微型爬壁機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的無線通信系統(tǒng)研究.pdf

1、本文在863計(jì)劃項(xiàng)目微型步行爬壁機(jī)器人研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)機(jī)器人研究的問題及需要，結(jié)合微型機(jī)器人的特點(diǎn)，提出并設(shè)計(jì)制作了適用于本機(jī)器人的無線測(cè)控平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的無纜化控制操作。
　　本論文的研究過程做了以下工作：
　　研究了國(guó)內(nèi)外爬壁機(jī)器人的現(xiàn)狀及爬壁機(jī)器人所需的關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合本課題中微型爬壁機(jī)器人的設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)和驅(qū)動(dòng)控制方法，制作了微型機(jī)器人各個(gè)部分的零件并組裝成實(shí)體。設(shè)計(jì)制作的機(jī)器人總尺寸按照20mm*20mm*30

2、mm標(biāo)準(zhǔn)，采用新型電磁單層驅(qū)動(dòng)方式。根據(jù)對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的分析，討論了運(yùn)動(dòng)控制方法和步態(tài)控制時(shí)序，推導(dǎo)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，分析了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)模式與步態(tài)間的關(guān)系，為機(jī)器人無線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。
　　針對(duì)機(jī)器人特點(diǎn)和機(jī)器人無纜化的要求，開發(fā)制作無線控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用雙控制器控制，即基于51單片機(jī)的機(jī)器人控制部分和基于ARM內(nèi)核的遠(yuǎn)程主控部分。機(jī)器人控制部分采用鋰聚合物電池供電，以51單片機(jī)為嵌入式控制核心，L9110芯片做驅(qū)動(dòng)

3、電路，根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)步態(tài)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)硬件電路并開發(fā)了運(yùn)動(dòng)控制的時(shí)序并對(duì)其進(jìn)行了仿真。機(jī)器人主控平臺(tái)采用ARM+Linux結(jié)構(gòu)，完成嵌入式交叉編譯環(huán)境的搭建，搭建嵌入式軟件開發(fā)平臺(tái)，為ARM嵌入式板s3c2440編譯并移植嵌入式 Linux操作系統(tǒng)，開發(fā) Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，介紹并開發(fā)了Qt/Embedded程序，為機(jī)器人操作提供簡(jiǎn)單、直觀的人機(jī)交互界面，方便實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的操作，滿足便攜式需求。兩部分通過無線互聯(lián)，在綜合比較各通信方式的

4、基礎(chǔ)上，采用2.4GHz射頻通信模塊nRF24L01作為無線通信核心，該模塊具有體積小、通信速度快，抗干擾能力強(qiáng)，攜帶數(shù)據(jù)量大等特點(diǎn)，能滿足傳輸音頻、視屏信息，溫度等傳感信息。開發(fā)設(shè)計(jì)了51單片機(jī)與nRF24L01模塊的驅(qū)動(dòng)程序。
　　設(shè)計(jì)硬件電路并繪制機(jī)器人控制電路PCB實(shí)驗(yàn)板，對(duì)電路進(jìn)行焊接，整個(gè)控制部分尺寸可壓縮到20mm*10mm*35mm，質(zhì)量不足20g；完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)試工作，包括無線通信系統(tǒng)測(cè)試，單片機(jī)控制系統(tǒng)測(cè)試