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62400字硕士毕业论文机器人软件结构行为的选择和恢复

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:62400字
论点:机器人,构件,软件
论文概述:

本文从机器人软件架构的表达和组织角度,设计了一种基于行为的机器人软件构件模型,并以此模型为基础,提出了构件行为选择的框架和冲突解决策略,以及研究了构件行为修复的框架和相关

论文正文:

第一章引言

1.1论文的研究背景

1.1.1机器人软件技术
随着传感器和执行器等硬件的发展以及计算设备计算能力的快速增长,机器人软件系统要处理的任务变得越来越复杂。当前的机器人软件系统涉及复杂的算法,如对象识别、语音识别、映射和定位、任务规划、策略学习、路径规划和控制理论。这使得机器人软件的设计、开发和维护更加困难。
软件工程将软件开发视为一项工程活动,主要研究如何以经济成本获得可靠、高质量的软件来满足复杂的需求。软件复用的思想和技术为机器人软件处理软件设计和开发的复杂性提供了一种重要的方法。然而,传统的重用技术,如代码功能重用、面向对象技术和库文件,已经不能满足机器人软件的重用要求。然而,组件技术作为最新的重用方法,在一定程度上为机器人软件的开发提供了思路。
然而,机器人软件的复杂性不仅表现在软件子模块的复杂性上,还表现在机器人软件需要在复杂多变的环境中持续工作来完成复杂的任务。这不仅要求机器人软件能够以方便的方式构建,而且要求它能够在运行时根据环境动态地调整其软件架构和参数,以适应新的环境并完成新的任务。这就对机器人软件的适应性和可靠性提出了更高的要求。
由于机器人软件建设的复杂性,目前机器人软件领域还没有成熟统一的软件框架、中间件技术和组件技术,如桌面软件和互联网软件,这也限制了机器人软件系统的发展。然而,世界各地的研究机构已经开始关注这个问题。美国、日本和韩国已经开始资助类似的项目。中国2005年的“国家863机器人标准化模块化中间件”项目也标志着中国已经正式启动了机器人领域的第一批国家机器人中间件规划项目。

1.1.2机器人足球
机器人足球比赛是一个集计算机、人工智能、自动控制和机械设计于一体的研究平台。机器人足球锦标赛(RoboCup)是一项倡导人工智能、机器人技术等相关领域的机器人足球比赛。它有一个长期目标:到2050年,一个完全自主的人形机器人足球队将击败人类足球世界杯冠军队。比赛主要分为模拟组、小组、中组、人组和标准平台组。其中,RoboCup中型团队是一项非常重要的比赛项目,有许多世界知名的大学和科研机构参与每项比赛。中型团队竞赛的最大特点是竞赛中没有全球环境模型。机器人必须独立和完全地竞争。因此,机器人必须携带自己的传感器和视觉设备,并且必须具有高度的个体智能和协调与合作的能力。比赛期间,除了将机器人放入和放出场地外,其他场合不允许外部人为干预。机器人和主计算机使用无线网络相互通信。
国内外许多著名的大学和研究机构在机器人足球领域投入了大量的人力物力,开展了各领域的研究,并积极参与各种比赛。华南理工大学智能软件与机器人研究室下属的华南100级阶梯机器人足球队作为中国开展足球机器人研究的队伍之一,在许多国内外比赛中取得了优异的成绩。作为该队2008年以来的中型队员,作者认识到机器人软件体系结构的重要性及其在机器人足球软件开发和相关领域研究中面临的困难。这是本课题研究的初衷。

1.2机器人软件面临的问题

1.2.1机器人组件的重用
机器人软件是一个复杂的系统。它的复杂性源于机器人复杂的任务、算法和组织。研究人员希望在一个机器人系统中成功应用的复杂模块可以容易地重新部署到另一个应用系统,而无需重复执行复杂的算法或繁琐的代码复制和修改,因为这将导致资源浪费和研究效率低下。

3.5冲突……42-45 [/BR/] 3.5.1港口重要性……42-43[/比尔/] 3.5.2行为重要性……43-44
基于链接分析3.5.3案例分析……44-45
3.6本章概述……45-46
第四章机器人软件组件……46-58
4.1软件自我修复问题……46-47[/ Br/] 4.2一般设计……47-48
4.3自愈系统的自愈机制……48-54
4.3.1问题分析……48-51
4.3.2异常监控和……51-52 [/BR/] 4.3.3异常处理……52-54[/比尔/] 4.4案例分析……54-57
4.5本章概述……57-58
第五章组件行为模型的实现……58-73
5.1系统概述……58
5.2运行时组件……58-64
5.2.1用户组件……59-60 [/BR/] 5.2.2反射消息类型……60-62 [/BR/] 5.2.3对象访问机制……62-63
5.2.4行为选择模块……63-64 [/BR/] 5.2.5行为修复模块……64

结论
从机器人软件体系结构的表达和组织角度,设计了一种基于行为的机器人软件组件模型。基于该模型,提出了构件行为选择和冲突解决策略的框架,并研究了构件行为修复的框架和相关方法。
在整个课题的研究过程中,取得了以下成果:
(1)根据机器人的特点以及机器人软件灵活重用和智能组织的要求,提出了一种基于行为的机器人软件构件模型。在这个模型中,组件具有接口、属性和行为等元素。原子组件的行为通过代码库实现,而复合组件的行为通过子组件之间的连接实现。原子组件和复合组件具有统一的模型和清晰的语义。