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解析：机器人系统架构有哪些特殊技巧？解析：机器人系统架构有哪些特殊技巧？

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本文主要讲解了机器人编程涉及控制系统的设计与实现,包括环境感知、交互、移

动及行为的控制。

本文来自雷锋网，由火龙果软件Anna编辑、推荐。

一个理想的机器人编程过程包括（假定硬件已经一切就绪）:

1.系统架构设计

2.具体功能的算法实现

3.编码与集成

由于笔者所从事工作性质，主要集中在：1.系统设计和2.算法的研究上，3.coding的机会并不是很多。第二个原因是：如果1、

2工作完成后，3的工作其实和机器人本身并不大，计算机专业恐怕会做的更好。因此本文主要就1给出一些总结和建议。另

外，由于所研究的算法过（wu）于（fa）先（ying）进（yong），通常会在专业的学术期刊上发表，在此也不做过多讨论。

一、机器人系统架构

“架构可定义为组件的结构及它们之间的关系，以及规范其设计和后续进化的原则和指南。简言之，架构是构造与集成软件密

集型系统的深层次设计。”

系统架构也可称其为如何实施解决方案的一个策略性设计（例如基于组件的工程标准、安全）和解决方案做什么的功能性设计

（如算法、设计模式、底层实现）。

图1 机器人功能分解

另外，软件工程的基本要求包括模块化、代码可复用、功能可共享。使用通用的框架，有利于分解开发任务及代码移植。机器

人软件同样遵从软件工程的一般规律。说白了，架构就是你如何把机器人的功能打散，再如何把代码组织起来。一个清晰的与

项目相匹配的架构直接决定了你的开发效率甚至最终功能的成败。

从人类第一台可编程的机器人开发伊始，架构问题就与之相伴而生。早在1996年，Garlan 和 Shaw在《软件架构：一门新兴

学科的展望》就总结了移动机器人的基本设计需求，如：（1）慎思规划和反应式行为；（2）容许不确定性；（3）考虑危

险；（4）灵活性强。针对这些要求，他们评估了四种用于移动机器人的架构，包括控制回路（control loop）、分层

（layers）、隐式调用（implicit invocation）、黑板（blackboard）。经过了几十年的实践，一些架构被逐渐淘汰，一些架构

逐渐被完善起来。

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