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1、中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）题 目：机器人语言对话系统的设计 学习中心： 重庆信息工程专修学院奥鹏学习中心 做论文加 260046902 年级专业： 0409 级 电子信息工程 学生姓名： 姜海涛 学 号： 0451480145 指导教师： 韩亚军 职 称： 讲师 导师单位： 重庆信息工程专修学院 中 国 石 油 大 学 （ 华 东 ） 远 程 与 继 续 教 育 学 院ii论文完成时间： 2007 年 12 月 1 日中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）任务书发给学员 姜海涛 1设计(论文) 题目： 机器人语言对话系统的设计 2学生完成设计(论文) 期限： 2
2、007 年 11 月 1 日至 2007 年 12 月 1 日3设计(论文) 课题要求：要求题材新颖专业，所设计课题能解决实际情况，阐述清楚流畅，论点清晰，要求围绕中心，逻辑性推理强，涉及他人观点请注明出处，对本设计有全面的论证。4实验（上机、调研）部分要求内容：在课余时间充分利用网络资源和各种参考书籍，做出草稿，再利用所学的电路设计软件和各种各样的画图软件，去设计图形。格式严格按照学校规定排序。5文献查阅要求： 确保文献真实可用，具有教强的理论联系实际方案，引用时应该尊重原作者，必须标注引用出处，本文章建议参考文献：CORBA 技术及其应用 ，论文引用不宜过多过繁复，要求题材新颖，有教强的创
3、新的角度。6发 出 日 期： 2007 年 11 月 1 日 7学员完成日期： 2007 年 12 月 1 日指导教师签名： 学 生 签 名： i摘 要所谓基于 Web 的机器人(我们称之为网络化机器人)远程控制就是将机器人构建在 Internet 的一个 Web 站点上，操作人员通过 Web 浏览器(如 Netscape Navigator 或 Microsoft IE)对其进行远程控制。它首要的特点在于它的开放性，以超文本传输协议(HTTP)作为机器人系统的标准通信协议，任何人在任何时候和任何地方，只要能连上 Internet，就能实现对远程机器人的控制，因为 Internet 上的任何站
4、点均可以通过该协议访问到连接在 Internet 上的机器人，而且普通用户不必了解机器人复杂的操作原理也能进行控制。其次，Web 浏览器可以提供生动友好的人机界面，因为浏览器可以支持各种格式的文件，如超文本、动画、音频和三维图像，同时能够处理各种媒体文件的交互式操作，如可以用鼠标操作由 VRML 描述的 3D 对象。第三，使得为完成某一任务而使用分布在 Inter net 上的不同的软/硬件资源成为可能。提出这种观点在于参考了纵多远程控制软件的实现，和深入实习生产车间所遇到问题而改建。关键词：internet web 网络化机器人 HTTP ii目 录摘 要 .i目 录 .ii第 1 章 前言
5、 .1第 2 章 网络化机器人及其控制方式 .32.1 直接控制(Direct Control) .32.2 间接控制(INDIRECT CONTROL) .3第 3 章 CORBA 技术分析 .4第 4 章 基于 WEB 的机器人的系统结构 .7第 5 章 系统实现 .95.1 用户界面设计 .95.2 WEB服务器的实现机制 .10第 6 章 结 论 .19致 谢 .20参考文献 .211第 1 章 前言随着计算机网络的迅速发展和机器人应用的逐步推广，对远程机器人进行有效监控已经越来越受到人们的关注。如今，Internet 几乎无处不在，它极为方便地为人们提供了各种各样的信息和资源。而 W
6、orld Wide Web(简称 Web)是以一个基于 Internet 的全球连接的、分布的、动态的、多平台的交互式超媒体信息系统，它使得计算机能够相互传送基于超媒体的数据信息。因此，人们自然想到将机器人远程操控系统建立在 Web 上，我们称之为基于 Web 的机器人系统。事实上这种思想由来已久，其发展历史和研究现状见参考文献6。构件网络化机器人的远程控制，既在运用现代 INTERNET 技术及各种现代化计算机技术和 PLC 编程技术，实现在异地对机器人系统的控制。而且它简单的操作方式，脱离的复杂的机器，只要经过很短时间，可以让任何人在任何地点进行各种复杂的操控。本文将提出用集成工具 COR
7、BA 来构建基于 Web 的机器人系统。CORBA以 ORB(Object Request Broker)为中间件来建立对象间的Client/Server 联系，是远程过程调用的面向对象技术的扩充，它使得对象间能够相互通信，而不用关心对方的具体位置、编程语言及操作系统。3第 2 章 网络化机器人及其控制方式Web 机器人就是用户通过 Internet 访问连接机器人的 Web 站点，远程控制机器人。我们之所以选择 Internet 作为通信介质，原因在于以下两点，其一，World Wide Web 以及与之有关的工具如HTML、VRML、Java 等为在人机界面方面的进一步研究提供了很大的空间
8、。其二，Internet 在进行机器人远程控制研究方面提供了经济、便捷的可视化环境。 机器人的远程控制基本上可以分为两类：直接控制和间接控制。2.1 直接控制(Direct Control)在这种控制方式下，由操作人员完全控制机器人，向机器人的某些端口直接发送运动指令函数以完成某项任务，而机器人控制器在远端。显然，这种控制方式对操作人员的要求比较高，需要机器人底层指令和编程语言。 2.2 间接控制(Indirect Control)或称为监督控制的控制方式(Supervisory Control)在这种控制方式下，操作人员预先在一个由计算机仿真机器人的虚拟环境中互动地将所需任务(如行走路径)规
9、划好，然后再将其送到远端的实际机器人控制器中执行。也就是说，在实际执行任务时，远端的操作人员置于控制结构闭环之外，从而减小了因传输时延对整个系统的影响。远程操作人员只是发送目标任务或很小一部分相关的必需指令给远端，而任务具体由机器人自治完成同时，监控回路向操作人员反馈有关的传感器信息，如将现场摄像机的图像以一定的格式返回给操作人员。显然，这种控制方式充分利用执行端的本地智能，具有较强的容错和纠错能力同时它还可以使远端操作人员不必持续监控机器人的工作，从而4可以减轻操作人员的工作强度因此，后面提出的方案基于该控制方式。5第 3 章 CORBA 技术分析 公共对象请求代理体系结构 CORBA(Co
10、mmon Object Request Broker Architecture)是由对象管理组 OMG 组织制定的一种标准的面向对象应用程序体系规范。 CORBA 是为了实现分布式计算而引入的。与面向过程的 RPC(Remote Procedure Call)不同，CORBA 是基于面向对象技术的，它能解决远程对象之间的互操作问题。微软的 COM/DCOM、COM+也能解决这一问题，但它是基于 windows，虽然在 Solaris 等有限的数个操作系统下也能实现，但只有在微软的 windows 下才能运行得更好。而 CORBA 是真正跨平台的，平台独立性正是 CORBA 的初衷之一。另一种能
11、做到平台无关性的技术是 Java RMI(Remote Method Invocation)，但它只能用 Java 实现。而 CORBA 通过一种叫 IDL(Interface Definition Language)的接口定义语言，能做到与语言无关，任何语言都能实现 CORBA 组件，而 CORBA组件也能在任何语言下使用。换言之，CORBA 是异构平台下独立于实现语言的对象互操作模型。 CORBA 的对象管理体系结构 OMA(Object Management Architecture)是由对象请求代理 ORB、对象服务、应用对象、领域接口和公共设施组成，它们各自的功能及 OMA 体系结构
12、的详细分析见参考文献8。其中 ORB是通信基础，也是 CORBA 规范的核心部分。使用 ORB，客户可以调用服务器的对象或对象中的应用，被调用的对象不要求在同一台机器上。由ORB 负责进行通信，同时 ORB 也负责寻找适合于完成这一工作的对象，并在服务器对象完成后返回结果。单个的 ORB 结构如图 3.1.1 所示。 6客 户 对 象 实 现ORB核 心动态调用动态调用对 象 适 配 器IDL构 架ORB接 口IDL桩 图 3-1 ORB 体系结构CORBA 上的服务用 IDL 描述，将被映射为某种程序设计语言如 C 或 Java，并且分为两部分，在客户方叫 Disturb(桩)，在服务器方叫
13、IDL Skeleton(构架)。两者可以采用不同的语言。服务器方在 Skelton的基础上编写对象实现(Object Implementation)，而客户方要访问服务器上的方法，则要通过客户桩(Stub)。而双方又要通过对象请求代理ORB(Object Request Broker)总线通信。对于 CORBA 对象服务，OMG 已经在 ORB 核心软件总线基础上规范了一系列的 CORBA 对象服务，以便采用软件重用技术帮助用户快速、可靠地解决特定领域的分布式计算问题。对象实现在执行客户请求时，通过对象适配器 OA 获取 ORB 的服务。OA 是对象实现访问 ORB 服务的主要通道，它位于
14、ORB 核心通信服务上，为实例化的服务对象提供运行环境，接收请求并传送给服务对象；为服务对象分配对象 ID(即对象引用)，并将实现对象注册到实现库中。实现库包含了允许 ORB 查找和激活对象实现的相关信息。实现库是 ORB 进行对象匹配的场所。ORB 接口则是为客户方和对象实现获取少数几个局部性的基本服务而设，它不依赖于对象实现接口。 CORBA 给出了一个通用的互操作体系结构，它提供了两种 ORB 间的互操作协议：GIOP 和 IIOP。GIOP(Global Inter ORB Protocol)是一种通用协议，它为 ORB 之间的通信规定了一系列标准传输文法、信息和格式。IIOP(Internet Inter ORB Prot
