基于最小操作单元的VLIW微处理器设计

提出一种微处理器体系结构发展的分析方法－－粒度分析方法,并用这种方法分析了微处理器体系结构的发展趋势。在此基础上提出基于最小操作单元MOUB微处理器体系结构的设计思想,并设计实现了一个这种结构的微处理器模型。     

基于功能／行为集成的自主式移动机器人进化控制体系结构

本文针对自主式移动机器人控制体系结构中两类典型方法的不足,提出了一种进化控制体系 结构,实现了基于AI模型的方法与基于行为的方法的优势互补．文中阐述了进化控制的思想 ,并应用于移动机器人控制结构的设计．该结构使移动机器人具备良好的学习和适应能力、 较快的响应速度,同时拥有较好的理性和完成给定任务的能力．     

一种机器人嵌入式网络化控制系统体系结构的研究

针对机器人控制系统,探讨了基于串行总线的网络化控制系统的优缺点,提出了一种新的以ARM和FPGA为核心的机器人分布式多CAN总线控制系统体系结构．该体系结构有效地降低了网络化控制系统中对总线带宽的需求,可以实现对控制信息的分级处理和实时的伺服控制．还设计了基于FPGA的多CAN总线控制器,介绍了基于Linux的机器人控制软件体系结构的实现方法．最后,在模块化机器人中的应用表明该网络化控制系统体系结构是可行的．     

面向粗粒度数据流网络处理器的混合定制硬件加速

本文针对控制流网络处理器固定拓扑结构的限制及指令集并行性开发的不足,将粗粒度数据流设计思想引入到网络处理器体系结构设计中,提出了一种新型粗粒度数据流网络处理器体系结构-DynaNP。DynaNP利用处理引擎(PE)内控制流执行方式获得较高的可编程性,还利用PE间数据流执行方式开发了报文处理中的任务级并行性。为了进一步提高DynaNP的系统流量,面向DynaNP的多核及数据流特性,设计了混合定制硬件加速机制,并详细介绍了实现混合定制硬件加速的关键技术,通过提供统一的混合定制硬件加速接口,可以支持定制指令和协处理器两种典型硬件加速器。     

基于微内核体系结构模块化和层次化设计的研究

针对传统操作系统“一锅粥”式的整体结构存在的问题,提出了一种解决方案。对微内核体系结构的设计进行了探讨,在对模块化的设计思想和方法进行分析的基础上,提出了基于微内核系统模块的环状层次化方案,并详细分析了这种微内核体系结构的特点和采用这种体系结构在实现过程中的优势。受到了嵌入式应用领域的青睐。     

基于人工情感的拟人机器人控制体系结构

简要概括了当前人工情感的应用，提出一种基于人工情感的拟人机器人控制体系结构，并给出了仿真示例．基于情感的控制结构具有混合分层的特点，情感状态影响到机器人的整个信息处理过程．这种结构不仅体现了机器人的个性化，同时增强了机器人在动态环境中的学习和自适应能力．     

矿用救援机器人控制体系结构研究

讨论了矿用救援机器人的工作环境及其控制体系结构的性能要求;介绍了目前已有的矿用救援机器人控制体系结构,包括基于工控机的闭式控制体系结构、基于PLC的分布式控制体系结构、基于工控机的分布式控制体系结构及基于嵌入式系统的分布式控制体系结构,分析了各种体系结构的优缺点;提出了一种基于嵌入式系统和CAN总线的分布式控制体系结构。该控制体系结构比目前已有的控制体系结构能更好地适应煤矿井下复杂的环境,特别适用于煤矿灾后救援。     

一种基于体系结构模板的粗粒度可重构SoC设计方法

针对传统的面向应用领域的多核SoC体系结构设计方法存在系统结构探索空间大、设计复杂度高等问题,提出了一种基于体系结构模板的粗粒度可重构SoC系统架构设计方法。该设计方法以体系结构设计为中心,体系结构模板可重用、参数可配置,从而缩小了体系结构设计探索空间,提高了体系结构设计效率,降低了应用程序编译器开发复杂性。最后,以密码处理领域为例,将模板参数实例化,构建了一个面向密码处理领域的多核可重构指令集处理器SoC系统(Multi-RISP SoC)。实验结果表明,MultiRISP SoC系统与几个典型可重构平台在性能上相当,但系统构建更为快速高效。     

粗粒度可重构平台中循环自流水硬件实现

循环流水技术运用于粗粒度可重构体系结构可带来显著性能提升.循环控制、流水线同步和存储器有效利用是其中的关键问题.文中介绍了在粗粒度可重构体系结构LEAP上循环自主流水化的硬件实现.该方法基于支持循环迭代自动调度的控制部件、数据驱动ALU和可配置静态交换路由.利用动态调度循环中操作的优势,LEAP可发掘更高的程序并行度;分布式存储访问和高效数据重用则提高了带宽利用率.实验结果表明,相对于通用处理器,LEAP有13.08～535.65倍的性能提升.     

粗粒度数据流网络处理器体系结构及原型系统设计

网络处理器是一种支持高速报文处理和转发的可编程通信集成电路.作为路由器中的重要组件,网络处理器设计不但强调高性能,还要求足够的灵活性以支持未来的网络协议.针对控制流网络处理器固定拓扑结构及指令级并行性开发方面的不足,采用粗粒度数据流设计思想,提出了一种粗粒度数据流网络处理器体系结构及原型--DynaNP.DynaNP不但可利用处理引擎内控制流执行方式获得高可编程性,还利用处理引擎间数据流执行方式有效开发报文处理中的任务级并行性.此外,DynaNP提供了处理路径动态配置机制,可有效提高系统流量.DynaNP的原型系统基于SoPC技术设计实现.多个PE和功能模块通过片上高速通信网络连接,其中,核心处理引擎采用嵌入式RISC处理器核LEON3实现,并采用指令集扩展技术优化网络协议处理.该原型系统可有效验证粗粒度数据流网络处理器的功能和关键技术.     

系统安全管理评估的一种改进模型

系统安全一直以来是多用户系统设计和管理的重点。常用的模型多以用户为研究单位,采用认证和权限矩阵关联的方法达到限制用户对资源的获取控制。这种方法存在颗粒度较粗等弊病,常常为恶意用户所利用。该文提出一种以进程—资源关系作为研究对象的模型,尝试精确地量化用户行为,并能动态检测用户进程和资源状况。文章第三,四节是模型的详细说明,第五节提出了模型在系统中的应用。     

基于自治计算的流行病传播网络建模与推断

现有的传播网络结构推断方法大都面向信息传播过程,所能处理的数据与可获得的流行病监控数据形式和特性均不相同,不适合处理具有粗粒度、时空多尺度和数据缺失等特性的流行病监控数据.针对该问题,提出了基于自治计算的流行病传播网络建模方法和网络结构推断方法.该方法采用多自治体建模传播网络结构和流行病传播过程,采用蒙特卡罗模拟结合群智能优化的反馈过程调节系统参数,以缩小模拟系统涌现行为与真实监控数据间差异为目标,改变自治体的行为,促使模拟系统向真实系统逐步演化,以此方式推断出传播网络结构及与流行病相关的主要生物学参数.采用2009年H1N1猪流感在香港爆发的真实监控数据分析验证了所提出的模型与方法的有效性和适用情况,并以香港地区流行病风险评估为例介绍了流行病传播网络推断的一种应用模式.     

Closed-Curve Path Tracking for Decentralized Systems of Multiple Mobile Robots

In this paper we address the problem of making a group of mobile robots cooperatively track an assigned path. We consider paths described by completely arbitrarily shaped closed curves. The proposed control strategy is a fully decentralized algorithm and it does not require any global synchronization. The desired behavior is obtained by means of some properly designed artificial potential functions. Analytical proofs are provided to show the asymptotic convergence of the system to the desired behavior. Matlab simulations and experiments on real robots are described as well for validation purposes.     

粒计算中粒度转换的运算符

粒计算三元论模型将现有粒计算研究成果的共性抽象出来,为问题求解提供了统一的方法论,而三元论模型是以多层次、多视角的粒结构为基础的。基于图的粒结构首先定义了图上的粒和层次,然后基于半序关系定义了图上的粒结构。在基于图的粒结构基础上,给出了实现不同粒度之间转换的“细化”、“粗化”运算符。“细化”运算处理从粗粒度到细粒度的转换,将粗粒度层次中的粒转换为细粒度层次中的粒,将粗粒度层次转换为细粒度层次。“粗化”运算处理从细粒度到粗粒度的转换,将细粒度层次中的粒转换为粗粒度层次中的粒,将细粒度层次转换为粗粒度层次。通过粒结构和“细化”、“粗化”运算,可以在不同的粒度上分析同一问题并使其在不同粒度之间自由转换。     

穿刺机器人运动安全性的形式化分析与建模

混成系统是实时嵌入式系统的重要子类,其行为中存在连续变化和离散跳转混杂的情况,使得混成系统行为复杂,安全性难以掌握。近年来,混成系统在医疗环境中得到越来越广泛的应用。其中,医疗机器人的穿刺运动控制系统呈现高度复杂的混成性,如果机器人在穿刺过程中失控将导致不可挽回的严重后果。因此穿刺机器人运动行为的安全性设计成为了亟需解决的问题。首先根据穿刺机器人的运动学设计,将机器人的复杂运动分解。然后基于微分动态逻辑理论从混成系统的角度出发对穿刺机器人的运动控制系统进行了形式化建模与分析,并使用证明工具KeYmaera归纳出微分不变式,获得了控制模型的参数约束。最后提出了针对机器人运动到某一靶目标区域这类运动学问题的一般性验证模型。     

实时更新的全局一致三维栅格建图

在未知的三维环境中,移动机器人自主导航通常需要实时构建与环境全局一致的栅格地图,而现有大部分系统缺少地图更新策略,构建的栅格地图与实际环境不一致.文中将同步定位与建图模块获得的环境信息以点云形式提供给栅格建图模块处理,同时提出基于关键帧的高效数据结构和地图实时更新策略,实时构建可用于移动机器人自主导航的全局一致的地图.室内动态的实验数据测试表明,文中方法可以有效实时更新地图,生成与环境一致的三维栅格地图,支持其后续的自主导航操作.     

Drive based damping for robots with secondary encoders

Robot machining is a growing field due to the combination of large working envelope with relatively low investment and operating costs, compared to milling machine. Besides, the flexibility, which robot serial kinematics bring along, makes application of robot machining possible for different use cases. However, an occurring drawback of robot based machining systems is low stiffness compared to milling machines and, thus, poor accuracy and low eigenfrequencies with few damping. By that, robots for machining are prone to vibrations, resulting in poor machining results. In this paper the authors therefore present an approach for damping these vibrations, using state-of-the-art drives. Secondary encoders, which are increasingly available on industrial robots, are applied to detect these vibrations. This presented strategy has already been proven applicable on feed drives in milling machines and is now applied on industrial robots. To do so, the robot's vibrational behavior, like eigenfrequencies and eigenmodes, is examined in the whole workspace via measurements on real robots. Additionally the excitation by the milling process has been examined in relation to the occurring oscillations at the robot structure. The results of these research is adduced to estimate the applicability of this approach. Based on these results simulations are carried out to test the applicability of the damping strategy on industrial robots. As compliance of robots results mostly from gearboxes, simulation is carried out using a rigid-body-flexible-joint model. The simulations show that the dynamic behavior of the robots axes can be influenced in a positive way and vibration of the robots tool center point can be reduced significantly. Based on these findings, it is planned to implement this method on real hardware to perform tests, develop it further and optimize it.     

水下机器人通用实时控制软件研究与实现

随着水下机器人技术的市场化，水下机器人通用实时控制软件成为研究热点．本文在总结水下机器人功能的基础上提出了水下机器人通用实时控制软件的三层体系结构．并介绍了按照这一体系结构开发出的一套水下机器人通用实时控制软件．     

一类有序化多移动机器人群集运动控制系统

群集运动控制(flocking control)是一种新型的多移动机器人运动协调控制, 目前的研究多集中于无leader模式下群集运动控制器的设计. 为此, 本文阐述了一类多移动机器人有序化群集运动系统控制方案及其性能评价方法. 首先, 在前人的研究基础上, 本文介绍了基于Agent的有序化编队控制机制; 然后, 运用非完整约束下移动机器人的动力学原理, 设计了由Agent到移动机器人的控制转化方法; 并进一步提出了基于“最小稳定时间”的群集运动分析法, 可对有序化群集运动系统进行分析; 最后, 运用仿真实例, 描述了多移动机器人有序化群集运动的控制及分析过程. 实验结果验证了此控制方案的有效性.     

Acquisition of internal representation in robots - toward human-robot communication using primitive language

This research aims to clarify behavior intelligence and human cooperation intelligence of robots by emotion models which are based on the robot's hardware structure. In this paper, a human's mental image (internal expression) is given consideration as a method for emotional expression of robots. The hypothesis model for the acquisition of the internal expression of robots and experimental results using a real autonomous robot are described.