微小型机器人.ppt

扑翼式飞行器 微小型机器人需求背景 科学研究意义 现代战争的启示 美国研究计划 1、战争形态的演变 战争目的的演变（经济、制约，而不是领土） 战争攻击对象的演变（城市、港口、百姓与敌方混和） 战争手段的演变（远程、空降、小分队、侦察攻击） 2、微小型武器相关研究计划 美国DARPA 微小型武器系统最大的支持者 共设7个处: 国防技术处 特殊项目处 信息系统处 信息技术处 战术技术处 微系统技术处 先进技术处 国外专业实验室 美国iROBOT实验室是在美国处于领先地位的微小型仿生技术研究开发重点实验室之一。 重点研究开发面向微小型仿生机器人的高机动性、人机交互、多机器人协作算法、人工智能技术等核心技术，并也支持研究开发具有军事应用前景的扫雷、侦察、监视及处理对人体有毒害垃圾等系统样机。 另外，还有美国DRAPER实验室，它起源于20世纪30年代由惯性导航之父Charles Stark Draper博士创立的一个发展角运动及直线运动精确测量仪器的MIT教学实验室，后来主要研究发展和应用先进制导、导航及控制(GNC)关键技术，应用于军用和民用的飞行器、潜器、战术战略导弹、太空飞行器、无人交通工具等。 还有美国CMU大学机器人研究所、美国MIT船舶工程实验室和人工智能技术实验室、美国JPL实验室等。 3、发展的动力 微小型仿生武器平台以其机动灵活、快速响应、高度智能的特征而正成为高科技环境下局部战争和快速作战任务的新宠。 低成本、可重构、可隐蔽的微小型仿生军用武器系统，体积小，重量轻，便于携带，可通过大批量投射、空投或人工施放的方式将其布置在作战区域。 例如，在美国每个军用仓库采用一台室内型探测机器人，10年中总共节约35亿美元.因此探测机器人的市场潜力是巨大的。 嵌入式与机器人定义 嵌入式技术研究的应用 家用方面：数字电视、信息家电、智能玩具、手持通讯、存储设备的核心。 家庭智能管理系统 工业方面：机床、冶金、电子、交通、航空航天等行业技术升级的重要基础； 基于VXworks的火星探路者 社会发展方面：嵌入式Internet应用 嵌入式技术刺激了许多新的应用需求 嵌入式系统的定义 1981年Ready System发展了世界上第1个商业嵌入式实时内核（VTRX32）包含了许多传统操作系统的特征，包括任务管理、任务间通讯、同步与相互排斥、中断支持、内存管理等功能。 随后，出现了如Integrated System Incorporation (ISI)的PSOS、IMG的VxWorks、QNX公司的QNX?等，Palm OS，WinCE，嵌入式Linux，Lynx，uCOS、Nucleux，以及国内的Hopen、Delta OS等嵌入式操作系统。 今天RTOS已经在全球形成了1个产业，根据美国EMF（电子市场分析）报告，1999年全球RTOS市场产值达3.6亿美元，而相关的整个嵌入式开发工具（包括仿真器、逻辑分析仪、软件编译器和调试器）则高达9亿美元。 IEEE定义 根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义： 嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”（原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。 可以看出此定义是从应用上考虑的，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机电等附属装置。 一般定义 “以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。” 嵌入式系统定义要素 专用计算机系统(非PC智能电子设备) 以应用为中心 以计算机技术为基础 软件硬件可裁剪 适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、 功耗严格要求 知识集成应用系统（CSEA） 技术密集资金密集 高度分散不可垄断 面向应用不断创新 嵌入式系统的分类 按表现形式分： （硬件范畴） 芯片级嵌入（含程序或算法的处理器） 模块级嵌入（系统中的某个核心模块） 系统级嵌入 按实时性要求分： （软件范畴） 非实时系统（PDA） 软实时系统（消费类产品） 硬实时系统（导引头等工业和军工系统） 嵌入式硬件平台及分类 嵌入式处理器系统 嵌入式处理器 各种类型存储器 模拟电路及电源 接口控制器及接插件 嵌入式软件系统 实时操作系统（RTOS） 板级支持包（BSP） 设备驱动（Device Driver） 协议