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关键词： 壁虎机器人   结构设计   运动控制模型   CPG   嵌入式系统  

摘要： 随着科技的快速发展和工业化进程的加快,机器人技术在现代社会中的应用越来越广泛。在城市现代化建设进行的同时,高层建筑数量不断增多,建筑的日常维护、清洁需求也在不断增长。目前在高楼外墙、室内墙体等环境中,多数仍使用人力作业,这种作业方式不仅效率低下,而且存在安全隐患。仿生机器人技术为这些问题提供了全新的解决方案。壁虎作为一种能够在垂直墙面和天花板上自由攀爬的生物,其独特的运动机制和身体结构为攀爬机器人设计提供了重要启示。因此,研究仿壁虎机器人关键技术对实际应用具有重要意义。 本文研制了一款具备定点转向功能的壁虎机器人,并提出了基于改进中枢模式发生器(Improved Central Pattern Generator,ICPG)的运动控制模型。首先设计了仿壁虎机器人的结构,包括机器人整体结构,仿壁虎腰部结构与转向控制机制,以及机器人腿部结构;分析了仿壁虎腰部结构对机器人的腿部工作空间的影响;根据机器人的结构特征,设计了仿壁虎机器人的运动步态。其次,提出了一种基于ICPG的运动控制模型,实现了仿壁虎机器人的运动控制。然后,设计了机器人控制系统的硬件和软件部分。最后,通过仿真实验和原型机攀爬实验证了机器人的攀爬性能。 本文的主要研究内容如下: (1)设计了可定点转向的仿壁虎机器人,包括机器人整体结构,仿壁虎腰部结构与转向控制机制,以及机器人腿部结构;分析了腰部转动结构对机器人的腿部工作空间的影响;设计了机器人运动步态。 (2)提出了基于ICPG的机器人运动控制模型,在霍普夫振荡器基础上设计了时序变换部件输出控制节律;针对肩关节的摆动设计了肩关节摆动的映射函数;在后处理模块对控制信号生成的运动轨迹进行平滑处理。 (3)设计了仿壁虎机器人控制系统的硬件部分,包括主控制器模块、电源模块、伺服电机驱动模块、气压控制模块、传感器模块和通信模块的器件选型及相关电路设计。 (4)设计了仿壁虎机器人控制系统的软件部分,包括运动控制模块、传感器检测模块和通信模块的软件设计。 (5)通过仿真实验和原型机实验验证了机器人的攀爬性能,仿真实验结果表明,仿壁虎机器人能够按照预设的三足、平移和定点转向步态准确运动;原型机攀爬实验证明机器人可以在室内竖直墙面攀爬,具有良好的攀爬性能。

关键词： 智慧农业   在线监测   水产养殖   现代农业管理   嵌入式系统  

摘要： 虾类养殖的水质管理至关重要,要求严格监控温度、pH值、溶解氧浓度、氨氮和亚硝酸盐等多个参数。为此,我们构建了一个全面而高效的水产养殖监控系统,该系统整合了多种传感器进行数据采集,并通过无线网络实现数据传输、云存储以及大数据分析。这些历史数据不仅为养殖者提供了水体环境的实时监测信息,还帮助他们分析变化趋势和获取预警信息。养殖者可以远程、及时地调整水体环境,实现精细化、信息化的养殖管理。这不仅降低了劳动强度,也对提高虾类养殖的质量和效率具有深远影响。

关键词： OBE理念   嵌入式系统   课程改革  

摘要： 基于成果导向教育(OBE)理念,通过案例式项目教学、建立思维导图和思政库等教学实践优化了“嵌入式系统”课程教学内容,丰富的教学资源库和教学手段以及校企合作等方式促进学生能力提升,教学评价给教育学提供了动力。实践结果表明,改革后的课程教学体系有助于提高教学效果并改善人才培养质量。

关键词： 深度学习   PaddlePaddle   YOLOE   嵌入式系统   车联网  

摘要： 基于城市道路检测设备需要进行一定智能化改造的实际需求,设计了一种应用于车联网的道路检测系统,通过在Orange Pi边缘端部署百度PaddlePaddle框架下训练的深度学习神经网络,实现了车辆检测跟踪、信息识别、车牌识别、压线和逆行违章识别等功能,并由HC89S003A单片机采集电源电压使系统具备工作状态自检的特性。结合广和通公司的L610模组搭建了一个道路设备的物联网,使用户可以通过云端平台实时查看路况信息和设备工作情况。经过实验测试,车流量统计准确度在99%以上,系统掉电保持时间在3 s以上,数据上传时间在2 s内,满足车联网智慧城市建设的实际需求。

关键词： 嵌入式系统   软件升级   轨道交通   安全性   HMAC算法   CRC校验  

摘要： 为了应对频繁的需求变动和技术迭代对嵌入式系统软件升级带来的挑战,文章设计了一种安全型软件升级方法和流程。其采用基于散列消息认证码(HMAC)算法的软件签名和校验方法,有效识别目标码是否被篡改;并通过特定软件更新工具,在软件升级前进行授权认证,同时对目标码名称和大小属性进行认证,防止异常文件入侵文件系统;采用CRC校验方法识别目标码的完整性;设计了一种基于双目标码加载区冗余式的文件管理方式,避免软件升级失败造成的系统工作异常问题。实际应用表明,该方法可有效保证嵌入式控制软件升级的高安全性与高可靠性。

关键词： 嵌入式系统   操作系统   虚拟机   ReWorks   轻量级   仿真与调试  

摘要： Qemu是一款开源的全系统模拟器,它能够将ARM指令集模拟在x86主机上,因此,本文将介绍如何使用Qemu虚拟机在x86主机上安装和运行锐华进程版操作系统(ReWorks-RTP),并进行仿真和调试。一、概述随着嵌入式系统应用越来越广泛,对于操作系统的需求也越来越高,同时由于嵌入式系统硬件资源的限制,轻量级操作系统越来越被重视。

关键词： MBSE   汽车   嵌入式系统  

摘要： 文章首先就基于模型的系统工程解决的几大问题和方法论进行了综述。然后,系统性地分析了基于MBSE方法论应用于汽车嵌入式系统功能开发的流程与实现方法,从需求分析、架构建模设计、数据字典建立、行为建模设计、设计仿真验证APP界面进行了综述。最后,验证了应用实践的可行性。通过探索MBSE方法在汽车嵌入式电子控制系统中的应用研究,为持续提升嵌入式系统设计能力起到指导性作用。

关键词： 步态信息   数据采集   压力传感器   信号处理   无线传输   嵌入式系统  

摘要： 步态识别对于航天医疗康复和助老防摔领域研究具有积极作用,准确、规范的足底压力信息是完成步态识别的基础。通过设计足底压力信息获取系统,完成足底压力数据的采集、处理等工作并实际应用。从相关器件选型、传感器布局分析、硬件和软件模块等多方面进行考量,通过实验验证此系统的可行性和可靠性。

关键词： 温室环境   信息监测   物联网   嵌入式系统  

摘要： 物联网是对传统互联网的拓展与延伸,可将不同信息传感设备与互联网结合,实现“人”、“机”和“环境”之间的信息交互。近年来,物联网在农业生产领域得到了广泛的应用与发展。在农业生产中使用传感器、嵌入式系统和执行器实现对农业环境信息的采集与通信。数据传输与集合是农业物联网技术的核心,如何实现数据高性能传输与存储是当前农业物联网系统亟待解决的关键问题。为此,提出了一种基于无线传感器网络和物联网开源网关的环境监测系统,允许在AWS上实现可扩展的物联网解决方案,且使用低成本的硬件和基于Linux系统的开源网关平台形成完整的新型物联网系统。通过搭建测试环境对系统运行功能和性能进行测试与分析,结果表明:提出的方案具有良好的功能体验与性能表现。研究结果对于解决农业物联网的发展与数据通信具有一定的推动作用。

关键词： 单片机   嵌入式系统   装置   nRF2041  

摘要： 本设计聚焦于融合 SPCE061A 与 nRF240 构建高效单片机装置。首先进行需求分析,介绍单片机实验系统的经济型与综合型两种配置及其特点与不足。在结构设计上,控制器方案对比 MCS - 51 与 SPCE061A,后者功能集成度高、利于简化电路与提升可靠性;通用异步收发器方案分析 usb - UART 转换模组和 UART 模组,前者供电便捷但售价高且不适用于老式计算机环境,后者适配现有实验室条件;无线通讯模组选用探讨蓝牙、红外、ZIGBEE、nRF2401 等方案,nRF2401 因低功耗、传输距离合适、性价比高、编程简便等优势在近距离无线通讯中被广泛采用。系统硬件方面,阐述 SPCE061A 相关电路与各功能模块作用,以及 UART 模组和 2401 模组与 61 板的连接方式。程序执行设计涵盖主程序、SPI 驱动程序、UART 驱动程序、nRF2401 驱动程序和上位机程序的功能与主程序流程。此设计不仅可实现多种功能应用,还顺应嵌入式系统发展趋势,上位机界面友好且具扩展性,在家庭信息网络等多领域有广阔应用前景。