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视觉引导移动机器人

来源:易菲特   添加时间:2014-06-06 08:55:18

移动机器人,无论其中那个领域,都可能是大师的诞生的摇篮,面对那些东西,但是真的不敢想太多,因为想得太多,恐慌也会接踵而至,什么也做不了,所以还不如这样开始,做最简单的,能做多少算多少。

在我最近的设计中,我发现有机会促成这样一个研究方案的实现,忠心希望中途不要流产。现在结合SIMULINK来整理一下全局思路。

移动机器人可分为两个重要部分,一是硬件实体,二是软件核心,硬件就类似于人的躯体,软件类似于人的灵魂,灵魂的深处到底是什么,我们根本没有任何实质性的发现,说得不那么迷信,比如从意识概念想,我们不知道自己为何物?

在SIMULINK体系下,硬件和软件在一定程度上都是可以模拟的,而且是联合模拟,模拟并不完全等同于现实,但是可以根据模拟的结果制造硬件的对应物,同时并继承软件方面的模拟成果,把软件下载到硬件当中去运行。这样一个思路,非常简单,但是实现这一个过程确实是一个复杂的过程。

 我的视觉引导移动机器人的硬件系统结构和开发框架如下:

上面框图内涉及的硬件系统,已经有不少的复杂性,但是这种复杂性远不及SIMULINK系统层所涉及的知识体系。如果我们把这种系统分成几个阶段来设计的话,可以分为如下几个阶段。 

一、硬件和运动控制模拟阶段工具,这个阶段模拟硬件概念结构的基本性能。我们多数的想法只是在产品创意的门口,通过这个第一阶段的模拟,可以把控产品创意之旅的第一道鬼门关。

Simulink Control Design
SimPowerSystems
SimMechanics,这里我们可以借助更专业的EDA软件,我的方法是SOLIDWORKS和SIMULINK的融合。如果在设计中需要考虑更多的结构、材料、动力等因素,我们还需要专业的有限元分析软件支持。我的想法是采用CMOSOL.
SimElectronics
Simulink 3D Animation
SimEvents

二、算法模拟阶段工具,随着科技的进步,现在的产品,几乎没有产品会脱离CPU的。所以软件模拟是把控产品创意之旅的第二道鬼门关。那么在SIMULINK里可以用哪些算法工具箱呢?

DSP System Toolbox;线性系统信号滤波器设计工具箱
Signal Processing Toolbox
Fuzzy Logic Toolbox 大脑直觉思维模拟的理论
Wavelet Toolbox 现代多尺度信号分析工具
Neural Network Toolbox 大脑并行计算和记忆模拟的理论
Simulink Design Optimization
Computer Vision System Toolbox,机器视觉系统软件工具
Robust Control Toolbox
Statistics Toolbox
System Identification Toolbox 数据驱动的建模
Parallel Computing Toolbox 解决统模拟效率问题
Model Predictive Control Toolbox
Model-Based Calibration Toolbox 基于统计的静态系统建模
Curve Fitting Toolbox
Global Optimization Toolbox 设计或者算法参数系统的优化
SystemTest
Simulink Design Optimization
Simulink Control Design
Simulink Design Verifier
Stateflow software 事件驱动的算法系统

  

OK,如果做算法研究,上面这些工具仅仅是有限的部分,特别是在模拟大脑编码、解码、记忆、识别等方面,以上的工具是微不足道的,第一在于这些工具的熟练程度,二在于这些工具的理论基础离大脑原理可能遥不可及,所以强悍的移动机器人仍然只是个梦想。不过这一步可能是我们在戈壁滩找到出路的所有劳动的集合,不管成功与否,前赴后继。

三、算法评估和实现阶段,当我们从想法到实现之前,如果在SIMULINk体系下,前两步其实已让我们付出很多心血,如果我们的目的是真正把一件事做好,那么前面的模拟的工作也有相当多的证据证明一个想法是否可以实现的可能性,但是这还没完,接下来是算法在硬件实体上运行的效率又是一个关键部分,算法的有效性验证,在任何一个时期都不会是过时的研究课题。下面是SIMULINK提供的算法验证,实现的工具。

Simulink Coder
Embedded Coder,比如PIL 或SIL是在硬件系统开始设计之前应该做的工作
Fixed-Point Toolbox
SystemTest

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