基于C／S结构的空间机械臂控制系统软件架构设计-论文.pdf

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1、JournalofComputerApplicationsISSN1001—90812014．．10．10计算机应用，2014，34(10)：3059—3064CODENJYIIDUhttp：／／www．joca．cn文章编号：1001—9081(2014)10—3059—06doi：10．11772／j．issn．1001—9081．2014．10．3059基于C／S结构的空间机械臂控制系统软件架构设计张光辉。，王耀南(湖南大学电气与信息工程学院，长沙410082)(}通信作者电子邮箱631004979@qq．con)摘要：为了获得性能优

2、越、实用性强的空间机械臂控制软件，提出了一种C／S结构下基于多线程和循环队列的空间机械臂控制系统软件架构，并详细介绍了各线程及队列的实现过程。在分析空间机械臂控制软件的特点和功能需求的基础上，按照横向分块、纵向分层的原则，将机械臂控制软件的各项功能合理分配到四个并行线程中，借助两个循环队列构建缓存机制，以提高控制系统的数据处理能力并减少不必要的等待时间。四个线程及两个循环队列之间相互通信，协同工作。实验结果表明，该架构能够以较小的控制延迟实现机械臂的运动控制，架构性能满足实际控制需求，证明了方案的有效性和可行性。关键词：空间机械臂；多线程；

3、循环队列；软件架构；运动控制中图分类号：TP241文献标志码：ASoftwarearchitecturedesignforspacemanipulatorcontrolsystembasedonC／SstructureZHANGGuanghui．WANGYaonan(CollegeofElectricalandInformationEngineering，HunanUniversity,ChangshaHunan410082，China)Abstract：Toachievehigh—performanceandpracticalspacem

4、anipulatorcontrolsoftware，asoftwarearchitectureforspacemanipulatorcontrolsystembasedonmultithreadingandround—robinqueuewasproposedundertheC／Sstructure，aswellthedetailsofimplementation．Afteranalyzingthefeaturesandfunctionalrequirementsofspacemanipulatorcontrolsoftware，theva

5、riousfunctionsofmanipulatorcontrolsoftwareweredistributedtofourdifferentparallelthreads，accordingtotheprincipleoftransverseblockandverticalstratification，andtworound—robinqueueswerecreatedforcaching，toimprovethecontrolsystem’Sdataprocessingabilityandreduceunnecessarywaitin

6、gtime．Thosefourthreadsandtworound—robinqueuescommunicatedwitheachothertoworktogether．Theexperimentalresultsshowthatitiseasyenoughtocontrolspacemanipulatorswithashortdelaythroughthissoftwarearchitecture，andtheperformancemeetstheactualneeds，whichprovestheeffectivenessandfeas

7、ibilityofthisscheme．Keywords：spacemanipulator；multithreading；round—robinqueue；softwarearchitecture；motioncontrol造，使其适用于服务机器人嵌入式平台，取得了一些成果，但工0引言作量太大，目前仍处于起步阶段，距离工程实践还有较大距离；空间机械臂作为在轨支持、服务的一项关键技术已经进人孟宪栋针对空间机器人平台，提出基于嵌入式Linux的三层太空，如：加拿大的航天飞机遥操作机械臂系统(ShuttleRemote软件系统架构，但架构细节不足

8、，难以应用于实践。国外则将ManipulatorSystem，SRMS)J、美国的移动服务系统(Mobile重点放到了开源通用机器人控制系统软件架构的研发上，比较ServiceS