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RTARM: una architettura in tempo reale, scalabile e ad alta affidabilità per la robotica e la meccatronica

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<br><b>Introduzione</b><br/> <br><b>Motivazioni</b> <br/> <br><b>Obiettivo della tesi</b><br/> <br/><b>Capitolo 1. I Sistemi Robotici </b> <br/> 1.1 Schema a blocchi di un sistema robotico generico<br/> 1.2 Architettura funzionale di un sistema robotico<br/> 1.3 I livelli gerarchici<br/> 1.4 I paradigmi gerarchico, reattivo e ibrido<br/> 1.5 Le architetture di controllo classiche<br/> 1.6 Architettura NASREM (Nasa Standard REference Model)<br/> 1.6.1 Principio della pianificazione gerarchica <br/> 1.7 Architettura LAAS<br/> 1.8 L'Architettura CLARAty<br/> 1.8.1 Saphira <br/> 1.9 TCA (Task Control Architecture)<br/> 1.10 Intelligenza nelle architetture<br/> 1.11 Le architetture di controllo cognitive<br/> 1.12 I Framework<br/> 1.12.1 Il Framework OROCOS<br/> <br/><b>Capitolo 2. Progettazione di una architettura robotica </b> <br/> 2.1 I Paradigmi di progettazione<br/> 2.2 Suddivisione dell'architettura in componenti gerarchici<br/> 2.3 Elementi fondamentali per lo sviluppo di una architettura robotica intelligente<br/> <br/><b>Capitolo 3. L'architettura concettuale di RTARM </b> <br/> 3.1 Struttura a blocchi dell'architettura concettuale di RTARM<br/> 3.2 Corrispondenza con i layer dell'architettura CLARAty<br/> <br/><b>Capitolo 4. Architettura funzionale di RTARM </b> <br/> 4.1 Architettura Hardware di RTARM<br/> 4.2 Il Layer Decisionale di RTARM<br/> 4.3 Scelta del processore soft-core per il layer decisionale di RTARM<br/> 4.3.1 Caratteristiche dei processori della famiglia LEON<br/> <x>4.3.2 Il LEON3FT<br/> 4.4 I sistemi a multiprocessore<br/> 4.5 Le GRLIB della Gaisler Research<br/> 4.6 Implementazione del Quadricore LEON3<br/> 4.6.1 Schema a blocchi dell' FPGA con le modifiche LEON3 QadriCore<br/> 4.7 Modifiche al codice del modello LEON per la creazione del nodo di elaborazione del layer decisionale<br/> 4.7.1 Struttura del singolo nodo di elaborazione del layer. Decisionale<br/> 4.8 Coerenza delle cache nel nodo di elaborazione del layer decisionale<br/> 4.8.1 Sincronizzazione dei processori intra-nodo di RTARM<br/> 4.8.2 Consistenza della memoria nel nodo di elaborazione<br/> 4.8.3 Bootstrap del singolo nodo di elaborazione di RTARM nel layer decisionale dell'architettura<br/> 4.9 Il Layer Servo Sensoriale di RTARM<br/> 4.9.1 Scelta del microcontrollore per il layer Servo Sensoriale<br/> 4.10 Architettura del processore ARM7<br/> 4.11 Il Microcontrollore LPC2138<br/> 4.12 Schema a blocchi del microcontrollore Lpc2138<br/> 4.13 Schema a blocchi dei principali moduli hw / sw del layer Servo Sensoriale<br/> 4.14 Schematics della BSP del Layer ServoSensoriale (MotherBoard) <br/> 4.14.1 u IDE (Interfaccia Tastiera Display) <br/> 4.14.2 Alcuni particolari del prototipo della BSP <br/> 4.14.3 BSP top e down side<br/> 4.14.4 La BSP del layer Servo-Sensoriale con LPC 2138 in funzione <br/> 4.14.5 Servomotore gestito dalla BSP - RTARM del layer servosensoriale <br/> 4.15 Principali Sensori ed Attuatori gestiti dalla demoboard BSP RTARM del layer Servosensoriale<br/> 4.16 Il Layer Utente <br/> 4.17 Architettura software di RTARM<br/> 4.18 Introduzione agli RTOS<br/> 4.18.1 Tipologie di Sistemi Real Time<br/> 4.18.2 Richiamo di alcuni concetti relativi agli RTOS<br/> 4.19 Analisi comparativa di alcuni RTOS per il layer Decisionale <br/> 4.20 Descrizione dell' RTEMS<br/> 4.21 Porting di RTEMS su LEON3 e integrazione delle EPICS<br/> 4.22 Il Bootstrap di un nodo di calcolo del layer Decisionale<br/> 4.23 Scelta dell' RTOS per il layer ServoSensoriale di RTARM<br/> 4.24 Descrizione del FreeRTOS<br/> 4.25 Porting di FreeRTOS sulla BSP del layer ServoSensoriale<br/> 4.26 Stratificazione degli RTOS e del middleware di comunicazione utilizzati da RTARM<br/> <br/><b>Capitolo 5. Le comunicazioni nell'architettura RTARM </b> <br/> 5.1 Introduzione <br/> 5.2 L'architettura dei bus di comunicazione di RTARM<br/> 5.3 I Bus a livello di MicroSistema<br/> 5.3.1 Il BUS AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture)<br/> 5.3.2 I Segnali del Bus AMBA AHB<br/> 5.3.3 Politiche di arbitraggio del bus AMBA<br/> <x>5.3.4 L'AMBA APB<br/> 5.4 Il Bus WishBone<br/> 5.4.1 Il Bridge Wishbone / AHB<br/> 5.5 Bus a livello di sistema <br/> 5.5.1 Analisi di alcuni Bus COTS <br/> 5.5.2 Confronto di alcuni bus ''COTS''<br/> 5.5.3 Considerazioni sui bus ''COTS'' per l'implementazione in RTARM <br/> 5.5.4 Lo SpaceWire<br/> 5.5.5 Il bus IEEE 1394 FireWire<br/> 5.5.6 Il Bus I2C<br/> 5.5.7 Implementazione del bus I2C sul SoC del nodo di calcolo del layer decisionale di RTARM <br/> 5.5.8 Descrizione dell'IP CORE I2C<br/> 5.6 I Layer di comunicazione di RTARM <br/> 5.6.1 Comunicazioni Intra-layer a livello decisionale dell'architettura<br/> 5.6.2 Schema di comunicazione utilizzato dal layer MPCI di RTEMS <br/> 5.6.3 Sequenza di azioni che si susseguono su un nodo lato software<br/> 5.6.4 Sequenza di azioni che si susseguono sul nodo destinatario<br/> 5.6.5 Sequenza di azioni via MPCI che si determinano nel nodo dal punto di vista hardware <br/> 5.7 Comunicazioni. Inter-Layer (ServoSensoriale/Decisionale) <br/> 5.8 Motivazioni che hanno portato alla scelta di EPICS 3.14<br/> 5.9 Struttura di un sistema di controllo generico implementato con EPICS <br/> 5.9.1 IOC Componenti Software <br/> 5.9.2 Interazione dei componenti dell'IOC<br/> 5.9.3 I Layer dell'IOC<br/> 5.9.4 I Servizi Client del Channel Access<br/> 5.10 Startup di EPICS3.14 su RTEMS<br/> 5.11 Porting di EPICS su altri sistemi operativi<br/> 5.11.1 Porting di EPICS su FreeRTOS<br/> 5.12 Esempio di conversaz. Interlayer (ServoSensor. / Decisionale) via EPICS Channel Access TCP via I2C<br/> <br/><b>Capitolo 6. Caratteristiche di fault tolerance di RTARM </b> <br/> 6.1 Scelte implementative hw/sw<br/> 6.2 Fault protection dei bus dell'architettura<br/> 6.3 Fault protection a livello di sistema nel layer decisionale<br/> 6.4 Fault protection a livello di microsistema<br/> 6.5 Tecniche per aumentare l'affidabilit&agrave; e la sicurezza del layer servosensoriale<br/> 6.5.1 Classificazione dei dispositivi a seconda della tempestivit&agrave; con cui divengono operativi dopo la procedura di pw/on<br/> 6.5.2 Tempistica di un sistema compliant LAPU2<br/> 6.5.3 Tempistica di piena operativit&agrave; di un sistema LAPU0<br/> <br/><b>Capitolo 7. I Layer Robotici E-MOTION e BRAIN ed il Layer Utente INTERACTION </b> <br/> 7.1 Introduzione<br/> 7.2 Motivazioni che hanno portato alla creazione dei framework robotici Brain ed E-Motion<br/> 7.3 Il Framework E-MOTION del Layer ServoSensoriale<br/> 7.3.1 Struttura della directory di RTARM_0.85.03 E-MOTION<br/> 7.3.2 Tipologie di Funzioni di E-MOTION<br/> 7.3.3 Moduli di E-MOTION<br/> 7.3.4 Struttura di una funzione del framework E-MOTION del layer ServoSensoriale<br/> 7.4 Il Framework BRAIN<br/> 7.4.1 Schematizzazione a blocchi dell'interazione dei framework robotici Brain E-MOTION<br/> 7.5 Brevi cenni sulla logica Fuzzy la logica del continuo<br/> 7.5.1 Insiemi e regole Fuzzy <br/> 7.6 Introduzione a FuzzyCLIPS<br/> 7.6.1 Implementazione di alcuni programmi in FuzzyCLIPS<br/> 7.7 Applicazione di Fuzzyclips ai sistemi real time<br/> 7.7.1 Fusione sensoriale o delle variabili d'ingresso<br/> 7.7.2 Fuzzyficazione degli input sensoriali <br/> 7.7.3 Struttura gerarchica.<br/> 7.8 Modifiche apportate a FuzzyCLIPS.<br/> 7.9 FuzzyCLIPS ambiente di sviluppo di Brain<br/> 7.10 Scelta del paradigma per lo sviluppo del framework BRAIN<br/> 7.11 Architetture ad agenti <br/> 7.11.1 L'Architettura ad agenti ibrida TOURINGMACHINES (Ferguson, 1992)<br/> 7.11.2 La Agent Network Architecture di Pattie Maes (1989)<br/> 7.12 Il BkU l' Agente di BRAIN<br/> 7.13 Impostazione del Framework BRAIN<br/> 7.14 Stratificazione orizzontale a blocchi del Framework BRAIN<br/> 7.14.1 La coloured coalition FAULT.<br/> 7.14.2 Il Quanto di computazione reale esprimibile da una coalizione di agenti <br/> 7.14.3 La Coloured Coalition FEEDBACK<br/> 7.14.4 La Coloured Coalition MODEL<br/> 7.14.5 La Coloured coalition PLAN<br/> 7.14.6 La Coloured coalition MANAGER<br/> 7.14.7 Le Coloured coalitions SENSE ed ACT<br/> 7.14.7.1 Comportamento dei BkU di SENS ed ACT<br/> 7.14.7.2 Esempi di regole dei BkU di SENSE-ACT<br/> 7.14.8 Coloured coalitions di BkU Reattivo/Deliberativi o Deliberativo/Reattivi<br/> 7.14.9 Modellazione dei BkU Reattivi e Deliberativi<br/> 7.15 I Nodi di Brain<br/> 7.15.1 Linguaggio di comunicazione IntraNodo (Inter-BkU )<br/> 7.16 Esempi relativi alle primitive di comunicazione degli UkB<br/> 7.17 Il Meccanismo della Contract Query<br/> 7.18 Il Linguaggio InterNodo di BRAIN<br/> 7.18.1 Esempio di una sequenza di Brain Node (B_Node)<br/> 7.19 Il Layer non robotico INTERACTION<br/> 7.19.1 Le LabCA<br/> 7.19.2 La gestione degli errori nel layer INTERACTION<br/> 7.20 Esempio di comunicazione di INTERACTION con il layer Servo-sensoriale E-MOTION<br/> 7.21 Esempio di comunicazione di INTERACTION con il frameworkBRAIN<br/> 7.22 Esempio di comunicazione di INTERACTION con la coloured coalition PLAN di BRAIN<br/> 7.23 G2 un motore di regole in Real Time<br/> <br/><b>Capitolo 8. L' ambiente di sviluppo di RTAM </b> <br/> 8.1 Actel Libero<br/> 8.2 L'Ide ECLIPSE<br/> 8.2.1 L'Architettura di Eclipse<br/> 8.2.2 Il WorkSpace<br/> <x>8.3 IDE DEV C <br/> 8.4 Piattaforma di cross compilazione<br/> 8.5 il simulatore del layer decisionale <br/> 8.6 il debugger del layerdecisionale<br/> 8.7 Compilazione del Kerne.l di RTARM del Layer ServoSensor<br/> 8.8 La fase di programmazione del kernel del Layer ServoSensoriale via JTAG<br/> <br/><b>Capitolo 9. Sviluppi Futuri </b> <br/> <br><b>Conclusione</b><br/> <br><b>Dizionario degli acronimi</b><br/> <br/><b>Bibliografia</b> <br/> <br><b>Allegati Tecnici (Tavole)</b><br/>
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RTARM: una architettura in tempo reale, scalabile e ad alta affidabilità per la robotica e la meccatronica

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Informazioni tesi

  Autore: Claudio Sarda
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2008-09
  Università: Università Telematica Guglielmo Marconi
  Facoltà: Scienze e Tecnologie
  Corso: Ingegneria industriale
  Relatore: Luca Benvenuti
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 285

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