机器人实时控制平台研究与实现
发布时间：2021-11-01 17:31
由于机器人具有准确、高效、应对复杂环境等多种能力,使得其在工业生产和社会生活中扮演着越来越重要的角色。随着技术的革新,实际应用中对机器人的性能要求也越来越高。其中,人机实时交互一直是工程师们所重点关注的方面。由于之前项目组的机器人项目是基于QNX实时系统的开发环境,在面向中小型用户的机器人研发过程中,我们希望在降低产品成本的前提下,也能保证产品质量的可靠性不受影响。因此提出了将基于QNX系统的机器人开发环境迁移到Linux系统,并且对Linux系统进行改进,以适应机器人控制平台的实时要求。基于Linux平台和ROS框架,把RTAI内核的硬实时性,与图像处理相结合,应用到人机交互中。在工业控制中,实现对机器人的实时控制。给出相应的算法,并通过编程实现。具体工作内容包括将RTAI内核移植到Linux系统上,搭建RTAI-Linux双内核硬实时平台,在此基础上,采用时间片提前借入算法,对EDF动态调度算法的调度策略进行改进。利用摄像头多角度获取物件图像,通过图像处理,分析出物件形状和运动状态,CPU计算出合适抓取时间节点,系统实行抓取操作。最后,通过两种不同的测试方式,对比验证了基于RTAI...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所)辽宁省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
006年2015年全球工业机器人销量Figure1.1Globalindustrialrobotsalesfrom2006to2015
（M：时间片长度；N：截止时间；P：任务长度；t:时间节点）图3.1 无空闲时间片Figure 3.1 No free time slice图3.2 提前借入策略Figure 3.2 Borrowing strategy3.3 ADBORROW 改进算法设计与实现我们通过设置周期模式模拟时钟计时，每一个周期结束时，CPU 检查一次就绪队列；任务的每一次调度过程通过单触发模式实现。当任务的开始时间或者截止时间到来之时，周期定时器都会提醒 CPU 激发调度机制。通过 C++设置一个结构体变量，负责调度就绪队列和挂起队列的任务[17]。ADBORROW 算法优先级计算公式 3.2： = ( ) ------------------------------------( ) 第 s 和 k 个实时任务的截止期限； 当前时间； 任务 Ti 的周期；
图3.1 无空闲时间片Figure 3.1 No free time slice图3.2 提前借入策略Figure 3.2 Borrowing strategy3.3 ADBORROW 改进算法设计与实现我们通过设置周期模式模拟时钟计时，每一个周期结束时，CPU 检查一次就绪队列；任务的每一次调度过程通过单触发模式实现。当任务的开始时间或者截止时间到来之时，周期定时器都会提醒 CPU 激发调度机制。通过 C++设置一个结构体变量，负责调度就绪队列和挂起队列的任务[17]。ADBORROW 算法优先级计算公式 3.2： = ( ) ------------------------------------( ) 第 s 和 k 个实时任务的截止期限； 当前时间； 任务 Ti 的周期；
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进型EDF算法在计算机联锁全电子执行单元中的应用研究[J]. 张婧璇,段武. 铁道标准设计. 2017(07)
[2]嵌入式系统硬件抽象层的原理与实现[J]. 杜三. 信息与电脑(理论版). 2017(11)
[3]一种嵌入式实时操作系统的时间监控方法[J]. 贠海顺,陈晓磊,杨静远,王婷. 信息通信. 2017(03)
[4]多核嵌入式实时操作系统测试方法[J]. 沈旻园,傅俊彦. 数字技术与应用. 2017(02)
[5]嵌入式Linux系统移植[J]. 路青起,席丹丹. 国外电子测量技术. 2014(12)
[6]基于RTAI的实时LINUX分析与实现[J]. 王小可. 计算机光盘软件与应用. 2013(12)
[7]非抢占式EDF算法下周期性任务的最小相对截止期计算[J]. 檀明,魏臻,韩江洪. 计算机应用研究. 2012(02)
[8]基于HALCON的非线性摄像机标定算法研究与应用[J]. 刘源泂,孔建益,王兴东,刘钊. 机械设计与制造. 2012(02)
[9]基于Linux系统的内核编译及实时RTAI架构[J]. 张静,宋珂,章桐. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2012(01)
[10]基于RTAI改进的Linux实时调度算法[J]. 肖和龙,唐文胜. 计算机工程与应用. 2012(01)
博士论文
[1]复杂环境下视觉伺服检测方法及在并联机器人中的应用研究[D]. 窦易文.东华大学 2016
[2]实时系统动态优先级任务调度算法的研究[D]. 巴巍.大连理工大学 2010
[3]智能方法在机器人视觉伺服中的应用研究[D]. 薛艳敏.西安理工大学 2009
硕士论文
[1]工业机器人视觉伺服控制方法研究[D]. 徐鹏.长春工业大学 2017
[2]基于机器视觉的工业机器人抓取系统的研究[D]. 卢冠男.合肥工业大学 2017
[3]视觉伺服机器人动态目标抓取系统设计与研究[D]. 郭壮.南京理工大学 2017
[4]基于视觉跟踪的机器人伺服系统研究[D]. 刘孝星.华侨大学 2016
[5]机器视觉在工业机器人抓取技术中的应用[D]. 朱良.中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所) 2016
[6]基于主动视觉的移动机器人视觉伺服控制策略研究[D]. 王博.齐鲁工业大学 2013
[7]基于EDF算法的任务最早插入时间研究[D]. 姜辉.湖南师范大学 2012
[8]基于图像的机器人视觉伺服控制[D]. 周孚成.中南大学 2012
[9]机器人视觉伺服跟踪系统的研究[D]. 张作楠.江南大学 2012
[10]基于RTAI的嵌入式实时Linux的研究及实现[D]. 郑金爽.吉林大学 2010
本文编号：3470509
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所)辽宁省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
006年2015年全球工业机器人销量Figure1.1Globalindustrialrobotsalesfrom2006to2015
（M：时间片长度；N：截止时间；P：任务长度；t:时间节点）图3.1 无空闲时间片Figure 3.1 No free time slice图3.2 提前借入策略Figure 3.2 Borrowing strategy3.3 ADBORROW 改进算法设计与实现我们通过设置周期模式模拟时钟计时，每一个周期结束时，CPU 检查一次就绪队列；任务的每一次调度过程通过单触发模式实现。当任务的开始时间或者截止时间到来之时，周期定时器都会提醒 CPU 激发调度机制。通过 C++设置一个结构体变量，负责调度就绪队列和挂起队列的任务[17]。ADBORROW 算法优先级计算公式 3.2： = ( ) ------------------------------------( ) 第 s 和 k 个实时任务的截止期限； 当前时间； 任务 Ti 的周期；
图3.1 无空闲时间片Figure 3.1 No free time slice图3.2 提前借入策略Figure 3.2 Borrowing strategy3.3 ADBORROW 改进算法设计与实现我们通过设置周期模式模拟时钟计时，每一个周期结束时，CPU 检查一次就绪队列；任务的每一次调度过程通过单触发模式实现。当任务的开始时间或者截止时间到来之时，周期定时器都会提醒 CPU 激发调度机制。通过 C++设置一个结构体变量，负责调度就绪队列和挂起队列的任务[17]。ADBORROW 算法优先级计算公式 3.2： = ( ) ------------------------------------( ) 第 s 和 k 个实时任务的截止期限； 当前时间； 任务 Ti 的周期；
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进型EDF算法在计算机联锁全电子执行单元中的应用研究[J]. 张婧璇,段武. 铁道标准设计. 2017(07)
[2]嵌入式系统硬件抽象层的原理与实现[J]. 杜三. 信息与电脑(理论版). 2017(11)
[3]一种嵌入式实时操作系统的时间监控方法[J]. 贠海顺,陈晓磊,杨静远,王婷. 信息通信. 2017(03)
[4]多核嵌入式实时操作系统测试方法[J]. 沈旻园,傅俊彦. 数字技术与应用. 2017(02)
[5]嵌入式Linux系统移植[J]. 路青起,席丹丹. 国外电子测量技术. 2014(12)
[6]基于RTAI的实时LINUX分析与实现[J]. 王小可. 计算机光盘软件与应用. 2013(12)
[7]非抢占式EDF算法下周期性任务的最小相对截止期计算[J]. 檀明,魏臻,韩江洪. 计算机应用研究. 2012(02)
[8]基于HALCON的非线性摄像机标定算法研究与应用[J]. 刘源泂,孔建益,王兴东,刘钊. 机械设计与制造. 2012(02)
[9]基于Linux系统的内核编译及实时RTAI架构[J]. 张静,宋珂,章桐. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2012(01)
[10]基于RTAI改进的Linux实时调度算法[J]. 肖和龙,唐文胜. 计算机工程与应用. 2012(01)
博士论文
[1]复杂环境下视觉伺服检测方法及在并联机器人中的应用研究[D]. 窦易文.东华大学 2016
[2]实时系统动态优先级任务调度算法的研究[D]. 巴巍.大连理工大学 2010
[3]智能方法在机器人视觉伺服中的应用研究[D]. 薛艳敏.西安理工大学 2009
硕士论文
[1]工业机器人视觉伺服控制方法研究[D]. 徐鹏.长春工业大学 2017
[2]基于机器视觉的工业机器人抓取系统的研究[D]. 卢冠男.合肥工业大学 2017
[3]视觉伺服机器人动态目标抓取系统设计与研究[D]. 郭壮.南京理工大学 2017
[4]基于视觉跟踪的机器人伺服系统研究[D]. 刘孝星.华侨大学 2016
[5]机器视觉在工业机器人抓取技术中的应用[D]. 朱良.中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所) 2016
[6]基于主动视觉的移动机器人视觉伺服控制策略研究[D]. 王博.齐鲁工业大学 2013
[7]基于EDF算法的任务最早插入时间研究[D]. 姜辉.湖南师范大学 2012
[8]基于图像的机器人视觉伺服控制[D]. 周孚成.中南大学 2012
[9]机器人视觉伺服跟踪系统的研究[D]. 张作楠.江南大学 2012
[10]基于RTAI的嵌入式实时Linux的研究及实现[D]. 郑金爽.吉林大学 2010
本文编号：3470509
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