一种机器人在线重配置方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及机器人技术领域，尤其设及一种机器人在线重配置方法。
【背景技术】
[0002] 机器人系统是一种具有感知上下文环境并且可在未知环境动态改变的情况下成 功执行规定任务的智能系统，机器人软件开发研究也一直是技术领域的热点问题。一方面， 传感器、执行器等硬件的发展和计算设备计算能力的飞速增长，很大程度上降低了机器人 在硬件设计时的复杂度和难度，机器人已演变成了拥有大量先进传感器和执行器的复杂智 能计算体，而且由于大多数机器人的相关硬件接口都有了特定的标准，该使在机器人硬件 上实现网络分层式控制体系结构成为可能，该种体系结构的优势在于可W方便地增加或移 除外围硬件，实现硬件上的开放性；另一方面，随着人们对智能生活的要求越来越高，机器 人技术应用越来越广泛，机器人也慢慢地从工业领域走向人们的生活之中，已覆盖工业、医 疗、娱乐、服务、救灾、家居等领域，智能机器人在人们的未来生活中会充当越来越重要的角 色。
[0003] 多领域的应用场景对机器人提出了新的需求，机器人的智能化使得机器人软件系 统要处理的任务变得日益复杂，机器人可能需要添加各种新式传感器和执行器，同时运行 在越来越多不确定的工作环境中，在该种环境下很难事先确定机器人的作业任务，而传统 机器人因对环境的适应能力W及任务变化的能力较差很难满足相应的功能，该些因素都促 使机器人技术向智能化、分布式、柔性化发展，必须具备一定的集成能力和自主能力，W及 W多传感器采集各种信息进而相互集成为特点的智能化要求。可重构模块化机器人根据不 同的环境和任务的改变它的构型，其控制系统也能很好地适应可重构性配置，体现出开放 性、软硬件结构模块化及功能可重构等特点的可重构模块化机器人应运而生，可重构模块 化机器人通过组装多个模块可W得到多种不同构型的机器人W满足不同任务的需求。因 此，对于可重构模块化机器人可W根据不同的任务或不同的工作环境改变自身构型，整个 可重构模块化机器人就是若干独立功能模块的有效组合，该些模块具有相同的软、硬件接 口，模块自身具备一些的特定功能，且相互之间相互独立，因此模块化机器人的开发不同于 传统机器人的集中为一个整体，而是呈现出分布式的特点。可变形和可重构的机器人作为 当前机器人研究的一个热点，与传统的机器人相比，可重构模块化机器人对任务和环境的 适应能力更强，更具有柔性，同时能简化设计制造和维护、缩短研制周期、降低研制成本，大 大增强系统构建时的灵活性和弹性，已成为系统开发的重要设计方法。可重构模块化机器 人的出现对机器人软件开发在复用性和自适应性上提出了更高的要求，其软件系统除具备 一般机器人控制器的需求之外，还需要满足自身模块化、构型可变的特点。
[0004] 面对着该个日益复杂多变的机器人系统，机器人相关软件的开发技术已不能赶上 其发展速度，机器人软件开发的难度越来越大，所需功能越来越强大，软件的应用范围越来 越广泛，整个系统架构更加复杂。机器人上的传感设备所采集到的数据是实时的、且数据无 良好的结构，要将采集到的数据与实际场景中的客观事物的对象属性建立联系，则不得不 编写大量的转换代码，代码量更是越来越庞大，机器人系统软件开发已不能满足机器人快 速发展的现状，特别是现有机器人对复用性。除此W外，机器人还要能够自动识别工作对 象、适应未知工作环境，并能根据使用者发出的指令或其自身的适应策略自动做出与之相 适应的准确动作，出现了应用问题中的随需性，存在不同的应用场景，机器人需要从传感器 实时获取所处环境的状态信息或者实时更新该场景下所需处理的任务，该些问题都为机器 人软件的开发提出了在线重配置方面更高层次的要求，都使得现有的机器人软件开发方式 不能满足其功能需要。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是克服目前不能对机器人进行在线重配置的技术问题，提供了一种 机器人在线重配置方法，其将底层的机器人系统抽象成与平台无关的机器人架构元模型， 由于运行时软件架构的抽象性，管理者可W通过简单地改变上层的运行时机器人架构元模 型实例就可W对复杂的运行时机器人系统进行监测和重配置。
[0006] 本发明的一种机器人在线重配置方法，包括W下步骤：
[0007] S1 ;从机器人系统中抽象出来需要管理的机器人部件建立抽象的机器人架构元模 型，机器人架构元模型包括与机器人部件对应的部件元素、部件元素属性W及部件元素之 间的协作关系；
[000引S2;在机器人架构元模型的基础上建立与某个实际机器人系统相对应的机器人系 统元模型，机器人系统元模型包括与机器人架构元模型一样的部件元素，机器人系统元模 型内的部件元素的属性W及部件元素之间的协作关系都与该实际机器人系统相对应；
[0009] S3 ;建立机器人架构元模型和机器人系统元模型中部件元素之间及部件元素属性 之间的映射关系，使得机器人架构元模型和机器人系统元模型之间可W实现双向转换，建 立用于管理和调用该些部件元素的管理API;
[0010] S4;生成运行时环境，在运行时环境中建立机器人架构元模型实例和机器人系统 元模型实例，通过SM@RT工具实现对机器人架构元模型实例和机器人系统元模型实例进行 双向转换过程中的同步，通过编写Socket通信实现机器人系统元模型实例和实际机器人 系统模型之间的同步，进而实现S层模型中各个模型间的同步；
[ocm]S5 ;实际机器人系统运行时，重配置机器人架构元模型，引起机器人系统元模型发 生相应改变，从而实现对运行时实际机器人系统的重配置。
[0012] 作为优选，采用EMF技术建立机器人架构元模型和机器人系统元模型。
[0013] 作为优选，采用QVT模型转换语言建立机器人架构元模型和机器人系统元模型中 部件元素之间及部件元素属性之间的映射关系。
[0014] 作为优选，所述步骤S5包括W下步骤；将运行时机器人架构元模型转换成代码， 将机器人系统元模型和管理API转换成java代码，再通过QVT语言来定义机器人架构元模 型和机器人系统元模型的转换关系，结合生成的项目代码作为eclipse应用运行，产生运 行环境，进而创建机器人架构元模型和机器人系统元模型的实例，通过管理该些抽象的机 器人架构元模型的实例就可W控制对应实际机器人元模型的实例。
[0015] 作为优选，机器人架构元模型和机器人系统元模型的区别在于部件元素间的属性 表示方式不相同，部件元素之间的关系表示不相同。
[0016] 作为优选，所述管理APIw代码形式呈现，通过在机器人系统的EMF项目工程中建 立一个DecModel，实现对管理API的加入，通过DecModel添加对目标机器人系统进行侦听 和调用的代码块来完成对机器人管理API的调用，实现检索和更新实际系统的运行状态。
[0017] 作为优选，在开发过程中用EMF提供的模型验证工具准确地保证模型的正确性， 根据建立的genmodel模型生成底层JAVA代码和插件项目，对该些代码进行编辑，可W实 现不同的需求，简化了繁琐底层代码的编写，根据生成的插件项目把他们作为Eclipse项 目运行可W产生运行时环境，然后建立具体的机器人架构元模型和机器人系统元模型的实 例。
[0018] 本发明的实质性效果是；将底层的机器人系统抽象成与平台无关的机器人架构元 模型，由于运行时软件架构的抽象性，管理者可W通过简单地改变上层的运行时机器人架 构元模型实例就可W对复杂的运行时机器人系统进行监测和重配置。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明的一种流程图；
[0020] 图2是本发明的一种系统整体概念图；
[0021] 图3是同步机制设计框图；
[0022] 图4是元模型的UML表示形式；
[0023] 图5是机器人架构元模型；
[0024] 图6是机器人系统元模型；
[0025] 图7是兀板型和代理间的socket通f目不意图。
【具体实施方式】
[0026] 下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0027] 实施例：本实施例的一种机器人在线重配置方法，如图1所示，包括W下步骤：
[002引 S1;从机器人系统中抽象出来需要管理的机器人部件建立抽象的机器人架构元模 型，机器人架构元模型包括与机器人部件对应的部件元素、部件元素属性W及部件元素之 间的协作关系；
[0029]S2;在机器人架构元模型的基础上建立与某个实际机器人系统相对应的机器人系 统元模型，机器人系统元模型包括与机器人架构元模型一样的部件元素，机器人系统元模 型内的部件元素的属性W及部件元素之间的协作关系都与该实际机器人系统相对应，机器 人架构元模型和机器人系统元模型的区别在于部件元素间的属性表示方式不相