摘要
外骨骼機器人在多個實驗室環(huán)境中取得了成功,但實際部署中仍面臨著一系列與控制器硬件相關的挑戰(zhàn),包括控制器體積過大,實時性不足,計算資源瓶頸等問題。為了解決這些問題,開發(fā)了一套用于外骨骼機器人的具有可擴展性的硬件電路系統(tǒng),同時兼顧了實時性和高算力特性。通過對控制器硬件信號流向進行建模,優(yōu)化通信線路和流量分配,降低了系統(tǒng)通信延遲。根據(jù)外骨骼機器人在空間和時間上對算力需求的差異,設計了基于步態(tài)的實時任務調(diào)度算法,優(yōu)化了算力分配。通過并行流水和模塊折疊復用的方式來設計運算加速器,有效減少了硬件資源的消耗,提高了系統(tǒng)算力。開展了控制器實時性測試、算力測試和助力外骨骼機器人負重行走試驗。經(jīng)測試,所設計的控制器主從通信延遲小于20μs,算力功耗比15 GOPS/W,相比于主流控制器架構(gòu)具有低延遲高算力特性。在平地,上下坡負重行走體現(xiàn)出良好的跟蹤效果,為外骨骼機器人更廣泛的應用打下了硬件基礎。
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全文
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責任編輯:趙子祎
責任校對:惲海艷
審 核:張 彤
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