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《嵌入式系統(tǒng)在智能機器人中的應(yīng)用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、嵌入式系統(tǒng)在智能機器人中的應(yīng)用吉祥利(中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電子信息工程湖南長沙410075)摘要(abstract):簡要介紹嵌入式系統(tǒng)的概念，技術(shù)特點.重點闡述嵌入式系統(tǒng)在機器人控制中的應(yīng)用.以嵌入式智能足球機器人為例，利用模塊化和可擴展的思想設(shè)計和分析了硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng).嵌入式智能機器人平臺具有硬件體枳小、模塊化、易擴展、功耗低，軟件實時性強、可定制、可靠性高等優(yōu)點，其具有廣泛的應(yīng)用前景.關(guān)鍵詞(keywords):嵌入式系統(tǒng)，智能機器人，WindowsCE.NET,人機交互.1弓
2、言(Introduction)隨著科學(xué)技術(shù)的進步，機器人得到了快速的發(fā)展，促進了機器人被廣泛的應(yīng)用到
3、各行各業(yè)中.但目前機器人的智能水平并不高，仍處于初級階段，智能機器人研究面臨倆個核心問題：一是提高機器的自主性，即希望機器進一步獨立于人，具有更為友善的人一機界面；二是提高機器的適應(yīng)性，即就機器與環(huán)境的關(guān)系而言，希望加強它們之間的交互關(guān)系[1].為促進當(dāng)前智能機器人研究和應(yīng)用，迫切需要開發(fā)“具有開放式結(jié)構(gòu)的、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的嵌入式智能機器人平臺”.這種智能機器人平臺具有硬件體積小、模塊化、易擴展、功耗低，軟件實時性強、可定制、可靠性高等優(yōu)點，可以廣泛地應(yīng)用于自主式移動機器人上，將有著廣泛的應(yīng)用前景[2].2嵌入式系統(tǒng)簡介(EmbeddedIntelligentRobotintroduction
4、)一般來說，嵌入式系統(tǒng)是執(zhí)行專用功能并被內(nèi)部計算機控制的設(shè)備或者系統(tǒng)0,即嵌入到對象體系中的專用計算機系統(tǒng)0,嵌入性0,專用性0與計算機系統(tǒng)0是嵌入式系統(tǒng)的三個基木要素.它主要完成信號控制的功能，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，可作為一個部件埋藏于所控制的裝置中，它提供用戶接口、管理有關(guān)信息的輸入輸出、監(jiān)控設(shè)備工作,使設(shè)備及應(yīng)用系統(tǒng)有較高智能和性價比.嵌入式系統(tǒng)由嵌入式硬件與嵌入式軟件組成，硬件以芯片、模板、組件、控制器形式埋藏于設(shè)備內(nèi)部，軟件是實時多任務(wù)操作系統(tǒng)和各種專用軟件，一般固化在ROM或閃存中。嵌入式計算機系統(tǒng)起源于微型機時代，但很快就進入到獨立發(fā)展的單片機時代,隨后又迅速進入到電子技術(shù)領(lǐng)域中.嵌
5、入式系統(tǒng)通常包括構(gòu)成軟件的基本運行環(huán)境的硬件和操作系統(tǒng)兩部分.嵌入式處理器可以分為三類:嵌入式微處理器、嵌入式微控制器、嵌入DSP(DigitalSignalProces-sor).嵌入式;微處理器就是和通用計算機的微處理器對應(yīng)的CPU.在應(yīng)用屮，一般是將微處理器裝配在專門設(shè)計的電路板上，在母板上只保留和嵌入式相關(guān)的功能即可，這樣可以滿足嵌入式系統(tǒng)體積小和功耗低的要求[3].3實例(example)自主式足球機器人足球機器人是計算機視覺、模式識別、決策對策、自動控制、無線通信、智能體設(shè)計與電力傳動、多智能體合作等多項技術(shù)的結(jié)合體，是一個典型的智能機器人系統(tǒng)[3].3.1系統(tǒng)概述(Systemd
6、escription)系統(tǒng)的設(shè)計分成硬件系統(tǒng)設(shè)計和軟件系統(tǒng)設(shè)計兩個方面.系統(tǒng)的每個部分的設(shè)計堅持模塊化和易擴展的思想，使得此機器人平臺成為一個實時性高、可擴展性好、模塊化強的智能研究平臺[2].3.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(systemhardwaredesign)硬件主要由嵌入式微處理器板和驅(qū)動控制器構(gòu)成，包括控制處理，電機驅(qū)動、感知顯示、無線通訊、電源轉(zhuǎn)換等模塊.系統(tǒng)采用集屮式控制方式，嵌入式主板負責(zé)整個系統(tǒng)的控制決策、視覺處理、運動規(guī)劃以及總體控制等，是機器人的控制屮心，承擔(dān)機器人運動的人量實時計算工作。它的性能將直接影響機器人的實時性能，它是整個機器人的控制中心[4].各功能模塊介紹如下：(1)
7、控制模塊是智能平臺的控制中心，負責(zé)與其它各個子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通訊，因此選用了一款性能較高，異有豐富接口的嵌入式計算機主板.這款主板支持的CPU主頻為1.0GHz,高度集成了聲卡、顯卡和網(wǎng)絡(luò)等功能.主板設(shè)備采用PCi技術(shù)，具有良好的計算性能，非常適合于機器人.(1)感知模塊主要包括視覺系統(tǒng)、語咅交互、激光檢測等。視覺系統(tǒng)采用2個USB攝像頭，由計算機通過串口發(fā)送控制命令到云臺，控制其俯仰角和側(cè)擺角.利用雙目視覺系統(tǒng)可以實現(xiàn)Bi主機器人的自定位和目標(biāo)檢測與跟蹤等；人機交互的嵌入式語音識別與合成系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對特定命令集的識別.用戶可以直接通過語音向機器人發(fā)送控制命令，完成諸如前進、后退、找球等基本動
8、作，同時還可以完成避障、射門等需要環(huán)境信息的復(fù)雜動作.同時機器人可以通過語咅合成系統(tǒng)完成自我介紹以及和用戶對話等功能，這在導(dǎo)游和娛樂機器人領(lǐng)域?qū)⒂泻艽蟮膽?yīng)用空間.(2)顯示模塊完成LCD觸摸屏與PC嵌入式模塊連接，實現(xiàn)顯示功能和人機交互功能.(3)無線網(wǎng)通信模塊實現(xiàn)機器人與PC機的遠程通訊。網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)采用Client/Server的結(jié)構(gòu)體系，創(chuàng)建了WinCE.NET操作系統(tǒng)下的網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，同時
