服务构件化的网络机器人系统理论与应用研究

本项目针对机器人本体复杂、机器智能有限的特点，研究机器人与环境服务构件化的新型网络化机器人系统理论与应用方法，包括：①针对应用需求，引入分布式网络技术和服务构件方法，建立辅助移动机器人的通用机器人和智能环境系统架构，增强机器人的服务活动能力。②研究采用语义网技术的机器人本体环境智能节点服务功能建模方法，提出合理的服务功能模块划分原则，制定服务构件的组成结构与交互模式，构建典型的服务构件模型和软件模块。③从机器人客户端出发，研究任务需求建模方法及自动服务发现机制，实现机器人自动灵活的服务发现和任务分配，有效解决资源动态未知性带来的问题。④针对陪护服务型移动机器人应用系统进行相关实验研究，验证和完善相关理论和方法，并研究解决紧密耦合型远程交互和本地松散服务构件交互两类模型共存情况下的优化、组合和切换控制。.该项目的研究将有助于解决未来服务型网络化机器人系统理论与应用的重要基础问题。

随着服务型移动机器人功能需求的发展，针对机器人本体复杂、成本高、机器智能有限的特点，网络化机器人技术和研究得到了广泛的重视，形成了远程终端、机器人与智能环境协作的各种新型系统体系。由于操作与智能环境中辅助资源多样异构、动态未知，传统意义上的自主机器人难以主动寻求并得到有效的辅助，而更多被动地接受全局控制，或机械地执行面向特定应用和特定资源定制的交互流程，成本高而通用性、灵活性差，因此需要在新型网络化机器人系统体系和实现技术方面寻求新的研究成果和解决措施。本项目主要研究机器人与环境服务构件化的新型网络化机器人系统理论与应用方法。研究取得进展如下：..①引入分布式网络技术和服务构件方法，研究设计并构建了辅助移动机器人的通用机器人和智能环境系统架构，使机器人能以通用的方法跨平台地调用辅助资源服务，并灵活地进行组织以实现多种应用；.②提出了通用型服务构件的组成结构、服务运行管理器结构和交互运行机制，设计了包括响应流程、端口、服务说明文档、通信连接器、生命周期管理器、任务管理与调度、监控与容错等在内的软件关键模块，形成了应用Web Services (WS)中间件技术开发服务构件和服务调用功能的跨平台服务调用解决方法；.③针对句法层面上服务建模匹配过于严格、易导致较高误匹配率的问题，引入语义网技术；通过扩展标准的OWL-S语义规范，提出了基于语义的环境智能节点服务功能建模和机器人任务需求建模方法，支持了网络服务资源的自动发现；.④提出了基于语义的服务匹配规则，从而建立网络服务的自动发现和组合机制，并在此基础上实现了机器人半自动任务规划与执行策略，使机器人能够灵活地组织利用各种辅助资源实现多种复杂任务应用，有效解决了资源动态未知性带来的问题；.⑤以助老助残机器人家庭应用为背景，开发了面向服务型移动机器人的典型服务构件和智能环境应用实例系统。日常生活中六种典型场景的应用实现表明，相比于传统的定制型系统，新系统可重用性、可扩展性、自适应性和机器人的自主性有了显著提高。.经过三年多系统深入的研究，课题组在服务构件化的网络机器人系统理论与应用方法领域取得了多项成果，在项目资助下在国内外核心期刊、会议上发表论文17篇，其中SCI收录3篇，EI收录13篇；申请发明专利2项；参加国际会议交流4人次，国内会议2人次；在前期培养博士研究生2人的基础上，受资助培养硕士研究生4人毕业，4人在读。