基于语义本体的工业机器人控制系统关键技术研究

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1、湖北工业大学硕士学位论文念和关系的描述，它可以将隐含在分析者头脑中的或者是实现者呈现中的概念模型表达出来，从而大大减少对某个问题域中概念和逻辑关系可能造成的误解。虽然目前对本体理论和应用的研究才刚刚起步，但各专业领域的研究人员都已意识到本体应用的巨大潜力，我国学者就其关键技术也做了很多有益的研究和深入的探索。通过上网检索及查阅相关资料，我们获悉国内外还没有相关的基于本体和语义W曲服务的机器人控制系统研究。将本体和语义w曲服务的概念引入到工业机器人控制系统的应用当中是一个崭新的尝试。这种尝试的意义

2、就在于：通过对本体构建过程的研究，我们可以对工业机器人系统所涉及到的控制参数、工件信息等资源进行收集、整理和归类，创建出一个该领域相关的资源本体库，有效的减少因为参数信息资源的多样化和复杂化给控制系统的开发人员所带来的诸多不便；在此基础之上，以丰富各w曲服务组件的语义信息以及实现各语义w曲服务的通用性和机器的可理解性为目的，构建起一个基于本体的语义web服务实现模型及其服务的自动组合框架；并对语义w曲服务组合的控制流程实现中的一些重要模块和关键点进行研究，基本实现一个基于本体和语义w曲服务的工业

3、机器人控制系统的小范围应用。而这也将成为在控制领域所做的一个大胆而有益的具体实践，为今后的进一步深入研究埋下伏笔。1．2国内外研究现状1．2．1工业机器人的国内外发展状况及存在问题机器人技术的迅速发展，已对许多国家的工业生产、太空和海洋探索、国民经济及人民生活产生了重大影响。据联合国欧洲经济委员会mNEcE)和国际机器人联合会fⅢR1的统计，世界机器人市场前景将持续看好【”。20世纪80年代中期，机器人制造业成为发展最快和最好的经济部门之一；20世纪90年代，机器人产品发展速度加快，年增长率平均

4、在10％左右；至2000年，世界上约有100万台机器人投入工作；进入21世纪后，机器人产业继续维持较好的发展势头，2004年的年增长率达到创记录的20％，其中，亚洲机器人增长幅度最为突出，高达43％。工业机器人是伴随人工智能和计算机技术的出现而发展起来的一种新型机械结构。其技术附加值高，应用范围广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来的工业生产和社会发展起着越来越重要的作用。机器人具有人类所没有的诸多优点，诸如：不怕恶劣环境、不怕疲劳、动作精确等等。在工业生产中，广泛的采用机

5、器人，不仅可以提高产品的质量与产量，而且对于保2湖北工业大学硕士学位论文障劳动者的人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本等方面都有着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样，工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。1973年，辛辛那提·米拉克隆公司的查理德·豪恩制作了历史上第一台由小型计算机控制的工业机器人，它使用液压驱动，能提升的最大有效负载量达45k2【2】o经过四十多年的发展，工业机器人已在越来越多的领域中得到了应用，尤其是在汽车

6、制造产业中，机器人正在逐步取代人工作业。目前，世界工业机器人产业仍一直保持着稳步增长的良好势头。计算机技术和人工智能技术的飞速发展，推动机器人在功能和技术层次上都有了很大的提高。然而，随着计算机网络技术的发展，尤其是Int锄et的普及，人们对工业系统的过程控制提出了越来越高的要求。控制应当不仅仅局限于现场控制，更应该与网络技术尤其是hltemet技术相结合，在保证安全性和可靠性的基础上，通过如temet对现场设备或实际控制系统进行实时远程监测。该方案尤其对在危险或污染的现场工作的工业机器人控制系

7、统具有更显著的实际意义。运用w曲技术实现工业机器人的远程控制已经成为当今控制领域的一个重要发展方向。目前，基于IIltemet的远程机器人控制技术仍处于科研探索阶段，各个国家的研究也刚起步不久。基于w曲服务的机器人系统的研究正在进行当中，它的主要功能就是把整个机器人系统划分为若干自治的、地理位置上分离的w曲服务组件，各组件不仅可以独立完成相应任务，相互之间又可以借助通信来交换信息，最终可以通过各W曲服务组件的合理调配，完成整个生产过程的全局任务。可以看出，通信能力是基于w曲服务的多智能体机器人系

8、统的一个重要特征，其中，最集中和关键的问题主要表现在系统结构的设计和相应的协作机制上。单个web服务总是处在多个w曲服务系统的环境之中，而多个w曲服务又是动态复杂的，有时需要w曲服务要对环境做出迅速反应，同时能够处理与其它w曲服务的矛盾，或者与其它w曲服务进行协调、解决冲突，能够规划其行为，发送消息，播报机器人动作逻辑，并最终做出决策。基于w曲服务的机器人系统的研究，还存在着一些不可避免的问题。虽然基于机器人控制算法的研究和发展已经日趋成熟，各种控制算法的具体实现也为控制系统的成功开展提供了必要