[发明专利]构件化机器人系统的服务模型与网络辅助资源利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种构件化机器人系统的服务模型与网络辅助资源利用方法，通过对网络中的异构服务资源进行构件化封装，使机器人能够灵活自主地调用各种服务资源并完成复杂的任务；属于机器人与智能环境技术。

背景技术

随着机器人技术的迅速发展和应用领域的不断扩大，仅凭机器人自身携带的软硬件设备已经无法满足复杂任务的需求。网络和嵌入式技术的发展，使得越来越多的环境资源设备具有了网络接口。面对多种多样的智能节点，机器人缺乏的不是可利用的资源，而是合理利用辅助资源的方法。

近年来，国外一些科研机构开始将目光转向如何利用智能环境中的节点资源来辅助机器人，尤其是日韩两国逐渐形成普适机器人(Ubiquitous Robotics)的研究领域。

一类典型系统包括日本东京大学的Sato等人研究的智能房间“Robotic Room”(参见Sato T，HaradaT，MoriT.Environment-type robot system″Robotic Room″.IEEE/ASMETransactions on Mechatronics，2004，9(3)：529-534)、韩国KAIST开发的用于老年人和残疾人肢体辅助应用的Intelligent Sweet Home(参见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。在这些实例中机器人往往不具备任何自主决策能力，只是作为一个可移动的执行机构来参与智能环境的任务执行。此类系统仍是以人为中心，而不是从机器人角度考虑如何利用环境资源。

而另一类典型系统，例如德国Boltzmannstr大学的智能厨房(参见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技术为机器人提供一个知识丰富的智能环境。但是此类智能环境提供给机器人的仅仅是知识信息层面上的辅助，并且是以电子标签的形式，提供辅助的资源本身可以不具备任何智能。

总的来说，由于网络辅助资源体现出的一些机器人难以适应的特性，例如多样性、异构性、动态性和未知性；也正由于这些难点，现有系统一般均为定制型系统，不具有通用性，机器人对辅助资源的使用是被动的，缺乏自主性；

近两年新出现的一种基于构件的网络机器人系统(参见C.Jang，S.Lee，S.Jung，et al，OPRoS：A New Component-Based Robot Software Platform.ETRI Journal，2010，32(5)，648-656.)采用服务构件的形式，将资源辅助功能封装成共享服务，借助智能环境通信网络，基于规范的服务接口和说明，提供开放的服务访问和调用，可以被独立地部署并由机器人任意组合应用。而此类系统尚没有研究讨论机器人如何自主地发现、利用服务资源的机制。因此建立以机器人为中心的环境资源利用机制，是一个急需解决的难题；而合理的服务资源功能模型则是实现机器人自主利用网络资源的重要前提，迄今为止也尚无标准的服务构件功能建模规范。

中国发明专利申请03129538.X，《开放式网络机器人通用控制系统》，采用分布式对象和远程接口技术建立了网络机器人通用分布式对象模型，通过服务公布-查找模型实现了机器人和机器人设备间的自发互联和机器人组件的网络即插即用。但是该发明未采用构件技术对设备的功能进行封装，未涉及服务构件的功能建模规范，也未涉及机器人如何从大量候选设备中自动地发现、组合服务资源这一关键问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明针对新型构件化网络机器人系统，建立一种适于描述异构服务资源功能、具有通用性特点、兼顾定性与定量描述的服务模型，并基于此模型提供一种移动机器人对网络服务资源的发现、匹配和组合的方法，实现机器人灵活自主地利用各种服务资源以完成自身复杂的任务。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：