基于Linux的机器人操作系统接口及中转兼容技术研究

摘要

随着嵌入式技术、传感器技术和工业设计技术的快速发展,越来越多的智能产品出现在我们的生活中,这其中也包括了服务机器人。服务机器人的使用范围很广,从医用、维护保养、救援、运输到家用、教育等都有服务机器人的身影。而其中,教育娱乐机器人是近几年发展较快的一种服务机器人。当前,该类型的服务机器人种类繁多,各厂商的接口和系统支撑平台不统一,以及机器人系统支撑平台的商用性,给机器人研究者带来了极大的不便。因此需要一个能支持大部分机器人的开源机器人系统支撑平台。
　　Player是一个开源的基于Linux的机器人系统支撑平台,它实现了对底层机器人的硬件抽象,并提供了相应的接口,因而我们也认为它是一个基于Linux的机器人操作系统。Player使用基于消息的客户-服务器模型进行设计。当前,Player可支持超过40个生产厂家的机器人和传感器设备,以及机器人算法。“创意之星”机器人是北京博创兴盛科技公司推出的一款教育娱乐机器人。我们希望 Player也能够支持“创意之星”机器人,而 Player上并没有提供“创意之星”的驱动以及相关的设备代理,而且“创意之星”机器人所提供的设备控制方法也不能直接运行在Player上。因此就需要根据“创意之星”机器人所提供的设备控制方法在Player上开发支持“创意之星”的驱动和相关的设备代理,以实现对“创意之星”机器人的中转兼容。而这就是本文所要做的工作。
　　本文通过对Player开源软件、“创意之星”机器人设备通信协议及其设备控制方法的剖析,在 Player平台的基础上设计并实现了一个基于“创意之星”的开源系统支撑平台。该平台实现了“创意之星”的驱动类diodriver、aiodriver、servodriver和 ultrasonicdriver,以及设备代理类 DIOProxy、AIOProxy、ServoProxy和UltrasonicProxy。这些设备代理类提供了与“创意之星”设备控制方法功能相同的接口。“创意之星”的使用者可以使用本文的开源系统支撑平台方便地进行“创意之星”机器人控制程序设计,然后远程地控制“创意之星”机器人,省去了掌握嵌入式软件开发的过程。

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第一章 绪论

1.1 项目背景与选题意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要工作及章节安排

第二章 硬件平台和相关技术介绍

2.1 创意之星简介

2.2 嵌入式Linux软件开发技术

2.3 Linux系统接口与多线程技术

2.4 客户-服务器编程技术

2.5 本章小结

第三章 基于创意之星的开源系统支撑平台设计

3.1 创意之星设备通信分析

3.2 Player系统剖析

3.3 系统支撑平台的系统设计

3.4 本章小结

第四章 开源系统支撑平台的模块设计

4.1 设备接口模块设计

4.2 设备驱动模块设计

4.3设备代理模块设计

4.4 本章小结

第五章 基于创意之星的开源系统支撑平台实现

5.1 平台服务器实现

5.2 平台设备驱动实现

5.3 平台设备代理实现

5.4 平台移植

5.5 本章小结

第六章 开源系统支撑平台测试

6.1 碰撞传感器测试

6.2 红外测距传感器测试

6.3 舵机测试

6.4 超声波测距传感器测试

6.5 本章小结

第七章 全文总结与展望

7.1 全文总结

7.2 后续工作展望

致谢

参考文献