[发明专利]一种智能自主机器人核心控制器

说明书

技术领域

本发明涉及机器人的核心控制器，特别是关于一种基于ARM9-Linux嵌入式系统的智能自主机器人核心控制器。

背景技术

随着技术不断进步，机器人正在向自主智能机器人方向发展。机器人的智能化水平已经成为衡量一个机器人系统的重要指标。作为机器人完整系统的最重要部分之一，智能自主机器人的核心控制器及外围设备已经被日益关注。对于一个智能自主机器人，其核心控制器的处理能力和运算效率是决定机器人智能化水平的重要环节。核心控制器在机器人内部系统中，只负责完成对各模块的实时数据处理和任务分配等核心任务，是整个机器人系统的内部核心。当机器人遇到任务需要处理，核心控制器负责完成决策、校验、信息融合等各项实时任务，并给各模块发送控制命令。

以往的机器人控制部分，主要是基于具体硬件的单一化设计。得到的控制系统往往在软硬件上都不具备兼容性和可扩展、可重构性。随着传感器模块的增减，电机类型的变化，此类机器人控制系统就不再适用。对于新的硬件(电子、机械)需求，系统不得不重新设计制作，成本和效率将大打折扣。从控制对象来看，智能自主机器人核心控制单元需要完成对运动和传感器数据的控制与处理。为了实现智能行为和与外界环境的良好交互，现代机器人的机械结构和控制电路变得日趋复杂。尤其是对于多关节的移动机器人，大量不同类型的电机使得普通控制系统在稳定性和扩展性上都很难承受。为了解决这一问题，国际最新研究成果往往采用多处理器来实现。但是，这些机器人系统的硬件设备往往依附于具体的电子电路，不具备很好的可重构性。

目前嵌入式系统已经广泛应用于各个领域，如国防、工业控制、通信、办公自动化和消费电子产品等。其中消费电子产品主要有手机、移动设备、交换机、路由器、机顶盒等。所谓嵌入式系统，就是以具体应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，适合应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗要求的专用的计算机系统。任何嵌入式系统都包括硬件和软件两个方面。硬件包括微处理器、存储器、I/O端口和图形控制等。软件包括操作系统软件和应用软件，应用软件控制着嵌入式系统的运行，而操作系统则为应用程序提供必要的底层支持。由于嵌入式系统是面向应用对象的，所以具体硬件对象是需要仔细考虑的。

目前嵌入式系统上使用的商用操作系统主要有VxWorks、WinCE、VRTX、pSOS、PalmOS、和DeltaOS等。这些系统在可靠性和技术支持上具有优势。但是，由于系统属于商业产品，价格昂贵。并且由于其核心源代码是不公开的，使得每个系统上的应用软件与其它系统无法兼容，让软件移植变得十分困难。相比这些商用操作系统，嵌入式Linux具有诸多优势。首先其内核稳定、功能强大，支持多种硬件平台，应用软件多且兼容性好。其次，Linux的内核可以根据需要任意裁减。另外，由于Linux属于开源系统，使用成本低，已经日益得到商业公司的青睐，发展潜力巨大。如何将嵌入式系统引入机器人控制领域，目前正成为研究热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于ARM9架构的应用嵌入式Linux作为其操作系统的智能自主机器人核心控制器，可用于多种机械结构的智能机器人控制。通过此核心控制器，可以实现智能机器人的自主运动、环境感知以及人机交互等的良好控制，为智能机器人实现正确的自主行为提供软硬件支持。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种智能自主机器人核心控制器，其特征在于它包括：一中央控制模块，所述中央控制模块包括核心控制器，所述核心控制器连接有存储装置及与外部连接的接口；且所述中央控制模块中设置有裁减的嵌入式RT-Linux操作系统、方便二次开发的应用程序和多个硬件驱动程序；一传感器模块，包括压力传感器和电子罗盘，通过所述接口与所述中央控制模块相连接；一CAN总线传输模块，与所述中央控制模块相连接；一运动控制模块，其与所述CAN总线传输模块相连接，通过CAN总线与所述核心控制器进行信息交互。

上述本发明的技术方案中，所述核心控制器采用32位s3c2440处理器。

上述本发明的技术方案中，所述运动控制模块由小型直流电机和步进电机构成。

上述本发明的技术方案中，与所述核心控制器连接的存储装置包括闪存、随机存储器和外部存储卡，所述接口包括通用串行总线、I/O接口、以太网接口、无线网络接口和串口。

上述本发明的技术方案中，所述CAN总线传输模块由CAN总线控制电路与总线接口构成。

上述本发明的技术方案中，所述中央控制模块中设置的程序将不同的控制任务分为三层结构，包括硬件信息处理层、感知层和行为控制层。