论文部分内容阅读
随着科学技术的不断演进,智能化设备已经逐步融入到我们的日常生活中。为了解决单核处理器功耗与性能的瓶颈,多核处理器应运而生。嵌入式设备也开始广泛采用高性能多核处理器。而轮式移动机器人一直是机器人领域中备受关注的对象,在工业、科研、生活中也得到越来越多的应用。本文设计并实现了一种基于高性能多核SoC的轮式移动机器人平台,致力于解决室内环境中的地图建模、自主导航等问题。平台采用了Xilinx公司的ZYNQ系列SoC,其上包含Cortex A9MPCore的硬核(Processing System,PS)和可编程逻辑模块(Programmable Logic,PL)。为了能够充分发挥多核的性能优势,也保证机器人控制的实时性,本平台引入了嵌入式虚拟机来使实时操作系统和通用操作系统共存,还引入了机器人操作系统(ROS, Robot Operation System)。移动机器人平台架构按照三个不同功能层次进行划分,分别是数据加速处理层、实时控制与人机交互层、远端高性能处理层。数据加速层负责部分传感器数据的获取与预处理以及复杂并行运算加速。实时控制与人机交互层负责综合处理传感器信息与控制指令的下发以及通过ROS服务与远端高性能服务器进行数据交互。远端高性能处理层主要负责对机器人平台通过无线网络发送上来的汇总信息进行综合处理,协助完成地图建模与自主导航等功能。本文按照设计目标搭建好移动机器人平台,完成了软件平台的设计与实现。最后搭建测试环境验证了移动机器人的未知环境下的地图建模与自主导航功能。