第8卷第5期 智能系统学报 VoL.8 No.5 2013年10月 CAAI Transactions on Intelligent Systems 0ct.2013 D0:10.3969/j.issn.1673-4785.201210067 网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1538.TP.20130929.1042.002.html 水下机器人任务流程建模与管理 张鸿皓，姜大鹏，庞永杰，李金龙 (哈尔滨工程大学智能水下机器人技术国防科技重点实验室，黑龙江哈尔滨150001) 摘要：为实现水下机器人任务流程的快速建模与自动管理，通过改进传统的工作流理论，提出了一种实用的任务 流程模型一任务工作流.介绍了作为任务工作流理论基础的传统Ptm网及工作流模型，指出了原有理论的缺陷并 介绍了任务工作流的基本理论.以任务工作流模型为基础，实现了一款任务流程管理系统，为其定义了完善的图形化 建模手段与标准的文本化的描述语言，并建立了一套担负着运行时任务管理工作的核心应用程序，能够实现任务的 描述与建模、自动运行与管理，以及任务流程的动态更改实践表明，任务工作流建模简单快捷、方便编程实现，是机 器人任务建模与管理的理想工具. 关键词：工作流：任务工作流；任务流程管理：Ptri网：水下机器人 中图分类号：TP301.1文献标志码：A文章编号：1673-4785(2013)05-0433-06 中文引用格式：张鸿皓，姜大鹏，庞永杰，等.水下机器人任务流程建模与管理[J].智能系统学报，2013,8(5)：433-438. 英文引用格式：ZHANG Honghao,JIANG Dapeng,PANG Yongjie,etal.Workflow modeling and management on AUV[J].CAAl Transactions on Intelligent Systems,2013,8(5):433-438. Workflow modeling and management on AUV ZHANG Honghao,JIANG Dapeng,PANG Yongjie,LI Jinlong (State Key Laboratory of Autonomous Underwater Vehicle,Harbin Engineering University,Harbin 150001,China) Abstract:In order to implement fast modeling and automatic management of the task flow for the autonomous under- water vehicle (AUV),a practical task flow model named "task workflow",has been proposed to improve the tradi- tional workflow theory.In this paper,the traditional Petri net and workflow model as the theoretical basis of the task workflow are briefly introduced,the defects of the original theory are pointed out and the basic theory of the task workflow is introduced;with the task workflow model as the basis,a task flow management system is realized,the perfect graph modeling means and standard text description language are defined,and a set of core application pro- grams undertaking the task management in the operation are established.The programs may realize task description and modeling,automatic operation and management and the dynamic amendment of task flow.Past experience has shown that task workflow is easy for modeling and programming,and it is an ideal tool for task modeling and man- agement. Keywords:workflow;task workflow;task flow management;Petri net;AUV 自主机器人的作业流程总是可以在某一层次上实现，但针对体现高度智能的宏观任务流程的描述 划分成多个子过程.宏观的过程可以由子过程、子过 与自动管理，尚缺乏成熟的理论和实例， 程的发生次序以及决定这种次序的条件构成.人们 自治式水下机器人由于工作环境与人隔绝，特 创造了各式各样的规则，用来描述和管理自然发生 别需要一套能完整表述任务规划者意愿，并能交由 或人为控制的过程.应用在机器人上的作业流程主 计算机自动执行管理的理论模型及实用化的方法： 要体现人的智能（操控者或机器本身的智能）.在机 传统的Petri网和工作流模型虽能部分解决上述问 器人相关领域内，对机器细微动作的精确控制早已 题，但多少存在建模困难、编程实现复杂及描述能力 受限等问题)，尚未出现一套成功而方便实用的解 收稿日期：2012-10-31.网络出版日期：2013-09-29 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51209051)：中国博士后科学 决方案 基金资助项目(2012M520708):中央高校基本科研业务费 任务工作流模型较大幅度地改进了传统的工作 专项基金资助项目(HEUCFR1203). 通信作者：张鸿皓.E-mail:zhh094@126.com. 流理论，在增强了模型描述能力的同时，也大幅简化第 ８ 卷第 ５ 期 智 能 系 统 学 报 Ｖｏｌ.８ №.５ ２０１３ 年 １０ 月 ＣＡＡＩ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｏｃｔ. ２０１３ ＤＯＩ:１０.３９６９ / ｊ.ｉｓｓｎ.１６７３￣４７８５.２０１２１００６７ 网络出版地址:ｈｔｔｐ: / / ｗｗｗ.ｃｎｋｉ.ｎｅｔ / ｋｃｍｓ/ ｄｅｔａｉｌ / ２３.１５３８.ＴＰ.２０１３０９２９.１０４２.００２.ｈｔｍｌ 水下机器人任务流程建模与管理 张鸿皓ꎬ姜大鹏ꎬ庞永杰ꎬ李金龙 (哈尔滨工程大学 智能水下机器人技术国防科技重点实验室ꎬ黑龙江 哈尔滨 １５０００１) 摘 要:为实现水下机器人任务流程的快速建模与自动管理ꎬ通过改进传统的工作流理论ꎬ提出了一种实用的任务 流程模型———任务工作流.介绍了作为任务工作流理论基础的传统 Ｐｅｔｒｉ 网及工作流模型ꎬ指出了原有理论的缺陷并 介绍了任务工作流的基本理论.以任务工作流模型为基础ꎬ实现了一款任务流程管理系统ꎬ为其定义了完善的图形化 建模手段与标准的文本化的描述语言ꎬ并建立了一套担负着运行时任务管理工作的核心应用程序ꎬ能够实现任务的 描述与建模、自动运行与管理ꎬ以及任务流程的动态更改.实践表明ꎬ任务工作流建模简单快捷、方便编程实现ꎬ是机 器人任务建模与管理的理想工具. 关键词:工作流ꎻ任务工作流ꎻ任务流程管理ꎻＰｅｔｒｉ 网ꎻ水下机器人 中图分类号:ＴＰ３０１.１ 文献标志码:Ａ 文章编号:１６７３￣４７８５(２０１３)０５￣０４３３￣０６ 中文引用格式:张鸿皓ꎬ姜大鹏ꎬ庞永杰ꎬ等.水下机器人任务流程建模与管理[Ｊ]. 智能系统学报ꎬ ２０１３ꎬ ８(５): ４３３￣４３８. 英文引用格式:ＺＨＡＮＧ Ｈｏｎｇｈａｏꎬ ＪＩＡＮＧ Ｄａｐｅｎｇꎬ ＰＡＮＧ Ｙｏｎｇｊｉｅꎬ ｅｔ ａｌ. Ｗｏｒｋｆｌｏｗ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｎ ＡＵＶ[Ｊ]. ＣＡＡＩ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓꎬ ２０１３ꎬ ８(５): ４３３￣４３８. Ｗｏｒｋｆｌｏｗ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｎ ＡＵＶ ＺＨＡＮＧ Ｈｏｎｇｈａｏꎬ ＪＩＡＮＧ Ｄａｐｅｎｇꎬ ＰＡＮＧ Ｙｏｎｇｊｉｅꎬ ＬＩ Ｊｉｎｌｏｎｇ (Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｖｅｈｉｃｌｅꎬ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｈａｒｂｉｎ １５０００１ꎬ Ｃｈｉｎａ) Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｆａｓｔ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｓｋ ｆｌｏｗ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｕｎｄｅｒ￣ ｗａｔｅｒ ｖｅｈｉｃｌｅ (ＡＵＶ)ꎬ ａ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｔａｓｋ ｆｌｏｗ ｍｏｄｅｌ ｎａｍｅｄ “ｔａｓｋ ｗｏｒｋｆｌｏｗ”ꎬ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｔｒａｄｉ￣ ｔｉｏｎａｌ ｗｏｒｋｆｌｏｗ ｔｈｅｏｒｙ. Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒꎬ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ Ｐｅｔｒｉ ｎｅｔ ａｎｄ ｗｏｒｋｆｌｏｗ ｍｏｄｅｌ ａｓ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｓｋ ｗｏｒｋｆｌｏｗ ａｒｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄꎬ ｔｈｅ ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｔｈｅｏｒｙ ａｒｅ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔａｓｋ ｗｏｒｋｆｌｏｗ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄꎻ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔａｓｋ ｗｏｒｋｆｌｏｗ ｍｏｄｅｌ ａｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｓꎬ ａ ｔａｓｋ ｆｌｏｗ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄꎬ ｔｈｅ ｐｅｒｆｅｃｔ ｇｒａｐｈ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｍｅａｎｓ ａｎｄ ｓｔａｎｄａｒｄ ｔｅｘｔ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｌａｎｇｕａｇｅ ａｒｅ ｄｅｆｉｎｅｄꎬ ａｎｄ ａ ｓｅｔ ｏｆ ｃｏｒｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏ￣ ｇｒａｍｓ ｕｎｄｅｒｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｔａｓｋ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ. Ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍｓ ｍａｙ ｒｅａｌｉｚｅ ｔａｓｋ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇꎬ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ａｍｅｎｄｍｅｎｔ ｏｆ ｔａｓｋ ｆｌｏｗ. Ｐａｓｔ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｈａｓ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ｔａｓｋ ｗｏｒｋｆｌｏｗ ｉｓ ｅａｓｙ ｆｏｒ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇꎬ ａｎｄ ｉｔ ｉｓ ａｎ ｉｄｅａｌ ｔｏｏｌ ｆｏｒ ｔａｓｋ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｍａｎ￣ ａｇｅｍｅｎｔ. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｗｏｒｋｆｌｏｗꎻ ｔａｓｋ ｗｏｒｋｆｌｏｗꎻ ｔａｓｋ ｆｌｏｗ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔꎻ Ｐｅｔｒｉ ｎｅｔꎻ ＡＵＶ 收稿日期:２０１２￣１０￣３１. 网络出版日期:２０１３￣０９￣２９. 基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１２０９０５１)ꎻ中国博士后科学 基金资助项目(２０１２Ｍ５２０７０８)ꎻ中央高校基本科研业务费 专项基金资助项目(ＨＥＵＣＦＲ１２０３). 通信作者:张鸿皓. Ｅ￣ｍａｉｌ: ｚｈｈ０９４＠ １２６.ｃｏｍ. 自主机器人的作业流程总是可以在某一层次上 划分成多个子过程.宏观的过程可以由子过程、子过 程的发生次序以及决定这种次序的条件构成.人们 创造了各式各样的规则ꎬ用来描述和管理自然发生 或人为控制的过程.应用在机器人上的作业流程主 要体现人的智能(操控者或机器本身的智能).在机 器人相关领域内ꎬ对机器细微动作的精确控制早已 实现ꎬ但针对体现高度智能的宏观任务流程的描述 与自动管理ꎬ尚缺乏成熟的理论和实例. 自治式水下机器人由于工作环境与人隔绝ꎬ特 别需要一套能完整表述任务规划者意愿ꎬ并能交由 计算机自动执行管理的理论模型及实用化的方法. 传统的 Ｐｅｔｒｉ 网和工作流模型虽能部分解决上述问 题ꎬ但多少存在建模困难、编程实现复杂及描述能力 受限等问题[１] ꎬ尚未出现一套成功而方便实用的解 决方案. 任务工作流模型较大幅度地改进了传统的工作 流理论ꎬ在增强了模型描述能力的同时ꎬ也大幅简化