TheUniversityofSouthChina嵌入式系统课程设计题目基于ARM嵌入式系统的拟人机器人控制器的设计学院名称电气工程学院指导教师黄智伟教授班级电子071班学号20074470114学生姓名王仁茂2010年11月30日摘要为满足低成本、高性能的要求,提出在拟人机器人控制器的设计中引入基于ARM处理器和RTOS(Real2timeOS)的嵌入式系统。使用ARM9处理器S3C2410和RT2Linux构建小型拟人机器人控制器的系统架构,以拟人机器人的行走控制为例,从硬件和软件上介绍了控制器的实现方法。硬件选用高集成度的嵌入式处理器并采用模块化设计;软件开发中使用Petri网建模并利用Linux良好的驱动程序框架,降低了开发难度,提高了系统的可扩展性。最后给出了在机器人避障中的应用,验证了控制器方案的可行性,为拟人机器人的进一步研究提供了平台。关键词:拟人机器人;舵机;嵌入式系统;Petri网;设备驱动。AbstractAlowcost,highperformancehumanoidrobotcontrollerwasdevelopedbasedontheARMprocessorandtheRTOS(real2timeOS).ThecontrollersystemarchitectureconsistsofaS3C2410chipwiththeARM9corerunningRT2Linux.Theimplementationincludinghardwareandsoftwareisillustratedbyarobotwalkingexample.ThehardwareplatformusesamodulardesignwithahighlyintergratedembeddedCPU.APetrinetisusedtomodelthecontrolflow.ThesoftwareisbasedontheLinuxdevicedriverframewithsimplifiesthesystemandimprovestheexpansibility.Thecontrolsystemsuccessfullyenabledtherobottoevadeobstaclesandprovidesaplatformforfurtherdevelopmentofhumanoidrobots.Keywords:humanoidrobot;servo;embeddedsystem;Petrinet;devicedriver；目录1.设计简介·······································41.1嵌入式系统简介····························41.2拟人机器人简介····························51.3嵌入式系统设计简介························72．拟人机器人系统架构····························102.1拟人机器人机械结构设计···················102.2拟人机器人控制器硬件设计··················112.3拟人机器人控制器软件设计·················133拟人机器人步行控制方案·······················144应用实例·····································185心得与体会···································196参考文献··································201设计简介1.1嵌入式简介根据国际电气和电子工程师协会（IEEE）的定义，嵌入式系统是“控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置”，原文为devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants.目前，国内普遍认同的定义是：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。北京航空航天大学何利民教授给出这样的定义：“嵌入式系统是嵌入到对象体系中的专用计算机系统。”可以这样认为，嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。嵌入式系统一般有嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序4个部分组成。“嵌入性”、“专用性”和“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素，对象系统则是指嵌入式