機(jī)器人紅外避障程序的編寫

1、機(jī)器人紅外避障程序的編寫與實(shí)現(xiàn) 1提綱系統(tǒng)基本架構(gòu)機(jī)器人SDK包含內(nèi)容具體實(shí)現(xiàn)21.系統(tǒng)基本架構(gòu)ASR抽象出幾個(gè)重要的概念：系統(tǒng)，設(shè)備，流程系統(tǒng) ：系統(tǒng)主要用來部署設(shè)備與流程，管理系統(tǒng)狀態(tài)，管理系統(tǒng)的配置與追蹤系統(tǒng)的錯(cuò)誤。設(shè)備 ：機(jī)器人本體所有的物理設(shè)備以及定制的重要邏輯組件都用設(shè)備來描述，它是系統(tǒng)的基本組成部分。流程 ：流程是設(shè)備的容器，它由設(shè)備與其他輔助節(jié)點(diǎn)共同組成，管理流程內(nèi)設(shè)備的生命周期，設(shè)備的資源，設(shè)備的配置，設(shè)備運(yùn)行時(shí)的控制與響應(yīng)等。 31.1 系統(tǒng)系統(tǒng)代表機(jī)器人實(shí)體，它是設(shè)備的組合體，一個(gè)機(jī)器人只能擁有一個(gè)系統(tǒng)。正如我們看到機(jī)器人通常會(huì)想到它們能做什么一樣，ASR也是站在較高的層

2、次來理解系統(tǒng)，它關(guān)心的是系統(tǒng)的部署和運(yùn)行時(shí)管理。 41.1 系統(tǒng)系統(tǒng)的創(chuàng)建CASRSystem: GetInstance () 系統(tǒng)的退出DestroyInstance ();系統(tǒng)狀態(tài)管理Init，Pause，Run，End來統(tǒng)一管理系統(tǒng)中設(shè)備與流程狀態(tài)。 系統(tǒng)的部署創(chuàng)建設(shè)備：CreateDevice；創(chuàng)建流程：CreateProccess,將設(shè)備加入流程：AddToProccess。系統(tǒng)錯(cuò)誤處理51.2 設(shè)備該部分是ASR最重要的部分，也是用戶使用最多的部分。由該部分提供的接口，來實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)ASR系統(tǒng)的操作、控制。按功能這些模塊細(xì)分為以下4個(gè)部分：傳感器模塊 包括視頻采集及播放、音頻采集及播

3、放、紅外線測(cè)距、超聲波測(cè)距、GPS定位系統(tǒng)。 圖像處理模塊 包括圖像的加載保存、圖像的各種算法、圖 像色彩體系的轉(zhuǎn)換、圖像的編碼。通訊模塊運(yùn)動(dòng)控制模塊 1.2 設(shè)備61.2.1 設(shè)備的狀態(tài)輪轉(zhuǎn)用戶通過Init,Pause,Start,End來變更設(shè)備的狀態(tài)。每一設(shè)備都被抽象為四種狀態(tài)：DEVICE_RAW：原始狀態(tài)，參數(shù)與數(shù)據(jù)流等未初始化；DEVICE_INIT：設(shè)備已經(jīng)初始化；DEVICE_PAUSE：設(shè)備暫停狀態(tài)；DEVICE_RUNNING：設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。狀態(tài)的變更如下圖： 1.2 設(shè)備71.2.2 設(shè)備的狀態(tài)變更圖1.2 設(shè)備81.2.3 IASRDevice成員列表 函數(shù)名功能Ini

4、t初始化設(shè)備Start啟動(dòng)設(shè)備Pause將設(shè)備轉(zhuǎn)換到暫時(shí)停止轉(zhuǎn)態(tài)End將設(shè)備轉(zhuǎn)換到停止轉(zhuǎn)態(tài)GetState獲取設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)GetInStream得到輸入的同步數(shù)據(jù)流的接口指針GetOutStream得到輸出的同步數(shù)據(jù)流的接口指針GetLocalStream得到本地?cái)?shù)據(jù)流的接口指針ReadSettings獲取設(shè)備當(dāng)前的配置參數(shù)WriteSettings保存設(shè)備上次的配置參數(shù)91.3 運(yùn)動(dòng)控制模塊概述基于RTX 函數(shù)名 描述 IASRMotion 開環(huán)運(yùn)動(dòng)控制接口 IMotionControl 閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制接口 IMotionDiagnose 閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制診斷接口101.3.1 RTXWindo

5、ws實(shí)時(shí)內(nèi)核包（ASRRTCore）即是RTX。 Windows XP、XPe、2000、NT和NTe是目前用于關(guān)鍵任務(wù)控制和應(yīng)用、需要時(shí)間敏感處理的強(qiáng)大自動(dòng)控制平臺(tái)。但是，開發(fā)者希望在應(yīng)用Windows優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，又擁有傳統(tǒng)RTOS特征（包括高性能、高可靠性和高確定性）的開發(fā)和執(zhí)行環(huán)境，許多傳遞這種需求的選擇通常有兩種解決方案：一是連接一個(gè)基于Windows的能處理復(fù)雜GUI的處理器或卡；二是連接一個(gè)能進(jìn)行關(guān)鍵處理的協(xié)處理器或DSP卡。這兩種解決方案都涉及硬件的設(shè)計(jì)和改造。111.3.1 RTXWindows實(shí)時(shí)內(nèi)核包（ASRRTCore）是一套軟件，可將Windows XP、XPe、200

6、0、NT 和NTe擴(kuò)展到關(guān)鍵時(shí)間控制領(lǐng)域的解決方案，ASRRTCore產(chǎn)品通過對(duì)Windows XP、XPe、2000、NT 和NTe的擴(kuò)展，使這些基于Windows的操作系統(tǒng)成為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）,基于這樣的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，用戶既可以開發(fā)實(shí)時(shí)性的應(yīng)用，也可以開發(fā)非實(shí)時(shí)性的應(yīng)用。同時(shí)，通過從硬件設(shè)計(jì)的方案轉(zhuǎn)移到以軟件為中心的解決方案，ASRRTCore增強(qiáng)了Windows的控制性能，其優(yōu)勢(shì)為：減少了系統(tǒng)的成本； 提高了系統(tǒng)性能； 保證了持續(xù)的技術(shù)發(fā)展能力； 121.3.1 RTX131.3.2 開環(huán)運(yùn)動(dòng)控制IASRMotion接口用于開環(huán)運(yùn)動(dòng)控制，直接控制電機(jī)作業(yè)，獲取編碼器采樣周期內(nèi)的變

7、換數(shù)據(jù)。 函數(shù)名 功能 SetWorkPeriod設(shè)置編碼器采樣周期SetCallback設(shè)置回調(diào)函數(shù)Init初始化設(shè)備Start啟動(dòng)編碼器采樣DO設(shè)置板卡輸出DI獲取板卡的輸入SetSpeed設(shè)置速度End結(jié)束設(shè)備141.3.3 閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制IMotionControl接口是采用RTX實(shí)時(shí)內(nèi)核完成高精度定時(shí)采樣并建立運(yùn)動(dòng)伺服的，默認(rèn)的采樣周期定為1毫秒，能較好的完成運(yùn)動(dòng)控制。注意使用閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制前首先應(yīng)檢查閉環(huán)是否可以工作正常基于PID（比例-積分-微分） 比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性。 151.3.3

8、閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制 函數(shù)名 功能SetDiameter設(shè)置輪子的直徑GetDiameter獲取輪子的直徑SetACC設(shè)置加速度，建議在0.52之間GetACC獲取加速度SetDCC設(shè)置減速度，建議在0.52之間GetDCC獲取減速度SetPIDParam設(shè)置PID參數(shù)GetPIDParam獲取PID參數(shù)SetServo調(diào)整編碼器計(jì)數(shù)的方向：0(正)，1（負(fù)）GetV獲取當(dāng)前運(yùn)行速度GetS獲取當(dāng)前運(yùn)行位移DO設(shè)置板卡上的數(shù)據(jù)輸出Move以當(dāng)前設(shè)定速度運(yùn)行（速度環(huán)）Pos以當(dāng)前設(shè)定位移、速度運(yùn)行（位環(huán)）Stop停止運(yùn)行，但仍伺服Abort緊急停止運(yùn)行，取消伺服161.3.4 閉環(huán)診斷控制用于診斷運(yùn)動(dòng)控

9、制的接口，正常使用時(shí)不需要使用診斷接口，一毫秒調(diào)用回調(diào)函數(shù)一次。 函數(shù)名 功能SetCallback設(shè)置回調(diào)函數(shù)InitDiagnose初始化診斷上下文EndDiagnose結(jié)束診斷上下文171.4 傳感器1.4.1 圖像傳感器；IASRImageCapture、IASRImageCaptureToFile、 IASRImageRender 1.4.2 紅外傳感器；IASRSensorPsd 1.4.3 超聲傳感器；IASRSensorSonar 1.4.4 聲音傳感器；IASRSoundCapture、IASRSoundRender 、IASRSoundSpeaker 1.4.5 GPSIA

10、SRPeripheryGps 181.4.1 圖像傳感器 函數(shù)名 功能BindGUIWnd綁定視頻來指定窗口BindIndex綁定指定的設(shè)備SetParam設(shè)置設(shè)備參數(shù)GetParam獲取設(shè)備參數(shù)Init初始化設(shè)備環(huán)境Start開始視頻采集End停止視頻采集191.4.1 圖像傳感器-采集實(shí)例void CImageTestDlg:OnStart() /開始采集視頻 CWnd* pWnd1 = (CWnd*)GetDlgItem(IDC_SHOW_ONE);HERROR hError;/綁定視頻到指定的窗口if(ASRFAIL(m_pImageCap-BindGUIWnd(pWnd1-GetSa

11、feHwnd() return FALSE;m_pImageCap-BindIndex(0); /綁定指定的設(shè)備來采集視頻hError = m_pImageCap-Init();/初始化設(shè)備if(m_pImageCap) m_pImageCap-Start(); /開始采集void CImageTestDlg:OnEnd() /結(jié)束視頻采集m_pImageCap-End();201.4.2 紅外傳感器IASRSensorPsd接口，用來操作紅外傳感器。該設(shè)備主要用來測(cè)量距離。它最重要的函數(shù)是GetDistance()，即用來獲取傳感器測(cè)量的距離。函數(shù)名 功能SetParam設(shè)置設(shè)備參數(shù)GetP

12、aram獲取設(shè)備參數(shù)SetCallback設(shè)置函數(shù)回調(diào)GetDistance獲取距離Init初始化設(shè)備環(huán)境Start開始探測(cè)End停止探測(cè)211.4.3 超聲傳感器IASRSensorSonar接口，是用來操作超聲波傳感器的。該設(shè)備主要用來測(cè)量距離。采用回調(diào)機(jī)制或GetDistance方法來獲取距離值。函數(shù)名 功能SetParam設(shè)置設(shè)備參數(shù)GetParam獲取設(shè)備參數(shù)SetCallback設(shè)置函數(shù)回調(diào)GetDistance獲取距離Init初始化設(shè)備環(huán)境Start開始探測(cè)End停止探測(cè)221.4.4 聲音傳感器IASRSoundCapture接口，用來采集音頻。調(diào)用CASRSystem:CreateDevice函數(shù)來創(chuàng)建音頻采集設(shè)備。函數(shù)名 功能SetParam設(shè)置設(shè)備參數(shù)Init初始化設(shè)備環(huán)境Start開始音頻采集 End停止音頻采集 Pause暫停音頻采集 232 具體實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以自由避障的應(yīng)用程序，包括如下幾個(gè)功能：接受鍵盤輸入，可通過鍵盤控制其前后左右運(yùn)動(dòng)；使用紅外傳感器測(cè)距進(jìn)行避障；使用閉環(huán)控制；無鍵盤輸入時(shí)，可自由漫游；采集圖像；242 準(zhǔn)備工作 安裝AS-R開發(fā)函數(shù)庫； 建立基于對(duì)話框的MFC應(yīng)用程序；配置工程屬性：Tools-Options-Derectories 選項(xiàng)卡下選擇“Include files” “C: Grandar ASRProjectC