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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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。
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