基于嵌入式Linux的机器人控制和交互

作     者：孔祥基 

作者单位：汕头大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李旭涛

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0804[工学-仪器科学与技术] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 081202[工学-计算机软件与理论] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：机器人控制 嵌入式Linux Linux驱动 语音交互 视频传输 

摘      要：机器人的应用已经迅速扩展到娱乐、家庭、工业、医疗等多个领域。随着集成电路、5G通信、嵌入式等相关技术的进步,人们对于机器人的需求已经不再局限于简单的控制,拥有良好的人机交互能力是机器人发展的核心方向。基于高可靠性、低成本的机器人控制系统,并融合视觉、听觉等感知技术,来提高机器人的智能交互能力已成为近年来的研究热点。在小型人形机器人领域,低成本的控制器和开源、移植性高、可裁剪性高的操作系统组成的控制系统决定了产品的市场占有率,以及机器人二次迭代更新的速度。因此,本文基于ARM架构的硬件平台,结合嵌入式Linux操作系统以建立高性价比的交互控制系统为主要目标。通过结合其他硬件模块,及开源软件资源,实现机器人的语音交互控制,视觉信息在局域网内的采集压缩传输。论文的主要内容有:1.以ARM架构的S3C2440为硬件核心,移植嵌入式Linux系统及其他开源软件资源,搭建起了一个人形机器人控制系统。2.以搭建的软硬件系统为基础,在嵌入式Linux系统内实现对机器人运动的控制。结合语音识别模块、语音合成模块,实现机器人语音交互控制,完成了语音识别芯片在Linux系统下的驱动开发,及在Linux系统下机器人舵机、语音合成芯片等硬件设备的使用。在此过程中介绍了UART、SPI等通信协议以及Linux系统下字符设备驱动开发、SPI总线设备驱动的开发。3.基于Linux中的v4l2视频应用框架、USB摄像头驱动框架、H264编码、RTP协议等相关技术,并借助无线网卡和USB摄像头,模拟实现机器人视觉信息采集压缩,并通过网络发送至上位机。