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《中北大学》 2005年
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智能机器人嵌入式系统应用研究

张军  
【摘要】:伴随着机器人技术的飞速发展,机器人走进人们的日常生活,服务于家庭及各类公共场所将不再遥远。截止目前,制约机器人普及推广的关键问题是成本和功耗,因此降低成本和减小功耗比新技术的开发更为重要。而另一方面,嵌入式系统以其独特的优势,适应机器人对功能、可靠性、成本、功耗等的严格要求。本文深入研究了嵌入式系统的相关知识,探究一种通用并有效的智能机器人嵌入式控制平台。本论文的主要工作涉及以下方面: (1)在分析机器人嵌入式控制体系的基础上,以中科院自动化研究所高创中心研发的中型组足球机器人为研究对象,提出了多DSP的机器人嵌入式控制体系,进行以TI公司高端DSP TMS320C6711为主控制器的嵌入式系统硬件平台设计,以及TMS320C6711与各功能子系统的接口设计,替代目前普遍采用的以PC机主板或工控计算机的控制架构。它使得控制系统的成本降低了3-4倍,功耗仅为原来控制架构的1/4-1/3。 (2)对现有的嵌入式操作系统进行分析对比,结合智能机器人控制系统的特点,选择了μC/OS-II作为机器人的嵌入式实时操作系统,并把它移植到主控制系统的处理器中。在操作系统之上,合理规划机器人的任务模块,设计应用程序,实现对各功能子系统的数据通信、控制管理。 (3)探讨嵌入式Internet的实现。着重研究了嵌入式Internet的重点内容—嵌入式TCP/IP协议栈,以以太网控制器AX88796为核心设计了嵌入式网络接口原理图,并设计其与DSP的接口电路;在实时操作系统μC/OS-II下实现了LwIP TCP/IP协议栈,使机器人控制系统初步具备了网络接入的功能。
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