ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ПОДХОД К ОПИСАНИЮ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГРУППЫ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ НА ОСНОВЕ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ВИРТУАЛЬНОЙ МАШИНЫ

  • И. О. Шальнев Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук
Ключевые слова: Робототехнические системы, распределённые системы, языковые виртуальные машины

Аннотация

Проведен анализ подходов к построению робототехнических систем. Показано, что ро-
бототехнические системы можно рассматривать как распределенную систему взаимодейст-
вия отдельных компонентов робототехнической системы и взаимодействия робототехниче-
ских систем в рамках единого комплекса. В первом случае робототехническая система являет-
ся совокупностью отдельных модулей в рамках одного робота. Так, например, отдельные мо-
торы, сервоприводы для управления полезной нагрузкой беспилотного летательного аппарата
(БЛА) можно рассматривать как отдельные модули всего БЛА в рамках распределенной робо-
тотехнической системы. Во втором случае робототехнической системой может считаться
совокупность взаимодействующих робототехнических систем. Так, например, отдельно взя-
тый БЛА является робототехнической системой в составе общей распределенной робототех-
нической системы, определяющей групповое взаимодействие. Необходим подход позволяющий
единый способ описания такой иерархии робототехнических систем. В области робототехни-
ки существует множество подходов построения таких систем, каждый из которых определя-
ет средства связи и передачи данных. Данная статья описывает существующие подходы, их
достоинства и недостатки, а также предлагает иной подход для создания распределенных
робототехнических систем. Связь отдельных узлов информационной сети, в существующих
подходах, обеспечивается путем передачи данных с последующей их обработкой. В статье
описывается подход, основанный на инкапсуляции исполнимого кода в передаваемые сетевые
пакеты. Взаимодействие объектов осуществляется посредством передачи управляющей ин-
формации, интерпретируемой распределенной виртуальной машиной. Расширение парадигмы
объектно-ориентированного программирования (ООП) понятием комплементарного объекта,
позволяет создавать распределенную систему, абстрагируясь от особенностей сетевого про-
граммирования. Объектно-ориентированный подход, основанный на использовании комплемен-
тарных объектов, позволяет разрабатывать распределенную систему как единую программу,
концентрируясь на реализации логики. В таком случае мы переходим от концепции распреде-
ленной системы как реализации отдельных модулей к концепции единой распределенной про-
граммы без «синтаксического разрыва». В статье предлагается подход, позволяющий пред-
ставлять распределенную робототехническую систему в парадигме (ООП), как совокупность
взаимодействующих через коммуникационную среду объектов, обеспечивающий передачу дан-
ных через аргументы удаленных вызываемых методов.

Литература

1. Dronecode foundation. Available at: https://mavlink.io/en/ (accessed 17 January 2021).
2. Hohpe, G. and Woolf, B. Enterprise Integration Patterns: Designing, Building, and Deploying
Messaging Solutions. Pearson Education, 2012, pp. 106. ISBN 9780133065107.
3. Matthew O’Riordan Everything You Need To Know About Publish/Subscribe. Available at:
https://www.ably.io/topic/pub-sub (accessed 09 February 2021).
4. Robert Nystrom Game Programming Patterns. Genever Benning. November 2014, pp. 354.
5. Stevens R.W. UNIX Network Programming – Interprocess Communication, Englewood
Cliffs. Prentice Hall. 2nd ed., 1999, August, 400 p.
6. Pethuru Raj, Anupama Raman, Harihara Subramanian. Architectural Patterns, Packt, 2017,
December, pp. 468.
7. Extensible Markup Language (XML). Available at: https://www.w3.org/XML/
https://www.ably.io/topic/pub-sub (accessed 10 February 2021).
8. ROS Documentation. Available at: http://wiki.ros.org/.
9. Tanenbaum E., van Steen M. Raspredelennye sistemy (printsipy i paradigmy) [Distributed
systems (principles and paradigms)]. Saint Petersburg: Piter, 2003, 880 p.
10. Buch G., Maksimchuk R.A., Engl M.U., Yang B.Dzh., Konallen D., Kh'yuston K.A. Ob"ektnoorientirovannyy
analiz i proektirovanie s primerami prilozheniy [Object-oriented analysis and
design with examples of applications]. 3rd ed. Moscow: Vil'yams, 2010, 720 p.
11. Shal'nev I.O. Podkhod k postroeniyu raspredelennoy virtual'noy mashiny na osnove ob"ektnoorientirovannogo
programmirovaniya [An approach to building a distributed virtual machine
based on object-oriented programming], Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta
[Proceedings of the Tula State University], 2020, No. 9, pp. 40-47.
12. Wei Chen, Weixia Wu, Zhiying Wang, Qiang Zhao A Formalization of An Emulation based
Co-Designed Virtual Machine, Fifth International Conference on Innovative Mobile and Internet
Services in Ubiquitous Computing, 2011, pp. 164-168.
13. Alexandrov V.V., Kuleshov S.V. and Zaytseva A.A. Active Data in Digital Software Defined
Systems Based on SEMS Structures, Logical Analysis of Data and Knowledge with Uncertainties
in SEMS – A.E. Gorodetskiy (ed.), Smart Electromechanical Systems, Studies in Systems,
Decision and Control, 2016, Vol. 49, pp. 61-69.
14. Shal'nev I.O. Osobennosti raboty s komplementarnymi ob"ektami v raspredelennoy virtual'noy
srede [Features of working with complementary objects in a distributed virtual environment],
Mater. konferentsii «Informatsionnye tekhnologii v upravlenii» [Materials of the conference
"Information Technologies in Management"], 2020, pp. 224-226.
15. Henning M., Vinoski S. Advanced CORBA Programming with C++, Addison-Wesley Professional;
1st edition, 1999, February, pp. 560.
16. Grosso W. Java RMI, O'Reilly Media, Inc., 2001, October, pp. 576.
17. Tanenbaum E. Komp'yuternye seti [Computer networks]. Saint Petersburg: Piter, 2020, 992 p.
18. Olifer V.G., Olifer N.A. Komp'yuternye seti. Printsipy, tekhnologii, protokoly [Computer networks.
Principles, technologies, and protocols]. Saint Petersburg: Piter, 2002, 672 p.
19. Shal'nev I.O., Aksenov A.Yu. Generatsiya pol'zovatel'skogo interfeysa na osnove tekhnologii
raspredelennoy virtual'noy sredy [Generation of the user interface based on the distributed virtual
environment technology], Informatsionno-izmeritel'nye i upravlyayushchie sistemy [Information-
measuring and control systems], 2019, Vol. 17, No. 5, pp. 44-50. Doi:
10.18127/j20700814-201905-06.
20. Kuleshov S.V., Zaytseva A., Aksenov A.Y. The conceptual view of unmanned aerial vehicle
implementation as a mobile communication node of active data transmission network, International
Journal of Intelligent Unmanned Systems, Vol. 6, Issue 4, pp. 174-183. Doi:
10.1108/IJIUS-04-2018-0010.
Опубликован
2021-04-04
Выпуск
Раздел
РАЗДЕЛ I. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ