本文關(guān)鍵詞：基于DPWS與Petri網(wǎng)的機器人自適應(yīng)監(jiān)控架構(gòu)與服務(wù)方法

  更多相關(guān)文章： 異構(gòu)機器人 DPWS 動態(tài)自適應(yīng) 機器人監(jiān)控 Petri-Nets

【摘要】：現(xiàn)今,世界上大量國家出現(xiàn)人口老齡化問題,這直接導(dǎo)致國家勞動力成本大幅提高,為解決該問題企業(yè)采用多機器人自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)方式取代普通勞動力。但目前機器人自動化生產(chǎn)線存在設(shè)備異構(gòu)性強,柔性重構(gòu)動態(tài)性差,通訊協(xié)議專用性強以及安全性較差等問題。因此解決多機器人系統(tǒng)異構(gòu)性,實現(xiàn)機器人之間真正意義上跨語言、跨平臺通信與協(xié)調(diào)操作的研究具有較高的研究與工程應(yīng)用價值。本文提出基于DPWS中間件與Petri網(wǎng)的機器人自適應(yīng)監(jiān)控架構(gòu)與服務(wù)方法,來實現(xiàn)設(shè)備之間的通信、協(xié)作以及設(shè)備的即插即用。論文研究首先依據(jù)DPWS中間件技術(shù)規(guī)范,對分布式多機器人系統(tǒng)中的機器人設(shè)備和客戶端模塊進行設(shè)計與程序開發(fā),實現(xiàn)設(shè)備端配置與服務(wù)托管。通過調(diào)用服務(wù)存根實現(xiàn)客戶端對托管服務(wù)的調(diào)用與監(jiān)控。依據(jù)內(nèi)置的WS-Discovery與WS-Eventing機制設(shè)計系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)模塊和事件訂閱服務(wù),實現(xiàn)對機器人設(shè)備的動態(tài)自發(fā)現(xiàn)和事件發(fā)布/訂閱,提高系統(tǒng)的動態(tài)自適應(yīng)性和設(shè)備間消息傳遞的松散耦合。在此基礎(chǔ)上,基于Petri網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備端的過程控制,并以低壓電器裝配為對象,建立考慮協(xié)作過程、面向組件裝配的Petri網(wǎng)設(shè)備端過程控制,最終實現(xiàn)低壓電器裝配中機器人的任務(wù)規(guī)劃控制,使機器人按照設(shè)定過程協(xié)作完成裝配。最后設(shè)計多機器人系統(tǒng)仿真模型,并且基于S-函數(shù)實現(xiàn)仿真模型與監(jiān)控端的數(shù)據(jù)交互,通過對裝配系統(tǒng)中典型裝配和Petri網(wǎng)資源競爭的仿真,驗證基于DPWS與Petri網(wǎng)的機器人監(jiān)控架構(gòu)的有效性。仿真結(jié)果表明基于DPWS與Petri網(wǎng)的機器人監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了設(shè)備的“即插即用”,使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)自適應(yīng)性,并且滿足機器人系統(tǒng)可擴展性、柔性重構(gòu)的要求,Petri網(wǎng)的互斥性與DPWS內(nèi)置的安全機制結(jié)合,實現(xiàn)了系統(tǒng)通訊和設(shè)備控制的安全性。通過DPWS中間件技術(shù)與Petri網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用,實現(xiàn)了機器人設(shè)備動態(tài)發(fā)現(xiàn)、無障礙通信與協(xié)作,提高了多機器人系統(tǒng)的自適應(yīng)性、重構(gòu)性、智能性、安全性,在當今機器人自動化生產(chǎn)線中具有較高應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：異構(gòu)機器人 DPWS 動態(tài)自適應(yīng) 機器人監(jiān)控 Petri-Nets
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242;TP301.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 研究背景與意義10-12
• 1.2 多機器人研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14
• 1.3 Petri網(wǎng)的歷史發(fā)展14-15
• 1.4 機器人通訊監(jiān)控技術(shù)和研究現(xiàn)狀15-18
• 1.4.1 機器人監(jiān)控技術(shù)研究現(xiàn)狀16
• 1.4.2 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控服務(wù)與協(xié)議16-18
• 1.5 研究技術(shù)路線與章節(jié)安排18-20
• 1.5.1 章節(jié)安排18-19
• 1.5.2 研究技術(shù)路線19-20
• 第2章 基于DPWS的多機器人監(jiān)控架構(gòu)20-30
• 2.1 DPWS規(guī)范論述20-22
• 2.2 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與DPWS主要原理概述22-26
• 2.3 DPWS分布式異構(gòu)多機器人網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)26-29
• 2.3.1 DPWS機器人系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)26-27
• 2.3.2 基于DPWS的機器人設(shè)備實現(xiàn)原理27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 DPWS異構(gòu)機器人系統(tǒng)關(guān)鍵模塊設(shè)計開發(fā)30-56
• 3.1 設(shè)備發(fā)現(xiàn)模塊設(shè)計30-33
• 3.2 服務(wù)與設(shè)備結(jié)點的設(shè)計與開發(fā)33-42
• 3.2.1 機器人設(shè)備接口描述33-37
• 3.2.2 代碼生成與服務(wù)執(zhí)行設(shè)計37-39
• 3.2.3 機器人設(shè)備模型與配置設(shè)計開發(fā)39-42
• 3.3 事件訂閱服務(wù)設(shè)計與開發(fā)42-45
• 3.4 客戶端結(jié)點設(shè)計與開發(fā)45-51
• 3.4.1 客戶端結(jié)點模型與代碼生成46-47
• 3.4.2 客戶端結(jié)點的實現(xiàn)47-51
• 3.5 系統(tǒng)通信安全性實現(xiàn)51-53
• 3.6 本章小結(jié)53-56
• 第4章 基于Petri網(wǎng)的設(shè)備端建模與控制56-68
• 4.1 Petri網(wǎng)概述56-58
• 4.1.1 Petri網(wǎng)數(shù)學(xué)定義56-58
• 4.2 裝配系統(tǒng)的基本Petri網(wǎng)模型58-61
• 4.3 考慮協(xié)作的低壓電器自動化裝配PN模型61-66
• 4.3.1 協(xié)作Petri網(wǎng)定義61-62
• 4.3.2 裝配系統(tǒng)作業(yè)任務(wù)協(xié)作Petri網(wǎng)建模62-66
• 4.4 本章小結(jié)66-68
• 第5章 仿真與實驗驗證68-96
• 5.1 MATLAB機器人建模68-73
• 5.1.1 機器人三維仿真模型建立68-69
• 5.1.2 機器人軌跡生成模型69-73
• 5.2 機器人系統(tǒng)建模73-75
• 5.3 仿真模型數(shù)據(jù)通信75-76
• 5.3.1 系統(tǒng)函數(shù)仿真流程75
• 5.3.2 數(shù)據(jù)交互模型設(shè)計75-76
• 5.4 仿真驗證76-94
• 5.4.1 監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用層功能劃分77
• 5.4.2 裝配系統(tǒng)典型裝配仿真77-89
• 5.4.3 設(shè)備端Petri網(wǎng)資源競爭89-94
• 5.5 本章小結(jié)94-96
• 第6章 結(jié)論與展望96-98
• 6.1 結(jié)論96-97
• 6.2 創(chuàng)新點97
• 6.3 展望97-98
• 參考文獻98-102
• 致謝102-104
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項目和成果104

【參考文獻】

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本文編號：1058047