文 献 综 述
1 课题背景及意义
机器人的研究和运用被认为是20世纪科技领域最伟大的成就之一，然而一个多世纪以来对机器人的定义始终没有统一。一般认为机器人是能自动执行工作的机器装置，它的主要工作是协助或者替代人类的工作。1914年，美国人乔治制造出世界上第一台可编程机器人，这种机器人可以按照不同的程序从事不同的工作，因此具有通用性。在随后的100多年里，对机器人的研发进入了快速发展阶段，各种各样的机器人被研发并运用，对人类的生产和生活产生了巨大的影响。
目前，机器人主要还是运用于生产制造业，如电子产业、汽车产业、冶金产业等。然而随着社会发展的必然推进，服务型产业逐渐替代了传统产业，展现了蓬勃的生命力，因此服务机器人的研发越来越收到关注。我国已经将服务机器人列为《国家中长期科学和结束发展规划纲要》（2006-2020年）中重点发展的先进制造技术四大重点方向之一[1]。国际机器人联合会给出了服务机器人的初步定义：服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它能完成有益于人类的服务工作，但不包括从事生产的设备。服务机器人包括医疗机器人、助老机器人、清洁机器人、康复护理机器人、教育机器人、救灾机器人等，并被广泛用于娱乐、教学、监护、秘书、安保、清洁等领域[2]，成为人类生活中的重要一员。
随着社会需求的增长，服务机器人展现了巨大的市场，相比传统工业机器人，服务机器人具有体积小、成本低、灵活、功能丰富等特点。然而，伴随着服务机器人快速发展的需求，对服务机器人的技术要求也提出了更高的挑战。服务机器人工作环境动态性和扰动性的特点，成为服务机器人研究与应用的巨大阻碍。为了解决这些问题，一个具有代表性的技术就是智能空间技术，智能空间技术使得家庭服务机器人的感知能力和计算能力得到了极大的延伸，它通过在工作环境中安装各种传感器、执行器来实时获取环境信息，并引导机器人完成任务[3]。
运行环境的复杂性及任务的多样性促使服务机器人的任务规划技术逐渐受到关注。任务规划是指对一系列行为动作进行有效组织来完成特定目标。任务规划在一定程度上标志着机器人的智能水平。要想使机器人真正走入社会和家庭， 实现与人和谐相处，提供智能型的服务，机器人必须具备“类人的智能”，能够模仿人的任务规划方式来进行自主的任务规划[4]。通过设计人机交互界面实现对移动服务机器人的状态及环境的动态变化的在线监控，包括任务规划的状态、任务执行的状态、传感器的采样值等，可以进一步提高系统的友好性，实现动态任务规划，提高执行效率。
尽管移动服务机器人拥有巨大的需求和市场，然而对服务机器人任务规划及相关技术的实际运用的研究相对还很少，国内的研究就更为稀少。此外，鉴于服务机器人工作场合的复杂性、控制器的成本约束等限制，目前服务机器人任务规划的研究普遍在实用性、扩展性、灵活性和系统完整性等方面存在很多不足。因此移动服务机器人的任务规划技术具有十分重要的研究价值。
本课题将基于Robot Operating System（ROS）平台，围绕ROS下的在线监控技术和移动服务机器人系统的任务规划技术，结合分布式架构的环境，对以下几个方面进行研究：
- 分布式架构下的移动服务机器人任务规划框架及相关技术；
- ROS下的系统网络监控与人机交互软件的设计；
- 在现有任务规划系统框架下进行完善与改进，实现动态任务规划软件开发。
2 相关技术的国内外研究现状
2.1 任务规划中的知识工程
