基于嵌入式Linux的移動機(jī)器人控制平臺研究.pdf

1、本文旨在設(shè)計(jì)一款具有良好可擴(kuò)展性，具備遙控功能的模塊化的教育型移動機(jī)器人控制平臺，使其既能夠滿足中小學(xué)機(jī)器人教育和比賽的需要又能滿足大專院校機(jī)器人開展機(jī)器人研究的需要。本文以ARM9處理器和嵌入式Linux為基礎(chǔ)構(gòu)建了教育機(jī)器人控制平臺的軟硬件系統(tǒng)。
　　 論文分析了當(dāng)前國內(nèi)外教育機(jī)器人的發(fā)展研究現(xiàn)狀，通過對比總結(jié)出了當(dāng)前主要存在的問題，并據(jù)此提出本文設(shè)計(jì)的教育機(jī)器人控制平臺的設(shè)計(jì)要求。
　　 依據(jù)機(jī)器人控制平臺的設(shè)計(jì)要

2、求和控制需求，在分析對比了多種嵌入式處理器的性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文提出以ARM9處理器作為機(jī)器人控制平臺的核心處理器；隨后利用模塊化設(shè)計(jì)思想規(guī)劃了機(jī)器人控制平臺的總體硬件設(shè)計(jì)方案，機(jī)器人控制平臺主要由CPU模塊和各種擴(kuò)展模塊組成，其中為了提高機(jī)器人的可擴(kuò)展性，提出以I2C總線作為模塊的標(biāo)準(zhǔn)接口，模塊接口實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，使模塊具有了可組合性和可互換性的特點(diǎn)。
　　 由于Linux系統(tǒng)具有開源免費(fèi)、可裁剪性強(qiáng)、功能強(qiáng)大等諸多優(yōu)勢，所以

3、本文選用Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)。依據(jù)層次化軟件設(shè)計(jì)思想，本文將機(jī)器人控制平臺的軟件系統(tǒng)從總體上劃分為組織協(xié)調(diào)層、執(zhí)行層、驅(qū)動層和伺服驅(qū)動層等四個層次，各層又細(xì)分為許多相對獨(dú)立的軟件模塊，提高了整個軟件系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可移植性。在軟件系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，本文首先論述了嵌入式Linux下的設(shè)備驅(qū)動程序的一般設(shè)計(jì)過程，設(shè)計(jì)了多種外部設(shè)備接口的驅(qū)動程序，使得機(jī)器人能夠擴(kuò)展更多的擴(kuò)展模塊；接著給出了幾個主要應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)過程和實(shí)例，提出以A

4、VR虛擬機(jī)作為機(jī)器人控制軟件其中AVR虛擬機(jī)在機(jī)器人控制系統(tǒng)中的運(yùn)用是本文的一個創(chuàng)新點(diǎn)，它增強(qiáng)了機(jī)器人控制平臺軟件的可移植性。
　　 本文最后設(shè)計(jì)了相關(guān)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了機(jī)器人控制平臺的設(shè)計(jì)是可行的。
　　 本文的主要成果如下：
　　 (1)構(gòu)建了以ARM9處理器和嵌入式Linux系統(tǒng)為基礎(chǔ)的機(jī)器人控制平臺，使用I2C總線對常用外圍設(shè)備接口進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，使平臺整體具備良好的模塊化水平和可擴(kuò)展性。
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