本發(fā)明涉及機器人嵌入式編程技術領域，尤其涉及一種機器人跨平臺的圖形化開發(fā)系統(tǒng)。

背景技術：

嵌入式系統(tǒng)體積小，可靠性高，成本低，大多數(shù)機器人開發(fā)主要依賴于嵌入式技術；而圖形化編程具有編程簡單、使用方便等優(yōu)勢，被稱為快速應用程序開發(fā)環(huán)境，因此嵌入式技術與圖形化編程相結合成為一個熱點。機器人開發(fā)涉及到諸多硬件，需要開發(fā)人員具備相關專業(yè)知識，編程的復雜性相對較高，而嵌入式開發(fā)一般基于Linux系統(tǒng)進行編譯和鏈接，Windows系統(tǒng)卻是PC機上最普及的操作系統(tǒng)，故為不熟悉Linux系統(tǒng)的開發(fā)人員提供一個完整的嵌入式開發(fā)環(huán)境，為c語言編程基礎較弱的開發(fā)人員提供一個圖形化編程系統(tǒng)，極大方便熟悉Windows人員進行機器人圖形化嵌入式開發(fā)已經(jīng)亟待解決的技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所解決的技術問題在于提供一種機器人跨平臺的圖形化開發(fā)系統(tǒng)，以解決上述背景技術中的缺點。

本發(fā)明所解決的技術問題采用以下技術方案來實現(xiàn)：

一種機器人跨平臺的圖形化開發(fā)系統(tǒng)，包括如下步驟：

1）準備資源文件

針對arm開發(fā)板所使用的軟件系統(tǒng)選用不同編譯工具鏈移植，arm開發(fā)板linux系統(tǒng)包括armel版本和armhf版本，其中，armel版本，將編譯工具鏈arm-none-linux-gnueabi-xxx移植至Windows平臺，生成交叉編譯器和交叉調試器； armhf版本，將編譯工具鏈arm-linux-gnueabihf-xxx移植至Windows平臺，生成交叉編譯器和交叉調試器；

2）創(chuàng)建匿名管道

創(chuàng)建父進程與子進程，子進程繼承父進程的公開句柄，并在父進程創(chuàng)建一條匿名管道，父進程通過匿名管道向cmd中寫交叉編譯命令和交叉調試命令；與此同時，子進程采用讀句柄從此匿名管道中讀數(shù)據(jù)，通過匿名管道建立圖形化開發(fā)與cmd聯(lián)系，進而調用交叉編譯器和交叉調試器，以實現(xiàn)圖形化開發(fā)與cmd的信息交換；

3）圖形化界面模塊

采用圖形化開發(fā)工具開發(fā)圖形化用戶界面模塊，圖形化用戶界面模塊包括人機交互模塊、控制器模塊、傳感器模塊和驅動模塊；

①人機交互模塊

人機交互模塊用于實現(xiàn)人與機器人之間的信息交換，包括人到機器人和機器人到人的信息交換兩部分，使用者通過外接裝置向機器人發(fā)送控制指令，同時機器人將當前狀態(tài)發(fā)送到人機交互模塊并在顯示屏顯示；

②控制器模塊

控制器模塊對傳感器模塊輸出的信號進行數(shù)據(jù)整合和算法處理，以確定機器人所處的外部環(huán)境狀態(tài)和當前運動狀態(tài)，依此做出決策，并將決策信息傳給驅動模塊；同時，控制器模塊實時向人機交互模塊傳送機器人運動狀態(tài)及外部工作環(huán)境狀態(tài)，并通過可視化技術在人機交互界面上顯示；

③驅動模塊

用于接收控制器模塊發(fā)出的信號指令，并將該信號指令通過動力學模型轉換為每個電機需要執(zhí)行的動作；同時，驅動模塊將執(zhí)行結果予以反饋至控制器模塊，供控制器模塊參考并做出相應調整；

④傳感器模塊

傳感器模塊包括激光傳感器、紅外傳感器及光電編碼器，激光傳感器用于獲取機器人前方障礙物距離信息，為建立地圖和自主避障提供數(shù)據(jù)；紅外傳感器安裝在機器人后方，以獲取機器人后方障礙物距離信息，為機器人后退時避障提供信息；光電編碼器用于檢測機器人電機轉過的實際圈數(shù)從而實現(xiàn)對里程的計算；

⑤執(zhí)行機構

執(zhí)行機構為機器人本體，用于執(zhí)行驅動模塊轉換后的電機需要執(zhí)行的動作，從而完成預定的工作任務；

4）交叉編譯和調試

將通過圖形化編程生成的c程序經(jīng)過調試、編譯與鏈接生成用于在嵌入式arm開發(fā)板運行的代碼；同時根據(jù)arm開發(fā)板的軟件版本選擇相應的工具鏈，并利用匿名管道向cmd寫命令，從而實現(xiàn)對圖形化編程生成的c程序的交叉編譯和交叉調試；

5）程序下載

當交叉編譯與鏈接生成代碼后，將代碼下載至嵌入式arm開發(fā)板中，以Windows系統(tǒng)為客戶端，arm開發(fā)板為服務器，建立socket，選擇需要的代碼下載到arm開發(fā)板，從而完成機器人的各個動作，即可實現(xiàn)Windows系統(tǒng)與Linux系統(tǒng)的跨平臺編程。

在本發(fā)明中，外接裝置包括鼠標、鍵盤和霍爾遙感。

在本發(fā)明中，圖形化用戶界面模塊中人機交互模塊與控制器模塊雙向連接，控制器模塊與驅動模塊雙向連接，驅動模塊與執(zhí)行機構雙向連接，且傳感器模塊分別與控制器模塊、驅動模塊連接。

在本發(fā)明中，運行在嵌入式arm開發(fā)板上的代碼為二進制代碼。

有益效果： 本發(fā)明提供一種跨平臺圖形化開發(fā)系統(tǒng)，為c語言編程基礎較弱的開發(fā)人員提供一個圖形化編程系統(tǒng)，開發(fā)者不需要考慮嚴格的語法語義、也不需要花費大量的經(jīng)歷去處理程序代碼的結構問題；為不熟悉Linux軟件開發(fā)人員提供一個完整的嵌入式開發(fā)環(huán)境，有效降低從Windows到Linux跨平臺開發(fā)的難度，避免了開發(fā)人員安裝Windows+Linux雙系統(tǒng)頻繁切換；同時減小機器人系統(tǒng)的開發(fā)難度和開發(fā)周期。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的較佳實施例中的圖形化界面模塊示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。

一種機器人跨平臺的圖形化開發(fā)系統(tǒng)，包括如下步驟：

1）準備資源文件

arm開發(fā)板軟件系統(tǒng)有armel版本和armhf版本兩種，針對armel版本，本實施例將編譯工具鏈arm-none-linux-gnueabi-xxx移植至Windows平臺，生成交叉編譯器和交叉調試器；針對armhf版本，將編譯工具鏈arm-linux-gnueabihf-xxx移植至Windows平臺，生成交叉編譯器和交叉調試器；

2）創(chuàng)建匿名管道

創(chuàng)建父進程與子進程，子進程繼承父進程的公開句柄，并在父進程創(chuàng)建一條匿名管道，父進程通過匿名管道向cmd中寫交叉編譯命令和交叉調試命令；與此同時，子進程用讀句柄從此匿名管道中讀數(shù)據(jù)，通過匿名管道建立圖形化開發(fā)與cmd聯(lián)系，進而調用交叉編譯器和交叉調試器，以實現(xiàn)圖形化開發(fā)與cmd的信息交換；

3）圖形化界面模塊

采用圖形化開發(fā)工具開發(fā)圖形化用戶界面模塊，圖形化用戶界面模塊包括人機交互模塊、控制器模塊、傳感器模塊和驅動模塊；

①人機交互模塊

人機交互模塊用于實現(xiàn)人與機器人之間的信息交換，包括人到機器人和機器人到人的信息交換兩部分，編程人員可通過鼠標、鍵盤和霍爾遙感向機器人發(fā)送控制指令，同時機器人通過TCP/IP方式將當前狀態(tài)發(fā)送到人機交互模塊并在顯示屏顯示；

②控制器模塊

控制器模塊對傳感器模塊輸出的信號進行數(shù)據(jù)整合和算法處理，以確定機器人所處的外部環(huán)境狀態(tài)和當前運動狀態(tài)，依此做出決策，并將決策信息傳給驅動模塊；同時，控制器模塊實時向人機交互層傳送機器人運動狀態(tài)及外部工作環(huán)境狀態(tài)，并通過可視化技術在人機交互界面上顯示；

③驅動模塊

驅動模塊用于接收控制器模塊發(fā)出的信號指令，并將該信號指令通過動力學模型轉換為每個電機需要執(zhí)行的動作；同時，驅動模塊將執(zhí)行結果予以反饋至控制器模塊，供控制器模塊參考并做出相應調整；

④傳感器模塊

傳感器模塊包括激光傳感器、紅外傳感器及光電編碼器，激光傳感器用于獲取機器人前方障礙物距離信息，為建立地圖和自主避障提供數(shù)據(jù)；紅外傳感器安裝在機器人后方，以獲取機器人后方障礙物距離信息，為機器人后退時避障提供信息；光電編碼器用于檢測機器人電機轉過的實際圈數(shù)從而實現(xiàn)對里程的計算；

⑤執(zhí)行機構

執(zhí)行機構主要是機器人本體，用于執(zhí)行驅動模塊轉換后的電機需要執(zhí)行的動作，從而完成預定的工作任務；

4）交叉編譯和調試

將通過圖形化編程生成的c程序經(jīng)過調試、編譯與鏈接生成用于在嵌入式arm開發(fā)板運行的二進制代碼；根據(jù)arm開發(fā)板的軟件版本選擇相應的工具鏈，利用匿名管道向cmd寫命令，從而實現(xiàn)對圖形化編程生成的c程序的交叉編譯和交叉調試；

5）程序下載

當交叉編譯與鏈接生成二進制代碼后，將二進制代碼通過TCP/IP一鍵下載至嵌入式arm開發(fā)板中，以Windows系統(tǒng)為客戶端，arm開發(fā)板為服務器，建立socket，選擇需要的二進制代碼下載到arm開發(fā)板，從而完成機器人的各個動作，即可實現(xiàn)Windows系統(tǒng)與Linux系統(tǒng)的跨平臺編程。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。