Разработка универсального коммуникационного протокола для

УДК 004(06) Компьютерные системы и технологии
А.А. ДЮМИН, Д.Н. КАЛИНИН, Е.В. ЧЕПИН
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
РАЗРАБОТКА УНИВЕРСАЛЬНОГО КОММУНИКАЦИОННОГО ПРОТОКОЛА
ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МОБИЛЬНЫМИ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИМИ КОМПЛЕКСАМИ
Доклад описывает разработку универсального коммуникационного протокола
применяемого для организации обмена между универсальной управляющей системой мобильными робототехническими комплексами (МРК) и собственно МРК.
Одной из ключевых системой, разрабатываемой авторами методики
проектирования управляющих систем для мобильных робототехнических
комплексов, обладающих аппаратной и программной кроссплатформеностью и возможностью быстрого прототипирования, является
коммуникационный протокол обмена данными между собственно мобильным робототехническим комплексом (МРК) и управляющей средой.
Это позволяет абстрагироваться от аппаратного обеспечения конкретного
мобильного робототехнического комплекса и сосредоточится на разработке собственно управляющего программного обеспечения.
Фактически цельный мобильный робототехнический комплекс подвергается декомпозиции на две составляющие: удаленную систему управления мобильным робототехническим комплексом и, грубо говоря, аппаратным обеспечением мобильного робототехнического комплекса с неким
аппаратно-зависимым программным обеспечением, транслирующим команды универсального управляющего протокола в последовательность
команд управляющих оборудованием робота. При этом управляющая
подсистема МРК будет носить универсальный характер, т.е. будет применима для любого МРК поддерживающего коммуникационный протокол.
Следует отметить, что данное разбиение носит, как правило, естественный характер, и лишь в ряде систем его придется вводить искусственно. Если потребуется обратный переход, т.е. практическая реализация полученной системы управления МРК, то полученные результаты
можно применять как непосредственно, так и удалив, введенный искусственно, коммуникационный слой.
При этом под МРК подразумевается совокупность мобильных роботов, в том числе и неоднородная. Соответственно, одним из основных
субъектов разрабатываемого протокола, будет являться мобильное робоISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 12
132
УДК 004(06) Компьютерные системы и технологии
тотехническое устройство (МРУ), которое предоставляет некий набор
функций универсальной управляющей среде.
Под функциями МРУ подразумевается некий набор классов исполнительных устройств мобильного робота, которые могут выполнять определенную “деятельную” функцию (например, двигатели МРУ, манипуляторы типа “рука” и т.п.) либо предоставляют некую информацию об окружающем пространстве и/или о состояние мобильного робототехнического
устройства (например, датчики сонарного или сканирующего типа, видеокамеры различных диапазонов, инерционные датчики движения, датчики
состояния батарей робота и т.д.).
На основе анализа предметной области были выделены основные
классы функций мобильного робототехнического устройства и их базовые
характеристики, каждому классу был сопоставлен некий номер класса
функции. Например, двумерный сканирующий датчик характеризуется
положением относительно центральной точки МРУ, направлением сканирования (центральным положением и нормалью), режимами сканирования
(углом и шагом сканирования, диапазоном получаемых данных, точностью) и т.д.
При этом очевидно, что МРУ может содержать несколько компонент
принадлежащих к одному и тому же классу функций, следовательно вводится их сквозная нумерация для каждого МРУ в составе мобильного робототехнического комплекса.
Собственно на начальном этапе универсальная управляющая среда не
знает об МРК, которым она управляет. На первом этапе работы системы,
она производит опрос с помощью специальных групп команд МРК о его
составе (количестве и типах МРУ, о предоставляемых ими классах функций и их количестве и т.д.). После чего строится информационная модель
МРК, которая предоставляет набор команд пользователю либо вышестоящему программному обеспечению по управлению МРК (отдельными
МРУ или их совокупностями, настройкой функций МРУ и т.д.) посредством специальной группы управляющих команд протокола. Получение
данных от МРК происходит с помощью группы специальных информационных посылок.
Список литературы
1. Chepin E.V., Dyumin A.A., Kalinin D.N., Kovtun D.G. Robot Control Protocol for the Pioneer 2AT.- CSIT’2003, Proc. of the 5nd Int. Workshop on Comp. Science and Inf. Techn., Ufa,
Russia, Sept.16-18, 2003, vol.1, p.279-284.
ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 12
133