[發明專利]構件化機器人系統的服務模型與網絡輔助資源利用方法

有效

• 申請號: 201310210880.0
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN103279667A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 錢堃;汪歡;馬旭東;房芳;王健勇
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種構件化機器人系統的服務模型與網絡輔助資源利用方法，通過對網絡中的異構服務資源進行構件化封裝，使機器人能夠靈活自主地調用各種服務資源并完成復雜的任務；屬于機器人與智能環境技術。

背景技術

隨著機器人技術的迅速發展和應用領域的不斷擴大，僅憑機器人自身攜帶的軟硬件設備已經無法滿足復雜任務的需求。網絡和嵌入式技術的發展，使得越來越多的環境資源設備具有了網絡接口。面對多種多樣的智能節點，機器人缺乏的不是可利用的資源，而是合理利用輔助資源的方法。

近年來，國外一些科研機構開始將目光轉向如何利用智能環境中的節點資源來輔助機器人，尤其是日韓兩國逐漸形成普適機器人(Ubiquitous?Robotics)的研究領域。

一類典型系統包括日本東京大學的Sato等人研究的智能房間“Robotic?Room”(參見Sato?T，HaradaT，MoriT.Environment-type?robot?system″Robotic?Room″.IEEE/ASMETransactions?on?Mechatronics，2004，9(3)：529-534)、韓國KAIST開發的用于老年人和殘疾人肢體輔助應用的Intelligent?Sweet?Home(參見Do?J?H，Jang?H，Jung?S?H，et?al.Soft?remote?control?system?in?the?intelligent?sweet?home，2005?IEEE/RSJ?International?Conference?on.IEEE，2005：3984-3989)等。在這些實例中機器人往往不具備任何自主決策能力，只是作為一個可移動的執行機構來參與智能環境的任務執行。此類系統仍是以人為中心，而不是從機器人角度考慮如何利用環境資源。

而另一類典型系統，例如德國Boltzmannstr大學的智能廚房(參見Beetz?M，Stulp?F，Radig?B，et?al.?The?assistive?kitchen-a?demonstration?scenario?for?cognitive?technical?systems.The?17th?IEEE?International?Symposium?on.IEEE，2008：1-8.)，利用了RFID技術為機器人提供一個知識豐富的智能環境。但是此類智能環境提供給機器人的僅僅是知識信息層面上的輔助，并且是以電子標簽的形式，提供輔助的資源本身可以不具備任何智能。

總的來說，由于網絡輔助資源體現出的一些機器人難以適應的特性，例如多樣性、異構性、動態性和未知性；也正由于這些難點，現有系統一般均為定制型系統，不具有通用性，機器人對輔助資源的使用是被動的，缺乏自主性；

近兩年新出現的一種基于構件的網絡機器人系統(參見C.Jang，S.Lee，S.Jung，et?al，OPRoS：A?New?Component-Based?Robot?Software?Platform.ETRI?Journal，2010，32(5)，648-656.)采用服務構件的形式，將資源輔助功能封裝成共享服務，借助智能環境通信網絡，基于規范的服務接口和說明，提供開放的服務訪問和調用，可以被獨立地部署并由機器人任意組合應用。而此類系統尚沒有研究討論機器人如何自主地發現、利用服務資源的機制。因此建立以機器人為中心的環境資源利用機制，是一個急需解決的難題；而合理的服務資源功能模型則是實現機器人自主利用網絡資源的重要前提，迄今為止也尚無標準的服務構件功能建模規范。

中國發明專利申請03129538.X，《開放式網絡機器人通用控制系統》，采用分布式對象和遠程接口技術建立了網絡機器人通用分布式對象模型，通過服務公布-查找模型實現了機器人和機器人設備間的自發互聯和機器人組件的網絡即插即用。但是該發明未采用構件技術對設備的功能進行封裝，未涉及服務構件的功能建模規范，也未涉及機器人如何從大量候選設備中自動地發現、組合服務資源這一關鍵問題。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明針對新型構件化網絡機器人系統，建立一種適于描述異構服務資源功能、具有通用性特點、兼顧定性與定量描述的服務模型，并基于此模型提供一種移動機器人對網絡服務資源的發現、匹配和組合的方法，實現機器人靈活自主地利用各種服務資源以完成自身復雜的任務。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：