煤礦救援機(jī)器人軟件系統(tǒng)研究.pdf

1、煤礦救援機(jī)器人的軟件系統(tǒng)是機(jī)器人的靈魂，其主要任務(wù)是進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃與調(diào)度、自主導(dǎo)航、環(huán)境信息檢測(cè)與處理、遠(yuǎn)程通訊與控制等。 本文從煤礦救援機(jī)器人軟件系統(tǒng)實(shí)際需求出發(fā)，借助軟件工程相關(guān)技術(shù)與理論，以煤礦救援機(jī)器人軟件系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)為研究重點(diǎn)，對(duì)軟件系統(tǒng)工作原理、子系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)間相互調(diào)用及底層通訊協(xié)議等進(jìn)行研究，為各子系統(tǒng)獨(dú)立研發(fā)及多人分工與協(xié)作奠定了基礎(chǔ)。 首先，對(duì)機(jī)器人的任務(wù)、工作環(huán)境、軟件系統(tǒng)的核心技術(shù)、硬件需求及軟

2、件系統(tǒng)功能需求等方面進(jìn)行詳細(xì)分析。其次，對(duì)煤礦救援機(jī)器人的軟件系統(tǒng)整體框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，提出了基于Windows平臺(tái)的分層框架軟件體系架構(gòu)。從整體上，把軟件系統(tǒng)劃分為傳感信息處理系統(tǒng)、電機(jī)控制系統(tǒng)、手動(dòng)控制系統(tǒng)及自主導(dǎo)航系統(tǒng)。從層次上把軟件系統(tǒng)分為硬件層、通訊協(xié)議層、核心控制層及應(yīng)用服務(wù)層。通過(guò)對(duì)每層任務(wù)的劃分與各層功能模塊的分解，明確了各子系統(tǒng)在整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)中的功能、地位、作用和關(guān)系。為便于各子系統(tǒng)集成與獨(dú)立開(kāi)發(fā)，提高系統(tǒng)的可靠性與

3、穩(wěn)定性，提出了基于服務(wù)的子系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)方案。分析了系統(tǒng)間各種通信方式，提出了基于共享內(nèi)存的系統(tǒng)間通信方案。統(tǒng)一了各子系統(tǒng)間相互調(diào)用方法，提出了通過(guò)DLL動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用的方案。針對(duì)不同的硬件間互連互通問(wèn)題，提出了統(tǒng)一硬件通信協(xié)議方案，設(shè)計(jì)了基于RS-485接口的底層硬件通信協(xié)議。對(duì)機(jī)器人程序開(kāi)發(fā)與接口標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議等進(jìn)行了研究并制定了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，保證了程序編寫(xiě)的規(guī)范性和易讀性。最后，通過(guò)對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制模型進(jìn)行分析，開(kāi)發(fā)了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控