论文部分内容阅读
本文以国家863计划课题“挖掘机器人技术”为背景，在我所现有的挖掘机器人试验平台上，探讨了基于分布式的实时嵌入式控制系统在机器人上的实现方法，实现了挖掘机器人的节能和自动挖掘功能。 从集中式控制到分布式控制的改变，使得机器人的每一个执行部件都有一个独立的控制器进行控制。挖掘机器人整个控制系统处于一种恶劣的工作环境中，且系统须满足小体积、小功耗、具有高可靠性和抗干扰能力的要求，因此该系统必定是一个嵌入式实时控制系统。 本文首先介绍了分布式控制、嵌入式系统和实时操作系统的概念，分析了嵌入式实时控制系统的发展历程，现状和趋势，阐述了其特点及在机器人控制上的应用。在对挖掘机工作特点进行分析后，提出了在我所已有的挖掘机器人集中式控制结构上，引入分布式的嵌入式实时控制系统的策略。 本文对挖掘机器人节能和自动挖掘控制进行了建模，并对嵌入式控制系统实时性与开放性进行了分析，提出了以PC／104为上位机主控制器和ADuC812为下位机智能节点的分布式控制结构的方案。在智能节点的硬件设计中，紧紧围绕了机器人嵌入式控制系统在实时性，开放性和可靠性上的要求，并尽量采用模块化的方法，使得控制器的体积小，开发周期短，成本低。在节点间的通讯上，采用了CAN总线技术，高速可靠的通讯保证了控制系统的实时性和正确性。 本课题中，各下位机智能节点采用了RTX51实时操作系统，它是一个用于8051系列处理器多任务实时操作系统，它占用空间小，并且是完全免费的。根据RTX51实时操作系统的特点，在节点的应用软件设计上，采用了任务式的设计方法，将所有程序分成若干各任务，各任务在规定时间里得到完成，从而提高了控制软件的实时性。 通过试验证明，以PC／104和ADuC812为控制器的基于分布式的实时嵌入式控制系统，满足了挖掘机器人在节能和自动控制上实时性、开放性和可靠性要求。