10、基于契约的模型设计方法与家庭设备互操作性技术

基于契约的模型设计方法与家庭设备互操作性技术

基于契约的嵌入式系统设计方法

在进行嵌入式系统设计时,通常需要考虑以下几个方面:
1. 系统的期望功能 :明确系统需要实现的具体功能。
2. 系统的工作环境 :了解系统将在何种环境下运行。
3. 相关的法规要求 :遵循相关行业的法规和标准。

从这些信息中,可以推导出系统的初始需求。以飞机轮制动系统为例,其所需功能的子集可以通过特征分解和初始逻辑架构来表示。

Top abstraction level

在通过特征进行初始需求规范后,会进行第一次高级逻辑组件分解。例如,设计的飞机包含轮制动控制系统和执行器控制器等组件。为了追踪这些组件的来源,可以标注特征实现连接,以表示哪个组件实现了哪个特征。所需特征也可能依赖于其他特征,这可以通过特征链接来表示。

在这个例子中,有一个要求是飞机在着陆后 1000 米内停止。在逻辑系统中,这个要求被细化为多个其他要求,其中一个以正式指定的契约 c185 形式出现。这个契约要求系统在飞行员踩下制动踏板后的特定时间内,向执行器控制发送信号。

接下来,系统会朝着更低的抽象级别进行分解。通常将正在开发的系统的高级视图称为系统模型。不同抽象级别之间的组件使用一对一的实现关系,高级别使用的契约 C185 通过蕴含关系与低级别派生的契约 C185.13 相连。低级别抽象层引入了技术视角。

本项目采用C++编程语言结合ROS框架构建了完整的双机械臂控制系统,实现了Gazebo仿真环境下的协同运动模拟,并完成了两台实体UR10工业机器人的联动控制。该毕业设计在答辩环节获得98分的优异成绩,所有程序代码均通过系统性调试验证,保证可直接部署运行。 系统架构包含三个核心模块:基于ROS通信架构的双臂协调控制器、Gazebo物理引擎下的动力学仿真环境、以及真实UR10机器人的硬件接口层。在仿真验证阶段,开发了双臂碰撞检测算法和轨迹规划模块,通过ROS控制包实现了末端执行器的同步轨迹跟踪。硬件集成方面,建立了基于TCP/IP协议的实时通信链路,解决了双机数据同步和运动指令分发等关键技术问题。 本资源适用于自动化、机械电子、人工智能等专业方向的课程实践,可作为高年级课程设计、毕业课题的重要参考案例。系统采用模块化设计理念,控制核心硬件接口分离架构便于功能扩展,具备工程实践能力的学习者可在现有框架基础上进行二次开发,例如集成视觉感知模块或优化运动规划算法。 项目文档详细记录了环境配置流程、参数调试方法和实验验证数据,特别说明了双机协同作业时的时序同步解决方案。所有功能模块均提供完整的API接口说明,便于使用者快速理解系统架构并进行定制化修改。 资源来源于网络分享,仅用于学习交流使用,请勿用于商业,如有侵权请联系我删除!
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