機(jī)器人軟硬件結(jié)合

姓名：XX學(xué)號：XX指導(dǎo)老師：XX機(jī)器人軟硬件結(jié)合主要內(nèi)容第一部分硬件（以智能機(jī)器人為例）

1.1RecognizetheEnvironment（識別環(huán)境）

1.2Super-fastbrain（超快大腦）

1.3VersatileBody（多功能本體)第二部分軟件

2.1主流機(jī)器人軟件開發(fā)平臺

2.2操作系統(tǒng)

2.3驅(qū)動程序

2.4應(yīng)用程序

2.5常用機(jī)器人編程語言PrimaryObjectives（基本目標(biāo)）1.1RecognizetheEnvironment（識別環(huán)境）1.2Super-fastbrain（超快大腦）1.3VersatileBody（多功能本體）第一部分硬件俄機(jī)器人宇航員SAR-401。據(jù)英國《每日郵報》11月27日報道，俄羅斯最早將于2014年派遣“機(jī)器人宇航員”前往國際空間站工作。1.1RecognizetheEnvironment（識別環(huán)境） ——各種傳感器來實現(xiàn)（機(jī)器感覺）我們?nèi)祟愂峭ㄟ^眼睛來觀察事物、耳朵來辨別聲音、手腳來觸摸事物、鼻子來辨別氣味、舌頭來感覺味道等，那機(jī)器人用什么來感世界呢？第一部分硬件2011年2月15日，北京，中央電視臺2011年元宵晚會暨“我最喜愛的春節(jié)聯(lián)歡晚會節(jié)目評選頒獎”彩排在央視演播廳舉行，真假李詠同時亮相。第一部分硬件1.1RecognizetheEnvironment（識別環(huán)境） ——各種傳感器來實現(xiàn)（機(jī)器感覺）2012年日本愛好者造巨型機(jī)器人震撼世界1.1RecognizetheEnvironment（識別環(huán)境）——各種傳感器來實現(xiàn)（機(jī)器感覺）1.碰撞傳感器碰撞傳感器是使智能機(jī)器人有感知碰撞信息能力的傳感器。也叫“限位開關(guān)”。第一部分硬件1.1RecognizetheEnvironment（識別環(huán)境）——各種傳感器來實現(xiàn)（機(jī)器感覺）2.遠(yuǎn)紅外傳感器遠(yuǎn)紅外傳感器將外界紅外光的變化轉(zhuǎn)化為電流的變化，在電阻上產(chǎn)生電壓，通過A/D轉(zhuǎn)換器反映為0~1023范圍內(nèi)的數(shù)值。外界紅外光越強(qiáng)，數(shù)值越小。因此越靠近熱源，機(jī)器人顯示讀數(shù)越小。根據(jù)函數(shù)返回值的變化能判斷紅外光線的強(qiáng)弱,從而能大致判別出熱源的遠(yuǎn)近。第一部分硬件1.1RecognizetheEnvironment（識別環(huán)境）——各種傳感器來實現(xiàn)（機(jī)器感覺）3.光敏傳感器光敏傳感器其實是一個光敏電阻，它的阻值受照射在它上面的光線強(qiáng)弱的影響。大學(xué)版機(jī)器人智能機(jī)器人所用的光敏電阻的阻值在很暗的環(huán)境下為75ＫΩ，室內(nèi)照度下幾千Ω，陽光或強(qiáng)光下幾十Ω。第一部分硬件1.1RecognizetheEnvironment（識別環(huán)境）——各種傳感器來實現(xiàn)（機(jī)器感覺）4.麥克風(fēng)麥克風(fēng)(microphone)是能夠識別聲音聲強(qiáng)大小的聲音傳感器。第一部分硬件1.1RecognizetheEnvironment（識別環(huán)境）——各種傳感器來實現(xiàn)（機(jī)器感覺）5.光電編碼器光電編碼器是一種能夠傳遞位置信息的傳感器，它由光電編碼模塊及碼盤組成。

第一部分硬件1.1RecognizetheEnvironment（識別環(huán)境）——各種傳感器來實現(xiàn)（機(jī)器感覺）6.熱釋電傳感器熱釋電傳感器對移動的人體熱源敏感，可以探測幾米外的人體。機(jī)器人裝上1個或幾個熱釋電傳感器后，你可以讓他一看見你，就向你迎過來，讓他跟著你走。7.超聲傳感器超聲傳感器是機(jī)器人測距的專業(yè)傳感器，測量距離一般為20cm-6m，測量精度為1%，是測量聲波發(fā)射與收到回波之間的時間差來測量距離的。

第一部分硬件1.1RecognizetheEnvironment（識別環(huán)境）——各種傳感器來實現(xiàn)（機(jī)器感覺）8.連續(xù)測距紅外傳感器SHARP公司推出了創(chuàng)新的GP2D02/GP2D12連續(xù)測距紅外傳感器，測量范圍為10cm-80cm，參加滅火比賽時，用它來找房間門非常棒。9.

數(shù)字指南針自主機(jī)器人的導(dǎo)航至今仍是世界性難題，借助數(shù)字指南針，可以使大學(xué)版機(jī)器人辨別方向。

第一部分硬件1.1RecognizetheEnvironment（識別環(huán)境）——各種傳感器來實現(xiàn)（機(jī)器感覺）10.溫度傳感器想讓機(jī)器人動態(tài)告訴你氣溫嗎？加一個溫度傳感器是個好方法。11.無線視覺傳感器用智能機(jī)器人來作移動的監(jiān)視平臺。你可以在上安裝無線攝像頭，把視頻信號發(fā)射出來，用PC機(jī)接收后進(jìn)行圖象處理。

第一部分硬件溫度傳感器1.1RecognizetheEnvironment（識別環(huán)境）——各種傳感器來實現(xiàn)（機(jī)器感覺）12.紅外避障傳感器用來探測的不同方向的障礙物，可以使機(jī)器人有效的避開障礙物。

第一部分硬件“雪豹－10”由中國航天科工集團(tuán)公司自主研制，車體可進(jìn)行前后擺臂，并根據(jù)地形，改變履帶形狀，從而完成不同地形的行走命令，如平地行走、跨越溝壑、上下樓梯等。1.1RecognizetheEnvironment（識別環(huán)境）——各種傳感器來實現(xiàn)（機(jī)器感覺）還有各種各樣的傳感器，如火星車上的礦物質(zhì)傳感器，用來探測火星上的巖石的元素，從而來推測火星上是否有水的存在；濕度傳感器、煙霧傳感器等等。總之，隨著電子技術(shù)、納米技術(shù)、控制技術(shù)、機(jī)械加工等科技的發(fā)展，傳感器技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，能夠為智能機(jī)器人提供更多的先進(jìn)的傳感器，使其“感覺”更加豐富。

第一部分硬件勇氣號火星探測器1.1RecognizetheEnvironment（識別環(huán)境）——各種傳感器來實現(xiàn)（機(jī)器感覺）

第一部分硬件上海世博中國機(jī)器人VS日本機(jī)器人1.2Super-fastbrain（超快大腦）

我們?nèi)祟愂峭ㄟ^眼睛來觀察事物、耳朵來辨別聲音、手腳來觸摸事物、鼻子來辨別氣味、舌頭來感覺味道等，把這些信息送到大腦里，進(jìn)行判斷處理，指揮我們的肢體進(jìn)行相應(yīng)的動作，那機(jī)器人用什么來進(jìn)行思考呢？答：各種處理器。第一部分硬件瑞士蘇黎世大學(xué)社會心理學(xué)家梅爾與以他為藍(lán)本的生化電子人在紐約市合影1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器處理器通常指微處理器、微控制器和數(shù)字信號處理器這三種類型的芯片。1.微處理器（MPU）通常代表一個功能強(qiáng)大的CPU,但不是為任何已有的特定計算目的而設(shè)計的芯片。這種芯片往往是個人計算機(jī)和高端工作站的核心CPU。微處理器在電路板上必須包含ROM、RAM、總線接口及這種外設(shè)器件，從而降低了系統(tǒng)的可靠性。ARM9以上和INTELX86等。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器處理器通常指微處理器、微控制器和數(shù)字信號處理器這三種類型的芯片。2.微控制器（MCU）微控制器一般以某一種內(nèi)核為核心，芯片內(nèi)部集成ROM、E2ROM、RAM、總線、總線邏輯、定時、計數(shù)器、看門狗、GPIO、PWM、AD、DA、FLASH等各種必要功能和外設(shè)，實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用,故稱單片機(jī)(singlechipmicrocomputer)。為了更好滿足控制領(lǐng)域的嵌入式應(yīng)用,單片機(jī)中不斷擴(kuò)展?jié)M足控制要求的電路單元。目前,單片機(jī)已廣泛稱作微控制器（MCU）。ARM7、ARMCortexM3內(nèi)核組成的芯片等。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器處理器通常指微處理器、微控制器和數(shù)字信號處理器這三種類型的芯片。3.數(shù)字信號處理器（DSPs）數(shù)字信號處理器（DSPs）里的CPU是專門設(shè)計用來極快地進(jìn)行離散時間信號處理計算的,比如那些需要進(jìn)行音頻和視頻通信的場合。DSPs內(nèi)含乘加器,能比其它處理器更快地進(jìn)行這類運(yùn)算。最常見的是TI的TMS320CXX系列和Motorola的5600X系列。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器處理器通常指微處理器、微控制器和數(shù)字信號處理器這三種類型的芯片。4.可編程控制器（PLC）可編程控制器(ProgrammablelogicController)，是指以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。說明的是PLC其實也是單片機(jī)做的，只是特殊的單片機(jī)專用的一類芯片），主要特點(diǎn)；穩(wěn)定性高。缺點(diǎn)：價格高。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器處理器通常指微處理器、微控制器和數(shù)字信號處理器這三種類型的芯片。5.PC機(jī)——計算機(jī)直接用我們的計算機(jī)，來做為機(jī)器人的大腦進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，來控制機(jī)器人相應(yīng)的動作。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器目前我們常用的處理器有哪些呢？1.8051單片機(jī)最早有Intel公司推出8051/31類單片機(jī),也是世界上使用量最大的幾種單片機(jī)之一.由于Intel公司將重點(diǎn)放在186,386,奔騰等與PC類兼容的高檔芯片開發(fā)上,8051類單片機(jī)主要有Philips,三星,華幫等公司接手.這些公司在保持與8051單片機(jī)兼容基礎(chǔ)改善了8051的許多特點(diǎn).提高了速度,降低了時鐘頻率,放寬了電源電壓的動態(tài)范圍,降低了產(chǎn)品價格。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器目前我們常用的處理器有哪些呢？2.Atmel單片機(jī)ATMEL公司最令人注目的是它的EEPROM電可擦除技術(shù)、閃速存儲器技術(shù)。其生產(chǎn)的AT90系列是增強(qiáng)型RISC內(nèi)載FLASH單片機(jī),通常稱為AVR系列.AT91M系列是基于ARM7TDMI嵌入式處理器的ATMEL16/32微處理器系列中的一個新成員該處理器用高密度的16位指令集實現(xiàn)了高效的32位RISC結(jié)構(gòu)且功耗很低.另外ATMAL的增強(qiáng)型51系列單片機(jī)目前在市場上仍然十分流行,其中AT89S51/52十分活躍。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器目前我們常用的處理器有哪些呢？3.Microchip單片機(jī)Microchip單片機(jī)是市場份額增長最快的單片機(jī).他的主要產(chǎn)品是16C系列8位單片機(jī),CPU采用RISC結(jié)構(gòu),僅33條指令,運(yùn)行速度快,且以低價位著稱,一般單片機(jī)價格都在1美元以下。Microchip單片機(jī)沒有掩膜產(chǎn)品,全部都是OTP器件(現(xiàn)已推出FLASH型單片機(jī))。Microchip強(qiáng)調(diào)節(jié)約成本的最優(yōu)化設(shè)計,是使用量大,檔次低,價格敏感的產(chǎn)品。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器目前我們常用的處理器有哪些呢？4.TI公司的MSP430系列單片機(jī)MSP430系列單片機(jī)是由TI公司開發(fā)的16位單片機(jī)。其突出特點(diǎn)是超低功耗，非常適合于各種功率要求低的場合。有多個系列和型號，分別由一些基本功能模塊按不同的應(yīng)用目標(biāo)組合而成。典型應(yīng)用是流量計、智能儀表、醫(yī)療設(shè)備和保安系統(tǒng)等方面。由于其較高的性能價格比，應(yīng)用已日趨廣泛。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器目前我們常用的處理器有哪些呢？5.凌陽單片機(jī)中國臺灣凌陽科技股份有限公司(SunplusTechnologyCO.LTD)至力于8位和16位機(jī)的開發(fā)。SPMC75系列單片機(jī)自主知識產(chǎn)權(quán)的MSP（MicrocontrollerandSignalProcessor）16位微處理器、SPMC75系列單片機(jī)集成了多種功能模塊：多功能I/O口、串行口、ADC、定時計數(shù)器等，以及能產(chǎn)生電機(jī)驅(qū)動波形的PWM發(fā)生器、多功能的捕獲比較模塊、BLDC電機(jī)驅(qū)動專用位置偵測接口、兩相增量編碼器接口等特殊硬設(shè)，主要用于變頻馬達(dá)驅(qū)動控制。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器目前我們常用的處理器有哪些呢？6.Motorola單片機(jī) Motorola是世界上最大的單片機(jī)廠商,品種全,選擇余地大,新產(chǎn)品多,在8位機(jī)方面有68HC05和升級產(chǎn)品68HC08,8位增強(qiáng)型單片機(jī)68HC11,升級產(chǎn)品有68HC12。Motorola8位單片機(jī)過去策略是掩膜為主,最近推出OTP計劃以適應(yīng)單片機(jī)的發(fā)展,在32位機(jī)上,M.CORE在性能和功耗上都勝過ARM7。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器目前我們常用的處理器有哪些呢？7.Zilog單片機(jī)Z8單片機(jī)是該公司的產(chǎn)品,采用多累加器結(jié)構(gòu),有較強(qiáng)中斷處理能力。產(chǎn)品為OTP型,Z8單片機(jī)的開發(fā)工具可以說是物美價廉。Z8單片機(jī)以低價位的優(yōu)勢面向低端應(yīng)用,以18引腳封裝位主,ROM位0.5~2KB。最近Zilog公司又推出了Z86系列單片機(jī),該系列內(nèi)部集成廉價的DSP單元。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器目前我們常用的處理器有哪些呢？8.Scenix單片機(jī)Scenix單片機(jī)(Ubicom公司)的I/O模塊最有創(chuàng)意。除傳統(tǒng)的I/O功能模塊如并行I/O,URT,SPI,I2C,A/D,PWM,PLL,DTMF等,新的I/O模塊不斷出現(xiàn),如USB,CAN,J1850,最具代表的是Motorola32位單片機(jī),它集成了包括各種通信協(xié)議在內(nèi)的I/O模塊,而Scenix單片機(jī)在I/O模塊的處理上引入了虛擬I/O的概念Scenix單片機(jī)采用了RISC結(jié)構(gòu)的50MHzCPU。單片機(jī)的封裝采用20/28引腳。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器目前我們常用的處理器有哪些呢？9.NEC單片機(jī)NEC單片機(jī)自成體系,以8位機(jī)78K系列產(chǎn)量最高,也有16位,32位單片機(jī)。16位單片機(jī)采用內(nèi)部倍頻技術(shù),以降低外時鐘頻率。有的單片機(jī)采用內(nèi)置操作系統(tǒng).NEC的銷售策略注重服務(wù)大客戶,并投入相當(dāng)大的技術(shù)力量幫助大客戶開發(fā)新產(chǎn)品。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器目前我們常用的處理器有哪些呢？10.東芝單片機(jī)東芝單片機(jī)從4位到64位,門類齊全。4位機(jī)在家電領(lǐng)域仍有較大市場。8位機(jī)主要有870系列,90系列等。該類單片機(jī)允許使用慢模式,采用32KHz時鐘功耗低至10uA數(shù)量級。CPU內(nèi)部多組寄存器的使用,使得中斷響應(yīng)與處理更加快捷.東芝公司的32位機(jī)采用MIPS3000ARISC的CPU結(jié)構(gòu),面向VCD、數(shù)字相機(jī)、圖象處理市場。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器第一部分硬件天堂軟件語音機(jī)器人1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器目前我們常用的處理器有哪些呢？11.富士通單片機(jī)

富士通也有8位,16位和32位單片機(jī),但是8位機(jī)使用的是16位的CPU內(nèi)核。也就是說8位機(jī)與16位機(jī)指令相同,使得開發(fā)比較容易.8位機(jī)有名是MB8900系列,16位機(jī)有MB90系列。富士通注重服務(wù)大公司、大客戶,幫助大客戶開發(fā)產(chǎn)品。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器目前我們常用的處理器有哪些呢？12.Epson單片機(jī)Epson(日本愛普生)公司以擅長制造液晶顯示器著稱,故Epson單片機(jī)主要為該公司生產(chǎn)的LCD配套。其單片機(jī)的LCD驅(qū)動做的特別好。在低電壓,低功耗方面也很有特色。目前0.9V供電的單片機(jī)已經(jīng)上市,不久LCD顯示手表將使用0.5V供電。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器目前我們常用的處理器有哪些呢？13.NS單片機(jī) COP8單片機(jī)是美國國家半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品,該公司以生產(chǎn)先進(jìn)的模擬電路著稱,能生產(chǎn)高水平的數(shù)字模擬混合電路。COP8單片機(jī)內(nèi)部集成了16位A/D,這在單片機(jī)中是不多見的。COP8單片機(jī)內(nèi)部使用了EMI電路,在”看門狗”電路以及STOP方式下的喚醒方式都有獨(dú)到之處。此外,COP8的程序加密也做的非常好。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器目前我們常用的處理器有哪些呢？14.STC單片機(jī) STC單片機(jī)完全兼容51單片機(jī),并有其獨(dú)到之處,其抗干擾性強(qiáng),加密性強(qiáng),超低功耗,可以遠(yuǎn)程升級,內(nèi)部有MAX810專用復(fù)位電路,價格也較便宜,由于這些特點(diǎn)使得STC系列單片機(jī)的應(yīng)用日趨廣泛。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器目前我們常用的處理器有哪些呢？15.三星單片機(jī)

三星單片機(jī)有KS51和KS57系列4位單片機(jī),KS86和KS88系列8位單片機(jī),KS17系列16位單片機(jī)和KS32系列32位單片機(jī),三星還為ARM公司生產(chǎn)ARM單片機(jī),常見的S344b0等。

三星單片機(jī)為OTP型ISP在片編程功能。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器目前我們常用的處理器有哪些呢？16.SST單片機(jī)

美國SST公司推出的SST89系列單片機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)的51系列單片機(jī),包括SST89E/V52RD2,SST89E/V54RD2,SST89E/V58RD2,SST89E/V554RC,SST89E/V564RD等。它與8052系列單片機(jī)兼容.提供系統(tǒng)在線編程(ISP功能)。內(nèi)部flash擦寫次數(shù)1萬次以上,程序保存時間可達(dá)100年。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域匯總1.用圖象傳感器測量線才系統(tǒng)2.衛(wèi)星電視的串口模擬SPI、I2C的應(yīng)用，如雷達(dá)錄取的數(shù)據(jù)傳送。3.直接與AD芯片配合進(jìn)行各種數(shù)據(jù)傳感器配合。4.利用單片機(jī)與PC機(jī)的232通訊進(jìn)行控制，單片機(jī)為控制對象。5.通過IC卡、單片機(jī)、PC機(jī)構(gòu)成的各種收費(fèi)系統(tǒng)。6.通過單片機(jī)控制各種步進(jìn)電機(jī)完成工控任務(wù)系統(tǒng)7.通過單片機(jī)控制各種電慈設(shè)備完成工控任務(wù)系統(tǒng)（如程控交換系統(tǒng)）第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域匯總8.大型指針鐘控制器，主要根據(jù)時間控制電機(jī)帶動指針。9.電子配料控制儀，基于小型生產(chǎn)的自動或半自動控制，如控制上料、攪拌等10.用定時器和捕獲功能進(jìn)行某一系統(tǒng)的檢測?？商峁﹫缶⒖刂频?。如水位控制、溫度控制，全自動洗衣機(jī)等。11.教學(xué)用儀器、醫(yī)療儀器。12.由單片機(jī)構(gòu)成的霓虹燈控制器。13.在剛的熱處理中采用熱磁儀測量。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域匯總14.各種金屬探傷儀器。15.礦山生產(chǎn)智能監(jiān)測儀。16.煤礦的產(chǎn)煤計數(shù)器17.汽車安全系統(tǒng)18.智能玩具19.用超聲波測量江河水位20.交流電監(jiān)測儀第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器

總之，單片機(jī)技術(shù)使用范圍廣，在各種儀器儀表生產(chǎn)單位、石油、化工，紡織、機(jī)械的加工等各個行業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用。

隨著機(jī)器人的技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)也就用到機(jī)器人中，為它們提供“強(qiáng)大的大腦”。第一部分硬件1.2Super-fastbrain（超快大腦） ——各種處理器第一部分硬件日本機(jī)器人年度集錦1.3VersatileBody（多功能本體）機(jī)器人通過各種傳感器把外部信息傳給它的大腦（各種處理器），進(jìn)行判斷處理，對應(yīng)的輸出給它的各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)（器件）等。本體包括有什么呢？機(jī)器人的外形，內(nèi)部支撐（骨骼），執(zhí)行機(jī)構(gòu)（肌肉）。機(jī)器人的應(yīng)用場合各不相同，所以它的本體結(jié)構(gòu)也不同。第一部分硬件救援機(jī)器人1.3VersatileBody（多功能本體）第一部分硬件軍用昆蟲機(jī)器人1.3VersatileBody（多功能本體）第一部分硬件我國成功發(fā)射的第一顆“返回式海底衛(wèi)星”水下6000米無纜自治機(jī)器人CR-011.3VersatileBody（多功能本體）第一部分硬件蛇形機(jī)器人1.3VersatileBody（多功能本體）第一部分硬件爬纜索機(jī)器人1.3VersatileBody（多功能本體）還有飛鳥、魚形等的機(jī)器人，根據(jù)其功能的不同，要設(shè)計出不同的本體。

未來可能還會有也細(xì)胞大小的本體，可以靈活的構(gòu)成不同形態(tài)的機(jī)器人。第一部分硬件

2013年8月23日，臺北，日本青年團(tuán)劇團(tuán)《三姐妹-人形機(jī)器人版》首度來臺，下午在水源劇場彩排。首創(chuàng)人形機(jī)器人（左二）、人類共演的實驗作品。第二部分軟件2.1主流機(jī)器人軟件開發(fā)平臺2.2操作系統(tǒng)2.3驅(qū)動程序2.4應(yīng)用程序2.5常用機(jī)器人編程語言第二部分軟件2.1主流機(jī)器人軟件開發(fā)平臺2.1.1介紹

所謂的“機(jī)器人軟件開發(fā)平臺”我們指的是用來給多種機(jī)器人設(shè)備開發(fā)程序的軟件包。它一般包括下列內(nèi)容：

統(tǒng)一的編程環(huán)境

統(tǒng)一的編譯執(zhí)行環(huán)境

可重用的組建庫

完備的調(diào)試/仿真環(huán)境

對多種機(jī)器人硬件設(shè)備的“驅(qū)動”程序支持

第二部分軟件2.1.2機(jī)器人軟件平臺平臺名稱所屬類型EvolutionRoboticsERSP平臺商用MicrosoftRoboticsStudio平臺非商業(yè)用途免費(fèi)OROCOS控件庫開源且免費(fèi)Skilligent機(jī)器學(xué)習(xí)插件商用URBI平臺商用Webots仿真環(huán)境商用Player，Stage，Gazebo平臺開源且免費(fèi)iRobotAWARE平臺商用OpenJaus平臺開源CLARAty平臺開源第二部分軟件2.1.3應(yīng)用功能評測EvolutionMicrosoftOROCOSSkilligentURBIWebotsPlayer,Stage,Gazebo開源否否是否否否是免費(fèi)否非商業(yè)用途是否否否是支持Windows是是否是是是是(仿真)支持Linux是否是是是是是分布式環(huán)境否是否是是

是(有限的)行為協(xié)作是是否是是否否內(nèi)置機(jī)械手臂控制模塊否否是是否否否內(nèi)置物體識別模塊是否否是否否否內(nèi)置導(dǎo)航模塊是否否是否否否學(xué)習(xí)工具否否否是否否否仿真環(huán)境否是否否是

(Webots)是是硬件支持范圍小大中中大大中可重用自定義組件是是是Notapplcbl是否否實時系統(tǒng)否否是否否否否第二部分軟件2.1.4平臺介紹——ERSPEvolutionRobotics是一個集設(shè)計和銷售機(jī)器人軟硬件的開發(fā)平臺，簡稱ERSP。整個軟件非常成熟。它集成了視覺識別系統(tǒng)（VIRP）和視覺導(dǎo)航繪圖系統(tǒng)（VSLAM）。它所用的視覺系統(tǒng)是基于DavidLowe開發(fā)的算法（已注冊專利）。第二部分軟件2.1.4平臺介紹——MicrosoftRoboticsStudio

微軟最近成立了專門的團(tuán)隊開發(fā)機(jī)器人軟件平臺，產(chǎn)品叫做MicrosoftRoboticsStudio（MSRS）。它能在Windows和WindowsCE下運(yùn)行。分布運(yùn)行的開發(fā)環(huán)境承擔(dān)了大部分的信息傳遞和線程管理任務(wù)。它的行為協(xié)作基于“服務(wù)優(yōu)先級”的概念。它提供了完備的仿真和圖形化開發(fā)環(huán)境。2.1.4平臺介紹——OROCOS

OROCOS是一個開源的控件庫。這些控件主要用于高級運(yùn)動控制和機(jī)器人控制。它自己帶有一個針對實時運(yùn)行環(huán)境優(yōu)化了的開發(fā)平臺。該環(huán)境使用“鎖無關(guān)緩沖區(qū)”技術(shù)，滿足應(yīng)用程序?qū)崟r性嚴(yán)格的要求。

第二部分軟件圖為OROCOS體系第二部分軟件用戶在訓(xùn)練機(jī)器人Skilligent行為控制系統(tǒng)2.1.4平臺介紹——Skilligent

從嚴(yán)格意義上說,Skilligent不屬于機(jī)器人軟件開發(fā)平臺。因為它提供的是一種對機(jī)器人編程的仿真訓(xùn)練，而不是真正意義上編寫實際運(yùn)行在機(jī)器人上面的程序。

第二部分軟件2.1.4平臺介紹——URBIURBI是由Gostai開發(fā)的平臺。它沒有提供流行的圖形編程界面，而是獨(dú)立提供了一種語言。語言的特點(diǎn)是針對建立平行、分布式的事件驅(qū)動程序進(jìn)行了優(yōu)化。URBI是一種分布式的平臺。利用它用戶可以組建一個計算機(jī)群來協(xié)同運(yùn)行服務(wù)程序。Gostai的合作者負(fù)責(zé)提供視覺識別和語音識別的組件。用戶在訓(xùn)練機(jī)器人第二部分軟件2.1.4平臺介紹——WebotsWebots是一個流行的機(jī)器人快速建模和仿真商用平臺,由Cyberbotics公司出品。這個系統(tǒng)不算是一個軟件開發(fā)平臺,說是一個帶有建模能力的仿真引擎比較貼切。

該系統(tǒng)提供了多種常見的機(jī)器人模型比如兩足、輪式和機(jī)械手臂。Webots快速建模和仿真環(huán)境第二部分軟件2.1.4平臺介紹——Player，Stage，GazeboPlayer,是一個支持多種機(jī)器人硬件平臺、開源的、基于TCP/IP的技術(shù)硬件抽象層。Stage和Gazebo提供的是內(nèi)建的仿真環(huán)境。這個系統(tǒng)適合用于機(jī)器人集群沖突/協(xié)作的研究。Player,Stage,Gazebo第二部分軟件2.1.4平臺介紹——其他平臺

還有其他的平臺例如iRobotAWARE,OpenJAUS,CLARAty,YARP,下為相關(guān)信息：iRobotAWARE是一個由iRobot公司出品的軟件平臺。他們的平臺專用于美國軍方的軍用機(jī)器人。OpenJAUS是一個開源的無人職守系統(tǒng)。Vecna公司似乎在改進(jìn)OpenJAUS系統(tǒng)并將之用于他們的BEAR機(jī)器人。

CLARAty是一個由美國宇航局開發(fā)開源發(fā)布的項目。它不是完全免費(fèi)的，這個軟件提供了一些有趣的算法，如視覺導(dǎo)航、姿態(tài)控制和可視化的輪子下陷預(yù)測等。

第二部分軟件日本機(jī)器人Asimo又來秀身手了第二部分軟件2.2操作系統(tǒng)2.2.1開源機(jī)器人操作系統(tǒng)的介紹機(jī)器人操作系統(tǒng)(ROS,RobotOperatingSystem)[1]是一個機(jī)器人軟件平臺，它能為異質(zhì)計算機(jī)集群提供類似操作系統(tǒng)的功能。ROS提供一些標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)服務(wù)，例如硬件抽象，底層設(shè)備控制，常用功能實現(xiàn)，進(jìn)程間消息以及數(shù)據(jù)包管理。ROS是基于一種圖狀架構(gòu)，從而不同節(jié)點(diǎn)的進(jìn)程能接受，發(fā)布，聚合各種信息（例如傳感，控制，狀態(tài)，規(guī)劃等等）。目前ROS主要支持Ubuntu操作系統(tǒng)。ROS可以分成兩層，低層是上面描述的操作系統(tǒng)層，高層則是廣大用戶群貢獻(xiàn)的實現(xiàn)不同功能的各種軟件包，例如定位繪圖，行動規(guī)劃，感知，模擬等等。ROS（低層）使用BSD許可證，所有是開源軟件，并能免費(fèi)用于研究和商業(yè)用途。而高層的用戶提供的包則使用很多種不同的許可證。第二部分軟件2.2操作系統(tǒng)2.2.2MicrosoftRoboticStudio

為機(jī)器人開發(fā)人員能減少一些麻煩的工作和創(chuàng)建不同類型硬件的標(biāo)準(zhǔn)，簡化對機(jī)器人的編程，把更多的精力投入機(jī)器人智能領(lǐng)域的研究，2006年6月微軟公司推出了“MicrosoftRoboticStudio”機(jī)器人開發(fā)軟件，邁出了向機(jī)器人行業(yè)進(jìn)軍的第一步。采用MicrosoftRoboticStudio技術(shù)設(shè)計的機(jī)器人第二部分軟件2.3驅(qū)動程序LINUX中驅(qū)動程序加載有兩種方式，一種是將驅(qū)動程序存放在內(nèi)核中，在內(nèi)核啟動時，驅(qū)動程序同時被加載；另外一種是以模塊的形式加載，在內(nèi)核啟動起來之后，根據(jù)需要用命令(insmod、rmmod)來動態(tài)加載和卸載模塊。在內(nèi)核編譯的過程中通過“makemenuconfig”，可以選擇一個模塊是直接加載在內(nèi)核中還是以模塊的形式加載。1.移植網(wǎng)卡驅(qū)動程序2.移植攝像頭驅(qū)動程序第二部分軟件日本女機(jī)器人穿和服商場賣衣服第二部分軟件2.4應(yīng)用程序

應(yīng)用程序運(yùn)行在操作系統(tǒng)和驅(qū)動程序的基礎(chǔ)之上，調(diào)用驅(qū)動程序以實現(xiàn)功能。

系統(tǒng)應(yīng)用程序要完成三方面工作：1.控制并接受對應(yīng)的硬件模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；2.將處理的數(shù)據(jù)發(fā)送給中央控制信息處理系統(tǒng)，中央控制信息處理系統(tǒng)起著決策作用；3.要定期向中央控制信息處理系統(tǒng)發(fā)送心跳消息，消息內(nèi)容是自身健康狀況。中央控制系統(tǒng)應(yīng)用程序則負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、做出決策。第二部分軟件2.4應(yīng)用程序——串口驅(qū)動應(yīng)用程序

監(jiān)測系統(tǒng)通過串口獲得數(shù)據(jù)，取得GPS信息、實現(xiàn)GPRS撥號上網(wǎng)。串口是計算機(jī)上一種非常通用的通信設(shè)備。大多數(shù)計算機(jī)包含基于RS232的串口。串口協(xié)議是儀器儀表設(shè)備通用的通信協(xié)議，也可以用于獲取遠(yuǎn)程采集設(shè)備的數(shù)據(jù)。

通信使用三根線完成：地線，發(fā)送和接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時在另一根線上接收數(shù)據(jù)。其它線用于握手，但不是必須的。香港舉行2014年國際機(jī)器人與自動化大會第二部分軟件2.4應(yīng)用程序——USB驅(qū)動應(yīng)用程序

系統(tǒng)采用的視頻設(shè)備是USB設(shè)備。機(jī)器人通過視頻設(shè)備獲得視頻數(shù)據(jù)，將視頻數(shù)據(jù)壓縮成JPEG（JointPhotographicExpertsGROUP）的格式。JPEG是由國際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO（InternationalStandardizationOrganization）和國際電話電報咨詢委員CCITT（ConsultationCommitteeoftheInternationalTelephoneandTelegraph）為靜態(tài)圖像所建立的第一個國際數(shù)字圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。第二部分軟件2.4應(yīng)用程序——