1 导言
跟着机器人各相关技能的不断发展，机器人本体功用越来越趋于模块化，机器人的中心操控部分现已逐步从机器人本体中别离出来。以咱们自行规划、开发的“TUT03-A型医疗服务机器人”为代表的依据长途脑概念［1，2］的机器人，将大脑脱离机器人本体，大脑置于母环境中，并用无线通讯与本体进行交互。而服务机器人本体中的小脑具体完结接纳机器人大脑宣布的各种指令，操控机器人各个履行和感知组织，从而完结机器人本体各个功用模块之间彼此和谐合作的功用。“TUT03-A型医疗服务机器人” 的小脑首要由CPLD（Complex Programmable Logic Device，杂乱可编程逻辑器材）和多个MCU（Micro Control Unit， 微操控器或单片机）组成。
2机器人小脑的完结
2.1小脑整体结构
服务机器人本体首要由传感器感知模块、机械手履行模块、本体运动操控模块、语音发声模块和其它操控模块等构成。机器人小脑的结构图如图1所示。各个模块都是由单片机作为首要操控器材，而CPLD在机器人小脑中起到网络中枢的效果。CPLD经过规则的通讯协议，将无线通讯接纳到的大脑指令输送给相应的模块，将各个模块接纳到指令的反应信息经过无线通讯传输给大脑，将各个功用模块之间的数据进行交互。因为CPLD具有速度快、集成度高、I/O口资源丰富等长处，将其使用在服务机器人小脑的网络中，大大进步小脑的运转速度，并对进步机器人小脑的可扩展性具有重要的含义。
2.2 小脑中网络结构的硬件完结
服务机器人中的小脑是由单片机与CPLD组组成的一个硬件网络体系。在服务机器人的小脑中，网络中枢选用ALTERA公司的EPM7128S8415型CPLD。依据规则的网络协议，CPLD能够经过无线通讯模块接纳机器人大脑宣布的指令，依据同步码判别是否为机器人大脑发送的指令：假如接纳到的同步码为D7H，CPLD中的接纳门控单元导通，依据接纳到的地址码与预先设置的地址码进行比较，选通相应功用模块的数据通道，将数据暂存到FIFO中，一起宣布该地址模块的中止信号，将后边的数据传送到相应的地址终端。各功用模块的单片机在接纳到中止信号后，进入串行通讯中止子程序，将FIFO中的数据读出；机器人小脑中的功用模块需要向大脑传送数据时，CPLD依据接纳到恳求信号的先后，给各功用模块发送答应信号，得到答应的功用模块将向CPLD发送数据，CPLD依据各个功用模块宣布的地址码，选通单元导通，依据接纳到的地址码与预先设置的地址码进行比较，选通相应功用模块的数据通道，将数据暂存到FIFO中，一起宣布该地址模块的中止信号，将后边的数据传送到相应的地址终端。各功用模块的单片机在接纳到中止信号后，进入串行通讯中止子程序［7］，将FIFO中的数据读出。CPLD的内部结构如图2所示。
服务机器人小脑中，各个功用模块的主控单片机的RXD、TXD和INT0端别离与CPLD相连，无线通讯模块的RXD和TXD端与CPLD相连。具体的衔接示意图如图3所示。
2.3小脑中网络协议的确认
在服务机器人大脑和小脑以及小脑内部各个模块的通讯中，为保证通讯顺利，预先规则了网络协议。协议包含同步码、地址码、信息码、数据和完毕码五个部分。具体格局如图4所示。同步码是传输数据的开端，因为无线通讯模块在数据传送中参加的同步码为D7，所以在大脑与小脑网络协议中的同步码为D7H。地址码表明网络中各个通讯终端的地址，在一个字节的地址码中，将高四位界说为机器人大脑的地址，低四位界说为小脑中各个模块的地址，即在服务机器人网络地址码中，1FH代表机器人的大脑，F1H代表机器人小脑中的本体运动操控模块，具体的地址分配见表1。信息码代表即将传输的有用数据字节数。数据在网络中按字节方法传送，网络协议中的完毕码为90H。
3几个相关的问题
3.1大脑与小脑的衔接
依据目标的要求与工作环境，在服务机器人的大脑与小脑的衔接中，挑选 “SA68D11”型无线数据传输模块。无线传输模块首要完结长途大脑和机器人小脑之间的信息传输。完结使命的下达和履行的反应。
长途大脑处理操作者所宣布的指令并将其编码后，经过计算机RS232串口与无线传输模块衔接发送到小脑，小脑接纳数据经解码后加以履行。
3.2体系的可靠性与抗搅扰办法
考虑到大脑与小脑通讯可靠性的要求，在无线通讯协议中除参加同步码外，还经过信息码和完毕码判别通讯数据的正确性。对小脑的各个终端操控模块进行一致编址，并在接纳到同步信号后反应相应的答应发送信号，完结大脑与小脑、小脑中各个终端模块的握手进程，大大进步了体系通讯的抗搅扰性。
在机器人本体和小脑硬件规划中，充沛考虑到传感器与单片机、单片机与履行组织的电源搅扰问题，将操控部分的电源与履行组织的电源阻隔。在传感器与小脑的衔接中，参加了单稳态、光电阻隔等抗搅扰电路，将操控模块与履行模块别离等。上述手法和技能大大进步了硬件体系的可靠性。
4 定论
本文在介绍依据长途脑概念的医疗服务机器人小脑结构的基础上，论述了小脑在体系中的位置和效果，具体分析了小脑的整体结构、小脑中网络结构的硬件完结、小脑中网络协议的确认，以及其他相关问题。实践开发实践和使用结果表明，依据CPLD和多单片机完结机器人小脑功用的解决方案，大大缩短了服务机器人的开发周期、进步了开发渠道的灵活性、安全性与可靠性。
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