Verfügbarkeit: Modulare, verteilte Hardware-Software-Architektur für humanoide Roboter

Modulare, verteilte Hardware-Software-Architektur für humanoide Roboter:

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Regenstein, Kristian (VerfasserIn)
Format:	Abschlussarbeit Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Karlsruhe KIT Scientific Publishing 2010
Schlagworte:	Hardwareentwurf Eingebettetes System Softwarearchitektur Humanoider Roboter Steuerungssystem Mechatronik Hochschulschrift
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	Pb.: EUR 35,00
Beschreibung:	203 S. Ill., graph. Darst.
ISBN:	9783866445277

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adam_text	IMAGE 1 INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 1 1.1 HUMANOIDE ROBOTER 1 1.2 AUFGABENSTELLUNG UND BEITRAG DER ARBEIT 2 1.3 GLIEDERUNG UND AUFBAU 5 2 STAND DER FORSCHUNG 7 2.1 SOFTWARE-RAHMENWERKE UND MIDDLEWARE FUER AUTONOME ROBOTER 7 2.1.1 ARD - AGILE ROBOT DEVELOPMENT 8 2.1.2 OROCOS - OPEN ROBOT CONTROL SOFTWARE 11 2.1.3 PLAYER 13 2.1.4 MARIE- MOBILE AND AUTONOMOUS ROBOTICS INTEGRATION ENVIRONMENT 15 2.1.5 MCA2 - MODULAR CONTROLLER ARCHITECTURE 17 2.1.6 VERGLEICH UND BEWERTUNG 21 2.2 HARDWARE FUER AUTONOME ROBOTERSYSTEME 24 2.2.1 HARDWAREREALISIERUNGEN AM DLR 24 2.2.2 HARDWAREREALISIERUNGEN AN DER EPFL 24 2.2.3 HARDWAREREALISIERUNGEN AM AIST 25 2.2.4 HARDWAREREALISIERUNGEN AM KAIST 25 2.2.5 HARDWAREREALISIERUNGEN BEI HONDA 25 2.3 STEUERUNGSARCHITEKTUREN FUER AUTONOME ROBOTERSYSTEME 26 2.3.1 DELIBERATIVE ARCHITEKTUR 26 2.3.2 REAKTIVE ARCHITEKTUR 27 2.3.3 HYBRIDE ARCHITEKTUR 29 2.4 HARDWARE-SOFTWARE-ARCHITEKTUREN BEI HUMANOIDEN ROBOTERN 30 2.4.1 ASIMO 30 2.4.2 H7 32 2.4.3 HRP-2 34 2.4.4 KHR 37 2.4.5 KHR-2 39 2.4.6 WABIAN-2 40 2.4.7 JOHNNIE 41 BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1004753993 DIGITALISIERT DURCH IMAGE 2 2.5 ZUSAMMENFASSUNG UND BEWERTUNG 44 3 VORGABEN UND ANFORDERUNGEN 47 3.1 VORGABEN FUER HUMANOIDE ROBOTER 47 3.2 ROBOTERFAEHIGKEITEN 48 3.3 ANFORDERUNGEN AN DIE HARDWARE-SOFTWARE-ARCHITEKTUR 50 3.3.1 ANFORDERUNGEN AN DIE STEUERUNGSARCHITEKTUR 50 3.3.2 ANFORDERUNGEN AN DIE SOFTWAREARCHITEKTUR 53 3.3.3 ANFORDERUNGEN AN DIE HARDWAREARCHITEKTUR 54 3.4 ZUSAMMENFASSUNG 56 4 KONZEPTION DER ARCHITEKTUR 59 4.1 FUNKTIONAL-LOGISCHE STEUERUNGSARCHITEKTUR 59 4.1.1 PROZESSE IM BEREICH DER PERZEPTION 60 4.1.2 PROZESSE IM BEREICH DER PLANUNG 61 4.1.3 PROZESSE IM BEREICH DER AKTION 62 4.1.4 DATENSPEICHERUNG UND DATENAUSTAUSCH 64 4.1.5 DATENFLUESSE IN DER STEUERUNGSARCHITEKTUR 64 4.2 SOFTWAREARCHITEKTUR 68 4.2.1 RAHMENWERK MCA2 68 4.2.2 FORMALE DARSTELLUNG DER MCA-STRUKTUR IN UML 72 4.3 HARDWAREARCHITEKTUR 75 4.3.1 RECHNERSYSTEM 76 4.3.2 REGELUNGSKOMPONENTE UCOM 83 4.3.3 SENSOREN 87 4.3.4 AKTOREN 90 4.3.5 SCHNITTSTELLEN 91 4.4 ZUSAMMENFASSUNG 93 5 UMSETZUNG UND EVALUIERUNG 95 5.1 DIE ENTWICKLUNG DES HUMANOIDEN ROBOTERSYSTEMS ARMAR-ILL 95 5.1.1 DAS MECHANISCHE SYSTEM 95 5.1.2 AKTOR- UND SENSORSYSTEM 96 5.2 HARDWARE-SOFTWARE-ARCHITEKTUR AUF ARMAR-ILL 105 5.2.1 HARDWAREARCHITEKTUR 105 5.2.2 UMSETZUNG DER STEUERUNGSARCHITEKTUR UND DES SOFTWARERAHMEN- WERKS 112 5.3 EVALUATION ANHAND DER KUECHEN-DEMO 117 5.3.1 ABLAUF DER KUECHEN-DEMO 118 IMAGE 3 5.4 LEISTUNGSBEWERTUNG DER REGELUNGSKOMPONENTE 121 5.4.1 BENCHMARKS ZUR LEISTUNGSBESTIMMUNG 121 5.4.2 UCOM-AUSLASTUNG IN ARMAR-ILL 130 5.5 EIGNUNG FUER WEITERE ROBOTERSYSTEME 131 5.5.1 LAURON-IV 131 5.5.2 KAIRO-II 132 5.5.3 ODETE 133 5.5.4 PUMA200 133 5.5.5 ROSI - ROTIERENDER SICK-LASERSCANNER 134 6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 135 6.1 ERGEBNISSE DER ARBEIT 135 6.2 AUSBLICK 136 A QUANTITATIVE ABSCHAETZUNG DER ANFORDERUNGEN AN DIE HARDWARE-SOFTWARE- ARCHITEKTUR 139 B UCOM 141 B.1 EINBINDUNG VON DSP UND FPGA 141 B.2 KOMMUNIKATION UEBERCAN-BUS 141 B.2.1 AUFBAU DER CAN-NACHRICHTEN 142 B.2.2 VERGABE DER IDENTIFIER 143 B.2.3 SIGNALISIERUNG DES INIT-ZUSTANDES 145 B.2.4 ZUORDNUNG DER NACHRICHTEN-FUNKTION 146 B.3 SOFTWARE AUF DEM UCOM 146 B.3.1 DER BOOTLOADER 148 B.3.2 FPGA 153 B.4 FLEXIBILITAET DES UCOMS 156 B.5 KONFIGURATION DER UCOMS 159 C VERGLEICH UCOM-C167 163 C.1 ARCHITEKTUR DES MIKROCONTROLLERS 163 C.1.1 C167-KERN-KOMPONENTEN 164 C.1.2 C167-INSTRUCTION-PIPELINING 164 C.2 ARCHITEKTUR DES DIGITALEN SIGNALPROZESSORS 165 C.2.1 AUFBAU DES DSP-KERNS 166 C.2.2 DSP-KERN-KOMPONENTEN 166 C.2.3 DSP-MAC-EINHEIT 166 C.3 LEISTUNGSVERGLEICH 167 IMAGE 4 C.3.1 BENCHMARK - ACKERMANN 167 C.3.2 BENCHMARK - SIEB DES ERATOSTHENES 168 C.3.3 BENCHMARK - FIBONACCI 169 C.4 ASSEMBLERSOURCEN ZU DEN BENCHMARKS 171 D SCHALTUNGSDETAILS ZU UCOM UND MOTORBOARD 173 D.1 SCHALTPLAN 173 D.2 LAYOUT 175 D.3 STECKERBELEGUNG 177 E ABBILDUNGSVERZEICHNIS 179 F TABELLENVERZEICHNIS 185 G LITERATURVERZEICHNIS 187
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