嵌入式系統(tǒng)在服務(wù)機(jī)器人中的研究與應(yīng)用.pdf

1、近年來，隨著機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用逐漸從工業(yè)領(lǐng)域向著服務(wù)領(lǐng)域擴(kuò)展，其工作環(huán)境逐漸從結(jié)構(gòu)環(huán)境向著非結(jié)構(gòu)環(huán)境擴(kuò)展。服務(wù)機(jī)器人可以完成人員陪伴、家庭護(hù)理以及醫(yī)療助理等服務(wù)性工作，它對(duì)于應(yīng)對(duì)我國(guó)社會(huì)老齡化問題具有潛在的重大意義。然而，服務(wù)機(jī)器人在社會(huì)、市場(chǎng)上的推廣和普及依然存在著許多問題，其中比較突出的問題是其功耗過高以及人機(jī)交互缺乏人性化。
　　本文以電子科技大學(xué)機(jī)器人研究中心自主研制的服務(wù)機(jī)器人SRU(Service

2、Robot of UESTC)為研究對(duì)象，詳細(xì)闡述了其底層控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的全過程：從實(shí)際功能需求分析入手，提出其底層控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)；而后對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)以及嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的工作原理進(jìn)行了研究并完成了嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的移植；之后以現(xiàn)有的條件為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)SRU的底層控制系統(tǒng)的功能和任務(wù)進(jìn)行劃分，包括了其運(yùn)動(dòng)功能、數(shù)據(jù)通信功能以及語(yǔ)音交互功能，設(shè)計(jì)了其軟件框架以及每個(gè)功能任務(wù)所使用的數(shù)據(jù)包格式，并對(duì)

3、各個(gè)任務(wù)進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)；最后在SRU平臺(tái)上對(duì)所設(shè)計(jì)的底層控制軟件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。具體包括以下幾個(gè)方面的工作：
　　(1)以μC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)在Cortex-M3內(nèi)核上的移植文件為基礎(chǔ)，通過對(duì)Cortex-M4的內(nèi)核架構(gòu)以及μC/OS-Ⅲ實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行研究后，完成了μC/OS-Ⅲ在基于Cortex-M4內(nèi)核架構(gòu)的STM32F407微控制器上的移植工作，并對(duì)移植結(jié)果進(jìn)行了測(cè)試；
　　(2)以已經(jīng)移植成功的μC/O

4、S-Ⅲ為基礎(chǔ)，在對(duì)輕量級(jí)TCP/IP協(xié)議棧LwIP的工作原理進(jìn)行研究后，在LwIP提供的驅(qū)動(dòng)程序框架文件下完成了以太網(wǎng)物理芯片DP83848的驅(qū)動(dòng)程序的編制，并完成了其操作系統(tǒng)模擬層的移植工作。從而完成LwIP協(xié)議棧在μC/OS-Ⅲ上的移植，并對(duì)移植結(jié)果進(jìn)行了測(cè)試；
　　(3)在以上工作的基礎(chǔ)上，以 SRU現(xiàn)有的條件為出發(fā)點(diǎn)，把它的功能分為了三個(gè)大塊，即數(shù)據(jù)通信功能、語(yǔ)音交互功能以及運(yùn)動(dòng)功能，并對(duì)各個(gè)功能進(jìn)一步細(xì)化為多個(gè)任務(wù)，然后