4、嵌入式系统与面向服务计算：机器人领域的应用探索

嵌入式系统与面向服务计算：机器人领域的应用探索

1. 研究背景与目标

在当今的计算环境中，如何高效地设计、交付和使用计算资源是一个关键问题。对于本研究而言，将计算密集型功能外包到分布式计算环境中，并将其作为服务提供给环境中的所有实体是核心思路。同时，我们也在探索如何将嵌入式系统作为服务提供者集成到整个环境中，以便分布式应用能够利用它们。

在机器人领域，我们采用了一个具体的应用场景：自主移动机器人由于计算能力有限，在正常情况下无法完成某些任务。为了解决这个问题，除了机器人本身，我们的系统还利用了多个服务器来处理计算密集型任务。例如，基于扩展卡尔曼滤波器（EKF）的定位功能就作为服务提供。整个系统基于面向服务的架构（SOA），该架构负责处理整体通信。

2. 案例研究

2.1 嵌入式系统：微型机器人BeBot

BeBot是一款由帕德博恩大学海因茨·尼克斯多夫研究所开发的微型链式驱动机器人。尽管它体积小巧（约9厘米×9厘米×8厘米），但配备了现代技术，如ARM Cortex - A8 CPU，最高频率可达600 MHz，可访问高达256 MB的主内存，用于运行嵌入式Linux环境。通过在运行时以任意颜色照亮其光导，微型机器人可以向人类观察者和其他机器人表达其当前状态。此外，集成的W - LAN模块实现了基于TCP/IP的网络通信。

为了扩展应用场景的视野，我们对BeBot进行了一些改进：
- 用Firefly MV USB相机替换了内置相机，将其安装在BeBot顶部。
- 用普通的W - LAN USB棒替换了集成的W - LAN芯片，显著提高了网络性能（从117 kb/s提升到2 mb/s）。 </