CN111756846B - 一种轻量型机器人跨进程通信的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于智能防爆巡检机器人技术领域，涉及一种轻量型机器人跨进程通信的方法，其中，服务管理器基于WCF框架开发，通过多种编码技术来进行跨进程的数据通信与功能调度；将当前进程的通信服务发布到服务管理器，其他进程可以通过服务管理器获取该进程发布的服务，并调用该通信服务的接口，实现数据的通信；在将当前进程的公共方法发布至进程通信服务后，通过判断要调用的功能方法是否为其所在的进程通信服务内的方法，如果是，则直接调度所述功能方法；如果不是，则通过服务管理器获得发布要调用的功能方法的进程通信服务，然后创建通道，执行对应进程通信服务内部的调度方法，具有多进程、低耦合、灵活、能够可靠、稳定运行等优点。

Description

一种轻量型机器人跨进程通信的方法
技术领域
本发明属于智能防爆巡检机器人技术领域，涉及机器人跨进程通信，具体涉及一种轻量型机器人跨进程通信的方法。
背景技术
随着经济的发展，自动化水平的不断提高，石油天然气等能源被越来越多的人们使用，运输的能源数量也越来越多，在运输路途中和关键站点，逐渐使用智能防爆巡检机器人来代替人工完成关键设备的巡检工作。
智能防爆巡检机器人上位机软件程序业务需求多，功能复杂，模块繁多，实现难度大，传统软件架构下的程序耦合性高，不易维护，不易扩展和迭代，尤其在方法调用及数据通信方面，会产生很多调用方和被调用方，导致互相包含，冲突引用等系列问题。所以，在智能防爆巡检机器人上位机程序中采用多进程分类处理相应业务逻辑的框架非常有意义，在多进程框架下，研制开发一种跨进程数据通信与功能调度的方法具有非常重要的意义和作用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种轻量型机器人跨进程通信的方法，采用Windows通讯开发平台作为技术支撑，通过多种编码技术来进行跨进程的数据通信与功能调度，具有多进程、低耦合、灵活、可靠、稳定等特点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
这种轻量型机器人跨进程通信的方法，该方法利用机器人系统软件进行跨进程通信，应用于多个进程之间，所述进程包括第一进程和至少一个第二进程，至少一个第二进程访问第一进程中的服务，每个进程均配置一个对应的进程通信服务；所述方法包括：
对各进程对应的进程通信服务进行初始化处理；
将第一进程的第一进程通信服务注册到服务管理器，所述第一进程通信服务包括第一进程发布的公共方法；
至少一个第二进程从服务管理器获取第一进程通信服务，调用所述第一进程通信服务的接口，进行跨进程通信。
当第一进程结束需要退出时，取消在服务管理器中注册的第一进程通信服务。
进一步，所述进程通信服务基于WCF框架开发，继承于IService接口，以应用进程为宿主。
进一步，所述服务管理器WCF框架开发，形成一个WCF服务库。
进一步，所述跨进程通信包括跨进程数据通信，所述跨进程数据通信具体包括：
S1.第一进程发布数据至服务管理器；其中，第一进程发布数据时，如本进程内的订阅回调方法字典中有该数据类型，则第一进程调用该回调方法；
S2.服务管理器的数据分发队列入栈所述数据及数据的相关信息；
S3.至少一个第二进程订阅所述数据，并将所述数据对应的处理回调方法传输至服务管理器；
S4.服务管理器将所述处理回调方法加入到订阅所述数据的回调字典中；
S5.服务管理器的分发线程监控数据分发队列，当服务管理器的数据分发队列中有数据M时，服务管理器获取订阅数据M的进程通信服务客户端，分发线程调用相应进程通信服务客户端的分发数据接口，将数据M分发至第二进程，第二进程通信服务内部通过回调方法字典得到订阅数据M的当前服务中所有的回调方法，执行所述回调方法。
进一步，所述步骤S2中的数据为机器人运动到任务点的当前任务位置点数据。
进一步，步骤S2中，所述数据的相关信息为封装的进程服务数据类，所述进程服务数据类包括数据ID、数据类型、数据内容。其中，所述数据内容为任意类型的序列化字符串。
进一步，所述跨进程通信包括跨进程调度，所述跨进程调度具体包括：
M1.第一进程将其公共方法发布至对应的第一进程通信服务；
M2.至少一个第二进程从服务管理器查询要调用的公共方法所在的进程通信服务；
M3.判断要调用的公共方法是否为第一进程所在的第一进程通信服务内的方法，如是，则直接调用公共方法；如否，则通过服务管理器获取需调用的公共方法的进程通信服务，然后创建通道，执行对应进程通信服务内部的公共方法。
进一步，所述公共方法包括控制防爆巡检机器人前进、后退、向左、向右运动等其他方法。
进一步，所述服务管理器管理本地所有进程服务的注册、注销、服务的获取、数据发布、数据订阅，以实现跨进程的数据通信和/或功能调度。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括以下有益效果：利用机器人系统软件，通过将当前进程的进程通信服务发布到服务管理器，其他进程可以通过服务管理器获取该进程发布的服务，并调用该通信服务的接口，实现数据的通信；在将当前进程的公共方法发布至进程通信服务后，通过判断要调用的功能方法是否为其所在的进程通信服务内的方法，如果是，则直接调度所述功能方法；如果不是，则通过服务管理器获得发布要调用的功能方法的进程通信服务，然后创建通道，执行对应进程通信服务内部的调度方法，由此实现进程通信链路联通，可跨进程调用其他进程已发布的方法的目的，具有结构简单、耦合性小、灵活、能够可靠稳定运行等特点。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的轻量型机器人跨进程通信服务的流程图；
图2为本发明提供的轻量型机器人跨进程数据通信时的流程图；
图3为本发明提供的轻量型机器人跨进程功能调度时的流程图；
图4为本发明实施例2提供的一种轻量型机器人跨进程功能调度时两个进程之间的流程图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的方法的例子。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
本发明提供了一种轻量型机器人跨进程通信的方法，该方法利用机器人系统软件进行跨进程数据通信，应用于多个进程之间，所述进程包括第一进程和至少一个第二进程，至少一个第二进程访问第一进程中的服务，每个进程均配置一个对应的进程通信服务；参见图1所示，为本发明提供的轻量型机器人跨进程通信服务的流程示意图，当一个进程需要跨进程进行数据通信、功能调度时，需要使用进程通信服务，具体包括：
对各进程对应的进程通信服务进行初始化处理；
将第一进程的第一进程通信服务注册到服务管理器，所述第一进程通信服务包括第一进程发布的公共方法；
至少一个第二进程从服务管理器获取第一进程通信服务，调用所述第一进程通信服务的接口，进行跨进程通信。
进一步，利用进程通信服务实现跨进程数据通信和/或功能调度，具体操作如下：
(1)接收其他进程数据(SetData)；
(2)发布当前进程的数据(PublishData)；
(3)为其他进程提供获取数据方法(GetData)；
(4)执行当前进程的方法(ExcuteMethod，以供其他进程进行功能调度时，本进程用于执行具体方法)；
当前进程结束需要退出时，取消在服务管理器中注册的进程通信服务。
结合图2所示，为本发明提供的轻量型机器人跨进程数据通信时(以两个进程A、B为例，其中第一进程为进程A，第二进程为进程B)的流程图，进程A配置有第一进程通信服务，进程B配置有第二进程通信服务，具体包括：
S1.第一进程发布数据至服务管理器；其中，第一进程发布数据时，如本进程内的订阅回调方法字典中有该类型的数据，则第一进程调用该回调方法；
S2.服务管理器的数据分发队列入栈数据及数据的相关信息；该数据的相关信息为封装的进程服务数据类，所述进程服务数据类包括数据ID、数据类型、数据内容，其中，数据内容可以为任意类型的序列化字符串；
S3.进程B通过服务管理器订阅进程A的数据，并向服务管理器传入与进程A的数据对应的处理回调方法Func；
S4.服务管理器将所述回调方法Func加入到订阅进程A的数据的回调字典中；
S5.服务管理器的分发线程监控数据分发队列分发数据：
当服务管理器的数据分发队列中数据大于0(有进程发布数据)时，服务管理器获取订阅该类型的数据对应的进程通信服务客户端，分发线程调用相应进程通信服务客户端的分发数据接口，将该类型的数据分发至第二进程，第二进程通信服务内部通过回调方法字典得到订阅该类型的数据的本服务中所有的回调方法，执行所述回调方法。
进一步，对于跨进程使用的数据或服务，可将其发布到服务管理器上，使用的进程通信服务通过服务管理器，获取该服务或数据，发布到服务管理器上的数据也可以通过订阅得到。各进程启动时将本进程相关信息及进程通信服务注册至服务管理器。
进一步，步骤S2中的数据为机器人运动到任务点的当前任务位置点数据。
结合图3所示，为本发明提供的轻量型机器人跨进程功能调度时(以两个进程A、B为例)的流程图，具体包括如下步骤：
M1：运动控制进程A将其公共方法发布至对应的进程通信服务A1；
M2：运动控制进程B调用公共方法：
M3：从服务管理器查询要调用的功能方法所在的进程通信服务；
M4：判断要调用的功能方法是否为其所在的进程通信服务内的方法，如果是，则直接调度所述功能方法；如果不是，则通过服务管理器获得发布要调用的功能方法的进程通信服务，然后创建通道，执行对应进程通信服务内部的调度方法。
进一步，上述服务管理器管理本地所有进程服务的注册、注销、服务的获取、数据发布、数据订阅，以实现跨进程的数据通信和/或功能调度。
进一步，上述进程通信服务基于WCF框架开发，继承于IService接口，以应用进程为宿主。
进一步，上述服务管理器基于WCF框架开发，形成一个WCF服务库。
进一步，上述机器人系统软件，采用多进程分布式部署，为实现需求功能，则意味着不同进程间的通信不可避免，每个需要通信的进程，需要配置一个进程通信服务，该进程通信服务需要注册到服务管理器中，可有效地减少进程间通信的代码量，同时也可保证框架的稳定性。将本进程的通信服务发布到服务管理器，其他进程可以通过服务管理器获取该进程发布的服务，并调用该通信服务的接口，实现数据的通信，具体流程参见图2。
进一步，所述步骤M2中的公共方法包括控制机器人前进、后退、向左、向右运动等其他方法。
综上，本发明提供的轻量型机器人跨进程通信的方法，具有耦合性小、灵活、可靠、稳定运行的优点。利用机器人系统软件，通过将本进程的通信服务发布到服务管理器，其他进程可以通过服务管理器获取该进程发布的服务，并调用该通信服务的接口，实现数据的通信；在将本进程的公共方法发布至进程通信服务后，通过判断要调用的功能方法是否为其所在的进程通信服务内的方法，如果是，则直接调度所述功能方法；如果不是，则通过服务管理器获得发布要调用的功能方法的进程通信服务，然后创建通道，执行对应进程通信服务内部的调度方法，由此实现进程通信链路联通可跨进程调用其他进程已发布的方法的目的。
实施例2：
在实施例1的基础上，参见图4所示，本发明提供了一种轻量型机器人跨进程功能调度时两个进程之间的流程图，应用于智能防爆巡检机器人来代替人工进行巡检，实施时需要在机器人上位机软件的多进程情况下使用，现有机器人运动控制进程A，任务管理执行进程C，A中机器人运动到任务点则有当前任务位置点数据(Task Point Data)发布，还有运动的公共方法前进front()、后退back()、向左left()、向右right()发布，获取当前运动方向方法Get Robot Dir()。任务执行进程C需要订阅机器人运动控制的当前任务位置点数据Task Point Data，如果到达执行任务的位置点则执行相应的任务，执行完毕后需调用运动控制方法使机器人继续运动，具体包括如下步骤：
W1.运动控制进程A、任务执行进程C启动并将各自的进程通信服务注册至服务管理器；
W2.运动控制进程A发布本进程的公共方法，如前进、后退、向左、向右等方法；任务执行进程C发布本进程的公共方法，如开始执行任务、停止任务等；
W3.任务执行进程C从服务管理器中订阅机器人当前任务点位置数据，并传入处理回调方法；
W4.运动控制进程A接收到任务执行进程C的前进方法，开始自动运行，在到达任务点时，运动控制进程A发布当前任务点位置数据至服务管理器；
W5.任务执行进程C因订阅了当前任务点位置数据，在进程A发布该数据时，服务管理器将数据分发至任务执行进程C，任务执行进程C根据当前具体位置点，处理相关任务执行的业务逻辑，如仪表图像识别、甲烷遥测等具体功能；
W6.任务执行进程C处理完当前任务点的业务逻辑后，调用运动控制进程A的前进或后退方法继续控制机器人运行；
W7.运动控制进程A的前进或后退方法被跨进程调度时，执行本进程的对应方法。
综上，本发明提供的这种轻量型机器人跨进程通信的方法，采用WCF框架作为技术支撑，通过多种编码技术来进行跨进程的数据通信与功能调度，具有多进程、低耦合、灵活、能够可靠、稳定运行等优点。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。
应当理解的是，本发明并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种轻量型机器人跨进程通信的方法，应用于多个进程之间，所述进程包括第一进程和至少一个第二进程，至少一个第二进程访问第一进程中的服务，每个进程均配置一个对应的进程通信服务，其特征在于，所述方法包括：
对各进程对应的进程通信服务进行初始化处理；
将第一进程的第一进程通信服务注册到服务管理器，所述第一进程通信服务包括第一进程发布的公共方法；
至少一个第二进程从服务管理器获取第一进程通信服务，调用所述第一进程通信服务的接口，进行跨进程通信；
所述跨进程通信包括跨进程调度，具体包括：
M1.第一进程将其公共方法发布至对应的第一进程通信服务；
M2.至少一个第二进程从服务管理器查询要调用的公共方法所在的进程通信服务；
M3.判断要调用的公共方法是否为第一进程所在的第一进程通信服务内的方法，如是，则直接调用公共方法；如否，则通过服务管理器获取需调用的公共方法的进程通信服务，然后创建通道，执行对应进程通信服务内部的公共方法。
2.根据权利要求1所述的轻量型机器人跨进程通信的方法，其特征在于，所述进程通信服务基于WCF框架开发，继承于IService接口，以应用进程为宿主。
3.根据权利要求1所述的轻量型机器人跨进程通信的方法，其特征在于，所述服务管理器基于WCF框架开发，形成一个WCF服务库。
4.根据权利要求1所述的轻量型机器人跨进程通信的方法，其特征在于，所述服务管理器管理本地所有进程通信服务的注册、注销、服务的获取、数据发布、数据订阅，以实现跨进程的数据通信和/或功能调度。
5.根据权利要求1所述的轻量型机器人跨进程通信的方法，其特征在于，所述跨进程通信包括跨进程数据通信，具体包括：
S1.第一进程发布数据至服务管理器；
S2.服务管理器的数据分发队列入栈所述数据及数据的相关信息；
S3.至少一个第二进程通过服务管理器订阅所述数据，并将所述数据对应的处理回调方法传输至服务管理器；
S4.服务管理器将所述处理回调方法加入到订阅所述数据的回调字典中；
S5.服务管理器的分发线程监控数据分发队列，当服务管理器的数据分发队列中有数据M时，服务管理器获取订阅数据M的进程通信服务客户端，分发线程调用相应进程通信服务客户端的分发数据接口，将数据M分发至第二进程，第二进程通信服务内部通过回调方法字典得到订阅数据M的当前服务中所有的回调方法，执行所述回调方法。
6.根据权利要求5所述的轻量型机器人跨进程通信的方法，其特征在于，所述步骤S2中的数据为防爆巡检机器人运动到任务点的当前任务位置点数据。
7.根据权利要求5所述的轻量型机器人跨进程通信的方法，其特征在于，步骤S2中，所述数据的相关信息包括封装的进程服务数据类，所述进程服务数据类包括数据ID、数据类型、数据内容。
8.根据权利要求1所述的轻量型机器人跨进程通信的方法，其特征在于，所述公共方法包括控制防爆巡检机器人前进、后退、向左、向右运动的方法。
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