以嵌入式计算机为中心的嵌入式体系(Embedded System)是继IT 网络技能之后,又一个新的技能开展方向,它以其强壮而灵敏的可运用性得到了计算机、通讯和信息等工业的广泛认可,已被广泛运用在工业操控、交通办理、信息家电、家庭智能办理体系、网络及电子商务、环境监测和机器人操控等范畴。嵌入式体系的呈现与开展将真实完结计算机的“无处不在”。
机器人技能的开展历来便是与嵌入式体系的开展紧密联络在一起的,机器人技能的研讨便是嵌入式技能的运用,而嵌入式技能的开展必定促进机器人智能化水平。70年代中期今后,因为智能操控理论的开展和微处理器的呈现,机器人逐步成为研讨的热门,而且取得了长足的开展。现在,嵌入式体系在机器人操控体系被广泛选用。
嵌入式体系从运用视点动身,它是20世纪70年代今后计算机开展的一个分支,以运用为中心,以计算机技能为根底,软、硬件可裁剪,适用于运用体系对功用、可靠性、本钱、体积、功耗等方面有严格要求的专用计算机体系。简略的说,嵌入式体系是嵌入到方针体系中的专用计算机体系。
嵌入式体系一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式软件操作体系以及用户的运用程序4大部分组成,用于完结对其他外部设备操控以及网络的数据交换等功用。针对于某种特定的运用需求,嵌入式体系嵌入到目标软硬件体系中。
嵌入式体系与一般的PC 体系比较首要具有以下特色:(1) 嵌入式体系功耗低,体积小,专用性强。嵌入式CPU 作业在为特定用户群规划的体系中,能够把PC 中许多板卡完结的使命集成到芯片内部,有利于嵌入式体系规划的小型化。(2) 嵌入式体系中的软件一般固化在存储芯片或单片机自身中,以进步实施速度与体系可靠性。硬软件都有必要高效规划,体系要精简,对软件代码质量要求很高。操作体系一般和软件集成在一起。(3) 嵌入式体系开发需求专门的开发工具和开发环境。
嵌入式操控器越来越微型化、功用化。微型机器人、特种机器人等也取得更大的开展机会,不管从操控体系的结构仍是机器人的智能程度方面都得到了很大的进步。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操控体系,除了能够完结杂乱的运动功用,它还具有图画识别、语音处理等高档人机交互功用,它能够仿照动物的表情和运动行为。火星车也是一个典型比如,这个价值10亿美金的技能高度密布移动机器人,选用的是VxWorks 操作体系,它能够在不与地球联络的状况下自主作业。下面从运动操控体系、长途操控、视频监控体系三个方面剖析嵌入式体系在机器人中的运用状况。
机器人的运动操控部分一般选用ARM 7来完结,首要是因为整个体系对实时性要求较高,运用ARM 7来专门操控伺服能更好的满足要求。
长途用户端一个重要的功用是能实时地观看到机器人的运动姿势,所以一个视频客户端是有必要的。根据服务器/客户端的模型,在ARM 9操控板上运转着视频服务器,该视频服务器与带USB 接口的摄像头相连,摄像头实时地收集并联机器人的运动状况,并将收集到的图画编码,ARM 9操控板将经过编码紧缩后图画数据经过以太网传送到长途客户端,长途客户端在接纳到图画数据后经过解码、显现然后构成视频图画,用户也就能够观测到机器人的运动状况。
ARM 9操控板是整个体系的中心,它扮演着体系的数据中心,操控中心的人物。一方面它将摄像头收集到的视频数据经过编码后,经过以太网发送到长途用户端;另一方面它将它还需求担任将长途用户端传送过来的操控指令解析并转发给ARM 7操控板并接纳反应信息。
因为操控指令对准确性的要求以及实际的网路状况,现在大都选用TCP 协议来传送操控指令。
图画数据由摄像头收集,ARM 9经过USB 接口读取其缓存中的数据,并对图画数据进行紧缩编码。然后根据socket 编程来传送这些数据,将ARM 9作为server 端,一旦有client 端(监督渠道) 与之衔接,它将把紧缩后的数据发送曩昔。监督渠道接纳到数据后解码,然后显现在终端上。操控单位时间内图画帧显现次数就能构成流通的动画效果。
跟着网络技能的日益老练,支撑网络功用的嵌入式产品将得到越来越广泛的运用,这不只将成为嵌入式体系开展的一个热门,也将是机器人技能的一个研讨热门,根据嵌入式体系的机器人技能的未来的研讨有以下几点趋势:(1) 高集成度、低功耗、小型化。跟着嵌入是体系的微型化、智能化,机器人将朝着高智能化、高集成度、小型化方向开展;(2) 提供便利、便利的人机界面。嵌入式体系被广泛运用,首要原因是它的多媒体人机界面的便利、便利,这将使机器人的操作愈加便利便利、人性化;(3) 长途操控必成为趋势。
嵌入式体系在机器人操控体系中起到了极为重要的效果,特别是在运动操控视频图画收集、传送和显现与监测方面起到了很重要的效果,是整个操控体系的实时性、正确性得到确保的要害。在嵌入式技能的支撑以及多媒体网络技能的支撑下,对机器人进行长途操控与监测将会成为实际,而且跟着嵌入式体系以及多媒体网络技能的进一步开展,机器人技能将会有着更宽广的开展空间。