《基于功用性认知的家庭服务机器人技能学习研究》（订购）

吴培良 陈雯柏 高国伟 毛秉毅 著

燕山大学出版社

　　2021年12月，工信部等十五部门联合印发的《“十四五”机器人产业发展规划》中指出未来五年的发展目标：到2025年，我国成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地。当前，机器人产业蓬勃发展，正极大改变着人类生产和生活方式，为经济社会发展注入强劲动能。

　　机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志，已成为全球新一轮科技和产业革命的重要切入点。在家庭服务机器人研究领域，2007年比尔·盖茨提出了“家家都有机器人”的宏伟设想。随着社会的进步和机器人技术的不断发展，十五年后的今天，扫地机器人等具备基本服务能力的机器人产品进入日常家庭，极大地方便和改善了人们的生活。此外，随着人口老龄化日益严重，智能服务机器人进入家庭为老人、残障人士提供服务的需求越来越迫切。

　　在人工智能与机器人结合的前沿领域，能够与作业环境、人和其他机器人自然交互，自适应复杂动态环境并协同工作的共融机器人概念已被提出，其研究框架雏形正在逐步形成。

　　作为共融机器人的基础研究课题之一，功用性认知研究旨在使机器人像人一样认识日常生活中工具及环境的功能用途。事实上，功用性作为物品及场景的重点语义特征，在人类认知和活动中起到巨大作用，频繁出现在人们的日常用语中，并且深刻地影响着人们的理解和交互。

　　为助力加快推动机器人产业高质量发展，燕山大学出版社特别策划出版了《基于功用性认知的家庭服务机器人技能学习研究》一书。

　　《基于功用性认知的家庭服务机器人技能学习研究》一书，系统介绍了基于功用性认知的家庭服务机器人技能学习方法研究的最新成果。本书在科研团队2018年出版于科学出版社的著作《家庭服务机器人工具和环境的功用性认知研究》基础上，进一步研究基于功用性认知的技能学习方法。两本书均针对家庭服务机器人智能化展开研究，《家庭服务机器人工具和环境的功用性认知研究》聚焦在家庭日常工具和环境的功用性认知方面，至此，该研究团队已经将机器学习算法改进应用于工具功用性认知、环境功用性认知、工具操作技能学习、机器人路径规划学习等方面，这几个方面由点到面，互相关联、互为补充，构成了本书的主体内容。

　　其中，工具功用性认知着重阐述工具功用性部件及工具整体的建模与检测；环境功能区认知着重阐述家庭室内功能区建模与快速分类；功能区导航技能学习着重阐述基于深度强化学习思想的机器人功能区导航技能学习算法；工具功用性操作技能学习着重阐述基于功用性认知的目标推抓、抓放、开门及工具位姿操控技能学习。

　　全书注重系统性、严谨性、理论性和可读性，可以作为高等院校计算机、智能科学与技术、机器人工程等专业高年级本科生及研究生的教学用书，也适合作为相关专业科研工作者的参考辅导工具书。

　　本书的出版得到了国家自然科学基金联合资助基金项目“大面积穿戴式柔性触觉传感器关键问题研究”(项目编号：U20A20167)、河北省自然科学基金项目“融入功用性认知的家庭服务机器人工具操作模仿学习方法研究”(项目编号：F2021203079)、北京市自然科学基金项目“家庭服务机器人语义认知与图谱构建理论与方法研究”(项目编号：4202026)和河北省计算机虚拟技术与系统集成重点实验室的河北省创新能力提升计划项目(项目编号：22567626H)的资助。

　　本书旨在将功用性认知应用于解决机器人工具操作技能和环境路径规划技能自主学习问题，以提高家庭服务机器人执行服务任务的主动智能和宜人程度。本书的出版对于推广和扩展家庭服务机器人的机器学习理论，提升机器人共融式智能服务能力，应对老龄化社会问题具有重要意义。

　　作者简介

　　吴培良 博士，燕山大学教授、博导，中科院自动化所复杂系统管理与控制国家重点实验室博士后。现为燕山大学校学术委员会委员、中国人工智能学会青工委常委、ACM秦皇岛副主席、河北省计算机教育研究会常务理事、燕山大学人工智能与机器人研究院副院长。主要研究方向为服务机器人认知与操作技能学习等。

　　陈雯柏 博士，北京信息科技大学教授、自动化学院副院长。现为中国人工智能学会理事、北京人工智能学会监事、中国人工智能学会会员服务工作委员会副主任委员。主要研究方向为人工智能与智能机器人、微纳器件与智能检测等。

　　高国伟 博士，北京信息科技大学教授，华中科技大学兼职教授、博导，中国电子学会会士。现为传感器北京市重点实验室主任、信息获取与检测信息产业部重点实验室主任、中国电子学会传感与微系统技术分会副主任兼秘书长。主要研究方向为传感器与智能机器人等。

　　毛秉毅 博士，燕山大学副研究员、硕士研究生导师。主要研究方向为机器学习、机器视觉、家庭服务机器人等。参与国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、河北省自然科学基金重点项目等共10项。

来源：燕山大学出版社