试析仿人机器人多控制器通信系统的研究

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1、重庆大学硕士学位论文仿人机器人多控制器通信系统的研究姓名：陈韶飞申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：李楠2010-04中文摘要摘要仿人机器人一直是机器人领域研究的热点，代表了机电一体化的最高成就。机器人通信系统是机器人运行的基础，随着仿人机器人的快速发展，机器人的移动性、灵活性也要求越来越高，因此，对仿人机器人通信系统的研究具有重要的实际意义。本文课题旨在研究单体仿人机器人多控制器间的通信，保障多关节协调的一致性。首先，论文从研究仿人机器人的结构特点出发，将仿人机器人多控制器等效

2、成多智能体，详细论述了多智能体系统的通信模型及其通信方式。在分析仿人机器人通信系统的构成及其通信要求的基础上，提出基于CAN总线的C/S模型的多控制器通信系统，并突出强调CAN总线的实时性研究问题。理论分析静态优先级调度算法和动态优先级调度算法优缺点的后，根据CAN总线协议和仿人机器人通信特点，采用以基本CAN协议即固定优先级算法为基础，融合动态优先级调度算法的混合式调度算法，提高CAN总线通信系统的实时性，为后续仿真工作奠定理论基础。其次，运用有限状态机理论，在Simulink/Statefl

3、ow环境中搭建多控制器的CAN总线通信协议的仿真模型，包括总线模型、节点模型以及仲裁函数。并针对不同的调度算法建立不同的仿真模型，通过调整各节点的发送周期，获得不同的网络负载，通过对比分析不同网络负载情况下节点的发送成功率，验证了混合调度算法的可行性，并获得CAN网络传输数据的成功率等性能指标。最后，设计四个CAN节点组成的CAN总线通信的硬件实验平台，包括CAN控制部分、CAN收发部分以及CAN转USB接口部分。通过软件编程实现了CAN节点接收和发送程序，并将混合式调度算法应用于硬件实验系统，

4、对比分析不同调度算法在不同网络负载下各节点信息的发送成功率，从而进一步证明了理论研究的正确性。验证了基于CAN总线的通信系统具有较好的可靠性和实时性，能满足仿人机器人多控制器的通信要求。关键词：仿人机器人，CAN总线，调度算法，Stateflow，STM32微控制器I英文摘要ABSTRACTHumanoidrobothasbeenahotresearchfieldofrobots,representthehighestachievementsofmechatronics.Robot’scommu

5、nicationsystemisthebasisofrobot,withtherapiddevelopmentofhumanoidrobots,therobot'smobility,flexibilityhasbecomeincreasinglydemanding,sotheresearchhasimportantpracticalsignificance.Articleaimstoresearchthecommunicationsamongthecontrollersinasinglehuma

6、nrobotandhowtoensurethecoordinationandcoherenceofjoints.Firstly,thispaperanalyzesindetailsonstructuralfeaturesofhumanoidrobotandthemulti-controllerofhumanoidrobotisequivalenttomulti-agentsystems,discussesindetailthemulti-agentsystemcommunicationmodel

7、andcommunication.AC/Smodelofmulti-controllercommunicationsystemisproposedbasedonCANbusaswellasanalysisofthissystem’scomponentsandcommunicationrequirements,andhighlightreal-timeproblemsaboutCANbus,whichanalyzestheadvantagesanddisadvantagesofstaticprio

8、rityalgorithmanddynamicpriorityalgorithm.AccordingtothecommunicationcharactersofhumanoidrobotandCANbusprotocol,itisbettertousemix-algorithm,whichisbasicCANprotocolisbasedonafixedpriorityalgorithmcombinestwomethodsofpriorityalgorithm.Improvereal-timeo