一、系統功能概述

1系統功能概述

本軟件針對本體建模工具Protege設計出了一種基於語義的能力建模平臺，並將其以Protege插件的形式應用到本體建模工具Protege中。該能力建模平臺使用Java Swing進行界面設計，並利用Jena技術，在Java開發平臺對能力元模型進行添加和修改，建立目標能力模型；根據建好的能力模型，利用Jena技術進行語義查詢，形成一個從初始狀態到目標狀態的規劃，並利用Graphviz生成規劃圖。首先，通過Protege建立能力元模型，然後通過該能力建模平臺擴展和完善能力元模型，例如添加Agent、給Agent添加能力等，生成目標能力模型；給定初始狀態和目標狀態，通過對能力模型進行語義查詢，利用規劃算法，尋找一個規劃過程，並顯示規劃圖。本文提出的基於語義的能力建模平臺應用到Protege中使得該工具能被對OWL語言並不熟悉的人用來操作OWL，並能很方便的使用語義查詢來生成規劃圖，使之為Agent能力協作做有效鋪墊。

1.2.系統功能結構

能力建模平臺的結構圖如圖1.1所示，界面主要分為三個模塊：對能力模型添加或刪除Agent和Capability實例；對Agent添加能力屬性和對Capability添加或刪除InConstraint和OutConstraint屬性；根據給定的初始狀態和目標狀態，生成規劃圖。

1、對能力模型添加或刪除Agent和Capability實例：

界面中對owl文件內容是以樹的形式呈現，最底層的節點都代表的是實例。可以對每一類Agent添加或者刪除實例，也可以對Capability類添加或者刪除實例。

2、對實例添加屬性：

Agent實例有hasCapability屬性，因此可以給Agent實例添加或刪除capability。Capability實例有hasInConstraints和hasOutConstraints兩個屬性，因此可以給Capability屬性添加或刪除InConstraints和OutConstraints。InConstraints和OutConstraints都是由一些ContextState組成，而ContextState則是由類似“a_b_c”字符串形式構成，從語義的角度來說，a和c都代表argument，b代表predicate。

3、生成規劃圖：

規劃圖顯示的規劃過程，需要先輸入初始狀態和目標狀態。在點擊按鈕觸發後，系統會根據所輸入的初始狀態和目標狀態來運行後臺的規劃算法，若存在一個從初始狀態到目標狀態的規劃，系統就會以彈出框的形式顯示規劃圖。通過規劃圖，可以對規劃過程一目了然。

二、系統要求

2.1.開發和運行環境

1、硬件環境

本系統的硬件開發環境比較低，CPU為AMD A6-3670．2.70GHZ以上，內存為4GB。

2、軟件環境

軟件環境主要包括計算機系統Windows 7旗艦版，程序編寫軟件Eclipse 4.5，本體開發工具Protégé 3.4.8 Windows 64位，還有繪圖工具Graphviz 2.28，這個是以dot作為腳本語言來繪制圖形的軟件，以及JDK1.8。

3、開發語言

本系統的開發語言主要涉及到Java，OWL和Dot三種語言。OWL是一種處理WEB信息的語言，Dot是Graphviz中編寫繪圖腳本的語言。

4、運行環境

由於是Protege插件，所以需先安裝Windows 64位的Protege3.4.8，在Protege工具中運行。生成規劃圖利用了Graphviz軟件，因此也需要安裝Graphviz 2.28。電腦離線或者在線都可運行。

2.2.軟件配置

軟件開發平臺為：eclipse4.5 JDK1.8 Protege 3.4.8 Graphviz 2.28。

說明：搭建環境時首先確認JDK的版本要換成1.8；安裝Graphviz 2.28時，要安裝在C:ProgramFiles(x86)下；在特定位置存放owl文件（E：/AGVsModel/AGV1.owl），並在E盤新建文件夾temp，用於存放生成的規劃圖。此外，Protege3.4.8需要安裝64位的，安裝好後，需將能力建模插件包RP-Plugin.jar放到Protege安裝路徑下的plugins\edu.stanford.smi.protegex.owl中。

三、軟件操作說明

3.1對能力模型OWL文件進行修改

3.1.1打開能力建模平臺主界面

在對軟件操作前，需用Protege建立一個能力元模型的owl文件，並將其放在E：/AGVsModel/目錄下。

運行該Protege插件，如圖3.1所示：

圖3.1 運行界面

選擇“Open Other”，出現選擇owl文件路徑的對話框，如圖3.2所示：

圖3.2 選擇owl文件界面

選擇好owl文件後，就會出現Protege主界面，如圖3.3所示：

圖3.3 Protege主界面

接下來，需要打開能力建模插件ICCTab了。點擊窗口左上角的“Projcet”，選擇“Configure”後出現配置選擇框，如圖3.4所示。然後勾選ICCTab，就會出現RP-Tool選項卡，點擊該選項卡就會出現能力建模平臺的主界面，如圖3.5所示。

圖3.4 配置選擇框

圖3.5 主界面

3.1.2對能力模型進行修改

對能力模型進行修改的操作包括添加和刪除Agent實例，添加和刪除Capability實例，給Agent實例添加Capability，給Capability實例添加InConstraints和OutConstraints。

(1)添加和刪除Agent實例：選擇“Agent”下的某一個類（AGV），點擊“+Agent”按鈕，出現一個輸入節點名稱對話框，如圖3.6所示。點擊OK後，新節點“ab”就添加到AGV下，作為AGV的一個實例，如圖3.7所示。當選中一個Agent實例“agv”，點擊“Delete”，則該實例就會從模型中刪除。

(2)添加和刪除Capability實例，跟添加和刪除Agent實例類似，選中“Capability”類，點擊“+Capability”按鈕，出現輸入名稱對話框，如圖3.8所示，當輸入“acd”，點擊OK時，該實例就添加到模型裏面了，如圖3.9所示。當選中一個Capability實例“acd”，點擊“Delete”，則該實例就會從模型中刪除。

(3)給Agent實例添加和刪除能力：選中一個Agent實例“ab”，點擊中間“+Ca...”按鈕，出現“Select a capability”彈出框，當選擇一個能力“movetoElevator”後，點擊OK按鈕，則該能力就會顯示在列表中，如圖3.10所示。

(4)給Capability實例添加或刪除InConstraints：選擇一個Capability實例“TransportCart”，點擊中間模塊的“+Inc”按鈕，則出現InConstraints編輯框，如圖3.12所示。有兩種方式，可以從已有的ContextStates下拉列表中選擇一個，如圖3.13所示，或者自己創建一個新的ContextState。當自己創建一個新的ContextState時，一般按P（C，I）形式創建，即先點擊“P”按鈕，出現“Choose Predicate”選擇框，如圖3.14所示，選擇一個Predicate,然後點擊“（”，再點擊“C”按鈕，出現“Choose OntClass”選擇框，如圖3.15所示，選擇其中一個節點，點擊OK，然後手動輸入“，”，在點擊“I”按鈕，出現“Choose Individual”選擇框，如圖3.16所示，選擇一個Individual，最後點擊“）”按鈕，那麽一個新的ContextState就創建成功了，如圖3.17所示，當點擊OK後，該ContextState就會以C_P_I的形式添加到InConstraints列表中，如圖3.18所示。選中某個InConstraint，點擊“-InC”按鈕，則該InConstraint便會從能力模型中刪除。

(5)給Capability實例添加OutConstraintes:點擊中間模塊下方的“+OutC”按鈕，出現的對話框及接下來的操作都跟添加InConstraints相同；選中某個OutConstraint，點擊“-OutC”按鈕，則該OutConstraint便會從能力模型中刪除。

圖3.12 InConstraints editor 圖3.13 Choose ContextState 圖3.14 Choose Predicate

圖3.15 Choose OntClass 圖3.16 Choose Individual 圖3.17 Create new ContextState 圖3.18 Create new ContextState效果圖

3.2生成規劃圖

生成規劃圖模塊界面如圖3.19所示。其過程分為四步：第一步，在文本框輸入Available Agent名稱；第二部，選擇輸入Initial States和Goal States，具體操作為：點擊Initial States上方的“+”出現“InitialStates editor”選擇框，跟“InConstraints editor”相同，選擇過程也相同，Goal States的選擇輸入也是如此，若想刪除某個Initial States和Goal States，則只需選中它，然後點擊“-”按鈕；第三步，點擊“Step 4：Run”按鈕，運行規劃算法；第四步，點擊“Step 4：ShowGraph ”按鈕，則出現規劃圖的彈出框，如圖3.20所示。

圖3.19 生成規劃圖模塊界面 圖3.20 生成規劃圖

本文屬作者原創，請尊重原創。

能力建模工具-Protege插件ICCTab