水下機(jī)器人軟件模塊化及任務(wù)建模技術(shù)研究.pdf

1、隨著水下機(jī)器人智能和功能的提升及應(yīng)用范圍的擴(kuò)展,其軟硬件系統(tǒng)愈發(fā)復(fù)雜化,傳統(tǒng)的開發(fā)方式效率低下,無法應(yīng)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)開發(fā)、維護(hù)和升級(jí)擴(kuò)展的需求。在傳統(tǒng)的水下機(jī)器人軟件系統(tǒng)開發(fā)模式下,各軟件組件獨(dú)立性差,耦合過強(qiáng),增大了系統(tǒng)整體組合及調(diào)試的困難;加之缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),軟件通用性差,難以重用,增加了開發(fā)的工作量,嚴(yán)重阻礙了水下機(jī)器人系統(tǒng)的開發(fā)進(jìn)度,也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足水下機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中對(duì)軟件系統(tǒng)的要求。
　　針對(duì)水下機(jī)器人軟件系統(tǒng)開發(fā)中面臨的上

2、述問題,本文通過引入模塊化的設(shè)計(jì)思想,構(gòu)建了一款模塊化分布式水下機(jī)器人軟件系統(tǒng)“MASS”(ModularArchitectureforSoftwareSystem)。MASS系統(tǒng)以模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的方式構(gòu)建,配置靈活,代碼可重用,開發(fā)過程簡便快捷。用戶可利用現(xiàn)有的組件按照MASS的接口開發(fā)自定義的軟件模塊,靈活地搭建水下機(jī)器人的控制系統(tǒng)。本論文通過分析系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、通信方式、信息傳遞機(jī)制、管理方式、用戶接口等重要機(jī)制及其實(shí)現(xiàn)流程和核心

3、代碼,詳細(xì)闡述了模塊化軟件系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能上的特點(diǎn),介紹了系統(tǒng)在VxWorks6.7嵌入式系統(tǒng)環(huán)境下的開發(fā)過程,并對(duì)用戶在此模塊化系統(tǒng)下的開發(fā)流程有著詳細(xì)的指導(dǎo)和說明。
　　針對(duì)水下機(jī)器人任務(wù)流程的建模與管理工作缺乏使用簡單、功能可靠的理論模型和實(shí)現(xiàn)方式的問題,通過分析傳統(tǒng)Petri網(wǎng)及工作流模型的優(yōu)缺點(diǎn),本論文在較大幅度改進(jìn)工作流模型的基礎(chǔ)上提出了適用于水下機(jī)器人任務(wù)描述的全新的模型——任務(wù)工作流。針對(duì)任務(wù)工作流模型,定義了完善

4、的圖形化建模手段,標(biāo)準(zhǔn)的文本化的描述語言,并在MASS系統(tǒng)框架下建立了一套擔(dān)負(fù)著運(yùn)行時(shí)任務(wù)管理工作的核心應(yīng)用程序,能夠?qū)崿F(xiàn)任務(wù)的描述與建模,自動(dòng)運(yùn)行與管理,以及任務(wù)流程的動(dòng)態(tài)更改。
　　為驗(yàn)證模塊化軟件系統(tǒng)及任務(wù)管理系統(tǒng),在嵌入式環(huán)境下搭建了一套使用MASS系統(tǒng)及其任務(wù)系統(tǒng)的陸地機(jī)器人半實(shí)物仿真平臺(tái),并通過化學(xué)羽狀物追蹤實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了MASS及其任務(wù)系統(tǒng)的可靠性和易用性。
　　實(shí)踐表明,模塊化軟件系統(tǒng)能極大提升水下機(jī)器人控制軟