基于双核处理器的足式机器人运动控制器软件的设计与实现

• 作 者: 刘芊
• 出 处: 华中科技大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 足式机器人 控制器 嵌入式Linux系统 双核处理器 模块化

本文研究适应复杂地形的多足重载移动平台的运动控制系统,设计并实现了具备强实时性、高可靠性、良好移植性的单腿运动控制软件来驱动足式机器人腿部的运动。综合考虑足式机器人仿生结构腿设计下多链多关节运动控制的难点,以及复杂地形中运动控制对实时性的要求,本文提出了基于Linux嵌入式系统采用双核处理器的解决方案,以功能模块化的方式实现足式机器人单腿运动控制器的软件开发。根据机器人单腿运动控制器的硬件配置和软件需求分析,提出系统架构和功能结构的概要设计,并进而得出关于系统任务优先级、同步控制机制、通信方式和运动控制功能等的详细设计。单腿运动控制软件的实现分为两部分:第一部分是系统层软件的实现。本文选择的是宿主机-目标机的开发模式,即在PC机和OMAP-L138开发板上搭建ARM-Linux的交叉开发环境,配置合适的交叉编译工具链。其次,选择硬件平台可支持的BootLoader引导文件并配置启动参数,根据系统需求裁剪Linux至能完整实现功能的最小内核,制作用于NAND Flash启动的ubifs文件系统。最后,烧写文件至开发板,即完成了系统平台的搭建。第二部分是应用层软件的功能模块的实现。从功能角度划分,主要包括执行层子系统通信模块、协调级子系统通信模块、处理器间双核通信模块、运动控制命令解算模块和单腿位姿解算模块五个模块。设计测试样例,对足式机器人运动控制器系统层软件的性能以及应用层软件的功能进行测试。最终得到满足稳定性、实时性和可靠性,并且对硬件依赖性不强,能够方便移植的模块化运动控制软件。