未解决语义知识的来源问题，也未建立任务自动生成的一般理论模型。为此，本项目提出基于知识图谱的机器人任务自动生成方法，提供一种从知识图谱中获取语义知识的新方法，并建立首个以溯因方式自动生成任务的理论模型。最终，采用基于知识图谱的服务机器人任务自动生成方法，实现服务机器人的自主任务规划模块。本项目取得一系列理论成果和工程进展。其中理论成果发表CCF A类论文5篇。相关理论成果已用来实现中科大“可佳”和“佳佳”服务机器人的任务规划模块。其中“可佳”获得RoboCup@Home 2015世界亚军，RoboCup@Home 2016世界第三；“佳佳”机器人多次参加央视结果，19大成果展等多项演示活动，取得良好的社会效果。