43、抽象状态机在机器人控制与可靠性预测中的应用

抽象状态机在机器人控制与可靠性预测中的应用

1. 视觉伺服机器人架构与通信

1.1 视觉伺服机器人架构

视觉伺服（VS）应用的一种可能架构如图 1 所示，这是一个 UML 组件图。在该架构中，视觉系统负责获取并处理图像，为机器人控制器提供输入。随后，机器人控制器利用关节反馈来稳定机器人。此外，设定点的计算可能需要获取机器人的数据，这就形成了另一个通信通道。

1.2 控制任务分类与通信类型

控制任务可分为异步和同步两类。异步任务是数据驱动的，当有数据可供处理时开始，以数据传输结束；同步任务是时间驱动的，具有周期性且有截止时间。图 2 总结了视觉伺服和机器人控制应用中的通信类型，其中涉及到不同频率任务间使用摆动缓冲区进行通信。

摆动缓冲区可看作是一种高级循环缓冲区，它使用两个或多个共享内存数组，而非循环缓冲区的单个数组。生产者任务填充一个缓冲区时，消费者清空另一个。当任务到达缓冲区末尾时，会从另一个未使用的数组开头开始操作。由于任务在不同内存位置工作，访问缓冲区数据无需互斥锁，仅需更新读写指针（索引）。

任务类型	驱动方式	特点
异步任务	数据驱动	有数据时开始，数据传输结束
同步任务	时间驱动	周期性，有截止时间