智能健康看护机器人消息中间件的设计与实现

摘要

智能健康看护机器人为郑州大学互联网医疗与健康服务河南省协同创新中心的课题，目的是研发一款面向居家老人的健康服务领域的智能机器人系统。该机器人由多个跨平台跨网络的分布式子系统组成，子系统之间高效稳定通信是机器人可靠运行的基础。
　　本文设计并实现了智能健康看护机器人消息中间件，解决了机器人内语音识别、图像识别、机器人客户端、子女客户端之间的可靠通信。通过UML规范进行了消息中间件的需求分析、概要设计以及详细设计，并采用Java语言基于高性能网络通信框架Netty实现了消息中间件。
　　本文的主要工作如下:
　　1)分析了智能健康看护机器人内涉及系统通信的六个用例场景;提取出需要消息中间件解决的问题，明确了消息中间件的目标;构建了消息中间件用例模型，并通过用例图和用例文本描述消息中间件需求。
　　2)设计了消息中间件整体架构，划分系统层次;构建了消息中间件对象模型，采用类图描述消息中间件的静态类对象及其关系;构建了消息中间件动态模型，采用时序图描述核心用例的控制逻辑。
　　3)制定了机器人内异构分布式子系统与消息中间件的两种消息通信协议，保证了Android客户端之间、Andorid客户端与C++实现的语音图像识别程序之间的可靠通信;设计了消息中间件内路由映射表结构及维护机制。
　　4)实现了消息中间件。功能包括消息编解码、消息路由、映射维护、心跳响应、消息日志等，并针对实现过程中遇到的跨协议通信、耗时业务逻辑处理等问题，给出解决方案。
　　消息中间件通过了系统功能测试，验证了其已满足预期的系统目标，可以支撑智能健康看护机器人的正常运行。

目录

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摘要

图目录

表目录

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究应用现状

1．3 本文研究内容

1．4 本文结构

2 相关理论与技术

2．1 面向对象分析与设计

2．2 消息中间件

2．3 Netty框架

3 需求分析

3．1 智能健康看护机器人介绍

3．2 分布式程序通信用例场景

3．3 消息中间件需求分析

3．3．1 消息中间件系统目标

3．3．2 消息中间件必要性说明

3．3．3 消息中间件用例模型

4 系统设计

4．1 消息中间件整体架构

4．2 消息中间件对象模型

4．3 消息中间件动态模型

4．3．1 消息中间件总体时序

4．3．2 映射维护与消息路由的时序

4．3．3 消息编解码的时序

4．3．4 消息日志的时序

4．3．5 心跳响应的时序

4．4 消息通信协议

4．5 路由映射表

5 实现与测试

5．1 系统实现

5．1．1 实现方案

5．1．2 系统初始化

5．1．3 映射维护与消息路由的实现

5．1．4 消息编解码的实现

5．1．5 消息日志的实现

5．1．6 心跳响应的实现

5．2 系统测试

5．2．1 系统测试环境

5．2．2 功能测试

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

个人简历

致谢