機器人紅外避障程序的編寫

1、機器人紅外避障程序的編寫與實現(xiàn) 1提綱系統(tǒng)基本架構機器人SDK包含內容具體實現(xiàn)21.系統(tǒng)基本架構ASR抽象出幾個重要的概念：系統(tǒng)，設備，流程系統(tǒng) ：系統(tǒng)主要用來部署設備與流程，管理系統(tǒng)狀態(tài)，管理系統(tǒng)的配置與追蹤系統(tǒng)的錯誤。設備 ：機器人本體所有的物理設備以及定制的重要邏輯組件都用設備來描述，它是系統(tǒng)的基本組成部分。流程 ：流程是設備的容器，它由設備與其他輔助節(jié)點共同組成，管理流程內設備的生命周期，設備的資源，設備的配置，設備運行時的控制與響應等。 31.1 系統(tǒng)系統(tǒng)代表機器人實體，它是設備的組合體，一個機器人只能擁有一個系統(tǒng)。正如我們看到機器人通常會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)，它關心的是系統(tǒng)的部署和運行時管理。 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)中設備與流程狀態(tài)。 系統(tǒng)的部署創(chuàng)建設備：CreateDevice；創(chuàng)建流程：CreateProccess,將設備加入流程：AddToProccess。系統(tǒng)錯誤處理51.2 設備該部分是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，來實現(xiàn)對整個ASR系統(tǒng)的操作、控制。按功能這些模塊細分為以下4個部分：傳感器模塊 包括視頻采集及播放、音頻采集及播

3、放、紅外線測距、超聲波測距、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 像色彩體系的轉換、圖像的編碼。通訊模塊運動控制模塊 1.2 設備61.2.1 設備的狀態(tài)輪轉用戶通過Init,Pause,Start,End來變更設備的狀態(tài)。每一設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：設備已經(jīng)初始化；DEVICE_PAUSE：設備暫停狀態(tài)；DEVICE_RUNNING：設備運行狀態(tài)。狀態(tài)的變更如下圖： 1.2 設備71.2.2 設備的狀態(tài)變更圖1.2 設備81.2.3 IASRDevice成員列表 函數(shù)名功能Ini

4、t初始化設備Start啟動設備Pause將設備轉換到暫時停止轉態(tài)End將設備轉換到停止轉態(tài)GetState獲取設備的當前狀態(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得到本地數(shù)據(jù)流的接口指針ReadSettings獲取設備當前的配置參數(shù)WriteSettings保存設備上次的配置參數(shù)91.3 運動控制模塊概述基于RTX 函數(shù)名 描述 IASRMotion 開環(huán)運動控制接口 IMotionControl 閉環(huán)運動控制接口 IMotionDiagnose 閉環(huán)運動控制診斷接口101.3.1 RTXWindo

5、ws實時內核包（ASRRTCore）即是RTX。 Windows XP、XPe、2000、NT和NTe是目前用于關鍵任務控制和應用、需要時間敏感處理的強大自動控制平臺。但是，開發(fā)者希望在應用Windows優(yōu)點的同時，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：一是連接一個基于Windows的能處理復雜GUI的處理器或卡；二是連接一個能進行關鍵處理的協(xié)處理器或DSP卡。這兩種解決方案都涉及硬件的設計和改造。111.3.1 RTXWindows實時內核包（ASRRTCore）是一套軟件，可將Windows XP、XPe、200

6、0、NT 和NTe擴展到關鍵時間控制領域的解決方案，ASRRTCore產(chǎn)品通過對Windows XP、XPe、2000、NT 和NTe的擴展，使這些基于Windows的操作系統(tǒng)成為實時操作系統(tǒng)（RTOS）,基于這樣的實時操作系統(tǒng)，用戶既可以開發(fā)實時性的應用，也可以開發(fā)非實時性的應用。同時，通過從硬件設計的方案轉移到以軟件為中心的解決方案，ASRRTCore增強了Windows的控制性能，其優(yōu)勢為：減少了系統(tǒng)的成本； 提高了系統(tǒng)性能； 保證了持續(xù)的技術發(fā)展能力； 121.3.1 RTX131.3.2 開環(huán)運動控制IASRMotion接口用于開環(huán)運動控制，直接控制電機作業(yè)，獲取編碼器采樣周期內的變

7、換數(shù)據(jù)。 函數(shù)名 功能 SetWorkPeriod設置編碼器采樣周期SetCallback設置回調函數(shù)Init初始化設備Start啟動編碼器采樣DO設置板卡輸出DI獲取板卡的輸入SetSpeed設置速度End結束設備141.3.3 閉環(huán)運動控制IMotionControl接口是采用RTX實時內核完成高精度定時采樣并建立運動伺服的，默認的采樣周期定為1毫秒，能較好的完成運動控制。注意使用閉環(huán)運動控制前首先應檢查閉環(huán)是否可以工作正?；赑ID（比例-積分-微分） 比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(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)在調節(jié)過程中的動態(tài)特性。 151.3.3

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

9、制的接口，正常使用時不需要使用診斷接口，一毫秒調用回調函數(shù)一次。 函數(shù)名 功能SetCallback設置回調函數(shù)InitDiagnose初始化診斷上下文EndDiagnose結束診斷上下文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綁定指定的設備SetParam設置設備參數(shù)GetParam獲取設備參數(shù)Init初始化設備環(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); /綁定指定的設備來采集視頻hError = m_pImageCap-Init();/初始化設備if(m_pImageCap) m_pImageCap-Start(); /開始采集void CImageTestDlg:OnEnd() /結束視頻采集m_pImageCap-End();201.4.2 紅外傳感器IASRSensorPsd接口，用來操作紅外傳感器。該設備主要用來測量距離。它最重要的函數(shù)是GetDistance()，即用來獲取傳感器測量的距離。函數(shù)名 功能SetParam設置設備參數(shù)GetP

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