機(jī)器人分布系統(tǒng)設(shè)計之一：溝通資料下載

作者：Warren Miller, Mouser Electronics 你可能熟悉阿斯莫夫的機(jī)器人三原則，這因在他的許多科幻小說里被提及而出名。不過，你可能沒意識到還有另外三個組織原則（或許嚴(yán)格意義上不能叫做原則）—機(jī)器人3C原則，它在現(xiàn)代機(jī)器人設(shè)計中很重要。 軍隊里用的溝通，命令和控制（有時稱其為3C），也是通過分布式要素實現(xiàn)采集、處理和傳播信息的三個關(guān)鍵原則，今天用以實現(xiàn)機(jī)器人的技術(shù)可以認(rèn)為是把分布式力量要素組合的結(jié)果—-雖然主要依賴機(jī)械力，不過這些“C”要素也可以應(yīng)用于機(jī)器人分布系統(tǒng)的設(shè)計。 ? 圖二：使用“3C”使控制分散的機(jī)器人系統(tǒng)更簡單。（來源：IStockPhoto.com） 1.溝通 溝通大概是一個分布式系統(tǒng)設(shè)計中最容易明白的一個元素。用于成像、定位，環(huán)境監(jiān)測，電源和電動機(jī)控制（只列舉了一點）的多元素之間需要彼此“交流”并和集中控制器“交流”，集中控制器的作用是管理冰協(xié)調(diào)完成一項任務(wù)的詳細(xì)活動。標(biāo)準(zhǔn)通信接口，有線的或無線的，用于從系統(tǒng)邊緣傳輸信息到中央控制器。當(dāng)中央控制器需要發(fā)送指令到邊緣元素時，也許會給傳感器發(fā)送指令更新或者增加一個步進(jìn)馬達(dá)，使用同一個接口。微控制器（MCUs）通常是終端節(jié)點內(nèi)大腦，它們支持各種通信接口以簡化數(shù)據(jù)傳輸。 通常來說，最小化從邊緣到中央控制器的數(shù)據(jù)流很方便，因此額外的處理能力經(jīng)常被移到這些終端節(jié)點。終端節(jié)點獨立處理事情直接省略了中間的數(shù)據(jù)流。當(dāng)邊緣設(shè)備更加自主，只有關(guān)鍵更新或請求任務(wù)才會需要主控制器的參與。舉個例子，傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)常需要進(jìn)行處理來判斷它是否處在允許的范圍內(nèi)。如果每次測量結(jié)果都被發(fā)送到中央控制器，將會產(chǎn)生巨大的數(shù)據(jù)流并且要求控制器擁有額外的處理能力。如果傳感器能夠自主完成處理過程，并且只在文本超出知識范圍（或者朝著那個方向）時才報告給控制器，巨大的中央控制器數(shù)據(jù)帶寬和處理能力就能被節(jié)省。 對于復(fù)雜的傳感算法來說，多數(shù)據(jù)流可能需要被聯(lián)合和處理，來看看中央處理器是否要采取一些行動。舉個例子，同速度距離測量一起的影像信息可能展示一個物體沿著某個運動路線運動。如果這些文本能夠被結(jié)合，也許使用一個能控制幾個關(guān)鍵邊緣傳感器的分散本地控制器，就能傳送警告給中央控制器，并作出反應(yīng)。 通常這些復(fù)雜的功能要求高級信號處理能力，這甚至在低廉的MCU上就能實現(xiàn)。比如在德州儀器MSP430 MCU家族里，甚至有許多的低廉設(shè)備有并聯(lián)和加速功能。這種能力促成了簡單的數(shù)字信號處理（DSP）算法，這種算法經(jīng)常在聯(lián)合多傳感器文本時用到，叫做傳感器融合，為了智能和獨立的運算。許多的MCU提供超高表現(xiàn)的DSP能力，經(jīng)常用于更復(fù)雜的任務(wù)比如成像系統(tǒng)。簡單的MAC對大范圍的低水平任務(wù)來說足夠了，并且經(jīng)常顯著提高使用更復(fù)雜設(shè)備的執(zhí)行效率。 (mbbeetchina)