Modulare, verteilte Hardware-Software-Architektur für humanoide Roboter

✍ Scribed by Kristian Regenstein

• Year: 2010
• Tongue: German
• Leaves: 214
• Category: Library

✦ Synopsis

Humanoide Roboter sind hochkomplexe Systeme. Sie zeichnen sich durch ein sehr heterogenes Sensor- und Aktorsystem aus, welches wiederum sehr hohe und breit gefächerte Anforderungen an die verwendete Architektur stellt. Es wird sowohl der Entwurf einer funktionalen Steuerungsarchitektur, das verwendete Softwarerahmenwerk als auch die Abbildung auf eine dezidierte Hardwarearchitektur beschrieben.

✦ Table of Contents

Humanoide Roboter......Page 11
Aufgabenstellung und Beitrag der Arbeit......Page 12
Gliederung und Aufbau......Page 15
Software-Rahmenwerke und Middleware für autonome Roboter......Page 17
aRD - Agile Robot Development......Page 18
OROCOS - Open Robot Control Software......Page 21
Player......Page 23
MARIE - Mobile and Autonomous Robotics Integration Environment......Page 25
MCA2 - Modular Controller Architecture......Page 27
Vergleich und Bewertung......Page 31
Hardwarerealisierungen an der EPFL......Page 34
Hardwarerealisierungen bei Honda......Page 35
Deliberative Architektur......Page 36
Reaktive Architektur......Page 37
Hybride Architektur......Page 39
ASIMO......Page 40
H7......Page 42
HRP-2......Page 44
KHR......Page 47
KHR-2......Page 49
Wabian-2......Page 50
Johnnie......Page 51
Zusammenfassung und Bewertung......Page 54
Vorgaben für humanoide Roboter......Page 57
Roboterfähigkeiten......Page 58
Anforderungen an die Steuerungsarchitektur......Page 60
Anforderungen an die Softwarearchitektur......Page 63
Anforderungen an die Hardwarearchitektur......Page 64
Zusammenfassung......Page 66
Funktional-logische Steuerungsarchitektur......Page 69
Prozesse im Bereich der Perzeption......Page 70
Prozesse im Bereich der Planung......Page 71
Prozesse im Bereich der Aktion......Page 72
Datenflüsse in der Steuerungsarchitektur......Page 74
Rahmenwerk MCA2......Page 78
Formale Darstellung der MCA-Struktur in UML......Page 82
Hardwarearchitektur......Page 85
Rechnersystem......Page 86
Regelungskomponente UCoM......Page 93
Sensoren......Page 97
Aktoren......Page 100
Schnittstellen......Page 101
Zusammenfassung......Page 103
Das mechanische System......Page 105
Aktor- und Sensorsystem......Page 106
Hardwarearchitektur......Page 115
Umsetzung der Steuerungsarchitektur und des Softwarerahmenwerks......Page 122
Evaluation anhand der Küchen-Demo......Page 127
Ablauf der Küchen-Demo......Page 128
Benchmarks zur Leistungsbestimmung......Page 131
UCoM-Auslastung in ARMAR-III......Page 140
LAURON-IV......Page 141
KAIRO-II......Page 142
Puma200......Page 143
RoSi - Rotierender Sick-Laserscanner......Page 144
Ergebnisse der Arbeit......Page 145
Ausblick......Page 146
Quantitative Abschätzung der Anforderungen an die Hardware-Software-Architektur......Page 149
Kommunikation über CAN-Bus......Page 151
Aufbau der CAN-Nachrichten......Page 152
Vergabe der Identifier......Page 153
Signalisierung des Init-Zustandes......Page 155
Software auf dem UCoM......Page 156
Der Bootloader......Page 158
FPGA......Page 163
Flexibilität des UCoMs......Page 166
Konfiguration der UCoMs......Page 169
Architektur des Mikrocontrollers......Page 173
C167-Instruction-Pipelining......Page 174
Architektur des digitalen Signalprozessors......Page 175
DSP-MAC-Einheit......Page 176
Benchmark - Ackermann......Page 177
Benchmark - Sieb des Eratosthenes......Page 178
Benchmark - Fibonacci......Page 179
Assemblersourcen zu den Benchmarks......Page 181
Schaltplan......Page 183
Layout......Page 185
Steckerbelegung......Page 187
Abbildungsverzeichnis......Page 189
Tabellenverzeichnis......Page 195
Literaturverzeichnis......Page 197