水下機器人軟件模塊化及任務(wù)建模技術(shù)研究.pdf

1、隨著水下機器人智能和功能的提升及應(yīng)用范圍的擴展,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)對復(fù)雜系統(tǒng)開發(fā)、維護和升級擴展的需求。在傳統(tǒng)的水下機器人軟件系統(tǒng)開發(fā)模式下,各軟件組件獨立性差,耦合過強,增大了系統(tǒng)整體組合及調(diào)試的困難;加之缺乏統(tǒng)一標準,軟件通用性差,難以重用,增加了開發(fā)的工作量,嚴重阻礙了水下機器人系統(tǒng)的開發(fā)進度,也遠遠不能滿足水下機器人產(chǎn)業(yè)化進程中對軟件系統(tǒng)的要求。
　　針對水下機器人軟件系統(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)計思想,構(gòu)建了一款模塊化分布式水下機器人軟件系統(tǒng)“MASS”(ModularArchitectureforSoftwareSystem)。MASS系統(tǒng)以模塊化、標準化的方式構(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,靈活地搭建水下機器人的控制系統(tǒng)。本論文通過分析系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)、通信方式、信息傳遞機制、管理方式、用戶接口等重要機制及其實現(xiàn)流程和核心

3、代碼,詳細闡述了模塊化軟件系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能上的特點,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,并對用戶在此模塊化系統(tǒng)下的開發(fā)流程有著詳細的指導(dǎo)和說明。
　　針對水下機器人任務(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,本論文在較大幅度改進工作流模型的基礎(chǔ)上提出了適用于水下機器人任務(wù)描述的全新的模型——任務(wù)工作流。針對任務(wù)工作流模型,定義了完善

4、的圖形化建模手段,標準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)負著運行時任務(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,自動運行與管理,以及任務(wù)流程的動態(tài)更改。
　　為驗證模塊化軟件系統(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)的陸地機器人半實物仿真平臺,并通過化學(xué)羽狀物追蹤實驗,驗證了MASS及其任務(wù)系統(tǒng)的可靠性和易用性。
　　實踐表明,模塊化軟件系統(tǒng)能極大提升水下機器人控制軟