隨着高新技術的發展,機器人在各個行業,各個領域的使用率節節攀升。而機器人的發展,於嵌入式計算機爲核心的嵌入式系統是密不可分的。目前,嵌入式系統在機器人控制系統被普遍採用。服務器
嵌入式控制器愈來愈微型化、功能化。微型機器人、特種機器人等也得到更大的發展機遇,不管從控制系統的結構仍是機器人的智能程度方面都獲得了很大的提升。以索尼的機器狗爲表明的智能機器寵物是最典型的嵌入式機器人控制系統,除了可以實現複雜的運動功能,它還具備圖像識別、語音處理等高級人機交互功能,它能夠模仿動物的表情和運動行爲。火星車也是一個典型例子,這個價值10億美金的技術高度密集移動機器人,採用的是VxWorks 操做系統,它能夠在不與地球聯繫的狀況下自主工做。下面從運動控制系統、遠程控制、視頻監控系統三個方面分析嵌入式系統在機器人中的應用狀況。網絡
2.1 運動控制系統框架
機器人的運動控制部分通常採用ARM 7來完成,主要是因爲整個系統對實時性要求較高,利用ARM 7來專門控制伺服能更好的知足要求。編碼
圖2.1 ARM 7實現電機控制框圖 圖2.2 遠程控制系統框架圖人工智能
圖2.1是ARM 7實現電機控制的框圖,ARM 7經過串口接收數據,並根據定義好的串口相關通訊協議對接收到的數據進行解析,獲得各個電機的轉向以及運動圈數,從而控制電機的轉動,串口數據的接收是經過中斷的方式來實現的。一旦有數據到達,就產生一次中斷,在中斷服務程序中,新發送過來的數據將被保存起來,而且設置標誌位爲真,用以通知主任務有新的數據到達,能夠調用電機驅動程序來實現電機的運動。操作系統
2.2 遠程控制調試
圖2.2是遠程控制系統的框架圖,任何能鏈接上互聯網的地方的用戶,在遠程用戶端,OPENGL 仿真將預演用戶所輸入的機器人控制命令後機器人的運動軌跡,而且將機器人的運動軌跡作相應的反解,從而獲得各個控制關節,即相應的電機的運動數據,這些數據經過互聯網傳送到近端控制中心ARM 9控制板上,經過它轉發給實時控制板ARM7,ARM7就控制伺服驅動器讓電機按預約的軌跡運動,從而實現機器人的遠程控制。視頻
遠程用戶端一個重要的功能是能實時地觀看到機器人的運動姿態,因此一個視頻客戶端是必須的。基於服務器/客戶端的模型,在ARM 9控制板上運行着視頻服務器,該視頻服務器與帶USB 接口的攝像頭相連,攝像頭實時地採集並聯機器人的運動狀態,並將採集到的圖像編碼,ARM 9控制板將通過編碼壓縮後圖像數據經過以太網傳送到遠程客戶端,遠程客戶端在接收到圖像數據後通過解碼、顯示從而造成視頻圖像,用戶也就能夠觀測到機器人的運動狀態。blog
ARM 9控制板是整個系統的核心,它扮演着系統的數據中心,控制中心的角色。一方面它將攝像頭採集到的視頻數據通過編碼後,經過以太網發送到遠程用戶端;另外一方面它將它還須要負責將遠程用戶端傳送過來的控制命令解析並轉發給ARM 7控制板並接收反饋信息。接口
圖2.3 遠程機器指令流程
圖2.3顯示了遠程指令的數據流向以及機器人的運動狀態反饋給遠端用戶的數據流向。 遠端用戶經過人機交互界面將所要求機器人運動姿態位置的指令輸入到遠端PC 中,通過網絡傳輸到達ARM 9控制中心,ARM 9控制中心這裏扮演着近段調試模式中那個近端PC 的角色,在接收到遠端數據後通過數據處理後,控制其串口將串口數據包發送到ARM 7控制板上,ARM7控制板接收到數據後解析數據而且驅動電機的伺服驅動器,從而實現對機器人地控制。
因爲控制命令對準確性的要求以及現實的網路狀況,目前多數採用TCP 協議來傳送控制命令。
人工智能機器人的發展已成爲一股不可忽視的科學潮流,智能機器人的開發愈來愈收到科研人員的重視。而嵌入式機器人控制系統是機器人重要的組成部分,主要對操做機的控制,以完成特定任務。隨着嵌入式系統的發展,機器人技術在將來有着更廣闊的發展空間。