服务机器人与智能空间技术相结合,不仅扩展了服务机器人感知环境信息和决策的能力,也增强了智能空间的服务执行功能。随着技术的发展和进步,服务机器人智能空间的应用研究受到广泛关注。服务机器人智能空间是一个异构、动态、复杂的计算环境,将中间件技术引入服务机器人智能空间领域可以屏蔽底层复杂性,提高系统的可扩展性。本文课题来源于国家自然科学基金资助课题“服务机器人智能空间中人的行为理解”和山东大学自主创新基金课题(交叉学科培育项目)“服务机器人实用化若干关键技术研究”。课题以智能空间为背景,针对家庭环境的特点及功能需求,将传感器等智能节点分布在空间环境中,并基于无线传感网络获取家庭环境信息。此研究方法具有以下两方面优势：一方面,能够减轻服务机器人的负担,使其轻装上阵；另一方面,服务机器人能够利用智能空间环境提供的功能和服务,高效、稳定地开展工作。本文提出并设计了服务机器人智能空间软件平台,以此作为智能空间的基础性框架。该平台的作用包括：基于UPnP中间件自动发现和动态配置的特点,使各类智能设备能够动态地加入或离开智能空间,实现零配置无缝集成；提供灵活的消息处理机制,保证系统的松散耦合性；综合分析从智能空间全局获得的信息,对任务进行合理化调度,保证系统的高效运行。论文围绕着服务机器人智能空间软件平台的设计和实现,开展了以下工作：(1)首先对家庭环境下服务机器人智能空间的特点和功能需求进行了分析,结合基于Web服务的面向服务架构SOA和多智能体模型,确定了软件平台的应用构造模式,并总结了设计原则。通过对多种机器人中间件技术进行调研和实验,确定了基于UPnP中间件搭建服务机器人智能空间软件平台的设计方案,将软件平台的总体框架分为设备抽象层、消息调度层和资源管理层三个模块,按照各模块的功能需求,设计了模块之间交互的接口。(2)根据UPnP协议标准,对各智能设备进行抽象,以服务为基本单位,通过服务组合的方式实现各种功能。采用Pupnp SDK作为UPnP协议的基础开发库,实现原有智能设备的UPnP化改造。以D-Link DIR-615C2路由器作为硬件平台,OpenWrt嵌入式Linux系统作为软件平台实现UPnP转换装置,将功能相对简单的传感器和部分智能设备统一改造集中管理。服务机器人则在原来的Windows系统下,按照UPnP协议添加一层接口完成UPnP化改造。(3)依据UPnP协议的框架,以异步消息为基础,提供灵活的消息处理机制,将消息分为普通消息、事件消息和数据流消息三类。基于UPnP中间件,实现了消息的订阅/发布机制,保证智能设备间的松散耦合性,提高了系统的可用性和鲁棒性。(4)资源管理层具体表现形式为一个中心管理节点,包括设备管理和任务管理两个功能子模块。设备管理模块根据智能设备动态加入或离开智能空间时发出的消息,将智能空间中设备的变化情况及时地在中心管理节点处更新；任务管理模块驱动三个任务队列,并维护一个入队规则,根据任务的优先级、执行设备、起始/终止位置等关键字决定任务的执行顺序,从全局角度实现任务优化调度。实验分析表明,本论文设计的服务机器人智能空间软件平台具有性能稳定、动态自适应性高、设备间耦合度低、可扩展性强等特点,为服务机器人智能空间的深入研究和实用化推广奠定坚实的基础。