[發(fā)明專利]一種智能機(jī)器人操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其運(yùn)作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010545552.6
• 申請(qǐng)日: 2020-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN111745651B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏科睿;丁亮;劉鵬飛;于振中;張亞楠;王飛;侯旗;張韜庚;孫曉紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈工大機(jī)器人（合肥）國(guó)際創(chuàng)新研究院
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16;G06F9/48
• 代理公司: 北京隆源天恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11473
• 代理人: 閆冬

1.一種智能機(jī)器人操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的運(yùn)行方法，其特征在于，所述智能機(jī)器人操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括用于運(yùn)行一通用操作系統(tǒng)以執(zhí)行非實(shí)時(shí)進(jìn)程的一通用操作系統(tǒng)內(nèi)核、用于運(yùn)行一實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)以執(zhí)行實(shí)時(shí)進(jìn)程的一實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、用于支持所述非實(shí)時(shí)進(jìn)程和所述實(shí)時(shí)進(jìn)程之間的通信的一內(nèi)核處理器間中斷接口以及一外部高級(jí)程序中斷控制器，所述運(yùn)行方法包括以下步驟：

將 所述通用操作系統(tǒng)內(nèi)核的一第一本地高級(jí)程序中斷控制器連接至所述外部高級(jí)程序中斷控制器，并 透過所述外部高級(jí)程序中斷控制器響應(yīng)非實(shí)時(shí)設(shè)備的中斷請(qǐng)求；

將 所述實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核的一第二本地高級(jí)程序中斷控制器連接至所述外部高級(jí)程序中斷控制器，并 透過所述外部高級(jí)程序中斷控制器來響應(yīng)實(shí)時(shí)設(shè)備的中斷請(qǐng)求；

當(dāng)連接至所述智能機(jī)器人操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的所有外部設(shè)備都是非實(shí)時(shí)設(shè)備時(shí)，所述智能機(jī)器人操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)會(huì)在所述實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核屏蔽來自所述實(shí)時(shí)設(shè)備的中斷請(qǐng)求，讓所述通用操作系統(tǒng)內(nèi)核完全接管一中斷總線；

當(dāng)連接至所述智能機(jī)器人操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的所有外部設(shè)備都是實(shí)時(shí)設(shè)備時(shí)，所述智能機(jī)器人操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)所述外部高級(jí)程序中斷控制器進(jìn)行配置，讓其采用靜態(tài)分發(fā)的方式將中斷請(qǐng)求靜態(tài)發(fā)送到所述實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核中；

當(dāng)所述中斷總線上同時(shí)有實(shí)時(shí)中斷請(qǐng)求與非實(shí)時(shí)中斷請(qǐng)求時(shí)，所述智能機(jī)器人操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)會(huì)讓所述中斷總線上的所有中斷請(qǐng)求全部路由到同一個(gè)操作系統(tǒng)內(nèi)核中，其中該操作系統(tǒng)內(nèi)核是所述通用操作系統(tǒng)內(nèi)核或者所述實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核；

所述智能機(jī)器人操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的RTROSCPP與ROS節(jié)點(diǎn)(Node)進(jìn)行通信，并在所述通用操作系統(tǒng)內(nèi)核和所述實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核上分別運(yùn)行ROS節(jié)點(diǎn)、核心服務(wù)、roslog話題；

ROS節(jié)點(diǎn)間通過快速實(shí)時(shí)發(fā)布-訂閱協(xié)議(Fast-RTPS,Fast Real-TimePublish/Subscribe protocol)發(fā)布/訂閱消息；以及

在RTROSCPP實(shí)現(xiàn)roslog，將roslog作為所述智能機(jī)器人操作系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)輸出，所有的ROS節(jié)點(diǎn)都可以通過調(diào)用ROS的標(biāo)準(zhǔn)log服務(wù)來輸出ROS節(jié)點(diǎn)的信息。

2.如權(quán)利請(qǐng)求1所述的智能機(jī)器人操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的運(yùn)行方法，其特征在于，另包括以下步驟：

在實(shí)時(shí)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)的時(shí)候，所述實(shí)時(shí)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)會(huì)通過虛擬網(wǎng)絡(luò)共享內(nèi)存(VNETshared memory,Virtual network shared memory)與運(yùn)行于所述通用操作系統(tǒng)內(nèi)核上的ROS節(jié)點(diǎn)通信；

其中通信場(chǎng)景包括：當(dāng)所述實(shí)時(shí)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)和停止時(shí)，需要向所述通用操作系統(tǒng)內(nèi)核上的其他ROS節(jié)點(diǎn)發(fā)布狀態(tài)消息；以及當(dāng)所述實(shí)時(shí)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)與非實(shí)時(shí)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)通信時(shí)，發(fā)布/訂閱話題(Topic)，并交換消息。

3.如權(quán)利請(qǐng)求2所述的智能機(jī)器人操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的運(yùn)行方法，其特征在于，另包括以下步驟：

RTERS虛擬設(shè)備驅(qū)動(dòng)，包括以下子步驟：

在所述通用操作系統(tǒng)下輸出RTERS狀態(tài)信息的字符設(shè)備管道驅(qū)動(dòng)；以及

在所述通用操作系統(tǒng)和所述實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)間應(yīng)用程序通信的虛擬網(wǎng)絡(luò)共享內(nèi)存驅(qū)動(dòng)。

4.如權(quán)利請(qǐng)求1所述的智能機(jī)器人操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的運(yùn)行方法，其特征在于，另包括以下步驟：

由RTROSCPP實(shí)現(xiàn)在RTERS中移植ROS，包括以下子步驟：

roscpp負(fù)責(zé)向應(yīng)用層提供針對(duì)ROS標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)通信接口，包括標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)點(diǎn)處理器(NodeHandler)對(duì)象構(gòu)造函數(shù)與相關(guān)功能函數(shù)，節(jié)點(diǎn)的消息發(fā)布器/訂閱器對(duì)象(Publisher/Subscriber object)，節(jié)點(diǎn)初始化，定時(shí)休眠等標(biāo)準(zhǔn)ROS函數(shù)接口；

從基于C++語言編寫的Xmlrpc標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議代碼中移植產(chǎn)生Xmlrpc，使得實(shí)時(shí)節(jié)點(diǎn)能夠建立起基于Xmlrpc通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)節(jié)點(diǎn)；以及

Network將roscpp與Xmlrpc兩者相結(jié)合所編寫的一組通用接口函數(shù)，讓Xmlrpc與roscpp兩個(gè)部分以統(tǒng)一的函數(shù)調(diào)用方式使用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)通訊接口。