嵌入式系統(tǒng)及其在機器人中的應用

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1、嵌入式系統(tǒng)及其在機器人控制中的應用2012-6-11（XXXX，XXXX，XXXX）摘要：介紹了嵌入式系統(tǒng)的相關概念及其特點，綜述了嵌入式系統(tǒng)在機器人運動控制系統(tǒng)、遠程控制、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等方面的相關應用。在了解了嵌入式系統(tǒng)在機器人控制中的應用現(xiàn)狀的基礎上，提出了基于嵌入式系統(tǒng)的機器人技術的發(fā)展趨勢。關鍵詞：嵌入式機器人遠程控制視頻監(jiān)控EmbeddedSystemanditsApplicationintheSystemofRobotControlXXXX（XXXX，XXXX，XXXX）Abstract:Therelatedconceptsandcharac

2、teristicsoftheembeddedsystemwereintroducedinthispaper.Themotioncontrolsystem,remotecontrolandvideomonitoringsystemswhichusedembeddedsystemwasalsoreviewed.Byunderstandingthepresentsituationoftheapplicationofembeddedsystemusedinrobotcontrol,thedevelopmenttendencyofrobottechnologyba

3、sedonembeddedsystemwasputforward.Keywords:embeddedsystem,robot,remotecontrol,videomonitoringsystems引言以嵌入式計算機為核心的嵌入式系統(tǒng)(EmbeddedSystem)是繼IT網(wǎng)絡技術之后，又一個新的技術發(fā)展方向，它以其強大而靈活的可應用性得到了計算機、通信和信息等產(chǎn)業(yè)的廣泛認可，已被廣泛應用在工業(yè)控制、交通管理、信息家電、家庭智能管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡及電子商務、環(huán)境監(jiān)測和機器人控制等領域[1]。嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)與發(fā)展將真正實現(xiàn)計算機的“無處不在”。機器人技術的發(fā)

4、展從來就是與嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展緊密聯(lián)系在一起的，機器人技術的研究就是嵌入式技術的應用，而嵌入式技術的發(fā)展必定促進機器人智能化水平。70年代中期以后，由于智能控制理論的發(fā)展和微處理器的出現(xiàn)，機器人逐漸成為研究的熱點，并且獲得了長足的發(fā)展。目前，嵌入式系統(tǒng)在機器人控制系統(tǒng)被廣泛采用。1嵌入式系統(tǒng)1.1嵌入式系統(tǒng)的定義及其特點嵌入式系統(tǒng)從應用角度出發(fā)，它是20世紀70年代以后計算機發(fā)展的一個分支，以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟、硬件可裁剪，適用于應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等方面有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。簡單的說，嵌入式系統(tǒng)是嵌入到目標體系中

5、的專用計算機系統(tǒng)[1]。嵌入式系統(tǒng)一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式軟件操作系統(tǒng)以及用戶的應用程序4大部分組成，用于實現(xiàn)對其他外部設備控制以及網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)交換等功能。針對于某種特定的應用需求，嵌入式系統(tǒng)嵌入到對象軟硬件體系中。嵌入式系統(tǒng)與普通的PC系統(tǒng)相比主要具有以下特點：(1)嵌入式系統(tǒng)功耗低，體積小，專用性強。嵌入式CPU工作在為特定用戶群設計的系統(tǒng)中，能夠把PC中許多板卡完成的任務集成到芯片內(nèi)部，有利于嵌入式系統(tǒng)設計的小型化。(2)嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般固化在存儲芯片或單片機本身中，以提高實行速度與系統(tǒng)可靠性。硬軟件都必須高效設計，系統(tǒng)要精簡

6、，對軟件代碼質(zhì)量要求很高。操作系統(tǒng)一般和軟件集成在一起。(3)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要專門的開發(fā)工具和開發(fā)環(huán)境。2嵌入式系統(tǒng)在機器人中的應用嵌入式控制器越來越微型化、功能化。微型機器人、特種機器人等也獲得更大的發(fā)展機遇，無論從控制系統(tǒng)的結構還是機器人的智能程度方面都得到了很大的提高。以索尼的機器狗為代表的智能機器寵物是最典型的嵌入式機器人控制系統(tǒng)，除了能夠?qū)崿F(xiàn)復雜的運動功能，它還具有圖像識別、語音處理等高級人機交互功能，它可以模仿動物的表情和運動行為?；鹦擒囈彩且粋€典型例子，這個價值10億美金的技術高度密集移動機器人，采用的是VxWorks操作系統(tǒng)，它可以在不

7、與地球聯(lián)系的情況下自主工作。下面從運動控制系統(tǒng)[1-4]、遠程控制[2-5]、視頻監(jiān)控系統(tǒng)[5-7]三個方面分析嵌入式系統(tǒng)在機器人中的應用情況。2.1運動控制系統(tǒng)機器人的運動控制部分一般采用ARM7來完成，主要是由于整個系統(tǒng)對實時性要求較高，利用ARM7來專門控制伺服能更好的滿足要求。圖2.1ARM7實現(xiàn)電機控制框圖圖2.2遠程控制系統(tǒng)框架圖圖2.1是ARM7實現(xiàn)電機控制的框圖，ARM7通過串口接收數(shù)據(jù)，并根據(jù)定義好的串口相關通信協(xié)議對接收到的數(shù)據(jù)進行解析，得到各個電機的轉(zhuǎn)向以及運動圈數(shù)，從而控制電機的轉(zhuǎn)動，串口數(shù)據(jù)的接收是通過中斷的方式來實現(xiàn)的。一旦有

8、數(shù)據(jù)到達，就產(chǎn)生一次中斷，在中斷服務程序中，新發(fā)送過來的數(shù)據(jù)將被保存起來，并且設