图文:北航机械工程自动化学院院长王田苗

http://www.sina.com.cn 2008年04月23日 17:50  新浪科技
科技时代_图文:北航机械工程自动化学院院长王田苗
北京航空航天大学机械工程自动化学院院长王田苗

  新浪科技讯 4月18日,由工业和信息化部、科技部、中国科学技术协会指导,中国电子学会和中国电子报社共同主办的2008中国电子技术年会在北京举行。中国电子学会理事长吴基传、工业和信息化部副部长娄勤俭出席了会议。本次大会的主题是“科学技术是第一生产力”。

  图为:北京航空航天大学机械工程自动化学院院长王田苗。以下为其发言内容:

  王田苗:各位朋友下午好!

  我演讲的题目是“嵌入式软件工程与服务机器人未来发展”。

  嵌入式技术发展来自于单片机、DSP、实时操作系统等方面的需求,由电子工程师、计算机工程是、工业控制等多学科交叉融合学者推动。目前,新的嵌入式多核处理器、FPGA嵌入式系统设计、嵌入式软件可冲沟工程设计方法、移动计算与网络检测。我自己认为,嵌入式的技术正在逐步替代基于PC、传统计算机体系和学科的应用,它正在形成上千亿的市场需求,逐步进入了后PC时代。

  从目前的市场来看,目前由于嵌入式最早来自于单片机和DSP,所以说从硬件的规模,远远大于软件的规模。就英国的这个方面的咨询公司所统计的数据来看,硬件大概在700多亿,而软件只有35亿左右。但是,它的增长速度还很快。

  那么,为什么会增长速度很快呢?从我的理解来看,目前有这么几个方向,一个是手机,一个是数字电视,还有一个是与房地产、住宅、智能家居为背景的一些网络化监控系统,还有包括汽车电子。

  在这里,我今天就我自己所熟悉的,我认为在工业方面,未来有这么几个发展前景,那就是工业无线技术与仪器仪表,无限传感网络与检测、工业机器人等相结合。

  就日本咨询公司所通报的数据来看,在未来的2025年,大概有6万亿的市场,这里指的是日元,那么这相当于600亿美元。那么,从他的报告看,他目前渗透在工业机器人、军事以及其他的方面,大量地开始走向家庭。其中,最明显的是家居护理床相关的嵌入系统,自动地翻身、自动地感应。比如说跟老人的陪护交流,还有电子狗等等的电子宠物,以及电子机器人,都将在下一个10年出现。所以,在这样的背景下,人们对于机器人产业的发展给予了高度的重视和思考。

  那么,日本的机器人公司和公司之间,无论是从硬件还是软件,是不兼容的。我们编一个CE的软件在车身上进行焊接,我里面使用的机构、部件和传感器都是不可互换的。所以,美国人对于这个问题提出了质疑,说机器人应该走PC发展的道路。去年的2月份,比尔·盖茨在《科学美国人》发表了时代机器人这样的报告,而且提出了未来20年的机器人的大概设想,是以软件运营,基于业务驱动的模块来进行开发。它不仅是一个概念,而且他赋予了相应地实施。

  据内部报告,美国人在准备这个工作的时候大概花了3年的时间,而且开发了这样的系统,其目的一直是想统治于基于未来的Windows平台。因为他看到了PC小到装进了口袋,小到安到了墙上和床上。所以,他为了占领这个位置,所以就开发了面向机器人的ROBOTISCO。在这个问题上,日本和韩国人都反思,所以在构想着,能不能通过这样的中间件,来开发各种各样的机器人的模块,使它能够重用在不同的机器人上。

  那么,在这样的一个背景下,我们领导了大概接近20个课题小组想攻克这个。因为,随着单片机发展的历程来看,我们中国人想在下一个10年、20年占据重要的位置,一个是在系统设计的方法上,一个是计算机软件内心设计的方法上,还有一个是芯片上,不然我们就在单片机20年的开发仅仅是应用上的工作。因此,我们有了两个构想,第一个是应用软件和服务软件,或者是实时控制软件的分离,第二个是模块和机器人的分离。

  其目的,我们是想不用微软的系统。我们分析了微软的ROBOTISCO,目前它的库很大,而且可以支持这样的技术,但是它无法把一些东西下载到机器人上。目前,它只是仿真,而且它要求的实时性很高,所以我们想着是不是可以从核心的嵌入式软件入手,在上面开发一个基于图形规划集成的开发环境。

  那么,在这个问题上,我们首先把应用和实时控制系统的分层和上面的应用来分离,这样的话,我们就可以控制这个问题,掌握我们所要研发的面向机器人的核心的操作系统。第一个是我们内心的实时的控制系统。第二个是控制组建。第三个是相应地应有系统。

  我们其目的就是最后在中国这个范围内,对于未来的机器人产业提供支撑,由我们左边的不同部件形成,最后搭接在实际机器人上面。这涉及到了硬件、中间件、设备、组建、应用环境等等。

  那么,这里是我们所构想的设计图,从红色的定义,以及到控件,与设备无关的控件。那么,这里我们通过大概5年的经验,我们选择了一个源代码作为控制,考虑到机器人的特点,我们觉得可以控制。又考虑到了将来的图形开发界面,我们把这两个操作系统结合起来,采用了硬件上的两级中断进行实时的处理。而对于内部的终端请求,我们使它内置到机器人里面。那么,通过了我们这几年的终端的测试比较,我们看到从响应终端的响应,事后的测试来看,那么这个蓝的是我们目的两级实时操作系统的构建。那么这个红色的Linux的操作系统,我们有很大的提高。

  那么,跟服务器进行修改的一些Linux来比,我们的性能更高。对于它的带宽做了测试,那么这个带宽来看,我们蓝色和后色的明显好于黑色的传统的Linux和实际操作系统的Linux。那么,他们的吞吐量也不一样,目前我们有很好的性能。

  那么,在这样内心的操作系统下,我们目前对它做的改造,对于可移植性来说,这样的系统非常有实用价值,特别有利于应用于机器人数控机床和相应地控制。

  那么,在这样的情况下,我们对于这个开发系统做的一些研发,主要是针对一些特定的机器人的控件,兵役制,包括图形、驱动,以及在不同开发环境下的支持的运行模式,PC开发,以及直接下载到这样的版本下。

  这是我们对于这样的一个环境,所做的一些研究工作。

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