微型爬壁机器人运动控制的无线通信系统研究

更新时间：2020-03-14 01:44:09 大小：3M 上传用户：zhengdai 查看TA发布的资源 标签：机器人运动控制 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）收藏评论(0) 举报

资料介绍

本文在863计划项目微型步行爬壁机器人研究的基础上，针对机器人研究的问题及需要，结合微型机器人的特点，提出并设计制作了适用于本机器人的无线测控平台，以实现对机器人的无缆化控制操作。

本论文的研究过程做了以下工作：

研究了国内外爬壁机器人的现状及爬壁机器人所需的关键技术，结合本课题中微型爬壁机器人的设计技术指标和驱动控制方法，制作了微型机器人各个部分的零件并组装成实体。设计制作的机器人总尺寸按照20mm*20mm*30mm标准，采用新型电磁单层驱动方式。根据对机器人运动的分析，讨论了运动控制方法和步态控制时序，推导机器人运动学模型，分析了机器人运动速度、运动模式与步态间的关系，为机器人无线控制系统设计奠定基础。

针对机器人特点和机器人无缆化的要求，开发制作无线控制系统，该系统采用双控制器控制，即基于51单片机的机器人控制部分和基于ARM内核的远程主控部分。机器人控制部分采用锂聚合物电池供电，以51单片机为嵌入式控制核心，L9110芯片做驱动电路，根据机器人运动步态特点，设计硬件电路并开发了运动控制的时序并对其进行了仿真。机器人主控平台采用ARM+Linux结构，完成嵌入式交叉编译环境的搭建，搭建嵌入式软件开发平台，为ARM嵌入式板s3c2440编译并移植嵌入式 Linux操作系统，开发 Linux设备驱动程序，介绍并开发了Qt/Embedded程序，为机器人操作提供简单、直观的人机交互界面，方便实现对机器人的操作，满足便携式需求。两部分通过无线互联，在综合比较各通信方式的基础上，采用2.4GHz射频通信模块nRF24L01作为无线通信核心，该模块具有体积小、通信速度快，抗干扰能力强，携带数据量大等特点，能满足传输音频、视屏信息，温度等传感信息。开发设计了51单片机与nRF24L01模块的驱动程序。

设计硬件电路并绘制机器人控制电路PCB实验板，对电路进行焊接，整个控制部分尺寸可压缩到20mm*10mm*35mm，质量不足20g；完成对整个系统的测试工作，包括无线通信系统测试，单片机控制系统测试，微型机器人驱动电路测试及整机测试。经过调试及测试，本系统能够实现无线通信控制，距离50m，操作界面方便，交互性良好。