第一章绪论
1.1论文研究背景
1.1.1机器人软件技术
随着传感器、执行器等硬件的发展和计算设备计算能力的飞速增长，机器人软件系统要处理的任务日益变得复杂，现在的机器人软件系统涉及物体识别、语音识别、制图与定位、任务规划、策略学习、路径规划和控制理论等复杂的算法。这使得机器人软件的设计、开发及维护难度大大增加。
软件工程把软件的开发看作是一个工程活动，主要研究如何用经济的代价获得可靠的高质量的满足复杂需求的软件。其中软件复用的思想和技术为机器人软件处理软件设计开发的复杂性提供了一个重要方法。然而，传统的复用技术如代码函数复用、面向对象技术及库文件等并不能满足机器人软件的复用需求。而构件技术这种最新的复用方法在一定程度上为机器人软件的开发提供了思路。
然而，机器人软件的复杂性除了表现在软件子模块的复杂上，还表现在机器人软件需要在复杂多变的环境上不间断地作业，完成复杂的任务。这不仅要求机器人软件能够通过便捷的方式构建出来，还要求它能在运行时根据环境动态调整其软件架构和参数，以适应新的环境完成新的任务。这对机器人软件的自适应性和可靠性提出了更高的要求。
由于机器人软件构建问题的复杂性，目前机器人软件领域没有像桌面软件、互联网软件等一样形成成熟统一的软件框架、中间件技术和构件技术，这也限制了机器人软件系统的发展。但世界各国的研究机构己经开始重视这个问题，美国、日本和韩国己经开始资助类似的项目，我国2005年“国家863机器人标准化模块化中间件”项目立项，也标志着我国在机器人领域内正式开始首批立项实施的国家级机器人中间件规划项目。
1.1.2机器人足球
机器人足球比赛是一个融合计算机、人工智能、自动控制和机械设计等多学科的研究平台。RoboCup是一项推崇人工智能、机器人技术和其他相关领域的机器人足球赛事。它有一个长远的目标:到2050年，一支全自主的类人型机器人足球队，战胜人类的足球世界杯冠军队。比赛主要分为仿真组、小型组、中型组、类人组和标准平台组等项目的比赛。其中RoboCup中型组是很重要的一种比赛项目，每届比赛都有很多世界的知名大学和科研结构参加。中型组比赛的最大特点是比赛中没有全局的环境模型，机器人必须完全自主独立地进行比赛，因此机器人必须携带自己的传感器和视觉设备，而且必须具备高等的个体智能及相互协调合作能力。比赛过程中，除了将机器人放入场地和拿出场地外，其他场合不允许人的外部干预，机器人与主机之间使用无线网络相互通讯。
国内外众多知名高校和研究机构在机器人足球领域投入了大量的人力物力，开展各方面的研究，并积极地参加各类比赛。华南理工大学智能软件与机器人研究室下属的华南百步梯机器人足球队，作为国内开展足球机器人研究的队伍之一，,多次在国内外比赛中取得优异的成绩。本文作者从2008年开始作为球队中型组的成员，在机器人足球软件的开发和相关领域的研究中，意识到机器人软件架构的重要性，也认识到它所面临的困难，这是开始本课题的研究的初衷。
1.2机器人软件面临的问题
1.2.1机器人构件的复用问题
机器人软件是一个复杂的系统，它的复杂性源于机器人复杂的任务、复杂的算法和复杂的组织方式。研究者们希望在一个机器人系统上成功应用的复杂模块，能够很容易地重新部署到另一个应用系统，不需要重复地实现复杂的算法，或者是繁琐的代码复制和修改，因为这会导致资源的浪费和研究效率的低下。
3.5 基于链接分析的冲突............ 42-45
3.5.1 端口重要性............ 42-43
3.5.2 行为重要性............ 43-44
3.5.3 案例分析............ 44-45
3.6 本章小结............ 45-46
第四章 机器人软件构件............ 46-58
4.1 软件自修复问题............ 46-47
4.2 自修复系统的一般............47-48
4.3 自修复机制的设计............ 48-54
4.3.1 问题分析............ 48-51
4.3.2 异常监控与............ 51-52
4.3.3 异常的处理............ 52-54
4.4 案例分析............ 54-57
4.5 本章小结............ 57-58
第五章 构件行为模型的实现............ 58-73
5.1 系统概览............ 58
5.2 运行时系统中构件............ 58-64
5.2.1 用户构件............ 59-60
5.2.2 反射的消息类型............ 60-62
5.2.3 对象访问机制............ 62-63
5.2.4 行为选择模块............ 63-64
5.2.5 行为修复模块............ 64
结论
本文从机器人软件架构的表达和组织角度，设计了一种基于行为的机器人软件构件模型，并以此模型为基础，提出了构件行为选择的框架和冲突解决策略，以及研究了构件行为修复的框架和相关方法。
本文在整个课题的研究过程中，获得了如下成果:
(1)针对机器人的特点，结合机器人软件灵活重用和智能组织的需求，提出了一种基于行为的机器人软件构件模型。在这种模型中，构件具备接口、属性和行为等元素。原子构件的行为是用代码库来实现的，而复合构件的行为是通过子构件之间的连接关系来实现的。原子构件和复合构件具有统一的模型和明确的语义。