机器人感知系统标准化与模块化设计

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1、中国科学技术大学硕士学位论文机器人感知系统标准化与模块化设计姓名：蔡永娟申请学位级别：硕士专业：模式识别与智能系统指导教师：申飞20100501摘要目前，机器人跃居科技产业的主流地位，由于数字整合的需求日益增长，机器人感知系统愈来愈复杂，牵扯到的接口愈来愈多，对开放性和互操作性提出了越来越高的要求，缺乏统一的设计模型制约着我国机器人产业的发展，因而触发了对机器人感知系统模块化与标准化设计的强烈需求。本文基于软硬件分离的原则，对机器人感知系统进行模块化分解，设计标准化的感知系统数据描述规范以及用户接口格式，最后将该模型应用到机器人足部感知系统中，显示了其

2、在机器人感知系统可重用、易操作等方面的作用。文章主要包含下面几个工作内容：1)构建了具有模块化特征的仿生机器人感知系统模型：该模型以模块化架构的理念分割系统，强调各模块的可重用性，为机器人感知系统的软、硬件整合提供了较好的平台。2)重点设计了机器人感知系统的软件模块：充满弹性的软件模块改变了以往软件无法应付硬件的快速更新的问题，具体包括传感器的数据描述、感知系统节点的数据描述、通信协议规范以及机器人感知系统的用户接口函数的定义这四个部分。3)实现机器人感知系统模块化与标准化设计在足部感知系统中的应用：基于DSP硬件平台设计机器人足部感知系统，对系统的六

3、维力传感器、陀螺仪及足部感知系统节点自身进行标准的数据描述定义，并规定了统一的通信协议，在此基础上给出了标准化的用户接口函数规范，并基于LabVIEW的图形开发环境设计了感知系统数据描述的编写、读取及保存等控件，为传感器的即插即用奠定了较好基础。机器人感知系统的标准化与模块化设计能够降低机器人感知系统的开发成本，减少大量低水平的简单重复的研发工作，为建立具有广泛互操作性的机器人系统提供了一定的研究基础。关键词：机器人感知模块化标准化通信协议数据描述用户接口Abstract——-__—-————-—●—-_^_-_’—-_—_—_'_—_—_-_-_——

4、-__-----●———●_——一-ABSTRACTTechnologyneverstandsstill．Nowadaysrobothasbeenthemainstreamoftechnologyindustry．强edemandfordigitalintegrationisgrowingrapidly；alsotherobotperceptionsystemisgett吨moreandmorecomplexandinvolvingmoreandmoreinterfaces．Respectingallthesefacts，therequirements

5、fort11esystem’Sopennessandinteroperabilityaregettinghigherandhigher．Actually，noexistentandunifieddesignmodelisoneofthemostconstrainingfactorsfor也edevelopmentofourcountry’Srobotindustry,anddesigningforamodularandstandardizedrobotperceptionsystembecomesveryurgentandnecessary．Based

6、ontheprincipleofmodulardesign，amodelofrobotperceptionsystemwithmodularfeatureshasbeenbuiltandintroducedinthispaper．Byapplyingthismodularmodeltoafootperceptionsystem，itshowedagoodperformance，andwithadvantagesofreusable，easytooperateandere．Thjspapercallmainlybedividedintothefollow

7、ingparts：1、Buildamodelofrobotperceptionsystem，whichhasmodulardesignconceptandseparableframework．Themodulesofthemodelalereusableandreplaceable；2、Designasoftwaremodulefortllerobotperceptionsystem，whichhashighflexibilityandCanbeupdatedtocopewithrapidupdating0fhardwareissues．Thesoft

8、waremoduleincludesdatadescriptionofsensors，data