自主世界模型中的动态细化标记制造技术

一种用于在包括多个对象的操作环境中执行自主操作的系统，包括服务器计算机。服务器计算机包括存储有操作环境中的对象的详细表示的非暂时性计算机可读介质。对象的每个详细表示均包括提供与对象有关的知识信息的一个或多个标记。自主设备包括：非暂时性计算机可读介质，其存储包括操作环境中的对象的稀疏表示的世界模型；处理器，其被配置为使用世界模型来执行需要使用至少一个对象的任务；以及网卡，其用于连接到服务器计算机。当新任务的执行需要使用操作环境中的特定对象时，自主设备更新世界模型以包含特定对象的详细表示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自主世界模型中的动态细化标记
本公开主要涉及与在自主设备的世界模型中动态细化标记有关的方法、系统和装置。所公开的技术可被应用于例如工业自动化系统和采用自主设备的其它操作环境。
技术介绍
自主系统是一种工业系统，它拥有足够的知识，只需相当高级的指令就能完成任务。例如，一个移动机器人可为一个自主设备，它可在工厂里自动搜索一台机器，然后通过打开机器、取出零件和放回零件来照料这台机器。如果机器人只被编程有打开目标机器以及如何拾取和放置零件的基本知识，而没有为执行任务而进行的未改变的移动对移动操作序列的专门编程，则该设备将是自主的。在系统没有被明确编程或训练的情况下，自主系统执行自主动作以智能地行动。对于此类系统，自主系统在其中起作用的复杂而稳健的世界模型可能至关重要。尽管有些系统将世界模型隐藏在诸如神经网络的随机和统计数据结构中，但其它系统则利用了人类程序员的知识，这些程序员开发了复杂的模型来表示系统周围的环境。世界模型的结构将必然含有表示自主设备与之交互的物理实体的对象。同样，世界模型可含有语义信息，该语义信息提供系统知道如何与特定对象交互的知识。出于本公开的目的，将假定这种信息用于“标记”世界模型中的物理对象的表示。与对象相关联的知识信息的集合在本文中被称为“标记”。在实际系统中，此类数据可分布得更广，也可由算法表达式组装而成。一般而言，可假定标记携带用于理解对象的数据。另外，可假设标记具有与特定对象或通用类对象的关联，从通用类对象类可得出与特定对象的关联。自主系统对每个对象的理解高度依赖于世界模型中该对象的知识。然而，与对象相关联的数据通常是动态的，并且在自主系统遇到环境中的对象时可能是不完整或不正确的。因此，设计自主系统及其世界模型的一个主要问题是确保与对象相关联的数据保持完整、正确和最新。而且，数据可能仅在达到标准时变得相关，诸如当设备进入与标记对象交互的范围时。在这种情况下，可根据需要检索数据，以便利用更详细的知识继续操作。将自动化系统编程为具有自主行为并不常见。传统的自动化程序是由人类开发人员手工编码的，以对其输入值做出非常具体的编程响应。输入与输出之间的关系通常被表示为逻辑代码，诸如使用IEEE1131标准。一般而言，表示机器环境的数据结构不是以通用方式编程的；而是将数据最小化为仅覆盖算法必须计算的状态的低级布尔值和数值。用于研究自主行为的学术系统可表现出更复杂的适应模式；然而，这些系统通常无法以易于解释的方式表示世界。运用深度学习技术和其它机器学习技术，这些技术将机器的数据和编程的行为表示为一个大的数值集合。这些值的绝大多数的特殊含义对于外部观察者是未知的，并且程序的正确性很难估计。同样，一旦网络或类似的数据结构得到训练，系统就不会在系统执行其任务时更新这些值。任何瞬态知识均必须被表示为网络内的反馈回路，并且尚不清楚此类知识在何处以及如何被编码。一些学术系统可能使用本体数据库来编码系统应该如何解释对象和执行行为的知识。数据库是从人类知识中创建的，并且可类似于本专利技术中描述的具有标记方法的世界模型。机器收集新信息时，到目前为止已示出的数据库不会更新。与特定物理对象的关联是手工编码的，就像机器的整体功能和行为反应一样。目前学术界的本体系统也倾向于关注设备的功能或行为，而不是知识表示。可针对计划系统对动作进行编码，该计划系统具有用于确定在给定时刻执行动作的有效性的前置条件和后置条件。对世界状态知之甚少的知识以分布式方式被编码为布尔状态变量。积累或修改关于特定世界对象的知识不是系统的一部分。
技术实现思路
本专利技术的实施例通过提供在自主设备与其操作环境交互时与动态细化世界模型有关的方法、系统和装置，解决并克服上述缺点和缺点中的一个或多个。简而言之，当从传感器或从外部知识库收集更多数据时，本文描述的技术可被用于更新可从标记获得的信息并用具体标记替换更多的通用标记。根据一些实施例，用于在包括多个对象的操作环境中执行自主操作的系统包含服务器计算机。服务器计算机包括存储在操作环境中的对象的详细表示的非暂时性计算机可读介质。对象的每个详细表示分别包括一个或多个提供与对象有关的知识信息的标记。该自主设备包括：非暂时性计算机可读介质，其存储包括操作环境中的对象的稀疏表示的世界模型；处理器，其被配置为使用世界模型来执行需要使用至少一个对象的任务；以及网卡，其用于连接到服务器计算机。当新任务的执行需要使用操作环境中的特定对象时，自主设备更新世界模型以包含特定对象的详细表示。根据其它实施例，用于在包括多个对象的操作环境中执行自主操作的系统包括自主设备。该自主设备包括长期和短期存储器、计算机可读介质和处理器。长期非暂时性计算机可读介质存储操作环境中的对象的详细表示。对象的每个详细表示分别包括一个或多个提供与对象有关的知识信息的标记。短期非暂时性计算机可读介质存储包括操作环境中的对象的稀疏表示的世界模型。处理器使用世界模型来执行需要使用至少一个对象的任务。当执行需要在操作环境中使用特定对象的新任务时，自主设备更新世界模型以包含特定对象的详细表示。根据另一实施例，用于在包括多个对象的操作环境中执行自主操作的方法，包含在服务器计算机的长期存储器中存储操作环境中的对象的详细表示。对象的这种详细表示包括提供与对象有关的知识信息的一个或多个标记。另外，包括操作环境中的对象的稀疏表示的世界模型被存储在自主设备的短期存储器中。该方法还包含：自主设备接收需要在操作环境中使用特定对象的新任务，以及响应于接收到新任务而从服务器计算机检索该特定对象的详细表示。自主设备更新世界模型以包含特定对象的详细表示，并利用更新的世界模型来执行新任务。根据下面参考附图进行的说明性实施例的详细描述，本专利技术的附加特征和优点将变得显而易见。附图说明当结合附图阅读时，从下面的详细描述中将最好地理解本专利技术的前述和其它方面。为了说明本专利技术，在附图中示出了当前优选的实施例，然而，应当理解，本专利技术不限于所公开的具体技术手段。附图中包含以下附图：图1提供了移动机器人与激光切割设备交互的示例场景；图2示出了激光切割设备的非描述形式如何通过机器人停放位置的标记来增强；图3示出了可提供给移动机器人以补充世界模型的信息类型的示例；图4A示出了如何使用详细的对象描述来执行自主行为的图形描述；图4B示出了物理移动机器人的照片，其被示出执行与图4A所示相同的任务；图5示出了根据一些实施例的用于在包括多个对象的操作环境中执行自主操作的系统的示例架构；以及图6示出了根据一些实施例的用于在包括多个对象的操作环境中执行自主操作的系统的替代示例架构。具体实施方式本文描述的系统、方法和装置主要涉及自主系统的世界模型中的动态细化标记。大多数自动化系统不是自主的，那些自主的系统将使用一组固定的参数，这些参数通常从训练人工智能(AI)算法得出。利用本文描述的技术，每个自主机器均可访问动态世界模型。从人类理解的角度来看，这个世界模型是可访问的；但是世界本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在包括多个对象的操作环境中执行自主操作的系统，所述系统包括：/n服务器计算机，其包括存储有所述操作环境中的所述对象的详细表示的非暂时性计算机可读介质，其中所述对象的每个详细表示均包括一个或多个提供与所述对象有关的知识信息的标记；/n自主设备，其包括：/n非暂时性计算机可读介质，其存储有包括所述操作环境中的所述对象的稀疏表示的世界模型，/n处理器，其被配置为使用所述世界模型来执行需要使用至少一个所述对象的任务，以及/n网卡，其用于连接到所述服务器计算机，/n其中当执行需要使用所述操作环境中的特定对象的新任务时，所述自主设备更新所述世界模型以包含所述特定对象的详细表示。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在包括多个对象的操作环境中执行自主操作的系统，所述系统包括：
服务器计算机，其包括存储有所述操作环境中的所述对象的详细表示的非暂时性计算机可读介质，其中所述对象的每个详细表示均包括一个或多个提供与所述对象有关的知识信息的标记；
自主设备，其包括：
非暂时性计算机可读介质，其存储有包括所述操作环境中的所述对象的稀疏表示的世界模型，
处理器，其被配置为使用所述世界模型来执行需要使用至少一个所述对象的任务，以及
网卡，其用于连接到所述服务器计算机，
其中当执行需要使用所述操作环境中的特定对象的新任务时，所述自主设备更新所述世界模型以包含所述特定对象的详细表示。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，在接收到所述新任务后，所述自主设备使用所述网卡向所述服务器计算机发出请求，以检索所述特定对象的详细表示。


3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述自主设备经由来自所述服务器计算机的推送消息经由所述网卡接收针对所述特定对象的所述特定对象的详细表示。


4.根据权利要求3所述的系统，其中，当检测到所述自主设备在距与所述新任务相关联的所述特定对象的预定距离内时，发送所述推送消息。


5.根据权利要求1所述的系统，其中，(a)所述操作环境中的所述对象的稀疏表示分别包括所述对象的二维表示并且(b)所述对象的详细表示分别还包括所述对象的三维表示。


6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述自主设备是移动机器人。


7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述特定对象的详细表示包括第一标记，所述第一标记指示所述自主设备应被停放以与所述特定对象交互的位置。


8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述自主设备使用所述世界模型来在所述操作环境中的对象周围导航。


9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述特定对象的详细表示包括第一标记，所述第一标记指示当执行所述新任务时所述自主设备将使用的所述特定对象上的位置。


10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述特定对象的详细表示包括第一标记，所述第一标记指示附接到所述特定对象的组件对象。


11.一种用于在包括多个对象的操作环境中执行自主操作的系统，所述系统包括：
自主设备，其包括：
长期非暂时性计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·加里·麦克丹尼尔，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE