机器人软件结构主要分为系统软件和应用软件两大类,具体构成如下:
一、系统软件
系统软件是机器人软件的基础层,由制造商提供,相当于机器的操作系统,主要功能包括:
硬件管理 提供基础资源管理功能,支持多任务处理和并发操作,例如Linux系统常用于机器人开发。
实时监控
负责将期望的关节运动转化为驱动力和力矩,并实时监控运动完成情况,通常由汇编语言编写,要求高实时性。
运动控制
包含点位运动控制、轨迹规划和多设备协调等模块,支持复杂任务执行。
人机交互
提供语音识别、遥操作接口(如Rviz)和参数调整功能,增强操作便捷性。
二、应用软件
应用软件由用户根据具体任务开发,用于实现机器人专项功能,例如:
自主导航
通过SLAM(同步定位与地图构建)实现环境感知与路径规划。
物体识别与抓取
结合计算机视觉技术完成目标检测、抓取动作规划等任务。
任务执行模块
针对工业机器人实现物料搬运、装配等具体操作程序。
三、典型软件架构示例(人形机器人)
人形机器人软件架构通常包含三大核心模块:
感知计算单元
负责环境感知(如3D建模、目标检测)和决策规划,相当于“大脑”。
运动控制单元
处理运动控制算法(如正逆运动学、强化学习),协调各关节动作。
外接设备接口
支持与传感器、执行器及云端系统的通信,实现数据交互与远程控制。
四、开发流程与工具
开发环境: 如ROS(机器人操作系统)提供编程框架和工具库。 算法库
通过系统软件与应用软件的协同,机器人可实现从环境感知到任务执行的完整流程控制。