ARM-Linux嵌入式系统在轮式移动机器人上的应用
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文章 编 号 ：１０ — ６ ３ （０ ２ ２ ０ ６ ０ ０ ２ ６ ７ ２ １ ）０ － ２ － ３
Ａ Ｍ— ｉ ｘ嵌入式 系统在 轮式移 动机器人上 的应用 Ｒ Ｌｎ ｕ
张 玫
（ 京 电子 科 技 职 业学 院 ，北 京 １０２ ） 北 ０ ０ ９
摘 要 ：介 绍 了基 于 Ａ ＲＭ — ｗｕ Ｌ＿ ｘ软 硬件 平 台的 嵌入 式 系统 ，作 为核 心控 制 器应 用在 轮 式 移 动机 器人 上 ，
随着 移动 机器 人 的智 能化 ，控 制方 法 的发展 ，所 需 计 算 量 增 大 。一 般 的单 片 机 等 处 理 器很 难 完 成 控 制 要 求 。而 基 于 Ａ ＲＭ 的嵌 入式 服 务机 器 人 的控 制 器采 用 分 层 与模块 化 结构 。充 分体 现可 扩展 性 、可移植 性 的设 计 原 则 ，同 时 具 有 低成 本 、低 功 耗 、体 积 小 巧 、可 靠 性 高 、 能化 高 以及 通用 性 等特点圆 智 。 嵌入 式 系统 （ Ｓ 是计 算机 技术 、通 信技 术 、半 导体 Ｅ） 技 术 、微 电子技 术 、语 音 图像 数据 传输 技术 ，甚 至 传感 器 等先 进 技术 和 具 体应 用 对象 相 结合 后 的 系统 ， 是硬 其
件 和软 件 紧密捆绑 在 一起 的系统１ 作为嵌 入式 系统 的核 ３ １ 。
１ 移 动 机 器 人 软硬 件 组成
１１ 硬 件 构 成 ．
机器人 的运动 、感 知和 决策 均需 要通 过 控制 器 来完 成 。控制 器 收集各 种传 感器 信 息 ，通过 控制 算法 或 决策 方法 。生 成 机器 人运 动指令 或 执行 器输 出 ，进 而驱 动机 器人 运 动或 发声 。控制 器 还担 任 了人机 接 口的任 务 和 网 络通 信 的任务 ，是机 器人智 能 的核 心。
执 行 速 度 更 快 ，于 是 大多 数 数 据 操 作 都 在 寄存 器 中完
成 ； 它 的 寻址方式 灵活 简单 ，执 行效 率高 ，指令 长度 固 定 等 。在 ＡＲ 中 ，可 以嵌 入嵌 入式操作 系统 ，在此 系统 Ｍ 上可完成 复杂的算法 。可 以代 替 Ｐ Ｃ机完 成各种任 务网 。
着智 能化 和多样 化方 向发展 。
３ 位 嵌 入 式 应 用 领 域 内 ，Ａ Ｍ 获 得 了 巨 大 的成 功 。 ２ Ｒ Ａ Ｍ 微 处 理 器 一 般具 有 体 积 小 、低 功 耗 、低 成 本 、高 Ｒ
性 能 的特 点 。例 如 ，由于 它有 大 量 的使 用 寄存 器 ， 指令
Ｋｅ ｒ ｓ： ｍ ｏ ｉ ｏ ｔ ｅ ｅ ｄ ｄ ｓ ｔｍ ；ＡＲＭ ； Ｌｎｕ ｙ ｗｏ ｄ ｂ ｅ ｒｂｏ ； ｍｂ ｄ ｅ ｙ ｅ ｌ ｓ ｉ ｘ
耗 等 问题 。已较 难满 足相 对 复杂 的嵌入 式应 用 场合 。在
０ 引言
机 器人 技术 是 集机 械工 程学 、计 算机 科学 、控 制工 程 、电子技 术 、传感 器 技术 、仿生 学 等学科 为 一体 的多 学科交 叉 、 合 的综合 性技 术【 结 ” 。而移 动机 器人 是机 器人 技术 中 的一重 要 分 支 ，且 随 着传 感 技术 、计 算 机 科 学 、 人工智 能 及其他 相 关学 科 的迅 速发 展 ，移 动机 器人 正 向
第２ ５卷 第 ２期 ２１ ０ ２年 ３月
机 电 产 品 开崖 与 新
Ｄｅ ｅｏ ｍ ｎ ＆ Ｉｎ ｖ ｔ ｎ ｏ ｃ ｉｅ ｙ＆ Ｅｌｃｒ ａ ｒｄ ｃｓ ｖ ｌｐ ｅ ｔ ｎ ｏ ａｉ ｆ ｏ Ｍａ ｈ ｎ ｒ ｅｔｃｌ ｏ ｕ ｔ ｉ Ｐ
Ｖｏ１ ５， ２ ． Ｎｏ． ２ Ｍａｒ． ． ２０１ ２
ＡＲＭ — ｎ ｘ Ｅｍｂ ｄ ｅ ｙ ｔ ｍ ｎ ｔ ｅＡｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ ｅ Ｗ ｈ ｅｅ ｏ ｉ ｂ ｔ － ｕ Ｌｉ ｅ ｄ ｄ Ｓ ｓｅ ｉ ｈ ｐ ｉ ｔｏ ｆｔ ｃ ｈ ｅ ｌｄ Ｍ ｂ ｅＲｏ ｏ ｓ ｌ
ＮＧ ｉ Ｍｅ
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Ａ ｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈｉ ｐａ ｅ ｒｏｄ ｅ ｈ ｏｔ ｒ ｎ ａｄ ｒ ｅｐａｆｒ ｓｄ ｏｎ ＡＫ Ｍ —Ｌｎｕ ｆｅ ｓｒ ｃ ： ｓ ｐ ｒｉ ｎｔ ｕｃ ｓｔｅ ｓ ｆ ｗａ ｅａ ｄ ｈ ｗａ ｌｔ ｍ ｂａｅ ｒ ｏ ｉ ｘ ｏ ｍｂｅ ｅ ｙｔｍ ，ａ ｈ ｏｒ ｏ ｒｏｌｒｕｓｄ ｄｄ ｄ ｓ ｓｅ ｓｔｅ ｃ ｅｃ ｎｔ ｌ ｅ ｅ
重点 介绍 了平 台的软硬 件 构成 ，并举例 说 明 了控 制过 程 的 实现 ，为教 学和研 究提供 了很 好 的 实验
平 台。
Βιβλιοθήκη Baidu
关 键 词 ： 移 动 机 器 人 ；嵌 入 式 系 统 ； Ａ ＲＭ ；Ｌｎ ｘ ｉｕ
中图分 类号 ：Ｔ ２ ２６ Ｐ４．
文 献标 识码 ：Ａ ｄ ｉ ０３ ６ ／． ｓ． ０ － ６ ３２ １ ．２０ ０ ｏ： ．９ ９ｊ ｓｎ１ ２ ６ ７ ．０ ２０ ．１ １ ｉ ０
文章 编 号 ：１０ — ６ ３ （０ ２ ２ ０ ６ ０ ０ ２ ６ ７ ２ １ ）０ － ２ － ３
Ａ Ｍ— ｉ ｘ嵌入式 系统在 轮式移 动机器人上 的应用 Ｒ Ｌｎ ｕ
张 玫
（ 京 电子 科 技 职 业学 院 ，北 京 １０２ ） 北 ０ ０ ９
摘 要 ：介 绍 了基 于 Ａ ＲＭ — ｗｕ Ｌ＿ ｘ软 硬件 平 台的 嵌入 式 系统 ，作 为核 心控 制 器应 用在 轮 式 移 动机 器人 上 ，
随着 移动 机器 人 的智 能化 ，控 制方 法 的发展 ，所 需 计 算 量 增 大 。一 般 的单 片 机 等 处 理 器很 难 完 成 控 制 要 求 。而 基 于 Ａ ＲＭ 的嵌 入式 服 务机 器 人 的控 制 器采 用 分 层 与模块 化 结构 。充 分体 现可 扩展 性 、可移植 性 的设 计 原 则 ，同 时 具 有 低成 本 、低 功 耗 、体 积 小 巧 、可 靠 性 高 、 能化 高 以及 通用 性 等特点圆 智 。 嵌入 式 系统 （ Ｓ 是计 算机 技术 、通 信技 术 、半 导体 Ｅ） 技 术 、微 电子技 术 、语 音 图像 数据 传输 技术 ，甚 至 传感 器 等先 进 技术 和 具 体应 用 对象 相 结合 后 的 系统 ， 是硬 其
件 和软 件 紧密捆绑 在 一起 的系统１ 作为嵌 入式 系统 的核 ３ １ 。
１ 移 动 机 器 人 软硬 件 组成
１１ 硬 件 构 成 ．
机器人 的运动 、感 知和 决策 均需 要通 过 控制 器 来完 成 。控制 器 收集各 种传 感器 信 息 ，通过 控制 算法 或 决策 方法 。生 成 机器 人运 动指令 或 执行 器输 出 ，进 而驱 动机 器人 运 动或 发声 。控制 器 还担 任 了人机 接 口的任 务 和 网 络通 信 的任务 ，是机 器人智 能 的核 心。
执 行 速 度 更 快 ，于 是 大多 数 数 据 操 作 都 在 寄存 器 中完
成 ； 它 的 寻址方式 灵活 简单 ，执 行效 率高 ，指令 长度 固 定 等 。在 ＡＲ 中 ，可 以嵌 入嵌 入式操作 系统 ，在此 系统 Ｍ 上可完成 复杂的算法 。可 以代 替 Ｐ Ｃ机完 成各种任 务网 。
着智 能化 和多样 化方 向发展 。
３ 位 嵌 入 式 应 用 领 域 内 ，Ａ Ｍ 获 得 了 巨 大 的成 功 。 ２ Ｒ Ａ Ｍ 微 处 理 器 一 般具 有 体 积 小 、低 功 耗 、低 成 本 、高 Ｒ
性 能 的特 点 。例 如 ，由于 它有 大 量 的使 用 寄存 器 ， 指令
Ｋｅ ｒ ｓ： ｍ ｏ ｉ ｏ ｔ ｅ ｅ ｄ ｄ ｓ ｔｍ ；ＡＲＭ ； Ｌｎｕ ｙ ｗｏ ｄ ｂ ｅ ｒｂｏ ； ｍｂ ｄ ｅ ｙ ｅ ｌ ｓ ｉ ｘ
耗 等 问题 。已较 难满 足相 对 复杂 的嵌入 式应 用 场合 。在
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机 器人 技术 是 集机 械工 程学 、计 算机 科学 、控 制工 程 、电子技 术 、传感 器 技术 、仿生 学 等学科 为 一体 的多 学科交 叉 、 合 的综合 性技 术【 结 ” 。而移 动机 器人 是机 器人 技术 中 的一重 要 分 支 ，且 随 着传 感 技术 、计 算 机 科 学 、 人工智 能 及其他 相 关学 科 的迅 速发 展 ，移 动机 器人 正 向
第２ ５卷 第 ２期 ２１ ０ ２年 ３月
机 电 产 品 开崖 与 新
Ｄｅ ｅｏ ｍ ｎ ＆ Ｉｎ ｖ ｔ ｎ ｏ ｃ ｉｅ ｙ＆ Ｅｌｃｒ ａ ｒｄ ｃｓ ｖ ｌｐ ｅ ｔ ｎ ｏ ａｉ ｆ ｏ Ｍａ ｈ ｎ ｒ ｅｔｃｌ ｏ ｕ ｔ ｉ Ｐ
Ｖｏ１ ５， ２ ． Ｎｏ． ２ Ｍａｒ． ． ２０１ ２
ＡＲＭ — ｎ ｘ Ｅｍｂ ｄ ｅ ｙ ｔ ｍ ｎ ｔ ｅＡｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ ｅ Ｗ ｈ ｅｅ ｏ ｉ ｂ ｔ － ｕ Ｌｉ ｅ ｄ ｄ Ｓ ｓｅ ｉ ｈ ｐ ｉ ｔｏ ｆｔ ｃ ｈ ｅ ｌｄ Ｍ ｂ ｅＲｏ ｏ ｓ ｌ
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重点 介绍 了平 台的软硬 件 构成 ，并举例 说 明 了控 制过 程 的 实现 ，为教 学和研 究提供 了很 好 的 实验
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文 献标 识码 ：Ａ ｄ ｉ ０３ ６ ／． ｓ． ０ － ６ ３２ １ ．２０ ０ ｏ： ．９ ９ｊ ｓｎ１ ２ ６ ７ ．０ ２０ ．１ １ ｉ ０