微型爬壁機器人運動控制的無線通信系統(tǒng)研究.pdf

1、本文在863計劃項目微型步行爬壁機器人研究的基礎上，針對機器人研究的問題及需要，結(jié)合微型機器人的特點，提出并設計制作了適用于本機器人的無線測控平臺，以實現(xiàn)對機器人的無纜化控制操作。
　　本論文的研究過程做了以下工作：
　　研究了國內(nèi)外爬壁機器人的現(xiàn)狀及爬壁機器人所需的關鍵技術，結(jié)合本課題中微型爬壁機器人的設計技術指標和驅(qū)動控制方法，制作了微型機器人各個部分的零件并組裝成實體。設計制作的機器人總尺寸按照20mm*20mm*30

2、mm標準，采用新型電磁單層驅(qū)動方式。根據(jù)對機器人運動的分析，討論了運動控制方法和步態(tài)控制時序，推導機器人運動學模型，分析了機器人運動速度、運動模式與步態(tài)間的關系，為機器人無線控制系統(tǒng)設計奠定基礎。
　　針對機器人特點和機器人無纜化的要求，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單片機的機器人控制部分和基于ARM內(nèi)核的遠程主控部分。機器人控制部分采用鋰聚合物電池供電，以51單片機為嵌入式控制核心，L9110芯片做驅(qū)動

3、電路，根據(jù)機器人運動步態(tài)特點，設計硬件電路并開發(fā)了運動控制的時序并對其進行了仿真。機器人主控平臺采用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，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設備驅(qū)動程序，介紹并開發(fā)了Qt/Embedded程序，為機器人操作提供簡單、直觀的人機交互界面，方便實現(xiàn)對機器人的操作，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，攜帶數(shù)據(jù)量大等特點，能滿足傳輸音頻、視屏信息，溫度等傳感信息。開發(fā)設計了51單片機與nRF24L01模塊的驅(qū)動程序。
　　設計硬件電路并繪制機器人控制電路PCB實驗板，對電路進行焊接，整個控制部分尺寸可壓縮到20mm*10mm*35mm，質(zhì)量不足20g；完成對整個系統(tǒng)的測試工作，包括無線通信系統(tǒng)測試，單片機控制系統(tǒng)測試