基于分布式的液壓挖掘機(jī)器人嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、本文以國(guó)家863計(jì)劃課題"挖掘機(jī)器人技術(shù)"為背景,在我所現(xiàn)有的挖掘機(jī)器人試驗(yàn)平臺(tái)上,探討了基于分布式的實(shí)時(shí)嵌入式控制系統(tǒng)在機(jī)器人上的實(shí)現(xiàn)方法,實(shí)現(xiàn)了挖掘機(jī)器人的節(jié)能和自動(dòng)挖掘功能.從集中式控制到分布式控制的改變,使得機(jī)器人的每一個(gè)執(zhí)行部件都有一個(gè)獨(dú)立的控制器進(jìn)行控制.挖掘機(jī)器人整個(gè)控制系統(tǒng)處于一種惡劣的工作環(huán)境中,且系統(tǒng)須滿足小體積、小功耗、具有高可靠性和抗干擾能力的要求,因此該系統(tǒng)必定是一個(gè)嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng).本文首先介紹了分布式控制

2、、嵌入式系統(tǒng)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的概念,分析了嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程,現(xiàn)狀和趨勢(shì),闡述了其特點(diǎn)及在機(jī)器人控制上的應(yīng)用.在對(duì)挖掘機(jī)工作特點(diǎn)進(jìn)行分析后,提出了在我所已有的挖掘機(jī)器人集中式控制結(jié)構(gòu)上,引入分布式的嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的策略.本文對(duì)挖掘機(jī)器人節(jié)能和自動(dòng)挖掘控制進(jìn)行了建模,并對(duì)嵌入式控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性與開放性進(jìn)行了分析,提出了以PC/104為上位機(jī)主控制器和ADuC812為下位機(jī)智能節(jié)點(diǎn)的分布式控制結(jié)構(gòu)的方案.在智能節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)中,緊

3、緊圍繞了機(jī)器人嵌入式控制系統(tǒng)在實(shí)時(shí)性,開放性和可靠性上的要求,并盡量采用模塊化的方法,使得控制器的體積小,開發(fā)周期短,成本低.在節(jié)點(diǎn)間的通訊上,采用了CAN總線技術(shù),高速可靠的通訊保證了控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和正確性.本課題中,各下位機(jī)智能節(jié)點(diǎn)采用了RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),它是一個(gè)用于8051系列處理器多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),它占用空間小,并且是完全免費(fèi)的.根據(jù)RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn),在節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)上,采用了任務(wù)式的設(shè)計(jì)方法,將所有程