基于C-S架構(gòu)的模塊化移動機(jī)器人控制軟件模型的設(shè)計與實(shí)現(xiàn).pdf

1、移動機(jī)器人是個復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，涉及多個不同學(xué)科領(lǐng)域，需要多個子系統(tǒng)如通信系統(tǒng)、運(yùn)動控制系統(tǒng)、決策系統(tǒng)等等，開發(fā)難度高。尤其是足球機(jī)器人系統(tǒng)，多機(jī)器人系統(tǒng)的開發(fā)面臨更多的難題。隨著硬件平臺化，復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)越來越相似。其功能的差別主要體現(xiàn)在軟件開發(fā)上。面對復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)軟件開發(fā)的難題，越來越多的學(xué)者提出機(jī)器人操作系統(tǒng)的概念，目的在于簡化機(jī)器人這些復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)的軟件開發(fā)流程和難度，硬件平臺的發(fā)展使這種想法的實(shí)現(xiàn)成為可能。本次結(jié)合模型驅(qū)

2、動、SOA基于組件的設(shè)計思想與足球機(jī)器人軟件系統(tǒng)的特點(diǎn)，開發(fā)中立的移動機(jī)器人軟件平臺。運(yùn)用該軟件平臺開發(fā)移動機(jī)器人將大大縮短軟件的開發(fā)周期，降低開發(fā)難度與對硬件的要求，使系統(tǒng)便于維護(hù)修改。
　　 研究足球機(jī)器人各種不同軟件系統(tǒng)設(shè)計，發(fā)現(xiàn)可以分割軟件系統(tǒng)各個單元功能模塊，用組件進(jìn)行封裝，組件之間配合實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。研究足球機(jī)器人硬件系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)移動機(jī)器人小車有限的硬件資源無法承擔(dān)復(fù)雜軟件功能的運(yùn)算。結(jié)合以上研究提出基于C/S架構(gòu)的模塊化移

3、動機(jī)器人控制軟件模型的設(shè)計。其模塊化意在整個軟件系統(tǒng)包括服務(wù)器與客戶端軟件平臺都是基于組件的設(shè)計模式，組件之間的配合實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的系統(tǒng)應(yīng)用,使用Spring框架管理組件?；贑/S架構(gòu)指通過服務(wù)器客戶端配合，服務(wù)器幫助運(yùn)算高運(yùn)算量的軟件，降低移動機(jī)器人小車的硬件負(fù)擔(dān)。并且在服務(wù)器上提供組件多對點(diǎn)對多通信能力便于開發(fā)統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，為將來開發(fā)足球機(jī)器人系統(tǒng)提供軟件框架支持。
　　 論文的第一章主要介紹課題的研究背景、研究意義以及目前

4、國際上對機(jī)器人軟件系統(tǒng)提出的新概念。第二章闡述基于C/S架構(gòu)的移動機(jī)器人整體硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。闡述了SOA基于組件的設(shè)計模式與模型驅(qū)動的設(shè)計思想，基于該思想之上設(shè)計中立的服務(wù)于機(jī)器人的軟件平臺。
　　 第三章詳細(xì)介紹服務(wù)器軟件平臺的設(shè)計，闡述組件接口設(shè)計及其運(yùn)行原理，通信模塊、任務(wù)調(diào)度模塊、組件加載模塊的設(shè)計以及組件與組件之間的通信原理。進(jìn)一步分析在平臺上運(yùn)行數(shù)據(jù)的有效性問題，并提出解決方案。第四章詳細(xì)介紹客戶端軟件平臺

5、的設(shè)計，闡述客戶端組件接口的設(shè)計，組件與組件之間采用管道通信技術(shù)，采用XML文件管理組件。
　　 第五章為實(shí)驗(yàn)測試，采用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的移動機(jī)器人小車作為測試工具。在機(jī)器人小車與服務(wù)器上安裝演示組件，使小車能夠運(yùn)動避障。為了測試多客戶端服務(wù)能力，編寫界面，安裝幾個做簡單算術(shù)運(yùn)算的組件并在Spring容器里配置連接，通過客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)包以及服務(wù)器返回的運(yùn)算結(jié)果測試軟件功能。
　　 第六章是結(jié)論與展望，對研究工作做了總結(jié)，指出了