仿人机器人的分布式控制系统设计

2012年04月12日11:09:22 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

杨　斌，苏剑波
上海交通大学自动化系，上海

摘　　　要：针对仿人机器人系统自由度多，实时性与可靠性要求高的特点，设计了基于ＣＡＮ总线的具有Ｗｉｎｄｏｗｓ与ＲＴＬｉｎｕｘ系统的双主机的主控层结构的分布式控制系统，整个控制系统采用集中管理分散控制的方式，按照控制系统的结构和功能划分为主控层、通信层、协调执行层３层。ＣＡＮ总线与一般通信总线相比，它的数据通信具有较强的实时性，并且ＣＡＮ总线连线简单，降低了系统连线的复杂程度，增强了系统的可靠性。其中基于Ｗｉｎｄｏｗｓ的控制系统负责仿人机器人关节电机的调试以及传感数据的显示；基于ＲＴＬｉｎｕｘ的系统实现机器人的实时运动控制。实验表明提出的分布式控制系统操作简便、安全可靠、实时性强，能充分满足仿人机器人系统调试与运动控制的要求。

关　键　词：仿人机器人；分布式控制；双主机；实时性

１　引　言
近年来，仿人机器人已成为机器人领域研究的热点。仿人机器人具有其他类型机器人无法比拟的优势，便于融入人类日常生活和工作环境中，协助人类完成具体的任务［１］。然而仿人机器人作为一个复杂的多自由度系统，需要有效利用自身多传感信息来感知外界环境及自身状态变化，并对其运动执行机构进行调整，因此要求其控制系统需要有很高的可靠性和实时性。本文针对仿人机器人的特点，从系统可靠性，稳定性，实时性以及整体性能的优化等多方面出发，设计了基于ＣＡＮ总线协议的系统总线以及基于Ｗｉｎｄｏｗｓ和ＲＴＬｉｎｕｘ双系统的仿人机器人主控层结构的分布式控制系统。本文所设计的系统在ＭＩＨＩ（ＭｉｎｉＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＨｕｍａｎｏｉｄｒｏｂｏｔＩ）仿人机器人平台上进行了实验，结果表明，该设计方案系统调试方便，可很好地控制仿人机器人的各驱动电机协调工作，保证仿人机器人运动的稳定性和实时性。

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