基于RPL的机器人自主控制软件构造技术与运行机制研究

作     者：田昌海 

作者单位：国防科学技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：毛新军

授予年度：2014年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

主      题：机器人 控制软件 Agent 规则语言 

摘      要：机器人作为物理信息的融合体和机器人面临环境的开放化使得机器人的控制软件具有不同于传统计算机软件的特点。机器人控制软件的这些特点对机器人控制软件的程序设计方法和语言提出了新的要求,而传统软件的开发方法或技术很难满足这些要求。如何提供行之有效的程序设计方法或语言来支持机器人自主控制软件的构造及运行成为了当前研究的热点问题。针对上述问题,论文尝试将面向Agent的程序设计用于开放环境下机器人控制软件的构造。论文主要从框架、语言、运行机制和平台等方面对面向Agent的机器人自主控制软件的程序设计进行了探索。论文取得的一些初步成果如下:1、基于规则的机器人自主控制软件构造框架RECA。RECA将单个机器人的软件系统视为一个反应式Agent,它包括SensorEvent、EventRule和Scenario Behaviour三部分,其中SensorEvent是对机器人所处的环境信息变化的一种封装;Scenario Behaviour是对机器人的不同行为进行的规约;EventRule定义了机器人环境输入到行为输出的动态绑定关系。2、基于机器人RECA模型的规则描述语言RPL。RPL实质描述的是机器人根据环境变化在不同场景之间的切换关系。论文采用有限状态机FSM对这种切换关系进行建模,在一定程度上为避免机器人行为的冲突性提供了支持。RPL语言对机器人与不同场景行为的动态绑定关系提供了语言层面的支持。3、基于RPL的机器人自主控制软件开发和运行的支撑环境软件原型RPE。开发层主要包括SensorEvent模板、Scenario Behaviour模板和RPL编译器;运行层主要包括SensorEventManager、ScenarioManager和RobotAgent。它们分别为机器人自主控制软件的的开发、运行提供了环境支持。RPE简化了开发者基于RECA框架开发机器人应用程序的过程。