环球电气之家-午夜精彩视频-中国专业电气电子产品行业服务网站!

產品分類

當前位置: 首頁 > 工業(yè)控制產品 > 運動控制 > 工業(yè)機器人 > 直角坐標型工業(yè)機器人

類型分類:
科普知識
數(shù)據(jù)分類:
直角坐標型工業(yè)機器人

解析:機器人系統(tǒng)架構有哪些特殊技巧?

發(fā)布日期:2022-04-18 點擊率:74


機器人編程涉及控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn),包括環(huán)境感知、交互、移動及行為的控制。

一個理想的機器人編程過程包括(假定硬件已經(jīng)一切就緒):

1.系統(tǒng)架構設計

2.具體功能的算法實現(xiàn)

3.編碼與集成

一、機器人系統(tǒng)架構

“架構可定義為組件的結構及它們之間的關系,以及規(guī)范其設計和后續(xù)進化的原則和指南。簡言之,架構是構造與集成軟件密集型系統(tǒng)的深層次設計?!?/p>

系統(tǒng)架構也可稱其為如何實施解決方案的一個策略性設計(例如基于組件的工程標準、安全)和解決方案做什么的功能性設計(如算法、設計模式、底層實現(xiàn))。

解析:機器人系統(tǒng)架構有哪些特殊技巧?

圖1 機器人功能分解

另外,軟件工程的基本要求包括模塊化、代碼可復用、功能可共享。使用通用的框架,有利于分解開發(fā)任務及代碼移植。機器人軟件同樣遵從軟件工程的一般規(guī)律。說白了,架構就是你如何把機器人的功能打散,再如何把代碼組織起來。一個清晰的與項目相匹配的架構直接決定了你的開發(fā)效率甚至最終功能的成敗。

從人類第一臺可編程的機器人開發(fā)伊始,架構問題就與之相伴而生。早在1996年,Garlan和Shaw在《軟件架構:一門新興學科的展望》就總結了移動機器人的基本設計需求, 如:(1) 慎思規(guī)劃和反應式行為;(2)容許不確定性;(3)考慮危險;(4)靈活性強。針對這些要求,他們評估了四種用于移動機器人的架構,包括控制回路(control loop)、分層(layers)、隱式調用(implicit invocation)、黑板(blackboard)。經(jīng)過了幾十年的實踐,一些架構被逐漸淘汰,一些架構逐漸被完善起來。

注意:現(xiàn)在很多機器人開發(fā)者一上手就是ROS,雖然ROS是一種比較不錯的系統(tǒng)架構,它的基于node的思想在當時是非常先進的,在今天已成為主流。但我們也要清楚,它只是其中一種架構,尤其是在小型嵌入式設備上定制機器人系統(tǒng)時,其他的架構可能會更有效率。另外Master中央控制模式,也是單機時代的產物,在多機的情形就不是很適用。

1.S-P-A結構

解析:機器人系統(tǒng)架構有哪些特殊技巧?

圖2 機器人的“see-think-act”工作模式

解析:機器人系統(tǒng)架構有哪些特殊技巧?

圖3 “傳感——計劃——行動”(SPA)結構

機器人天然的工作模式是“see-think-act”,所以自然而然的就形成了“傳感——計劃——行動”(SPA)結構:從感知進行映射,經(jīng)由一個內在的世界模型構造,再由此模型規(guī)劃一系列的行動,最終在真實的環(huán)境中執(zhí)行這些規(guī)劃。與之對應的軟件結構稱為經(jīng)典模型,也稱為層次模型、功能模型、工程模型或三層模型,這是一種由上至下執(zhí)行的可預測的軟件結構,

SPA機器人系統(tǒng)典型的結構是中建立有三個抽象層,分別稱為行駛層(Pilot)(最低層)、導航層(Navigator)(中間層)、規(guī)劃層(Planner)(最高層)。傳感器獲取的載體數(shù)據(jù)由下兩層預處理后再到達最高“智能”層作出行駛決策,實際的行駛(如導航和低層的行駛功能)交由下面各層執(zhí)行,最低層再次成為與小車的接口,將駕駛指令發(fā)送給機器人的執(zhí)行器。

缺點:這種方法強調世界模型的構造并以此模型規(guī)劃行動,而構造符號模型需要大量的計算時間,這對機器人的性能會有顯著的影響。另外,規(guī)劃模型與真實環(huán)境的偏差將導致機器人的動作無法達到預期的效果。

2.基于行為的結構

解析:機器人系統(tǒng)架構有哪些特殊技巧?

圖4 基于行為的結構

由于SPA系統(tǒng)過于死板,出現(xiàn)了另一種實現(xiàn)方法:基于行為的方法。基于行為方法前身是反應式系統(tǒng),反應式系統(tǒng)并不采用符號表示,卻能夠生成合理的復合行為?;谛袨闄C器人方案進一步擴展了簡單反應式系統(tǒng)的概念,使得簡單的并發(fā)行為可以結合起來工作。

小歷史:Joe Jones和Daniel Roth于2003年出版的《Robot Programming:A Practical Guide to Behavior-based Robotics》以及使用基于行為系統(tǒng)的iRobot掃地機器人的大獲成功(通過基于行為的系統(tǒng)可有效實現(xiàn)遍歷、避免在某處卡死等多個目標的達成),標志著當年基于行為系統(tǒng)結構的統(tǒng)治地位。短短十年間,SLAM的迅速興起,基于地圖的規(guī)劃和導航再次興起,很多人似乎忘記了或壓根就沒聽說過Behavior-based Robotics的存在。

解析:機器人系統(tǒng)架構有哪些特殊技巧?

圖5 《基于行為的機器人編程》

基于行為的軟件模型是一種由下至上的設計,因而其結果不易預測,每一個機器人功能性(functionality)被封裝成一個小的獨立的模塊,稱為一個“行為”,而不是編寫一整個大段的代碼。因為所有的行為并行執(zhí)行,所以不需要設置優(yōu)先級。此種設計的目的之一是為了易于擴展,例如便于增加一個新的傳感器或向機器人程序里增加一個新的行為特征。所有的行為可以讀取載體所有傳感器的數(shù)據(jù),但當歸集眾多的行為向執(zhí)行器產生單一的輸出信號時,則會出現(xiàn)問題。

下一篇: PLC、DCS、FCS三大控

上一篇: 索爾維全系列Solef?PV

推薦產品

更多
主站蜘蛛池模板: 北京发电车出租-发电机租赁公司-柴油发电机厂家 - 北京明旺盛安机电设备有限公司 | 广州各区危化证办理_危险化学品经营许可证代办 | 磁粉制动器|张力控制器|气胀轴|伺服纠偏控制器整套厂家--台灵机电官网 | 电动百叶窗,开窗器,电动遮阳百叶,电动开窗机生产厂家-徐州鑫友工控科技发展有限公司 | 齿轮减速电机一体机_蜗轮蜗杆减速马达-德国BOSERL齿轮减速机带电机生产厂家 | 通风天窗,通风气楼,屋顶通风天窗,屋顶通风天窗公司 | 炭黑吸油计_测试仪,单颗粒子硬度仪_ASTM标准炭黑自销-上海贺纳斯仪器仪表有限公司(HITEC中国办事处) | 手表腕表维修保养鉴定售后服务中心网点 - 名表维修保养 | 钢绞线万能材料试验机-全自动恒应力两用机-混凝土恒应力压力试验机-北京科达京威科技发展有限公司 | lcd条形屏-液晶长条屏-户外广告屏-条形智能显示屏-深圳市条形智能电子有限公司 | 档案密集架,移动密集架,手摇式密集架,吉林档案密集架-厂家直销★价格公道★质量保证 | 电销卡_稳定企业大语音卡-归属地可选-世纪通信 | 早报网 | 紧急切断阀_气动切断阀_不锈钢阀门_截止阀_球阀_蝶阀_闸阀-上海上兆阀门制造有限公司 | 并网柜,汇流箱,电控设备,中高低压开关柜,电气电力成套设备,PLC控制设备订制厂家,江苏昌伟业新能源科技有限公司 | 无菌水质袋-NASCO食品无菌袋-Whirl-Pak无菌采样袋-深圳市慧普德贸易有限公司 | 全温恒温摇床-水浴气浴恒温摇床-光照恒温培养摇床-常州金坛精达仪器制造有限公司 | 快速门厂家-快速卷帘门-工业快速门-硬质快速门-西朗门业 | 宝宝药浴-产后药浴-药浴加盟-艾裕-专注母婴调养泡浴 | 密封无忧网 _ 专业的密封产品行业信息网| 交变/复合盐雾试验箱-高低温冲击试验箱_安奈设备产品供应杭州/江苏南京/安徽马鞍山合肥等全国各地 | 专业生产动态配料系统_饲料配料系统_化肥配料系统等配料系统-郑州鑫晟重工机械有限公司 | 组织研磨机-高通量组织研磨仪-实验室多样品组织研磨机-东方天净 传递窗_超净|洁净工作台_高效过滤器-传递窗厂家广州梓净公司 | 风化石头制砂机_方解石制砂机_瓷砖石子制砂机_华盛铭厂家 | 地源热泵一体机,地源热泵厂家-淄博汇能环保设备有限公司 | 碳化硅,氮化硅,冰晶石,绢云母,氟化铝,白刚玉,棕刚玉,石墨,铝粉,铁粉,金属硅粉,金属铝粉,氧化铝粉,硅微粉,蓝晶石,红柱石,莫来石,粉煤灰,三聚磷酸钠,六偏磷酸钠,硫酸镁-皓泉新材料 | 刹车盘机床-刹车盘生产线-龙口亨嘉智能装备 | 硅胶管挤出机厂家_硅胶挤出机生产线_硅胶条挤出机_臣泽智能装备 贵州科比特-防雷公司厂家提供贵州防雷工程,防雷检测,防雷接地,防雷设备价格,防雷产品报价服务-贵州防雷检测公司 | 冷油器-冷油器换管改造-连云港灵动列管式冷油器生产厂家 | 爆炸冲击传感器-无线遥测传感器-航天星百科 | 安徽合肥格力空调专卖店_格力中央空调_格力空调总经销公司代理-皖格制冷设备 | 一点车讯-汽车网站,每天一点最新车讯! | 304不锈钢无缝管_不锈钢管厂家 - 隆达钢业集团有限公司 | 洛阳永磁工业大吊扇研发生产-工厂通风降温解决方案提供商-中实洛阳环境科技有限公司 | 商秀—企业短视频代运营_抖音企业号托管 | 无锡网站建设_企业网站定制-网站制作公司-阿凡达网络 | 安徽成考网-安徽成人高考网 | 视觉检测设备_自动化检测设备_CCD视觉检测机_外观缺陷检测-瑞智光电 | 英国公司注册-新加坡公司注册-香港公司开户-离岸公司账户-杭州商标注册-杭州优创企业 | 二手Sciex液质联用仪-岛津气质联用仪-二手安捷伦气质联用仪-上海隐智科学仪器有限公司 | DAIKIN电磁阀-意大利ATOS电磁阀-上海乾拓贸易有限公司 |