开放式移动机器人嵌入式控制系统的设计与实现

为了解决封闭式移动机器人控制系统存在的诸多问题,提出并实现了一种基于32位嵌入式系统的开放式移动机器人控制系统。开放式控制器集成了友好的人机界面、两种无线通讯接口和多种串行接口,通过串口与本体控制器通讯。系统软件采用嵌入式μC/GUI、轻量级TCP/IP协议栈LwIP和实时多任务操作系统内核μC/OS-II,以多任务和多任务通讯机制管理移动机器人各应用功能模块。讨论了命令控制

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第2 4卷第 9期20 0 7年 9月

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开放式移动机器人嵌入式控制系统的设计与实现刘其峰，朱世强，刘松国，罗利佳(江大学机械电子控制工程研究所，江杭州 30 2 )浙浙 107

摘要：了解决封闭式移动机器人控制系统存在的诸多问题，出并实现了一种基于 3为提 2位嵌入式系 统的开放式移动机器人控制系统。开放式控制器集成了友好的人机界面、种无线通讯接口和多种串两 行接口，过串口与本体控制器通讯。系统软件采用嵌入式 I/ U、量级 T P I通￣ G I轻 C C/P协议栈 L l w P和实

时多任务操作系统内核￣/ SI,多任务和多任务通讯机制管理移动机器人各应用功能模块。讨论 CO—以 I

了命令控制台和无线通讯等开放式应用方法。将提出的控制系统应用于吸尘机器人平台，实验表明，该系统具有良好的开放性，为功能扩展、多机协调、程控制和人机混合控制提供了解决方案。远关键词：动机器人；制系统；放式；移控开多任务

中图分类号： P 4 T 22

文献标识码： A

文章编号： 0— 5120 )9 05— 4 1 1 45 (07 0— 06 0 0

D e i n an m p e e a i n o m be sg d i l m nt to fe dde p n c nt o yse o o ie r bo d o e o r ls t m fm b l o t

LU Q— n, HU S i in, I o gg o U ii I ie g Z h— a g L U S n -u,L O L— a f q j( ntue f Me arn o t l n ier g Z e a g U i r t, a g h u 3 0 2,C ia Istt o c t i C nr gnei, h i nv s y H n zo 0 7 hn ) i h o c oE n jn ei 1Absr c t a t:I r e o o ec me t nh r n r blms e itn n cos o r ls se o bie r b t a e c to y tm n o d rt v r o

he i e e tp o e x sig i l e c nto y tm fmo l o o, n op n onr ls se ba e n 3 b t mb d d s se wa e i e nd i lm e td. The o e o tolr c mmu c ts wi h e ha ia o— s d o 2一 is e e de y tm s d sgn d a mp e ne p n c nrl o e niae t t e m c nc lc n h to lrt o g r le hr u h UART n itg ae re d y u e n ef c a d n e r ts fi n l s rit ra e,t n fwie e sc m mu c to eh d n o e i lp rs wo kidso r l s o niai n m t o s a d s me s ra o t. Em b d d IC/GUI,lg tweg te e de x i h ih mbe e dd d TCP/I r tc la IC/OS—I whih p s e s d o d p rom a c n e ltme P p o o o nd x I, c o s s e a g o e fr n e i r a i a d m u ts n hi k,wee a pl d i hes se s fwa e Th p lc to f c in r sg d b s d o h c a s o lia k a r p i n t y t m ot r . e e a p ia in、 un to swe ede ine a e n t e me h nim fmu t s t a d mu t s c n hia k—ommu c to . Op p lc t swe e d s use o u ig o h o s l nd wiee s c niai n en a p iai r ic s d f c sn n t e c n o e a r ls ommunc to s Re ut f on iai n . s lso e p rme t n t uo m o scea n o o ndc t h t he p o o e o to y t m a pe e f m a c x e i ns o he a tno u l nig r b ti ia et a,t r p s d c nr ls se h s ao n p ror n e,a d p o ie n r vd s a g o lto m o u to s e p ndng,m ut—o o olboa i o d paf r frf n

cin x a i lir b tc la rtng,r mo e c nto n n m a hie— a e y rd c n r 1 e t o r la d ma— c n b s d h b i o to. Ke r y wo ds:mo l o o;c n r ls se;o n;m utt s bi r b t o to y tm e pe lia k

0前

言

的主要思想，结合国内外对移动机器人控制系统应该具有可移植性、扩展性和可重用性的普通认同，可笔

当前，国内外在移动机器人领域的研究不断深入。 传统封闭式控制系统在扩展性、机交互和网络化方人

者提出并实现基于 3 2位嵌入式控制器的开放式移动机器人控制系统。

面的缺陷，约了移动机器人在多传感器信息融合、制多任务规划、多机器人协同和远程控制等方面的应用，同

1控制系统结构根据分层递阶结构模型，动机器人控制系统划移分为控制级、调级和组织级 3个层次，别由本体控协分制器、开放式控制器和开放式应用实现，制系统硬件控配置，图 1所示。控制级负责机器人本体的实时运如动控制、作业控制和机器人一境交互，调级负责机环协

时也促使多任务处理能力和控制系统开放性成为当前国际上移动机器人研究领域的热点。目前国内外还没

有提出被学术界公认的开放式移动机器人标准和规范，研究工作侧重于控制系统体系结构理论¨和支’持多任务的软件环境’。国内有采用笔记本电脑作 为开放式控制器的研究，笔记本电脑作为控制器但存在高成本、高功耗和安装困难的不足。根据 Wii . la E F总结的开放式机器人控制系统 ln收稿日期： 0 7— 3—2 20 0 7

器人系统决策、多任务的规划和智能控制，组织级负责机器人与其它机器人和网络节点的通讯与协调。

作者简介：其峰 ( 9 2一)男，江衢州人，刘 18,浙主要从事智能控制与仿真方面的研究。

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