[發(fā)明專利]機(jī)器人模塊化分布式自適應(yīng)控制系統(tǒng)及方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810036571.5
• 申請(qǐng)日: 2008-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN101286058A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹其新;張鎮(zhèn);王炫;楊揚(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418;G05D1/02;B25J9/18;G05B17/02
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的控制系統(tǒng)及方法，具體是一種基于公共對(duì)象請(qǐng)求代理(CORBA)技術(shù)的機(jī)器人模塊化分布式自適應(yīng)控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

為了適應(yīng)家庭、公共場(chǎng)所等非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的導(dǎo)航、協(xié)作等工作，機(jī)器人控制系統(tǒng)需要集成不同的外圍設(shè)備(如電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、視覺傳感器、激光傳感器等)和特定的應(yīng)用軟件，有的還需要在不同的軟硬件平臺(tái)間移植，要求機(jī)器人必須具備開放式、分布式模塊化、自適應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及相關(guān)控制方法。

CORBA是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織OMG(對(duì)象管理組)于1991年發(fā)布的構(gòu)造異構(gòu)分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的技術(shù)規(guī)范，它定義了分布式對(duì)象如何互操作，目的是使基于對(duì)象的部件在分布式環(huán)境下可重用、可移植和可互操作。它為可移植的、面向?qū)ο蟮姆植际接?jì)算應(yīng)用程序提供了不依賴于平臺(tái)的編程接口和模型。它不依賴于編程語言、計(jì)算平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的特點(diǎn)，使它十分適合于分布式系統(tǒng)應(yīng)用程序的開發(fā)和系統(tǒng)集成，為機(jī)器人集成不同平臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)提供了一種可靠的接口方案。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利公開號(hào)CN1938660，專利名稱為：模塊化機(jī)器及動(dòng)態(tài)配置其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的相應(yīng)方法，該專利申請(qǐng)自述為：“本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)配置模塊化機(jī)器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的方法，該模塊化機(jī)器的機(jī)器模塊相互之間以及和控制裝置之間通過網(wǎng)絡(luò)連接。發(fā)明還涉及一種這樣的模塊化機(jī)器。”該發(fā)明主要是為實(shí)現(xiàn)模塊化機(jī)器在實(shí)施工程時(shí)能夠采集通信的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并確定相應(yīng)的通信配置，使工程系統(tǒng)在不考慮機(jī)器模塊通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的情況下仍可以進(jìn)行通訊并執(zhí)行其任務(wù)。其不足之處：該方法只能采集通信的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息，不能描述每個(gè)設(shè)備的屬性服務(wù)信息，不能滿足模塊化機(jī)器人的分布式控制和各模塊的集成需要。因此，研究一種具有一定自適應(yīng)能力的模塊化機(jī)器人控制方法和相關(guān)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人功能的靈活定制與集成，以及實(shí)現(xiàn)機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)不同設(shè)備模塊化自適應(yīng)控制和協(xié)同仿真，使機(jī)器人集成不同的功能模塊更為方便、快捷，為機(jī)器人的普及提供了一種切實(shí)可行的模塊化分布式自適應(yīng)控制方法與系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種機(jī)器人模塊化分布式自適應(yīng)控制系統(tǒng)及方法，使其解決了機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)不同功能模塊自適應(yīng)連接、配置與控制功能。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明所涉及的機(jī)器人模塊化分布式自適應(yīng)控制系統(tǒng)，包括：設(shè)備池模塊、設(shè)備管理模塊、應(yīng)用模塊。

所述的設(shè)備池模塊，就是機(jī)器人系統(tǒng)包含的所有設(shè)備集合，每個(gè)設(shè)備對(duì)各種物理設(shè)備進(jìn)行抽象，將設(shè)備對(duì)應(yīng)的硬件驅(qū)動(dòng)、應(yīng)用程序接口(API)進(jìn)行封裝，如移動(dòng)車體設(shè)備，機(jī)械臂設(shè)備，機(jī)械手等設(shè)備。每個(gè)設(shè)備對(duì)外提供IDL(接口定義語言)進(jìn)行定義的，符合CORBA規(guī)范的控制接口。在每個(gè)CORBA設(shè)備接口中，定義Service_Context()函數(shù)記錄設(shè)備服務(wù)上下文信息，用以描述接口設(shè)備對(duì)外的各種服務(wù)。用戶可以在沒有完整了解模塊全部功能的情況下，通過訪問接口中的Service_Context()函數(shù)，獲取設(shè)備中的服務(wù)上下文信息，從而在無人干預(yù)的情況下了解和掌握如何獲取和使用設(shè)備的方法，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同設(shè)備的自適應(yīng)連接、配置與控制功能，實(shí)現(xiàn)基于CORBA技術(shù)的機(jī)器人設(shè)備控制的智能性。

所述的設(shè)備管理模塊，負(fù)責(zé)將機(jī)器人設(shè)備池模塊中的各種設(shè)備進(jìn)行有序的組織，寫入設(shè)備管理模塊的設(shè)備注冊(cè)表中，用以記錄機(jī)器人使用設(shè)備的工作狀態(tài)和級(jí)聯(lián)順序。由于每個(gè)設(shè)備都是通過CORBA規(guī)范進(jìn)行封裝，可以根據(jù)需要方便地將任意設(shè)備加載和摘離CORBA軟總線，用戶可以通過修改設(shè)備注冊(cè)表來設(shè)計(jì)并定制不同設(shè)備資源構(gòu)成所需要的機(jī)器人系統(tǒng)。

所述的應(yīng)用模塊，包括：編程控制模塊和3D仿真模塊。其中，編程控制模塊提供用戶對(duì)已定制的機(jī)器人進(jìn)行編程控制的服務(wù)；3D仿真模塊負(fù)責(zé)對(duì)已定制機(jī)器人的3D運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真服務(wù)。應(yīng)用模塊可以通過CORBA總線訪問設(shè)備管理模塊中設(shè)備注冊(cè)表，進(jìn)行個(gè)性化查詢、獲取相關(guān)設(shè)備的信息，并通過訪問設(shè)備上下文獲取設(shè)備的使用方法和設(shè)備的工作狀態(tài)。

本發(fā)明所涉及的機(jī)器人模塊化分布式自適應(yīng)控制方法，用于實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)功能模塊自適應(yīng)連接、配置與控制，具體包括以下步驟：

第一步，機(jī)器人設(shè)備定制。用戶通過人機(jī)交互的形式回答一系列問題來定制自己需要的機(jī)器人系統(tǒng)。如機(jī)器人是否具有移動(dòng)車體，是否采用機(jī)械臂，如果有機(jī)械臂，機(jī)械臂的數(shù)量，它們?cè)谲圀w上的安裝位置，每個(gè)機(jī)械臂具有幾個(gè)關(guān)節(jié)；有無機(jī)械手等，確定設(shè)備的幾何形狀及其它們之間的裝配關(guān)系并將其寫入到設(shè)備管理模塊中。