万方数据基于ARM核处理器的机器人遥操作系统ARMSystemCore计算机工程文章编号，l小M卜-3428(2∞9)o矗珈2l昏卅3RoboticTele-operationBasedProcessor1概述2机器人遥操作系统设计第35卷第6期2009年3月March·人工智能及识别技术·赵晓军，李云飞，苏海羹，任明伟，陈臂，田华No．6Computer羹耍：针对机器人遥操作控制系统，以嵌入式技术和遥操作为基础，利用Intemet实现对远程设备的实时控制，提出一种以嵌入式处理器$3C2410作为机器人服务器、改进型Linux为实时操作系统的嵌入式网络通信系统。该体系结构有效提高了网络化控制系统对实时性的要求，实现机器人控制命令和反馈数据在局域网上的双向传输，完成主从式机器人的网络遥操作。仿真实验结果表明该系统是准确可行的。关麓词：遥操作；ARM核处理器；Linux实时操作系统onXiao-jun，LIMing-wei，CHENrobot，aad随着科技的飞速发展，机器人技术不单只停留在军事、工业的应用范围，而且被广泛地应用在日常的生活中。借助计算机网络、传感器以及机械电子技术、信息技术等方面的进步，把具备感知能力的机械臂或运动设备与计算机网络相连，进行远端硬件设备的控制与感知外部世界的尝试应运而生，如基于Internet的远程制造和遥操作机器人等。II前，国内外基于Internet的遥操作机器人系统的研究取得了丰硕成果。如西澳大利亚大学的KennethTaylor等人实现了控制6自由度的ASEAIRb．6型机械臂的工作；瑞士联邦工学院的KhepWeb是第一个远程自主式移动机器人系统。在国内，有神州系列飞船的远程监控和控制，中科院沈阳自动化研究所开展的基于互联网的机器人实时双向反馈遥控操作研究，以及同济大学机器人及智能控制系统研究室的基于Internet的机器人远程控制技术及其应用等⋯。但这些应用都是围绕大型PC或专用机完成的，从设备及控制技术来讲，专用性很强且价格较为昂贵，限制了遥操作技术的进一步发展。如何更方便、快捷、廉价地控制机器人，已经成为机器人技术的一个突出问题。嵌入式系统的发展为机器入的控制及其性能的扩展提供了方便，实现并扩展了基于单片机的控制系统，缩小了机器人控制系统的体积。如果利用通用的网络通信技术和嵌入式设备能够解决上述问题，无疑将大大提高控制机器人的便利性，并迅速降低成本，所以开发一种全嵌入式构架的监控控制系统是十分必要的。本文构筑了一个基于ARM核处理器的机器人遥操作系统的框架，对系统所具有的功能进行了描述，指出了实现过程中遇到的问题及解决方案。改进了Linux实时操作系统，—屯1昏一缩短了响应时间，提高了系统的精确性和高效性。2．1系统整体框架本系统采用客户／服务器模式，客户机通过网络的互连协议TCP／IP实现对远程服务器的监控。基于ARM核处理器的机器人遥操作系统如图l所示。圈1机器人鼍暴作系统结掬在操作端系统可以分为：人机交互系统，预测仿真图形，两络通信等子模块；在从端可以分为：局部自主的机器人系统，网络通信等子模块。ARM核处理器作为机器人服务器中最主要的控制单元，与Internet相连，并通过CAN总线对机器人的位置、速度等状态进行实时操控。利用ARM高效的运算处理速度和CAN总线提供1基金项目：河北省科技厅科技支撑计划基金资助项目(062135132)；河北省教育厅重点科技基金资助项目(2005002D，Z2007441)；河北大作者筒介：赵晓军(1967一)，男，教授、博士，主研方向：机器人技术；李云飞、苏海霞、任明伟，硕士研究生；陈雷，讲师；田华，vr01．3sEngineering2009文献标识码。A中圈分类号。TP273(河北大学电子信息工程学院，保定071002)ZHAO[Abstractlrobotperformanceexperimental[Keywordsltele—operation；ARMMb／s学博七基金资助项目(Y2005052)高级实验9j蓐收藕日期：2008．1l·19Yun-fei，SUHai—xia，RENLei，TIANHua(CollegeofElectronicInformationEngineering，HebeiUniversity,Baoding071002)Inu∞theIntemetcompletethereal-timercmo把eqmpmenLthisputsforwardtele—roboticsystembasedembeddedtechnologyandtele-operation．whichthe$3C2410server,thereformativeLinuxas’real-timeoperatingsystem·Itre