[论文解读] Proceedings of the Third International Workshop on Domain-Specific Languages and Models for Robotic Systems (DSLRob 2012)

Christian Schlegel, Ulrik Pagh Schultz+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 20, 2013

Model-Driven Software Engineering Techniques被引用 3

一句话总结

本文介绍了第三届国际机器人系统领域特定语言与模型研讨会（DSLRob 2012），探讨了领域特定语言（DSLs）与模型驱动架构（MDA）如何通过支持高层次、聚焦抽象的开发方式，应对机器人系统复杂性的问题。其主要贡献在于证明了DSLs与模型能够系统化、高效地管理机器人系统中诸如并发性、不确定性与时间约束等横切关注点，相较于通用编程语言，提供了更契合的解决方案。

ABSTRACT

Proceedings of the Third International Workshop on Domain-Specific Languages and Models for Robotic Systems (DSLRob'12), held at the 2012 International Conference on Simulation, Modeling, and Programming for Autonomous Robots (SIMPAR 2012), November 2012 in Tsukuba, Japan. The main topics of the workshop were Domain-Specific Languages (DSLs) and Model-driven Architecture (MDA) for robotics. A domain-specific language (DSL) is a programming language dedicated to a particular problem domain that offers specific notations and abstractions that increase programmer productivity within that domain. Models-driven architecture (MDA) offers a high-level way for domain users to specify the functionality of their system at the right level of abstraction. DSLs and models have historically been used for programming complex systems. However recently they have garnered interest as a separate field of study. Robotic systems blend hardware and software in a holistic way that intrinsically raises many crosscutting concerns (concurrency, uncertainty, time constraints, ...), for which reason, traditional general-purpose languages often lead to a poor fit between the language features and the implementation requirements. DSLs and models offer a powerful, systematic way to overcome this problem, enabling the programmer to quickly and precisely implement novel software solutions to complex problems within the robotics domain.

研究动机与目标

• 研究领域特定语言（DSLs）如何提升机器人系统开发的生产力与精确度。
• 探讨模型驱动架构（MDA）在以适当抽象层次指定机器人系统功能方面的作用。
• 解决通用编程语言与机器人系统固有的横切关注点（如并发性、不确定性与实时约束）之间的不匹配问题。
• 推广系统化、领域特定的解决方案，使语言特性与机器人领域的独特需求相匹配。

提出的方法

• 研讨会聚焦于面向机器人领域的领域特定语言（DSLs）的设计与应用，强调针对问题的抽象。
• 推广模型驱动架构（MDA）作为在高层次抽象上指定机器人系统行为的框架。
• 该方法涉及创建反映机器人系统关注点（如传感器集成、执行控制与实时控制）的专用符号与构造。
• 该方法通过领域特定建模实现关注点分离，降低混合软硬件系统中的复杂性。
• 研讨会促进了对支持DSL与MDA集成的实用工具与框架的讨论。
• 强调使用形式化模型指导实现，同时保持表达力与可维护性。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何有效设计领域特定语言（DSLs），以应对机器人系统开发中的独特挑战？
• RQ2 与通用编程语言相比，模型驱动架构（MDA）在指定与实现机器人系统方面有何改进？
• RQ3 DSL中的哪些抽象与符号最能支持机器人领域中诸如并发性、不确定性与时间约束等横切关注点？
• RQ4 如何将DSL与MDA集成到现有的机器人软件开发流程中？
• RQ5 有哪些证据支持DSL与模型能够提升机器人软件开发的生产力与精确度？

主要发现

• DSLs与模型驱动架构（MDA）通过使语言特性与领域特定需求相匹配，为机器人软件开发提供了更系统化、更高效的途径。
• 使用领域特定抽象可减轻与并发性、不确定性等横切关注点相关的认知负担与实现复杂度。
• 在高层次抽象上进行建模可更清晰地指定系统行为，从而提升可维护性与正确性。
• 研讨会表明，DSL与MDA作为机器人领域中一个独立的研究方向，正日益受到关注与重视。
• DSL与MDA的集成有助于提升编程语言能力与机器人系统复杂、整体性特征之间的契合度。