類人體神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)器人多路實(shí)時(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種類人體神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)器人多路實(shí)時(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法，根據(jù)人體神經(jīng)系統(tǒng)的模式，在機(jī)器人上應(yīng)用Flexray總線技術(shù)，把Flexray總線的無源星行拓?fù)?、線性無源總線型拓?fù)浜陀性葱切型負(fù)浣Y(jié)構(gòu)以及它們之間組成的混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分布在機(jī)器人內(nèi)，組成類人體神經(jīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。利用Flexray總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的多路實(shí)時(shí)傳輸。這樣就可以把分布在機(jī)器人身體各個(gè)節(jié)點(diǎn)ECU上的傳感器獲取的信息從通訊控制單元經(jīng)總線通道傳入控制器處理后再把命令傳出，使機(jī)器人迅速作出反應(yīng)。本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了信息的多路實(shí)時(shí)傳輸，同時(shí)模擬人體神經(jīng)系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)及傳輸信號(hào)的方式，更優(yōu)化了機(jī)器人信息的多路實(shí)時(shí)傳輸。
【專利說明】
類人體神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)器人多路實(shí)時(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，特別涉及一種類人體神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)器人多路實(shí)時(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來隨著電子技術(shù)的發(fā)展，一種具有更高的數(shù)據(jù)速率、更靈活的數(shù)據(jù)通信、更安全的拓?fù)溥x擇和更精準(zhǔn)的容錯(cuò)運(yùn)算的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議Flexray隨之產(chǎn)生。作為一種靈活的車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，F(xiàn)lexray是繼CAN和LIN之后的最新研發(fā)成果，可以有效管理多重安全和可靠的功能。
[0003]CAN網(wǎng)絡(luò)最高性能極限為IMbps，而Fl exray兩個(gè)通道的數(shù)據(jù)速率可達(dá)到1Mbps，總數(shù)據(jù)速率可達(dá)到20Mbps，因此，在應(yīng)用中Flexray的網(wǎng)絡(luò)寬度可能是CAN的20倍之多。
[0004]Flexray還能提供很多CAN網(wǎng)絡(luò)所不具有的可靠性特點(diǎn)。尤其是Flexray具備的冗余通訊能力可實(shí)現(xiàn)通過硬件安全復(fù)制網(wǎng)絡(luò)配置，并進(jìn)行進(jìn)度監(jiān)測(cè)。Flexray同時(shí)提供靈活的配置，可支持各種拓?fù)洌缈偩€型、星行、混合型。設(shè)計(jì)人員可通過兩種或兩種以上的拓?fù)鋪砼渲梅植际较到y(tǒng)。
[0005]另外，F(xiàn)lexray可以進(jìn)行同步(實(shí)時(shí))或異步的數(shù)據(jù)傳輸，來滿足車輛中各種系統(tǒng)的需求。例如，分布式控制系統(tǒng)通常要求同步數(shù)據(jù)傳輸。
[0006]為了滿足不同的通信需求，F(xiàn)lexray在每個(gè)通信周期內(nèi)都提供靜態(tài)段和動(dòng)態(tài)段。靜態(tài)段可以提供有界延遲，而動(dòng)態(tài)段則有助于滿足在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的不同帶寬需求。Flexray幀的固定長(zhǎng)度靜態(tài)段用固定時(shí)間觸發(fā)的方法來傳輸信息，而動(dòng)態(tài)段則使用靈活時(shí)間觸發(fā)的方法來傳輸信息。
[0007]Flexray不僅可以像CAN和LIN網(wǎng)絡(luò)這樣的單通道系統(tǒng)一樣運(yùn)行，而且還可以作為一個(gè)雙通道系統(tǒng)運(yùn)行。雙通道系統(tǒng)可以通過冗余網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)——這也是高可靠系統(tǒng)的一個(gè)重要性能。
[0008 ] Fle xray的各種特點(diǎn)均適合實(shí)時(shí)控制的功能。
[0009]Flexray作為新一代汽車總線技術(shù)，它的出現(xiàn)使傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了革命性的變化，并形成了新型網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字化分布式控制系統(tǒng)。Flexray總線技術(shù)的特點(diǎn)主要有以下幾個(gè)。
[0010](I)通信帶寬。Flexray帶寬不受協(xié)議機(jī)制的限制，可進(jìn)行單通道最快1Mbps速率的通信，當(dāng)采用雙通道冗余系統(tǒng)時(shí)，可達(dá)2 X 1Mbps的速率，遠(yuǎn)高于CAN總線。
[0011](2)時(shí)間確定性。Flexray總線采用時(shí)分多路的數(shù)據(jù)傳輸方式，以循環(huán)通信周期為基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)在通訊周期中有固定位置，確保消息到達(dá)的時(shí)效性。
[0012](3)分布式時(shí)鐘同步。Flexray總線使用基于同步時(shí)基的訪問方法，且同步時(shí)基通過協(xié)議自動(dòng)建立和同步，時(shí)基的精確度達(dá)到Iys。
[0013](4)容錯(cuò)數(shù)據(jù)傳輸。Flexray總線具有專用決定性故障容錯(cuò)協(xié)議，支持多級(jí)別的容錯(cuò)能力，包括通過單通道或雙通道模式，提供傳輸所需要的冗余和可擴(kuò)展系統(tǒng)容錯(cuò)機(jī)制，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br>[0014](5)靈活性。Flexray總線支持總線型、星行、級(jí)聯(lián)星行及混合型等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，支持時(shí)間觸發(fā)和事件觸發(fā)通信方式，具有消息冗余傳輸或非冗余傳輸方式，且提供大量配置參數(shù)供用戶靈活進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整、擴(kuò)展。
[0015]Flexray用的是TDMA(Time Divis1n Multiple Access)和FTDMA(Flexible TimeDivis1n Multiple Access)兩種總線分配方法。Flexray將一個(gè)通訊周期分為靜態(tài)部分、動(dòng)態(tài)部分、網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)間。在靜態(tài)部分，每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)均勻分配時(shí)間片，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有在屬于自己的時(shí)間片里面才能發(fā)送消息，即使某個(gè)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前無消息可發(fā)，該時(shí)間片依然會(huì)保留。在動(dòng)態(tài)部分，會(huì)輪流問詢每個(gè)節(jié)點(diǎn)有沒有消息要發(fā)，有就發(fā)，沒有就跳過。靜態(tài)部分用于發(fā)送需要經(jīng)常性發(fā)送的重要性高的數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)部分用于發(fā)送使用頻率不確定、相對(duì)不重要的數(shù)據(jù)。Flexray這種總線分配方式的好處使數(shù)據(jù)可以多路、實(shí)時(shí)傳輸。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都知道在什么時(shí)間點(diǎn)接收什么數(shù)據(jù)，在什么時(shí)間發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣會(huì)使得消息能及時(shí)的發(fā)出和收到。
[0016]基于以上特點(diǎn)，使Flexray具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0017](I)代替CAN總線。在數(shù)據(jù)速率要求超過CAN的應(yīng)用中會(huì)采用兩條或多條CAN總線來實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)lexray將是代替這種多總線解決方案的理想技術(shù)。
[0018](2)用做“數(shù)據(jù)主干網(wǎng)”。Flexray具有很高的數(shù)據(jù)速率，且支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，非常適合于骨干網(wǎng)絡(luò)，用于連接多個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)。
[0019](3)用于分布式控制系統(tǒng)。分布式控制系統(tǒng)用戶要求確切知道消息到達(dá)的時(shí)間，且消息周期偏差非常小，這使得Flexray總線成為具有嚴(yán)格實(shí)時(shí)要求的分布式控制系統(tǒng)的首選技術(shù)，能夠應(yīng)用于如動(dòng)力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)的一體化控制中。
[0020](4)用于高安全性要求的系統(tǒng)。Flexray本身不能確保系統(tǒng)安全，但它具備大量功能可以支持面向安全的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
[0021]人類的神經(jīng)系統(tǒng)是經(jīng)過漫長(zhǎng)進(jìn)化過程并不斷完善而發(fā)展起來。它即保持著脊椎動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)的基本模式，又在勞動(dòng)、語言和社會(huì)生活發(fā)展的影響下發(fā)生了飛躍變化。它借助于感受器接受內(nèi)、外環(huán)境的各種信息，通過感覺神經(jīng)傳入中樞進(jìn)行整合，再經(jīng)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳出，控制和調(diào)節(jié)全身各器官系統(tǒng)的功能活動(dòng)，使它們協(xié)調(diào)一致，維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定，并適應(yīng)外部環(huán)境的變化，保障新陳代謝等生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。
[0022]在近年來機(jī)器人技術(shù)飛速發(fā)展，但是還不能做到像人類的神經(jīng)系統(tǒng)這樣自如的協(xié)調(diào)身體的生命活動(dòng)。本發(fā)明就是運(yùn)用Flexray總線設(shè)計(jì)類人體神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)器人多路實(shí)時(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)。讓機(jī)器人可以像人一樣能夠接受內(nèi)、外界環(huán)境的各種信息，快速做出反應(yīng)，不僅可以維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定，還能適應(yīng)外部環(huán)境的變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0023]本發(fā)明是針對(duì)機(jī)器人還不能做到像人類的神經(jīng)系統(tǒng)自如的協(xié)調(diào)身體的問題，提出了一種類人體神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)器人多路實(shí)時(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法，根據(jù)人體神經(jīng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，使用Flexray總線，設(shè)計(jì)類人體神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)器人多路實(shí)時(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)對(duì)提高機(jī)器人在傳輸信息時(shí)的速率和安全性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的多路實(shí)時(shí)傳輸。
[0024]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種類人體神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)器人多路實(shí)時(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法，根據(jù)Flexray總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，結(jié)合人體神經(jīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，在機(jī)器人各個(gè)部位設(shè)置各個(gè)節(jié)點(diǎn)，組成類人體神經(jīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，各節(jié)點(diǎn)都分布有電子控制單元(ECU)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的ECU根據(jù)功能安裝相應(yīng)的傳感器，控制器根據(jù)FI exray總線分配方式把各節(jié)點(diǎn)的ECU中的傳感器采集的信息，從E⑶中的通訊控制單元經(jīng)總線通道傳入的控制器處理后，控制器再輸出命令到機(jī)器人各個(gè)ECU作出相應(yīng)的反應(yīng)。
[0025]所述機(jī)器人中腦部和脊髓采用有源星行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；與脊髓相連的腰從、骶從及腿采用無源星行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；與脊髓相連的手臂采用線性無源總線型拓?fù)?機(jī)器人各部分組成的混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)成類人體神經(jīng)系統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)。
[0026]所述控制器包括作為主控制器的腦部有源星行設(shè)備和作為次控制器的脊髓內(nèi)有源星行設(shè)備，主控制器與次控制器相互通信。
[0027]所述機(jī)器人各部位節(jié)點(diǎn)的ECU包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、CPU處理器、傳感器和通訊控制單元，傳感器檢測(cè)的信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)后送CPU處理器處理，CPU處理器通過通訊控制單元輸出或接收信號(hào)。
[0028]所述主控制器與眼部、耳部、鼻部和嘴部的各個(gè)ECU相連，其他各部位的ECU與次控制器相連。
[0029]所述主控制器與腦部一個(gè)ECU相連，E⑶集中采集眼部、耳部、鼻部、嘴部傳感器信息。
[0030]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明類人體神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)器人多路實(shí)時(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法，提高了機(jī)器人在傳輸信息時(shí)的速率和安全性、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的多路實(shí)時(shí)傳輸。在機(jī)器人上使用Flexray總線技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)了信息的多路實(shí)時(shí)傳輸，同時(shí)模擬人體神經(jīng)系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)及傳輸信號(hào)的方式，更優(yōu)化了機(jī)器人信息的多路實(shí)時(shí)傳輸。使機(jī)器人不僅可以維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定，還能適應(yīng)外部環(huán)境的變化。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明Flexray總線混合型拓?fù)涫纠龍D；
圖2為本發(fā)明Flexray總線應(yīng)用在機(jī)器人中的拓?fù)鋱D。
【具體實(shí)施方式】
[0032]把Flexray總線技術(shù)應(yīng)用在機(jī)器人上，F(xiàn)lexray用的是TDMA(時(shí)分多址)和FTDMA(靈活的時(shí)分多址)兩種分配方法。Flexray這種總線分配方式的好處使數(shù)據(jù)可以多路、實(shí)時(shí)傳輸。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都知道在什么時(shí)間點(diǎn)接收什么數(shù)據(jù)，在什么時(shí)間發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣會(huì)使得消息能及時(shí)的發(fā)出和收到。Flexray總線的這種特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)信息的多路實(shí)時(shí)傳輸。而且根據(jù)Flexray總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的靈活性，可以把無源星行拓?fù)?、線性無源總線型拓?fù)浜陀性葱切型負(fù)浣Y(jié)構(gòu)以及它們之間組成的混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分布在機(jī)器人內(nèi)，組成類人體神經(jīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)人體神經(jīng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，在機(jī)器人中腦部和脊髓采用有源星行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(Active StarNetwork)。與脊髓相連的腰從、骶從及腿采用無源星行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(Passive Star Network)。與脊髓相連的手臂采用線性無源總線型拓?fù)?Linear Passive Bus)。則它們之間組成的混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)成了類人體神經(jīng)系統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)。在機(jī)器人的類人體神經(jīng)系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點(diǎn)都分布有ECU(電子控制單元)，根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的ECU的功能分配與之相應(yīng)功能的傳感器，機(jī)器人腦部的有源星行設(shè)備即中央總線監(jiān)視器(CBG)根據(jù)Flexray總線分配方式把各節(jié)點(diǎn)的ECU中的傳感器獲取的信息，從ECU中的通訊控制單元經(jīng)總線通道傳入的控制器處理后，再把命令傳回各個(gè)ECU，使機(jī)器人快速做出反應(yīng)。人體的脊髓是許多簡(jiǎn)單反射的中樞。例如人體的膝跳反射，膝跳反射(Knee-jerk Reflex)是一種最為簡(jiǎn)單的反射類型，它僅包含兩個(gè)神經(jīng)元。膝跳反射的神經(jīng)中樞是低級(jí)神經(jīng)中樞，位于脊髓的灰質(zhì)內(nèi)。根據(jù)人體神經(jīng)體統(tǒng)的這種特點(diǎn)，在機(jī)器人內(nèi)脊髓的有源星行設(shè)備(BG)為次要控制器。處理一些簡(jiǎn)單的行為。
[0033]機(jī)器人身體各部位ECU包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、CPU處理器、傳感器模塊、通訊控制單元模塊。但是，各部位ECU上傳感器的類型根據(jù)具體要實(shí)現(xiàn)的功能會(huì)有所不同。傳感器檢測(cè)的信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)后送CPU處理器處理，CPU處理器通過通訊控制單元輸出或接收信號(hào)。
[0034]與大腦中央總線監(jiān)視器(CBG)相連的眼部、耳部、鼻部、嘴部ECU有視覺、聽覺、嗅覺、觸覺、位置、壓覺、溫度等傳感器感知外界環(huán)境的變化，使之有類似人體的眼睛、耳朵、鼻子、嘴巴神經(jīng)感受器的功能。
[0035]眼部ECU上會(huì)有實(shí)現(xiàn)類人體眼睛功能的傳感器，例如人體的眼睛可以感受光，根據(jù)情況需求，可以在機(jī)器人的眼部ECU安裝上光傳感器。還可以根據(jù)具體情況安裝紅外線、視覺等傳感器。
[0036]耳部ECU上會(huì)有實(shí)現(xiàn)類人體耳朵功能的傳感器，也可以根據(jù)具體的情況安放上傳感器。例如人的耳朵可以聽見聲音，機(jī)器人則可以用聲音傳感器來獲取聲音。還可以根據(jù)情況安裝位移、加速度等傳感器。
[0037]鼻部ECU上會(huì)有實(shí)現(xiàn)類人體鼻子功能的傳感器，也可以根據(jù)具體的情況安裝上傳感器。例如機(jī)器人需要檢測(cè)到空氣中的甲烷，則可以安裝上甲烷氣體傳感器。還可以根據(jù)具體情況安裝二氧化碳、迦伐尼電池式氧氣等傳感器。
[0038]嘴部ECU上會(huì)有實(shí)現(xiàn)類人體嘴巴功能的傳感器，也可以根據(jù)具體的情況安裝上傳感器。例如機(jī)器人需要做美食家，則可以安裝上酸、鹽等濃度傳感器。還可以根據(jù)具體情況安裝溫度、觸覺等傳感器。
[0039]與脊髓總線監(jiān)視器(BG)相連的類人體神經(jīng)系統(tǒng)的各個(gè)部位ECU的傳感器類型根據(jù)實(shí)際應(yīng)用功能，會(huì)有不同，如下:
頸部ECU根據(jù)情況需求，例如可以在機(jī)器人的頸部ECU安裝觸覺傳感器，當(dāng)外界發(fā)生觸碰時(shí)，可以及時(shí)作出反應(yīng)。還可以有觸覺、壓覺等傳感器來感知外界環(huán)境的變化，使之有類似人體的頸部神經(jīng)感受器的功能。
[0040]手臂的肩部ECU根據(jù)情況需求，例如可以在機(jī)器人的肩部ECU安裝重量傳感器，當(dāng)外界的一個(gè)重物放在機(jī)器人肩部時(shí)，可以感應(yīng)出物體的重量。還可以有觸覺、壓覺等傳感器。手肘ECU根據(jù)情況需求，例如可以在機(jī)器人的手肘ECU安裝壓覺傳感器，當(dāng)機(jī)器人的手肘立在桌子上時(shí)，可以獲取來自手臂下半部分的壓力，可以調(diào)整角度或者姿勢(shì)可以使手臂立在桌子上獲取最佳感覺。手部ECU根據(jù)情況需求，例如可以在機(jī)器人的手部ECU安裝上觸覺、壓覺、重量傳感器，當(dāng)拿起一本書時(shí)，機(jī)器人可以根據(jù)傳感器獲取的信息，用恰當(dāng)?shù)牧δ闷鹨槐緯?。還可以有溫度、接近覺等傳感器。
[0041 ]通過恰當(dāng)?shù)膫鞲衅鱾鬟f外界信息，則可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本身要手臂實(shí)現(xiàn)的功能，也可以使手臂有類似人體的手臂神經(jīng)感受器的功能。
[0042]腰部ECU有中的傳感器類型，根據(jù)具體情況，例如當(dāng)有人用手拍打機(jī)器人的腰部時(shí)，這時(shí)會(huì)需要觸覺、接近覺、速度傳感器，則機(jī)器人會(huì)感覺到外界的拍打或者避免這個(gè)拍打。還可以有壓覺、位置、溫度傳感器感知外界環(huán)境的變化，使之有類似人體的腰部神經(jīng)感受器的功能。
[0043]骶部E⑶中的傳感器類型，根據(jù)具體情況，例如機(jī)器人坐在板凳上，則會(huì)需要觸覺、壓覺、接近覺傳感器的配合。還可以有重量、溫度等傳感器感知外界環(huán)境的變化，使之有類似人體的腰部神經(jīng)感受器的功能。
[0044]腿的大腿部ECU、腿彎ECU、腳部ECU根據(jù)機(jī)器人本身的功能，根據(jù)傳感器感知外界環(huán)境的變化，從而有類似人體的手臂神經(jīng)感受器的功能。
[0045]頸部、四肢、腰部和骶部的E⑶將信息傳到脊髓總線監(jiān)視器(BG)后，再由脊髓總線監(jiān)視器(BG)上傳至大腦中央總線監(jiān)視器(CBG)。
[0046]類人體神經(jīng)系統(tǒng)借助于腦部、手、腳、腿、手臂、腰、頸、肘等部位的傳感器，將外界信息傳入ECU中，ECU的通訊控制單元將整合的信息通過Flexray總線通道傳入中央總線監(jiān)視器(CBG)，再通過分支傳出信息，控制和調(diào)節(jié)機(jī)器人各關(guān)節(jié)部位做出反應(yīng)。
[0047]除了可以使眼部、耳部、鼻部、嘴部ECU分別與大腦中央總線監(jiān)視器(CBG)相連，使之有類似人體的眼睛、耳朵、鼻子、嘴巴神經(jīng)感受器的功能。還可以使類似有眼部、耳部、鼻部、嘴部功能的傳感器集成在一個(gè)ECU上，只需要一個(gè)ECU與CBG相連。前者則功能更強(qiáng)大，準(zhǔn)確性更高。后者成本相對(duì)較低。在應(yīng)用時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況決定方案。
[0048]如圖1所示，在數(shù)據(jù)速率要求超過CAN的應(yīng)用中會(huì)采用兩條或多條CAN總線來實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)lexray則具有很高的數(shù)據(jù)速率，且支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，非常適合于骨干網(wǎng)絡(luò)，用于連接多個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)。Flexray拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的靈活性、支持時(shí)間觸發(fā)和事件觸發(fā)通信方式、具有消息冗余傳輸或非冗余傳輸方式，可提供大量配置參數(shù)供用戶靈活進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整、擴(kuò)展。圖1便是Flexray拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活性的一種示例。
[0049]人體神經(jīng)系統(tǒng)包括位于顱腔內(nèi)的腦和椎管內(nèi)的脊髓，以及與腦和脊髓相連接的周圍神經(jīng)。如圖2所示，這是一幅由Flexray總線設(shè)計(jì)而成的類人體神經(jīng)系統(tǒng)的多路實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。人體神經(jīng)系統(tǒng)包括位于顱腔內(nèi)的腦和椎管內(nèi)的脊髓，以及與腦和脊髓相連接的周圍神經(jīng)。該圖根據(jù)人體神經(jīng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，腦部和脊髓采用有源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Active StarNetwork(有源星)。與脊髓相連的腰從、骶從及腿采用無源星行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Passive StarNetwork(無源星)。與脊髓相連的手臂采用線性無源總線型拓?fù)銵inear Passive Bus。腦部的眼、耳、口、鼻都分布有類人體神經(jīng)系統(tǒng)感受器的傳感器，這些傳感器集成在ECU上。手臂的類人體神經(jīng)上分布有肩部、手肘和手部的ECU，腿部的類人體神經(jīng)上分布有腳部、腿彎大腿部ECU，腰部與骶從的ECU都集成了該部位本身所特有的和所需要的傳感器。以實(shí)現(xiàn)類人體神經(jīng)系統(tǒng)的功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種類人體神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)器人多路實(shí)時(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，根據(jù)Flexray總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，結(jié)合人體神經(jīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，在機(jī)器人各個(gè)部位設(shè)置各個(gè)節(jié)點(diǎn)，組成類人體神經(jīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，各節(jié)點(diǎn)都分布有電子控制單元(ECU)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的ECU根據(jù)功能安裝相應(yīng)的傳感器，控制器根據(jù)FIexray總線分配方式把各節(jié)點(diǎn)的ECU中的傳感器采集的信息，從E⑶中的通訊控制單元經(jīng)總線通道傳入的控制器處理后，控制器再輸出命令到機(jī)器人各個(gè)ECU作出相應(yīng)的反應(yīng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述類人體神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)器人多路實(shí)時(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述機(jī)器人中腦部和脊髓采用有源星行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；與脊髓相連的腰從、骶從及腿采用無源星行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；與脊髓相連的手臂采用線性無源總線型拓?fù)?機(jī)器人各部分組成的混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)成類人體神經(jīng)系統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述類人體神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)器人多路實(shí)時(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述控制器包括作為主控制器的腦部有源星行設(shè)備和作為次控制器的脊髓內(nèi)有源星行設(shè)備，主控制器與次控制器相互通信。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述類人體神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)器人多路實(shí)時(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述機(jī)器人各部位節(jié)點(diǎn)的ECU包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、CPU處理器、傳感器和通訊控制單元，傳感器檢測(cè)的信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)后送CPU處理器處理，CPU處理器通過通訊控制單元輸出或接收信號(hào)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述類人體神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)器人多路實(shí)時(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述主控制器與眼部、耳部、鼻部和嘴部的各個(gè)ECU相連，其他各部位的ECU與次控制器相連。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述類人體神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)器人多路實(shí)時(shí)傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述主控制器與腦部一個(gè)ECU相連，ECU集中采集眼部、耳部、鼻部、嘴部傳感器信息。
【文檔編號(hào)】G05B13/04GK105847103SQ201610366529
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】張鳳登, 劉魯平, 車蕊, 楊濤遠(yuǎn), 邵文學(xué), 郭超
【申請(qǐng)人】上海理工大學(xué)