機器人足部感知模塊標準化及應(yīng)用配置平臺的設(shè)計.pdf

1、機器人產(chǎn)業(yè)面臨空前的發(fā)展機遇，但是目前多采用面向任務(wù)的機器人生產(chǎn)研發(fā)模式，缺乏相應(yīng)的基礎(chǔ)標準體系與接口協(xié)議規(guī)范，研發(fā)工作存在大量低水平重復(fù)，各功能部件的互換和重用性差，嚴重阻礙了其產(chǎn)業(yè)化趨勢。尤其是隨著機器人智能程度的提高，機器人用傳感器種類和數(shù)量都大幅增加，而傳感器接口各異，輸出信號不一致，各廠商生產(chǎn)的傳感器無法自識別、互換，導(dǎo)致機器人感知系統(tǒng)的搭建和應(yīng)用日趨復(fù)雜。所以，機器人感知系統(tǒng)標準化與模塊化設(shè)計迫在眉睫，它將對機器人產(chǎn)業(yè)化具有

2、重要的推動意義。
　　 本文以實驗室承擔(dān)的傳感器接口國家標準為指導(dǎo)理論，展開了機器人感知系統(tǒng)標準化、模塊化的研究，提出了一種標準化、模塊化機器人傳感器接口的設(shè)計方法，包括其硬件體系架構(gòu)、傳感器數(shù)據(jù)描述文件和通信接口的設(shè)計。最后基于此方法，開發(fā)了支持傳感器自識別/互換的標準化仿人機器人足部感知模塊，并針對足部感知模塊實現(xiàn)了PC端應(yīng)用配置平臺，為足部模塊最終應(yīng)用提供有效支撐。論文主要工作包括:
　　 (1)調(diào)研分析了當(dāng)前機器

3、人技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景，指出傳統(tǒng)機器人感知系統(tǒng)組織方式成為阻礙機器人產(chǎn)業(yè)化進程的主要因素之一，強調(diào)了機器人感知系統(tǒng)標準化、模塊化設(shè)計的重要意義。
　　 (2)介紹了傳感器接口國家標準的核心內(nèi)容，并以此為依據(jù)，探討了機器人傳感器標準化接口模塊的設(shè)計方法，重點討論了其硬件體系架構(gòu)、機器人傳感器數(shù)據(jù)描述文件和網(wǎng)絡(luò)通信接口的設(shè)計。
　　 (3)基于文中提出的標準化機器人傳感器接口模塊設(shè)計方法，開發(fā)了標準化的仿人機器人足部感知模塊

4、，詳細給出了足部感知模塊如何實時感知地面反作用力/力矩、足-地有效接觸區(qū)域和足部姿態(tài)信息。標準化足部感知模塊在PC端應(yīng)用配置平臺的支撐下，可實現(xiàn)傳感器自識別、互換/即插即用功能。
　　 (4)基于組件化設(shè)計思想實現(xiàn)了PC端應(yīng)用配置平臺，分析了應(yīng)用配置平臺在標準化傳感器接口模塊集成過程中的關(guān)鍵作用，給出了應(yīng)用配置平臺的分層架構(gòu)圖及其各種應(yīng)用組件的設(shè)計，重點論述了統(tǒng)一交互接口函數(shù)的定義和機器人足部傳感器數(shù)據(jù)描述文件的模板定義。最后通