趙錦芝，梁天喜

（中原工學(xué)院，鄭州450007）

多機器人數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè)計

趙錦芝，梁天喜

（中原工學(xué)院，鄭州450007）

研究了多機器人協(xié)作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，采用Visual C＋＋6．0開發(fā)了多機器人數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，介紹了該系統(tǒng)的功能及其實現(xiàn)過程．該系統(tǒng)能大幅度提高編程效率和安全性，有一定的實用價值．

多機器人；數(shù)據(jù)庫；VisualC＋＋6．0

隨著工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展，機器人應(yīng)用的領(lǐng)域和范圍不斷擴展．由于單個機器人不能完成某些復(fù)雜的任務(wù)．這就需要考慮構(gòu)建多個機器人的系統(tǒng)，通過多機器人之間的協(xié)調(diào)與協(xié)作來完成任務(wù)［1］．

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，多機器人系統(tǒng)的理論研究和實際應(yīng)用取得了重大進展．目前，國外關(guān)于多機器人系統(tǒng)的研究較多，國內(nèi)在這方面的研究還處于初級階段．多機器人系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域正向工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等邁進．

隨著機器人數(shù)量的增加，系統(tǒng)的復(fù)雜度會增大，一些不確定的的因素會增加，系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性面臨挑戰(zhàn)．另外，如何有效地分解和分配任務(wù)給機器人，如何有效地識別機器人之間的工作空間，這是迫切需要解決的問題．本文設(shè)計了一種智能化的多機器人數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能較好地解決機器人數(shù)據(jù)的接收、回放、存儲問題，減小了多機器人系統(tǒng)資源的占用率，降低了系統(tǒng)的不確定性．

1 多機器人協(xié)作系統(tǒng)總體設(shè)計

在單機器人反應(yīng)式控制結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將多機器人協(xié)作行為建立在一種反應(yīng)模式上，設(shè)計了一種面向多機器人協(xié)作系統(tǒng)的控制體系結(jié)構(gòu)．該控制體系結(jié)構(gòu)分為3層，分別是任務(wù)規(guī)劃層、協(xié)調(diào)規(guī)劃層及行為控制層［2］，如圖1所示．

圖1 多機器人協(xié)作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）任務(wù)規(guī)劃層．任務(wù)規(guī)劃層賦予機器人團隊協(xié)作能力和組織能力．

（2）協(xié)調(diào)規(guī)劃層．協(xié)作規(guī)劃層確定機器人各種任務(wù)與關(guān)系后，機器人會根據(jù)自身能力、當(dāng)前任務(wù)、當(dāng)前環(huán)境等信息，采用行為反應(yīng)控制的方法，規(guī)劃出具體的運動軌跡和運動方向．

（3）行為控制層．行為控制層可執(zhí)行協(xié)調(diào)規(guī)劃層產(chǎn)生的運動控制命令，實現(xiàn)具體的控制，加強系統(tǒng)的實時性和動態(tài)性．

行為控制層中的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，具有對機器人參數(shù)信息進行管理和維護的功能．本文設(shè)計的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，能實現(xiàn)多機器人信息管理的系統(tǒng)化、規(guī)范化．

2 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)各功能模塊的設(shè)計

多機器人數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要由系統(tǒng)登錄模塊、基本信息查詢模塊、數(shù)據(jù)庫維護模塊構(gòu)成，如圖2所示．

圖2 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2．1 系統(tǒng)登錄模塊

系統(tǒng)啟動后，彈出系統(tǒng)登錄界面，系統(tǒng)消息框提示輸入合法的用戶名和密碼，對用戶名和密碼進行驗證．如果輸入的用戶名或者密碼錯誤，系統(tǒng)消息框提示“您輸入的用戶名或密碼錯誤，請重試！”；如果輸入的用戶名和密碼均正確，系統(tǒng)將進入到下一個界面．

2．2 基本信息查詢模塊

該模塊可以瀏覽系統(tǒng)存儲的機器人信息，也可以選擇某些已知條件查詢，將查詢結(jié)果返回用戶端并顯示出來．

2．3 數(shù)據(jù)庫維護模塊

該模塊可以對機器人信息進行管理和維護，主要是對數(shù)據(jù)庫中的信息進行添加、刪除、修改．

2．3．1 信息的錄入

機器人信息的錄入是通過添加操作，將輸入端和對應(yīng)的參數(shù)信息錄入到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫里．該模塊通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫接口實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的處理、傳輸、存儲功能．

2．3．2 信息的修改

隨著多機器人工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及機器人的外部環(huán)境參數(shù)的改變，原有的參數(shù)值會被新的參數(shù)值取代．因此在用戶端輸入或選擇已知條件、輸入新的參數(shù)時，可以通過數(shù)據(jù)修改操作，將數(shù)據(jù)庫里原有的記錄進行修改．

3 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的實現(xiàn)

采用VisualC＋＋6．0編程工具開發(fā)多機器人數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，系統(tǒng)使用的后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器為Access 2003．

由于機器人信息參數(shù)表的數(shù)據(jù)模型與關(guān)系模型最為匹配，因此本系統(tǒng)選用關(guān)系模型來存儲數(shù)據(jù)．

VisualC＋＋6．0高級語言為應(yīng)用程序訪問數(shù)據(jù)庫提供了三種常用的方法：ODBC（開放數(shù)據(jù)庫連接）、DAO（數(shù)據(jù)訪問對象）和 ADO（活動數(shù)據(jù)訪問對象）［3］．本系統(tǒng)采用ODBC數(shù)據(jù)源的連接方式．由于直接使用ODBC API編寫應(yīng)用程序要繪制大量代碼，因而在數(shù)據(jù)庫讀取數(shù)據(jù)之前，必須做一些復(fù)雜的初始化操作．而MFC ODBC類封裝了ODBC API，提供了簡化的調(diào)用接口．它主要包括三個類：CDatabase類、CRecordSet類、CRecord View類．本系統(tǒng)提供了一種簡單的C＋＋與ODBC的接口連接方法，在快速生成簡單、一致的接口應(yīng)用程序方面，這些類非常有用．使用MFC ODBC方式，簡單靈活，易于開發(fā)［2］．鑒于此，本文采用MFC ODBC數(shù)據(jù)庫技術(shù)開發(fā)多機器人數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)．

3．1 系統(tǒng)登錄的實現(xiàn)

首先建立ODBC數(shù)據(jù)源，完成對數(shù)據(jù)源Robotdbs的添加；然后利用類向?qū)lasswizard創(chuàng)建CEnter Data－Set類，編寫登錄對話框程序代碼．多機器人數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)運行后首先進入系統(tǒng)登錄界面，如圖3所示．

在登錄對話框界面輸入有效的用戶名和密碼．若輸入的用戶名和密碼均正確，即通過了身份驗證，系統(tǒng)會彈出友好消息框“歡迎進入多機器人數(shù)據(jù)庫管理系

圖3 系統(tǒng)登錄界面

統(tǒng)！”，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入相應(yīng)的界面．登錄后，轉(zhuǎn)入系統(tǒng)主界面．如圖4所示．

圖4 系統(tǒng)主界面

3．2 基本信息查詢的實現(xiàn)

在多機器人數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)查詢模塊查詢區(qū)執(zhí)行查詢操作，先在下拉框選擇查詢條件（以選擇機器人型號為例，在查詢編輯框中輸入川崎機器人系列型號FS30L），點擊查詢按鈕，查詢模塊主界面出現(xiàn)記錄查詢信息．如圖5所示．

3．3 數(shù)據(jù)庫維護的實現(xiàn)

在菜單欄“數(shù)據(jù)庫維護”項選擇“數(shù)據(jù)庫管理”，進入數(shù)據(jù)庫管理主界面．該模塊主要實現(xiàn)機器人信息的添加、修改、刪除功能．如圖6所示．

在多機器人數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主界面操作區(qū)執(zhí)行添加操作，記錄對話框窗口彈出，在該窗口根據(jù)條件輸入相應(yīng)的新的記錄；點擊確定按鈕后，如果添加成功，則彈出友好消息框“添加機器人信息成功！”．系統(tǒng)會自動保存該記錄．如圖7所示．

在多機器人數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主界面操作區(qū)執(zhí)行修改操作，先選中要修改的記錄，記錄對話框窗口彈出，在該窗口根據(jù)條件輸入要修改的記錄；點擊確定按鈕后，如果修改成功，則彈出友好消息框“修改機器人信息成功！”．系統(tǒng)會自動刷新記錄．如圖8所示．

圖8 修改機器人信息界面

此外，在多機器人數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主界面操作區(qū)執(zhí)行刪除操作，先選中要刪除的記錄，點擊確定按鈕后，系統(tǒng)彈出友好消息框“是否要刪除該條機器人信息記錄！”．刪除成功后，系統(tǒng)會自動刷新記錄．

4 結(jié) 語

本文提出了一種多機器人協(xié)作體系結(jié)構(gòu)，介紹了多機器人數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)各模塊的功能及其實現(xiàn)過程，闡述了ODBC連接數(shù)據(jù)源接口與后臺數(shù)據(jù)庫Access2003之間的傳輸、接收方式，說明了系統(tǒng)的主要實現(xiàn)過程．該數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)能有效地支撐多機器人協(xié)調(diào)與協(xié)作．

［1］高志軍，嚴國正，丁國濤，等．多機器人協(xié)調(diào)與合作系統(tǒng)的研究發(fā)展與現(xiàn)狀［J］．光學(xué)精密工程，2001，9（2）：99－103．

［2］趙志偉．多機器人協(xié)調(diào)作業(yè)策略研究［D］．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2006：3－8．

［3］姚明明．基于PSO神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)鉆削數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究與開發(fā)［D］．哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，2008：36－38．

［4］林青松，胡方霞，劉杰，等．VisualC＋＋案例開發(fā)［M］．北京：中國水利水電出版社，2005：78－88．

［5］侯俊杰．深入淺出MFC第二版［M］．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001．

［6］楊小平．VC＋＋項目實踐攻關(guān)［M］．北京：科學(xué)出版社，2002．

Design of Multi－robots Database Management System

ZHAO Jin－zhi，LIANG Tian－xi
（Zhongyuan University of Technology，Zhengzhou 450007，China）

The architecture of cooperative system of multi－robots（MRS）has been studied in this article．The database management system of multi－robots are developed by Visual C＋＋6．0．The function of system and implementation process has been introduced．The multi－robots system can greatly improve the programming efficiency and system security．To some extent，the multi－robots system has some practical values．

multi－robot；Database；VisualC＋＋6．0

TP242．6

A

10．3969／j．issn．1671－6906．2011．05．003

1671－6906（2011）05－0012－04

2011－09－26

國家“863”項目（2005AA404290）；河南省科技攻關(guān)重點項目（082102210084）

趙錦芝（1969－），女，黑龍江哈爾濱人，副教授．