仿人機(jī)器人的分布式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2012年04月12日11:09:22 本網(wǎng)站我要評論(2)字號：T | T | T

關(guān)鍵字：通信可靠性

楊　斌，蘇劍波
上海交通大學(xué)自動化系，上海

摘　　　要：針對仿人機(jī)器人系統(tǒng)自由度多，實(shí)時性與可靠性要求高的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于ＣＡＮ總線的具有Ｗｉｎｄｏｗｓ與ＲＴＬｉｎｕｘ系統(tǒng)的雙主機(jī)的主控層結(jié)構(gòu)的分布式控制系統(tǒng)，整個控制系統(tǒng)采用集中管理分散控制的方式，按照控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能劃分為主控層、通信層、協(xié)調(diào)執(zhí)行層３層。ＣＡＮ總線與一般通信總線相比，它的數(shù)據(jù)通信具有較強(qiáng)的實(shí)時性，并且ＣＡＮ總線連線簡單，降低了系統(tǒng)連線的復(fù)雜程度，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。其中基于Ｗｉｎｄｏｗｓ的控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)仿人機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)的調(diào)試以及傳感數(shù)據(jù)的顯示；基于ＲＴＬｉｎｕｘ的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的實(shí)時運(yùn)動控制。實(shí)驗(yàn)表明提出的分布式控制系統(tǒng)操作簡便、安全可靠、實(shí)時性強(qiáng)，能充分滿足仿人機(jī)器人系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)動控制的要求。

關(guān)　鍵　詞：仿人機(jī)器人；分布式控制；雙主機(jī)；實(shí)時性

１　引　言
近年來，仿人機(jī)器人已成為機(jī)器人領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。仿人機(jī)器人具有其他類型機(jī)器人無法比擬的優(yōu)勢，便于融入人類日常生活和工作環(huán)境中，協(xié)助人類完成具體的任務(wù)［１］。然而仿人機(jī)器人作為一個復(fù)雜的多自由度系統(tǒng)，需要有效利用自身多傳感信息來感知外界環(huán)境及自身狀態(tài)變化，并對其運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，因此要求其控制系統(tǒng)需要有很高的可靠性和實(shí)時性。本文針對仿人機(jī)器人的特點(diǎn)，從系統(tǒng)可靠性，穩(wěn)定性，實(shí)時性以及整體性能的優(yōu)化等多方面出發(fā)，設(shè)計(jì)了基于ＣＡＮ總線協(xié)議的系統(tǒng)總線以及基于Ｗｉｎｄｏｗｓ和ＲＴＬｉｎｕｘ雙系統(tǒng)的仿人機(jī)器人主控層結(jié)構(gòu)的分布式控制系統(tǒng)。本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在ＭＩＨＩ（ＭｉｎｉＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＨｕｍａｎｏｉｄｒｏｂｏｔＩ）仿人機(jī)器人平臺上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)調(diào)試方便，可很好地控制仿人機(jī)器人的各驅(qū)動電機(jī)協(xié)調(diào)工作，保證仿人機(jī)器人運(yùn)動的穩(wěn)定性和實(shí)時性。

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