嵌入式系统及其在机器人控制中应用.doc

嵌入式系统及其在机器人控制中的应用 XXXXX （XXXXXXX，XXXX，XXXXX） 摘要：介绍了嵌入式系统的相关概念及其特点，综述了嵌入式系统在机器人运动控制系统、远程控制、视频监控系统等方面的相关应用。在了解了嵌入式系统在机器人控制中的应用现状的基础上，提出了基于嵌入式系统的机器人技术的发展趋势。 关键词：嵌入式 机器人 远程控制 视频监控 Embedded System and its Application in the System of Robot Control XXXXXXX (XXXXXXX, XXXXXXX, XXXXXXXX) Abstract: The related concepts and characteristics of the embedded system were introduced in this paper. The motion control system, remote control and video monitoring systems which used embedded system was also reviewed. By understanding the present situation of the application of embedded system used in robot control, the development tendency of robot technology based on embedded system was put forward. Keywords: embedded system, robot, remote control, video monitoring systems 引言 以嵌入式计算机为核心的嵌入式系统(Embedded System)是继IT网络技术之后，又一个新的技术发展方向，它以其强大而灵活的可应用性得到了计算机、通信和信息等产业的广泛认可，已被广泛应用在工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、网络及电子商务、环境监测和机器人控制等领域[1]。嵌入式系统的出现与发展将真正实现计算机的“无处不在”。 机器人技术的发展从来就是与嵌入式系统的发展紧密联系在一起的，机器人技术的研究就是嵌入式技术的应用，而嵌入式技术的发展必定促进机器人智能化水平。70年代中期以后，由于智能控制理论的发展和微处理器的出现，机器人逐渐成为研究的热点，并且获得了长足的发展。目前，嵌入式系统在机器人控制系统被广泛采用。 1 嵌入式系统 1.1 嵌入式系统的定义及其特点 嵌入式系统从应用角度出发，它是20世纪70年代以后计算机发展的一个分支，以应用为中心，以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面有严格要求的专用计算机系统。简单的说，嵌入式系统是嵌入到目标体系中的专用计算机系统[1]。 嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式软件操作系统以及用户的应用程序4大部分组成，用于实现对其他外部设备控制以及网络的数据交换等功能。针对于某种特定的应用需求，嵌入式系统嵌入到对象软硬件体系中。 嵌入式系统与普通的PC系统相比主要具有以下特点： (1) 嵌入式系统功耗低，体积小，专用性强。嵌入式CPU工作在为特定用户群设计的系统中，能够把PC中许多板卡完成的任务集成到芯片内部，有利于嵌入式系统设计的小型化。 (2) 嵌入式系统中的软件一般固化在存储芯片或单片机本身中，以提高实行速度与系统可靠性。硬软件都必须高效设计，系统要精简，对软件代码质量要求很高。操作系统一般和软件集成在一起。 (3) 嵌入式系统开发需要专门的开发工具和开发环境。 2 嵌入式系统在机器人中的应用 嵌入式控制器越来越微型化、功能化。微型机器人、特种机器人等也获得更大的发展机遇，无论从控制系统的结构还是机器人的智能程度方面都得到了很大的提高。以索尼的机器狗为代表的智能机器宠物是最典型的嵌入式机器人控制系统，除了能够实现复杂的运动功能，它还具有图像识别、语音处理等高级人机交互功能，它可以模仿动物的表情和运动行为。火星车也是一个典型例子，这个价值10亿美金的技术高度密集移动机器人，采用的是VxWorks操作系统，它可以在不与地球联系的情况下自主工作。下面从运动控制系统[1-4]、远程控制[2-5]、视频监控系统[5-7]三个方面分析嵌入式系统在机器人中的应用情况。 2.1 运动控制系统 机器人的运动控制部分一般采用ARM 7来完成，主要是由于整个系统对实时性要求较高，利用ARM 7来专门控制伺服能更好的满足要求。 图2.1 ARM 7实现电机控制框图