基于MSRS的AS-MRobot机器人驱动服务的开发研究

论文摘要

随着机器人技术的发展,机器人需要完成更加复杂多变的任务,工作环境也有极大的不确定性。机器人的开放化、模块化是机器人技术发展趋势,这对机器人设计灵活性和智能性提出了更高的要求,而机器人的可扩展、可重用性设计无疑是解决这一问题的有效方法之一。Microsoft Robotics Studio控制平台提供的REST应用模型能够满足控制系统并发性、分布式的要求,其Service服务模式大大提高了机器人的扩展性和重用性。因此本文着重研究以AS-MRobot为对象开发Microsoft Robotics Studio驱动服务,以便适应指定机器人的控制程序。Service服务是Microsoft Robotics Studio控制平台的基本单元,本文研究的驱动Service服务是机器人运动控制的基础。在驱动Service服务中,根据提供的C++编写的API函数将整个Service服务层分为三个带有代理类的Service服务：API函数服务Wrapper、中转服务Demo、驱动服务DemoServices。在任务处理机制上采用线程池消息队列的方式,在驱动Service中设计实现了两个循环线程缩短了任务的处理时间。本文分析了分布式控制系统的通信协议和可扩展的REST应用模型,在此基础上深入研究了Microsoft Robotics Studio开发平台的并发协调运行时和分布式软件服务协议。为了实现控制平台系统最大粒度的可重用性,采用了Web Services发布订阅技术和Adapter适配器软件设计模式。本文在Microsoft Robotics Studio平台上完成对C++API的调用并发布成Service服务；在设备之间提供了几种通信方式以满足环境的不同需要；通过对AS-MRobot控制模型、控制程序的设计对本系统进行了实验验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究背景
• 1.1.1 机器人设计的新要求
• 1.1.2 机器人发展趋势
• 1.2 机器人控制平台
• 1.2.1 Microsoft Robotics Studio的出现
• 1.2.2 与传统控制系统设计比较
• 1.3 本文研究目标及内容
• 1.4 小结
• 第2章 相关技术研究
• 2.1 Microsoft Robotics Studio与机器人连接方式
• 2.2 Microsoft Robotics Studio核心技术
• 2.2.1 Web与REST应用模型
• 2.2.2 节点结构
• 2.2.3 CCR运行时
• 2.2.4 DSS分布式服务
• 2.3 Web Services技术
• 2.3.1 Web Services主要相关协议
• 2.3.2 Web Services的框架结构
• 2.3.3 Web Services的特征
• 2.4 通信方式比较
• 2.5 小结
• 第3章 控制系统设计
• 3.1 并发式系统设计
• 3.2 分布式系统设计
• 3.3 可重用驱动Services设计
• 3.4 小结
• 第4章 控制系统详细设计
• 4.1 控制系统设计原则
• 4.2 PC与机器人的通信设计
• 4.3 驱动Services设计
• 4.3.1 机器人API调用设计
• 4.3.2 驱动Services的发布
• 4.3.3 节点间发布订阅接口设计
• 4.4 控制层设计
• 4.5 小结
• 第5章 控制系统实现
• 5.1 控制系统重用技术的实现
• 5.1.1 系统核心支撑Service服务层实现
• 5.1.2 节点间服务发布订阅实现
• 5.2 控制技术的具体实现
• 5.2.1 控制系统结构
• 5.2.2 控制系统各层通信
• 5.2.3 控制系统与机器人通信口的设计
• 5.2.4 驱动Services对机器人控制实现
• 5.2.5 驱动Services的发布
• 5.2.6 系统对机器人控制实现
• 5.3 小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢