开放式机器人智体Word格式文档下载.docx
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最后,句子不通顺,前面说平台,后面是系统,将平台和系统合一吗请核实描述,此句中的机器人平台改为机器人系统。
将引入宿主“软件人”的机器人系统与网络平台中的“软件人”系统进行合一,经测试,机器人功能的在线、动态更替取得成功,什么意义,且此句过于抒情,摘要应简洁明了将”引入宿主‘软件人’的意义得以实现“这句去掉。
同时也验证了对宿主“软件人”设计、实现方法的正确性和可行性。
关键词:
机器人;
宿主“软件人”;
知行模型;
“软件人”系统;
合一系统中图分类号:
TP181文献标志码:
A
英文摘要
Abstract :
Tosolvetheproblemsofupdating,modifying,upgradingandmaintainingthefunctionofrobotbyofflineandstaticmethod,SoftManwasintroducedforrobotplatform,andthearchitectureofrobotsystem,whosemanagingcenterishostSoftMan,wasbuilt.ThehostSoftManwasmainlyresearched.Firstly,thearchitectureofhostSoftManwasconstructed.ThenthedescriptiveunificationmodelofknowledgeandbehaviorofhostSoftManwasputforwar,dtheknowledgemodelwasconstructedandimplementedbasedondatastructur,eandthedesignspecificationsandreferencerealizationofthealgorithmweregivenforitsmainservicebehaviors.
Finally,therobotsystemwasunifiedwiththeSoftMansystem.Throughthetest,thefunctionofrobotwassuccessfullyreplacedonlineanddynamically,implementingthemeaningoftheintroductionofhostSoftManandverifyingthecorrectnessandfeasibilityofthemethodofdesigningandimplementingthehostSoftMan.
英文关键词
Keywords :
robot;
hostSoftMan;
modelofknowledgeandbehavior;
SoftMansystem;
syncreticsystem
0 引言
目前,机器人控制结构的开放化、模块化[1],机器人控制器的标准化、网络化以及PC
(PersonalComputer)化已成为机器人领域的研究热点。
实际上,早在20世纪90年代初开
始,美国三大汽车制造公司就已联合发表了它们对未来开放式模块化控制器的需求白皮书,提出了“开放式、模块化体系结构控制器(OpenModularArchitectureControllers,OMAC)”的概念,并于1997年成立了OMAC用户组织[2]。
欧洲共同体的22家控制器开发商、机床生产
商、控制系统集成商和科研机构于1990年联合发起“自动化系统中开放式体系结构(OpenSystemArchitectureforControlswithinAutomationSystem,OSACA)的研究和开发”的倡议
[3]。
近二十几年间,机器人系统的开放可重构研究更是受到了极大的重视。
White等[4]从物理运动学理论的角度证明了任意尺寸自重构机器人的存在性,并于2005年设计了Molecubes模块化机器人;
Ferenc等[5]提出了一种实时的基于公共对象请求代理体系结构(CommonObjectRequestBrokerArchitecture,CORBA)协议的分布式机器人控制系统;
麻省理工学院
(MassachusettsInstituteofTechnology,MIT)的Gilpin等[6]于2006年设计了Miche晶格式模块化机器人,实现了机器人任意形状的组建。
国内对机器人的研究起步相对较晚,但在开放可重构机器人研究方面也取得了一定的成果。
刘明尧等[7]提出一种基于多智体(Agent)的机器人控制方法;
张玉华等[8]提出了一种新型模块化可重构机器人(HitModularSelfreconfigurable
Robot,HitMSR)系统的硬件和软件系统实现方案;
谢峰等[9]以异构多Agent系统
(MultiAgentSystem,MAS)理论为基础,提出了一种可在多个层次上动态重构的控制系统设计方案。
“软件人”[10]是近年来在软计算、智能化领域提出并发展较快的一个课题方向。
它是将人工生命、人工社会研究方法与现有(多)智体(Agent)[11-12]的研究成果结合起来的、网络世界中的虚拟机器人,是“智体(Agent)”和“对象”的升华,比通常的Agent更富有“人工生命”的特性和活性,具有感知、通信交互、任务分解、局部规划、任务分配、学习、控制与决策、进化(自适应)等功能,其中学习与进化特征是其区别于Agent的关键所在[13]。
作为人的“自然生命”在软件世界里的模拟、延伸和扩展,“软件人”能进入、迁移并驻留各种计算机信息网络中,完成计算、通信等各种信息处理工作,因此“软件人”属于软件范畴,它需与类人机器人
(humanoidrobot)有所区分。
类人机器人是外观和功能与人一样的智能机器人,通常是由传感器、微型处理器等组建搭建的机器人系统,它包含了硬件和软件两个范畴。
普通的机器人控制系统通常采用的是封闭式的结构,程序改动困难,无法实现机器人功能的在线实时更新。
针对这一问题,本文拟将宿主“软件人”和附体“软件人”[14]引入到机器人的控制系统中,通过附体“软件人”与宿主“软件人”配合工作来代替普通的机器人控制系统,为机器人与PC机上的“软件人”系统[15]之间构造一个对等、柔性、动态的协同模式,实现机器人控制系统的开放化、标准化以及模块化。
“软件人”系统通过迁移不同的附体“软件人”附着到机器人控制系统中,实现对机器人功能的动态配置与在线重构,进一步提升机器人系统的柔性智能能力,改善其环境的适应协调能力。
引入的宿主“软件人”不仅是机器人系统的信息处理和管理中心、PC平台与机器人交互的枢纽,同时需为应用层的附体“软件人”搭建运行支撑环境。
此时机器人蜕变为传感载体和末端执行机构平台,如图1所示。
本文将重点对宿主“软件人”进行研究。
首先依据“软件人”构造分层体系理论[10],对宿主
“软件人”的体系结构进行设计;
然后,以“软件人”知行模型[14]为指导提出宿主“软件人”的知识行为一体化描述模型,并对其知识模型进行实现研究,对相关服务行为进行描述及算法研究;
最后,通过测试用例,验证在以本文提出的宿主“软件人”的设计理论与实现方法的基础上,以宿主“软件人”为管理中心的机器人平台能否实现上文提出的对机器人功能的在线重构,是否真正实现引入的宿主“软件人”在机器人平台中的角色功能。
1宿主“软件人”模型设计
1.1宿主“软件人”体系结构设计
宿主“软件人”为机器人平台的守护、信息处理和管理中心,根据其在合一系统机器人平台中的角色,结合“软件人”构造分层体系理论[10],对其体系结构的设计如图2所示。
各层功能定义如下。
本体核心层组成“软件人”最基本的部分。
它包括“软件人”的构造数据结构、本体控制机制。
相应的构造数据如“软件人”脑、眼、耳、手、脚及其基本动作机制。
本体的控制如本体各部分的驱动、“肢体”的协调、信息的刷新。
守护内核层负责注入到机器人系统中,改变系统的启动流程,并负责初始化相关数据,使得机器人系统能正确运行。
宿主抽象层宿主“软件人”不仅要能对机器人的硬件设备进行控制,同时,还需要在此基础上对其进行抽象与封装,使得外界能了解机器人提供的行为功能信息。
节点数据层节点数据层负责机器人社区内活动的附体“软件人”信息和环境资源信息的管理及维护。
此层是机器人社区管理的关键依据,同时,此层还存储由管理“软件人”或社会协调
“软件人”向机器人平台下达的相关策略信息。
内外交互层宿主“软件人”既有与外地联络的职责,也有本地交互的义务。
内部交互就是为完成与附体“软件人”的交互而设立的,通过此层接受内部信息,同时向附体“软件人”传递外来的信息。
外部交互是指与外社区的信息交流,包括与某个社区“软件人”的交流、与某个社区管理机构的交流或与“软件人”社会协调机构的交流。
此外,内外交互层内部还构成出/入两个消息队列。
迁移接收层宿主“软件人”需要搭建一个运行支撑环境供附体“软件人”控制机器人完成任务。
社区决策层社区决策层是“软件人”对本地社区实施行动的决策依据和决策算法。
但是考虑到机器人端资源的紧张性以及响应的实时性要求,本文将宿主“软件人”社区决策层的功能弱
化,它只负责任务调度以及执行管理“软件人”的决策。
节点协调层执行管理“软件人”或社会协调“软件人”的协调策略,从而保证局部与整体、局部与局部的协调运行、效益最大化与整体最大化。
1.2宿主“软件人”知识行为一体化描述模型
机器知行学是研究使机器具有一定“知行能力”的学科[16-17],其理论核心是“信息-知识-智能的转换与统一理论”,从机器知行学在Agent技术[18]、自然语言处理[19]、情感计算[20]等方面的应用,可以认识到,从拟人角度出发的,生存于网络环境下的虚拟机器人——“软件人”的设计与实现也应该遵循机器知行学中的相关规律。
关于“软件人”的知行模型理论在文献[14]中已有详细论述,本文依据宿主“软件人”的体系结构,将“软件人”知识行为一体化描述模型[14]应用于宿主“软件人”资源及服务的抽象建模中,建立了一种结构化、易于动态维护和调整的宿主“软件人”知识行为一体化描述模型,如图3所示。
白色节点为普通的知识节点,节点名称是用户自定义的;
灰色节点为系统的保留节点,节点名称不可变。
图3中:
HostSoftMan为根节点,表示机器人系统中的宿主“软件人”,由知识库KnowLedgeBase和行为集Behaviors组成;
InitROT、NodeDat
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- 关 键 词:
- 开放式 机器人