[发明专利]一种用于机器人分布式控制系统的形式建模方法及装置

说明书

本发明实施例提供了一种用于机器人分布式控制系统的形式建模方法及装置，方法包括：针对所述机器人分布式控制系统，根据各微体系结构模型xMAS元件的同步等式，对各xMAS元件在逻辑编程语言ACL2中形式化，得到所述机器人分布式控制系统对应的xMAS元模型；其中，所述各xMAS元件包括Arbiter及以下至少一项：Fork、Join、Switch、Merge、Queue、Sink、Source、和Function；在ACL2中对所述xMAS元模型中的组合逻辑元件和时序逻辑元件进行预设属性的验证；根据所述xMAS元模型，建立所述机器人分布式控制系统对应的xMAS网络。本发明实施例中，能够针对机器人分布式控制系统，创建对应的xMAS网络，进而可以根据xMAS网络实现对机器人分布式控制系统的全面验证。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别是涉及一种用于机器人分布式控制系统的形式建模方法及装置。

背景技术

机器人系统是机器人信息处理和控制的核心，其设计质量对机器人系统的整体行为和性能起到至关重要的作用。随着机器人技术的迅速发展，机器人系统的安全性问题也凸显出来，特别是机器人系统中实时分布式控制部分，其任务通常安全攸关，保证其设计实现的正确性和可靠性非常重要。机器人控制实际上是对各个关节的运动进行控制，使其协同工作，从而完成更加复杂的任务。因此，如何对机器人控制系统进行验证变得越来越重要。

系统的形式验证通常有模型检验和定理证明两种方法，其中模型检验方法是根据系统状态以自动机的形式进行建模，对于复杂系统或分布式控制系统，这种方法容易产生状态爆炸，定理证明的方法通常是将系统描述成逻辑表达式进行验证，这种方法建模时通常抽象层次较高，不容易保留底层设计的结构信息。本申请中采用微体系结构模型进行形式建模，具体地，可以通过xMAS(eXecutable MicroArchitectural Specification，微体系结构模型)来进行系统验证的方法。该方法主要可以是基于图形原语在微体系结构级上进行系统设计、形式建模和验证。其中，定义了8个图形原语，也可以称为xMAS元件：Fork、Join、Switch、Merge、Queue、Sink、Source、以及Function。由于这些原语是形式定义的，因此用xMAS表达的模型可以很方便实现形式化推理和分析。

但是，由于机器人分布式控制系统中存在数据信息及控制信息的优先级传输需求，而上述方式不能实现优先级的验证，因此，如何实现对机器人分布式控制系统的全面验证，成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种用于机器人分布式控制系统的形式建模方法及装置，以实现对机器人分布式控制系统的全面验证。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种用于机器人分布式控制系统的形式建模方法，所述方法包括：

针对所述机器人分布式控制系统，根据各微体系结构模型xMAS元件的同步等式，对各xMAS元件在逻辑编程语言ACL2中形式化，得到所述机器人分布式控制系统对应的xMAS元模型；其中，所述各xMAS元件包括Arbiter及以下至少一项：Fork、Join、Switch、Merge、Queue、Sink、Source、和Function；

在ACL2中对所述xMAS元模型中的组合逻辑元件和时序逻辑元件进行预设属性的验证；

根据所述xMAS元模型，建立所述机器人分布式控制系统对应的xMAS网络。

可选地，所述方法还包括：

通过所述xMAS网络，对所述机器人分布式控制系统进行自动验证。

可选地，所述机器人分布式控制系统为基于控制器局域网CAN总线的机器人分布式控制系统，所述通过所述xMAS网络，对所述机器人分布式控制系统进行自动验证的步骤包括：验证以下条件是否均成立：