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

1、移動(dòng)機(jī)器人是個(gè)復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，涉及多個(gè)不同學(xué)科領(lǐng)域，需要多個(gè)子系統(tǒng)如通信系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、決策系統(tǒng)等等，開(kāi)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(kāi)發(fā)面臨更多的難題。隨著硬件平臺(tái)化，復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)越來(lái)越相似。其功能的差別主要體現(xiàn)在軟件開(kāi)發(fā)上。面對(duì)復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)的難題，越來(lái)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(jiǎn)化機(jī)器人這些復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)流程和難度，硬件平臺(tái)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(dòng)、SOA基于組件的設(shè)計(jì)思想與足球機(jī)器人軟件系統(tǒng)的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)中立的移動(dòng)機(jī)器人軟件平臺(tái)。運(yùn)用該軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā)移動(dòng)機(jī)器人將大大縮短軟件的開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)難度與對(duì)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(jì)，發(fā)現(xiàn)可以分割軟件系統(tǒng)各個(gè)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(dòng)機(jī)器人小車有限的硬件資源無(wú)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(dòng)機(jī)器人控制軟件模型的設(shè)計(jì)。其模塊化意在整個(gè)軟件系統(tǒng)包括服務(wù)器與客戶端軟件平臺(tái)都是基于組件的設(shè)計(jì)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(guò)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(dòng)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(duì)點(diǎn)對(duì)多通信能力便于開(kāi)發(fā)統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，為將來(lái)開(kāi)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(guó)際上對(duì)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(dòng)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(jì)模式與模型驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)思想，基于該思想之上設(shè)計(jì)中立的服務(wù)于機(jī)器人的軟件平臺(tái)。
　　 第三章詳細(xì)介紹服務(wù)器軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)，闡述組件接口設(shè)計(jì)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(jì)以及組件與組件之間的通信原理。進(jìn)一步分析在平臺(tái)上運(yùn)行數(shù)據(jù)的有效性問(wèn)題，并提出解決方案。第四章詳細(xì)介紹客戶端軟件平臺(tái)

5、的設(shè)計(jì)，闡述客戶端組件接口的設(shè)計(jì)，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(cè)試，采用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的移動(dòng)機(jī)器人小車作為測(cè)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(dòng)避障。為了測(cè)試多客戶端服務(wù)能力，編寫界面，安裝幾個(gè)做簡(jiǎn)單算術(shù)運(yùn)算的組件并在Spring容器里配置連接，通過(guò)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(cè)試軟件功能。
　　 第六章是結(jié)論與展望，對(duì)研究工作做了總結(jié)，指出了