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机器人远程脑服务系统

作　者: 练永亮
导　师: 张卫强
学　校: 宁波大学
专　业: 电路与系统
关键词: 机器人远程脑服务系统
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

目前，机器人主要通过安装在体内的计算机来处理传感信号，以完成一系列预定的任务。这种方法，对于一个简单的机器人来说是可行的。但是对于高度智能化的机器人来说，因为其需要进行分析处理巨大的数据量，尤其是图像数据和视频数据，和要用复杂的人工智能算法进行计算，单纯依靠一台计算机来完成一系列的任务是不够或不可行的。更不用考虑机器人需要对众多传感数据进行并行处理。随着机器人智能化程度的逐步提高，体内计算机器人也将会越来越胜任不了任务。本文引入了由日本井上研究所提出的远程脑技术。远程脑技术使得机器人克服了设备本体构造空间的限制，使得机器人不再需要随着智能算法的发展重新刷固件，不再需要随着硬件的更新换代重新升级硬件。所有这些，仅需在服务器端进行升级即可。在服务器端，本文构建了一个机器人远程脑服务系统，它能够同时控制众多的机器人设备。机器人远程脑服务系统基于Minix内核，它提供了一套API接口用以简化机器人算法程序的开发。在机器人端，通过将大部分功能移至服务器端，机器人仅需具备一些基本的功能模块，比如网络通信模块，硬件驱动模块等，而不需要具备或集成强大的处理器和复杂的人工智能算法。这使得机器人可以被控制在很低的成本，被制造成很小的体积，同时还不容易随着科技的发展而被淘汰。展望未来，随着4G等无线网络的普及，人工智能的不断进步，机器人远程脑服务系统将会十分适合商业化的个人应用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
引言  8-9
1 绪论  9-14
  1.1 选题背景及意义  9-10
    1.1.1 机器人历史  9
    1.1.2 现代机器人及展望  9-10
    1.1.3 选题意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 论文主要工作和创新点  12
  1.4 论文组织结构  12-13
  1.5 本章小结  13-14
2 机器人远程脑服务系统的设计理念  14-19
  2.1 机器人操作系统  14-16
  2.2 远程脑概念  16
  2.3 网络时代  16-17
  2.4 云计算  17-18
  2.5 本章小结  18-19
3 机器人远程脑服务系统的系统构架  19-27
  3.1 系统组成  19-24
  3.2 系统工作原理  24-26
  3.3 本章小结  26-27
4 机器人远程脑服务系统的内核  27-35
  4.1 微内核与宏内核  27
  4.2 Minix 操作系统  27-29
  4.3 基于 Minix 操作系统的改进  29-30
  4.4 服务系统内核的实现  30-34
    4.4.1 实时性的扩展  30-32
    4.4.2 服务器的添加  32-33
    4.4.3 服务器的实现  33-34
  4.5 本章小结  34-35
5 机器人远程脑服务系统的通信协议  35-45
  5.1 底层协议  35-40
    5.1.1 TCP 协议  35
    5.1.2 UDP 协议  35-36
    5.1.3 UDP 混合 TCP 协议（UTCP 协议）及其实现  36-38
    5.1.4 UDP 封装协议及其实现机制  38-40
  5.2 上层协议  40-44
    5.2.1 关于 HTTP 协议  40-41
    5.2.2 RTTP 协议的设计  41
    5.2.3 RTTP 协议的实现  41-44
  5.3 本章小结  44-45
6 机器人远程脑服务系统的接口  45-50
  6.1 系统内部接口实现  45
  6.2 系统外部 API 接口实现  45-49
    6.2.1 关于 POSIX 接口  46
    6.2.2 接口实现  46-49
  6.3 本章小结  49-50
7 测试机器人搭建  50-53
8 结语及展望  53-54
参考文献  54-56
附录A 部分源代码  56-70
附录B 测试机器人硬件原理图  70-71
在学研究成果  71-72
致谢  72

机器人远程脑服务系统

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