基于DPWS与Petri网的机器人自适应监控架构与服务方法

发布时间：2017-10-19 00:36

  本文关键词：基于DPWS与Petri网的机器人自适应监控架构与服务方法

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【摘要】：现今,世界上大量国家出现人口老龄化问题,这直接导致国家劳动力成本大幅提高,为解决该问题企业采用多机器人自动化生产线的生产方式取代普通劳动力。但目前机器人自动化生产线存在设备异构性强,柔性重构动态性差,通讯协议专用性强以及安全性较差等问题。因此解决多机器人系统异构性,实现机器人之间真正意义上跨语言、跨平台通信与协调操作的研究具有较高的研究与工程应用价值。本文提出基于DPWS中间件与Petri网的机器人自适应监控架构与服务方法,来实现设备之间的通信、协作以及设备的即插即用。论文研究首先依据DPWS中间件技术规范,对分布式多机器人系统中的机器人设备和客户端模块进行设计与程序开发,实现设备端配置与服务托管。通过调用服务存根实现客户端对托管服务的调用与监控。依据内置的WS-Discovery与WS-Eventing机制设计系统发现模块和事件订阅服务,实现对机器人设备的动态自发现和事件发布/订阅,提高系统的动态自适应性和设备间消息传递的松散耦合。在此基础上,基于Petri网技术实现对现场设备端的过程控制,并以低压电器装配为对象,建立考虑协作过程、面向组件装配的Petri网设备端过程控制,最终实现低压电器装配中机器人的任务规划控制,使机器人按照设定过程协作完成装配。最后设计多机器人系统仿真模型,并且基于S-函数实现仿真模型与监控端的数据交互,通过对装配系统中典型装配和Petri网资源竞争的仿真,验证基于DPWS与Petri网的机器人监控架构的有效性。仿真结果表明基于DPWS与Petri网的机器人监控系统实现了设备的“即插即用”,使系统具有良好的动态自适应性,并且满足机器人系统可扩展性、柔性重构的要求,Petri网的互斥性与DPWS内置的安全机制结合,实现了系统通讯和设备控制的安全性。通过DPWS中间件技术与Petri网技术的结合应用,实现了机器人设备动态发现、无障碍通信与协作,提高了多机器人系统的自适应性、重构性、智能性、安全性,在当今机器人自动化生产线中具有较高应用价值。
【关键词】：异构机器人 DPWS 动态自适应 机器人监控 Petri-Nets
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242;TP301.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景与意义10-12
• 1.2 多机器人研究现状12-14
• 1.2.1 国外研究现状12-14
• 1.2.2 国内研究现状14
• 1.3 Petri网的历史发展14-15
• 1.4 机器人通讯监控技术和研究现状15-18
• 1.4.1 机器人监控技术研究现状16
• 1.4.2 网络监控服务与协议16-18
• 1.5 研究技术路线与章节安排18-20
• 1.5.1 章节安排18-19
• 1.5.2 研究技术路线19-20
• 第2章 基于DPWS的多机器人监控架构20-30
• 2.1 DPWS规范论述20-22
• 2.2 网络服务与DPWS主要原理概述22-26
• 2.3 DPWS分布式异构多机器人网络架构26-29
• 2.3.1 DPWS机器人系统网络架构26-27
• 2.3.2 基于DPWS的机器人设备实现原理27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 DPWS异构机器人系统关键模块设计开发30-56
• 3.1 设备发现模块设计30-33
• 3.2 服务与设备结点的设计与开发33-42
• 3.2.1 机器人设备接口描述33-37
• 3.2.2 代码生成与服务执行设计37-39
• 3.2.3 机器人设备模型与配置设计开发39-42
• 3.3 事件订阅服务设计与开发42-45
• 3.4 客户端结点设计与开发45-51
• 3.4.1 客户端结点模型与代码生成46-47
• 3.4.2 客户端结点的实现47-51
• 3.5 系统通信安全性实现51-53
• 3.6 本章小结53-56
• 第4章 基于Petri网的设备端建模与控制56-68
• 4.1 Petri网概述56-58
• 4.1.1 Petri网数学定义56-58
• 4.2 装配系统的基本Petri网模型58-61
• 4.3 考虑协作的低压电器自动化装配PN模型61-66
• 4.3.1 协作Petri网定义61-62
• 4.3.2 装配系统作业任务协作Petri网建模62-66
• 4.4 本章小结66-68
• 第5章 仿真与实验验证68-96
• 5.1 MATLAB机器人建模68-73
• 5.1.1 机器人三维仿真模型建立68-69
• 5.1.2 机器人轨迹生成模型69-73
• 5.2 机器人系统建模73-75
• 5.3 仿真模型数据通信75-76
• 5.3.1 系统函数仿真流程75
• 5.3.2 数据交互模型设计75-76
• 5.4 仿真验证76-94
• 5.4.1 监控系统应用层功能划分77
• 5.4.2 装配系统典型装配仿真77-89
• 5.4.3 设备端Petri网资源竞争89-94
• 5.5 本章小结94-96
• 第6章 结论与展望96-98
• 6.1 结论96-97
• 6.2 创新点97
• 6.3 展望97-98
• 参考文献98-102
• 致谢102-104
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果104

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1058047