機器人足部感知模塊標準化及應用配置平臺的設計.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的機器人生產(chǎn)研發(fā)模式，缺乏相應的基礎標準體系與接口協(xié)議規(guī)范，研發(fā)工作存在大量低水平重復，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，導致機器人感知系統(tǒng)的搭建和應用日趨復雜。所以，機器人感知系統(tǒng)標準化與模塊化設計迫在眉睫，它將對機器人產(chǎn)業(yè)化具有

2、重要的推動意義。
　　 本文以實驗室承擔的傳感器接口國家標準為指導理論，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計方法，包括其硬件體系架構、傳感器數(shù)據(jù)描述文件和通信接口的設計。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端應用配置平臺，為足部模塊最終應用提供有效支撐。論文主要工作包括:
　　 (1)調研分析了當前機器

3、人技術的發(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，強調了機器人感知系統(tǒng)標準化、模塊化設計的重要意義。
　　 (2)介紹了傳感器接口國家標準的核心內容，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計方法，重點討論了其硬件體系架構、機器人傳感器數(shù)據(jù)描述文件和網(wǎng)絡通信接口的設計。
　　 (3)基于文中提出的標準化機器人傳感器接口模塊設計方法，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)基于組件化設計思想實現(xiàn)了PC端應用配置平臺，分析了應用配置平臺在標準化傳感器接口模塊集成過程中的關鍵作用，給出了應用配置平臺的分層架構圖及其各種應用組件的設計，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