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随着神经网络、遗传算法、机器学习与推理等智能控制技术的不断发展,基于工业机器人控制算法的研究和发展已经日趋成熟。然而,各种控制参数、工件信息的多样化和复杂化的表示方式会给控制系统中算法的具体实施带来许多问题。如何提高各个控制系统功能的通用性,开发出一种能够让机器理解控制参数的语义系统,并且能够使其自适应的实现控制流程的智能组合和调用,已经成为人们亟待解决的难题。本体和Web服务技术的发展,为我们提供了解决问题的新思路和新方法。将语义本体技术应用于工业机器人控制系统当中,是我们进行的一次崭新尝试,特别是对于机器人智能化控制的发展,具有重要的理论意义和较高的实用价值。
本文主要是将本体(Ontology)论和语义Web服务思想引入到机器人控制系统当中,并着重研究和探讨基于语义本体的工业机器人控制系统所涉及到的关键技术。文章首先提出领域本体构造过程的原型模型,并建立起一个与机械手参数对象相关的Ontology类;然后侧重语义Web服务的理论研究和模型设计,构建出基于Ontology类的语义Web服务实现模型及其服务的组合框架,并对其中的Crower过程和:Matcher过程进行详细讨论;最后给出了基于语义Web服务组合的控制流程的基本实现。在控制流程的实现阶段,我们主要针对一个机械手控制的参数调用问题,用C#实现基本的Web Service,采用Pellet推理机完成服务匹配过程中的语义推理,然后按照服务匹配的结果完成了组合服务的执行,实现了一个小范围的应用,并对所实现的组合服务的匹配和执行过程进行了实验验证。
仿真结果证明,服务的匹配与组合过程能够从当前可利用的服务列表中挑选出具有正确参数语义的子服务,并能够根据配置好的执行计划完成服务的正确调用,初步达到了语义Web服务组合的目标,实现了客户端与Web Service各组件间的异步通信。实验结论对于提高远程机器人控制系统的实时性和数据显示的有效性都具有重要的现实意义,同时也为今后进一步的研究和实践奠定了基础,为实现智能化的远程工业机器人控制系统提供了理论依据和技术参考。