Model-based systems engineering (MBSE) is a methodology that exploits system representation during the entire system life-cycle. The use of formal models has gained momentum in robotics engineering over the past few years. Models play a crucial role in robot design; they serve as the basis for achieving holistic properties, such as functional reliability or adaptive resilience, and facilitate the automated production of modules. We propose the use of formal conceptualizations beyond the engineering phase, providing accurate models that can be leveraged at runtime. This paper explores the use of Category Theory, a mathematical framework for describing abstractions, as a formal language to produce such robot models. To showcase its practical application, we present a concrete example based on the Marathon 2 experiment. Here, we illustrate the potential of formalizing systems -- including their recovery mechanisms -- which allows engineers to design more trustworthy autonomous robots. This, in turn, enhances their dependability and performance.


翻译:基于模型的系统工程(MBSE)是一种方法,它利用了整个系统生命周期的系统代表性。过去几年来,正式模型的使用在机器人工程中获得了势头。模型在机器人设计中发挥着关键作用;模型作为实现整体特性的基础,例如功能可靠性或适应性复原力,并促进模块的自动生产。我们提议在工程阶段之后使用正式的概念化,提供可以运行时加以利用的准确模型。本文探讨使用“分类理论”这一描述抽象的数学框架,作为制作此类机器人模型的正式语言。为了展示其实际应用,我们以马拉松2号实验为基础,举了一个具体例子。我们在这里展示了使系统正规化的潜力,包括其恢复机制,使工程师能够设计更可信赖的自主机器人。这反过来又增强了其可靠性和性能。</s>

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《工程》是中国工程院(CAE)于2015年推出的国际开放存取期刊。其目的是提供一个高水平的平台,传播和分享工程研发的前沿进展、当前主要研究成果和关键成果;报告工程科学的进展,讨论工程发展的热点、兴趣领域、挑战和前景,在工程中考虑人与环境的福祉和伦理道德,鼓励具有深远经济和社会意义的工程突破和创新,使之达到国际先进水平,成为新的生产力,从而改变世界,造福人类,创造新的未来。 期刊链接:https://www.sciencedirect.com/journal/engineering
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