[机器人软件架构]使用分层的方法设计机器人软件VIP免费

[机器人软件架构]使用分层的方法设计机器人软件 目录 1. 驱动层 2. 平台层 3. 算法层 4. 用户接口层 机器人软件架构是典型的控制回路的层次集， 包含了高端计算平台上的高级任务规划、运动控制回路以及最终的现场可编程门阵列（FPGA）。 在这中间，还有循环控制路径规划、机器人轨迹、障碍避让和许多其他任务。 这些控制回路可在不同的计算节点（包括台式机、实时操作系统以及没有操作系统的自定制处理器）上以不同的速率运行。 在某些时候，系统中的各个部分必须一同运行。 通常情况下，这需要在软件和平台间预定义一个非常简单的界面—就如控制和监测方向与速度般简单。 共享软件栈的不同层次的传感器数据是一个不错的想法，但会给集成带来相当大的麻烦。 每个参与机器人设计的工程师或科学家的理念都有所不同，举例来说，同一个架构对于计算机科学家来说运作良好，而在机械工程师那里可能就无法正常工作。 如图1 所示，拟议的移动机器人软件架构由下列图形所表示的三至四层系统构成。 软件中的每一层只取决于特定的系统、硬件平台或机器人的终极目标，与其上下层的内容完全不相关。 典型的机器人软件包括驱动程序、平台和算法层组件，而具备用户交互形式的应用包含了用户界面层（该层可能不需要完全自主实现）。 图 1 . 机器人参考架构 该范例中的架构为带有机械手臂的自主移动机器人，它能够执行路径规划、障碍避让和地图绘制等任务。 这类机器人的应用范围在真实世界十分广泛，包括农业、物流或搜索和救援。 板载传感器包括编码器、惯性测量单元（IMU）、摄像头和多个声纳及红外（IR）传感器。 传感器聚变可以用来整合针对本地化的编码 器和 IMU 数据 ，并定义机器人环境地图。 摄像头则用于识别载板机械手臂握住的物体，而机械手臂的位置由平台层上执行的运动学算法所控制，声纳和红外传感器可以避开障碍物。 最后，转向算法被用来控制机器人的移动，即车轮或履带的移动。 图 2 就是基于移动机器人架构的美国宇航局机器人。 图 2 . Su perDroid Robots 设计的移动机器人 开发人员可以借助 NI LabVIEW 系统设计软件来实现这些移动机器人的平台层。 LabVIEW 可用于设计复杂的机器人应用—从机械手臂延伸到自主车辆开发。 该软件提取 I/O 并可与多种硬件平台集成，帮助工程师和科学家提高了他们的开发效率。 NI CompactRIO 硬件平台在机器人开发中十分常用，它包括了集成的实时处理器...