Вычислительные узлы
Для управления роботами чаще всего (кроме случая простейших BEAM-роботов) используются компьютеры или микроконтроллеры, позволяющие заложить в них требуемую программу действий и при необходимости её легко модифицировать простым перепрограммированием без физического вмешательства в робота. Основные плюсы и минусы каждого из вариантов:
Тип вычислительного узла
|
Вид
|
Производительность
|
Потребляемое питание
|
Вес и габариты
|
Стоимость
|
Особенности
|
Системный блок ПК
|
|
2-10млрд.опер./сек
|
200-500Вт
|
Большие (50x25x60см)
|
300$ и выше (обычно уже есть)
|
Не переносит вибрации
|
Ноутбук
|
|
1-4млрд.опер./сек
|
35-100Вт
|
Средние (30x25x6см)
|
500$ и выше (возможно уже есть)
|
Плохо переносит вибрации
|
Автомобильный ПК
|
|
0.8-2.5 млрд.опер./сек
|
80-150Вт
|
Средние (21x27x7см)
|
350$ и выше
|
Хорошо переносит вибрации
|
КПК
|
|
200-600 млн.опер./сек
|
1-2Вт
|
Малые (12x8x2см)
|
300-800$ и выше
|
Неплохо переносит вибрации
|
Контроллеры на базе 16/32-битных МК (ARM9)
|
|
80-250 млн.опер./сек
|
0.5Вт
|
Мини (10x10x1см)
|
100-200$
|
Не всегда удачно выбраны разъемы и дополнительные компоненты размещенные на плате
|
Контроллеры на базе 16/32-битных МК (ARM7)
|
|
10-60 млн.опер./сек
|
0.2Вт
|
Мини (10x10x1см)
|
50-200$
|
Не всегда удачно выбраны разъемы и дополнительные компоненты размещенные на плате
|
Контроллеры на базе 8-битных МК (AVR,PIC)
|
|
1-16 млн.опер./сек
|
0.1Вт
|
Мини (10x10x1см)
|
20-200$
|
Не всегда удачно выбраны разъемы и дополнительные компоненты размещенные на плате
|
МК 8-битные в DIP-корпусах (AVR,PIC)
|
|
1-16 млн.опер./сек
|
0.05Вт
|
Микро (3x1.5x0.5см)
|
2.5-10$
|
Требуется "обвязка" для работы
|
Варианты компоновки вычислительных узлов
В зависимости от задачи на роботе может находится как отдельный МК и больше ничего, так и целая сеть из вычислительных узлов. Ниже представлены наиболее часто используемые варианты компоновки вычислительных узлов робота:
Вариант
|
Схема
|
Преимущества
|
Недостатки
|
Варианты реализации
|
Стоимость организации связи
|
Одиночный МК
|
|
Полная автономия, минимальные затраты, размеры, энергопотребление
|
Очень малые вычислительные возможности.
Единственный МК занят работой с устройствами.
Требуются навыки программирования МК.
|
-
|
0$
|
Шина МК
|
|
Полная автономия, минимальные затраты, размеры, энергопотребление.
Центральный МК разгружен от работы с периферией и поэтому может больше времени уделить другим задачам.
|
Малые вычислительные возможности.
Требуются навыки программирования МК.
|
Стандартный вариант - шина i2c.
Если нужна защищенность от помех, используют шину rs-485.
|
i2c: 0$
rs-485: n*3$
|
КПК с шиной МК
|
|
Полная автономия, минимальные затраты, размеры, энергопотребление.
КПК предоставляет значительные вычислительные мощности в распоряжение робота.
|
Требуются навыки программирования КПК для разработки основной программы.
|
Стандартный вариант - шина i2c, интерфейс с кпк - ttl-uart.
|
0$
|
Ноутбук/ПК с подключенными звездой МК
|
|
Простота программирования основной программы на ПК.
Значительные вычислительные мощности в распоряжение робота.
С каждым МК установлен отдельный канал, поэтому общая пропускная способность взаимодействия с исполнительными устройствами и сенсорами значительно выше.
|
Значительные размеры, вес и энергопотребление вычислительного блока.
Каждый модуль с МК требует своего интерфейса с центральным узлом.
|
Стандартные варианты - rs-232, USB.
|
n*(3-30$)
|