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关键词： 遥操作系统   间歇性网络传输   自适应控制   事件触发机制  

摘要： 近年来，遥操作机器人系统备受关注，主要由于其在太空探索、军事、医疗、灾难救援和核电站操作等多个领域的广泛应用。遥操作系统通常由一个人类操作的主机器人和一个执行实际任务的从机器人组成，两个机器人之间通过高效的通信网络进行信息交流和传输，从而实现远程控制和操作。这种操作方式能够有效地避免人类直接面对危险环境。然而，在长距离网络传输过程中，通信时延是一个不可避免的问题。现有大多数研究往往只考虑了连续通信时延的情况，忽略了通信信道存在的不规则延迟和可能的数据丢失等实际问题。而且这些研究都要求很强的时延假设，不符合实际中尤其恶劣环境中的遥操作系统的网络条件。　　本篇论文以间歇性网络传输下的单主-单从/多从遥操作系统为研究对象，旨在针对间歇性数据传输的约束网络问题，设计了一种自适应控制算法，以保证系统的同步。在间歇性网络传输下，通信信道存在着不规则的时延和可能的丢包等问题，从而导致数据交换在时间上是间歇性的，这使得系统稳定性分析变得异常困难，至今未得到很好的解决。因此，本文的研究重点在于如何应对这些弱假设通信条件，并设计出适应性强、能够应对间歇性通信问题的控制算法，从而提高间歇性网络传输下的遥操作系统的性能。论文的主要研究工作如下：　　(1) 针对间歇性网络传输下的带有未知参数的单主-单从/多从遥操作机器人系统的同步问题，本文提出了一种自适应控制策略。该策略旨在通过在线估算未知参数并进行动态调整，以实现闭环系统的性能要求并减少不确定性的影响。而且，在控制器的设计中，直接力反馈的引入能够有效避免过多的阻尼传递给操作者，同时也避免了自适应控制将人力当作“外部干扰”进行处理。通过采用本研究所提出的控制策略，可以有效地提高遥操作机器人系统的同步性能。　　(2) 以间歇性网络传输下的单主-单从遥操作机器人系统为控制对象，设计了一种全新的动态事件触发方法，该方法不仅能够显著增加事件发生时间的间隔长度，而且还能提高系统的性能。设计的控制算法实现了单主-单从遥操作系统的一阶无限可操作性以及在每一个事件触发时刻的静态力反射，从而显著提升了系统的透明性。此外，本文所提出的事件触发机制也可用于单主-多从遥操作系统中，以降低控制器的更新频率，达到减少计算资源消耗的目的。　　(3) 为了解决单主-多从遥操作机器人系统中间歇性网络传输带来的同步控制问题，本文提出了基于虚拟模型和动态补偿器的分布式自适应控制算法，实现了所有子系统的同步。相比较于传统的同步控制方法，本文基于遥操作系统中机器人之间的间歇性数据交换提出的方法要求更宽松的网络条件，不仅能提高系统的同步性和控制精度，基于事件触发机制还能够降低通信成本和计算能耗。

关键词： Embedded operating system   IoT   Network interface   Thread network  

摘要： Thread networking’s emergence as the de facto low-power IP networking technology warrants investigating a Thread interface within embedded operating system network stacks. Although there exist many embedded software platforms providing Thread integration, these examples notably lack multi-tenancy and a principled policy for interface design and resource sharing. This work first provides a survey of leading embedded operating systems’ networking and Thread capabilities followed by a proposed Thread networking interface design. To demonstrate the interface design, kernel Thread networking support was implemented within TockOS and provided functional interoperability for a Tock child device to attach to an OpenThread router.

关键词： 形式化方法   操作系统   数据库   文件系统   分布式共识协议  

摘要： 对高可靠系统软件需求的不断增加使得形式化方法在工业界引起了广泛的兴趣。文章概述了当前主流形式化方法，分析了国内外研究态势，并介绍了形式化方法在设计和实现操作系统、编译器、同步原语、文件系统、数据库系统和分布式共识协议等方面的实践。基于这些实践，进一步总结了形式化方法在系统软件中应用的经验，并从理论和工程两方面讨论其可能面临的挑战，最后针对这些挑战提出发展建议。

ISBN: (纸本)9787115617408

摘要： 本书基于银河麒麟桌面操作系统V10，以Qt 5.12.8为开发平台，将理论知识与开发经验相结合，深入浅出地介绍桌面应用开发的常用技术。本书分为10章，内容包括初识Qt、开发环境、编程基础、窗口设计、对话框、事件处理、信号槽、常用控件、布局管理、文件管理等。

关键词： 线缆识别   三维定位   YOLOv5   姿态估计   Efficient Pose  

摘要： 增强现实在工业装配中的应用是顺应本轮产业变革提升工业数字化进程的必要研究,在解决人工装配存在的装配引导和装配姿态规范问题方面具有前瞻性意义。在工业线缆装配领域中的人工装配存在两个显著问题:装配安装引导和装配姿态规范。在装配过程中,不同的装配组件有不同的装配要求;装配人员需要遵守正确的安装规范。因此本文基于使用YOLOv5算法,替换其中的主干网络,采用C/S架构和Holo Lens2开发一种线缆装配引导系统,解决装配安装引导问题;基于改进训练速度的Efficient Pose算法开发基于Holo Lens2的线缆装配姿态规范系统解决线缆装配安装姿态问题。本文工作如下: （1）针对线缆装配场景,本文制作某型线缆数据集,提出一种装配产品组件的三维定位方法。数据集经数据增强后共有10400张图片,随后利用RGB图和深度图,结合改进的YOLOv5算法计算出目标在世界坐标系下的三维坐标。实验结果显示,使用改进的YOLOv5算法在某型线缆数据集上相对于原始的YOLOv5算法在m AP0.5:0.95上提高5%,在精度上分别提高0.3%,在召回率上提高0.2%。 （2）针对装配人员装配姿态的场景,改进姿态估计的Efficient Pose算法,并针对Efficient Pose算法训练时间长,占用计算资源多的问题,改进训练速度。对Efficient Pose算法增加手部预测子网络,能够计算装配工具的姿态和装配人员手部的姿态,实验结果显示,改进训练速度的Efficient Pose算法在真实图片数据集上训练时间减少约10%,在合成图片数据集上训练时间减少约12%。 （3）在改进的YOLOv5算法和改进的Efficient Pose算法的基础上实现一种基于Holo Lens2的线缆装配操作系统原型,包括两大模块,能够快速定位线缆基座并通过C/S架构识别线缆,在线缆和线缆基座间进行安装引导;对装配人员动作进行姿态分析,并对错误装配姿态进行判断和提示。

关键词： 实时操作系统  

ISBN: (纸本)9787302634270

摘要： 本书首先介绍了嵌入式实时操作系统(RTOS)的基本概念，包括什么是RTOS、RTOS的组成和结构、为什么要在设计中使用RTOS、RTOS运行的微处理器架构(单核和多核处理器)以及集中和分布式计算系统；接者进一步深入到RTOS内核机制，详细阐述了RTOS的调度方法、通信机制、存储管理和资源共享等RTOS核心基础理论知识；然后作者依托丰富的实时系统工程和研究经验，对调度策略进行分析，讨论RTOS性能测试和相关分析工具的使用，对于实际问题给出解决方法；安全关键系统是嵌入式实时操作系统的重要应用场景，书中最后专门用一章来讨论在安全关键系统中使用RTOS的一些问题。

关键词： 虚拟仿真   遥操作   人机交互   虚拟夹具  

摘要： 随着社会的发展和人们健康保护意识的提高,机器人遥操作技术越来越多地应用于工作环境恶劣环境和危险的任务中,为操作员提供舒适安全的工作环境。临场感、操作体验和安全性是衡量遥操作系统的性能和技术水平的关键指标,虚拟仿真技术能够将远端场景逼真、实时地体现于主端,是遥操作系统实现的关键使能技术之一,其对于遥操作系统功能实现和性能增强起到了关键作用。本课题开展基于虚拟仿真的遥操作系统人机交互研究,分别从系统级和单元级两个层面展开讨论,主要研究内容如下:(1)分析了包含虚拟仿真环节的遥操作系统的功能要求,介绍了遥操作系统主、从端硬件的类型,利用层次分析法,构建了包含虚拟仿真环节的遥操作系统的整体构架模型,总结了主、从端主流软件的主要特点和作用,建立了主、从端软件的基本框架,为遥操作系统设计与构建提供了有益参考。(2)研究了遥操作系统中力反馈人机交互。分析了力反馈手控器在虚拟仿真环境中的人机交互原理。面向机械零件打磨为应用背景,总结了面网格法和体网格法两种典型的几何体网格划分基本原理和应用途径。介绍了八叉树搜索算法在虚拟环境下碰撞检测方法,分析比较了势场法等主要的力渲染算法。将所述方法应用在实例中,验证了虚拟力反馈生成机制的可行性。(3)针对遥操作系统人机交互的空间映射和安全问题开展研究。分析了主、从端机器人的结构差异的问题,利用关节空间映射和任务空间映射实现遥操作控制。讨论了遥操作中的安全问题,利用虚拟夹具的方法,保护机器人遥操作过程的操作安全。提出一种蒙特卡洛法与机器人碰撞检测结合的禁止型夹具区域快速确定方法。通过优化空间映射和提供虚拟夹具的方法,为操作员提供舒服、安全的人机交互体验。(4)在构建虚拟仿真遥操作系统后,对遥操作系统和人机交互问题进行验证。搭建三自由度遥操作实验平台,为六自由度遥操作系统积累技术基础。采用力反馈手控器作为遥操作系统的主端控制与触觉设备,从端选用六自由度机器人作为执行机构,搭建了六自由度遥操作实验平台,并在主端搭建虚拟仿真的遥操作系统,验证虚拟仿真与遥操作技术。通过设计定区域的禁止型夹具,验证了禁止型夹具的可行性。

关键词： 航电系统   光纤通道   FC-AE-ASM   操作系统   Lwip协议栈  

摘要： 随着高速率、高带宽和强可靠性的光纤通道协议被广泛使用,航空电子系统分委员会制定了以FC协议作为底层传输网络的FC-AE-ASM协议,并且该协议在航电领域中已经展开应用与研究,是当前研究和应用的热点话题。实现FC数据的采集和转发,对实时监控飞机的飞行状态和数据分析意义重大。本文基于FC-AE协议设计了一种数据采集转发系统。具体工作如下:1)本文分析了相关总线协议,内容包括:MIL-STD-1553协议的网络概述和网络结构;光纤通道协议的特点、分层模型、拓扑结构和帧格式;FC-AE-ASM协议的帧格式。2)完成基于P2020处理器和Zynq-7000系列XC7Z045芯片的FC数据采集软件和FC数据转发软件的设计。主要是给出了FC数据采集软件的操作系统分析、驱动层软件和应用层自检软件的实现方案以及FC数据转发软件的数据处理、数据搬运和数据发送模块的设计方案。3)通过Workbench和Xilinx SDK软件完成FC数据采集软件和FC数据转发软件的开发。主要完成FC数据采集软件的引导程序、驱动层各模块和应用自检软件的程序编写以及利用Lwip协议栈等技术完成FC数据转发软件的数据处理、数据搬运和数据发送模块的功能实现。4)结合所提出的技术方案,完成地面模拟环境的搭建并且对系统进行全功能测试。相应的测试结果表明,设计的FC数据采集软件和FC数据转发软件功能完备,满足用户的各项指标要求。5)通过对本文总结,指出在未来的工作中会对系统信息处理的数量级进行提升,满足更高速率的处理要求。

ISBN: (纸本)9787576705485

摘要： 本书强调其实践的重要性, 并用不少篇幅介绍了当时流行的各种操作系统的具体实例, 供计算机专业的学生在操作系统课程实习时使用, 以期达到理论与实践相结合之目的。