如前所述纳氏林的远距机器人控制技术的研发

2023-07-19 11:57:57

　　如前所述ARM7的远距机器人掌控控制系统的研发

　　先进制造 ◇ 系列技术讲座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中国机器人行业典型研讨会

　　1 总体方案设计

　　远距机器人掌控控制系统由机器人智能掌控组件、机器人监控组件、和远距掌控组件等三部份构成。其工作过程为控制台PC机向机器人掌控器发送掌控指示，CPU接收到来自控制台的指示，发送至掌控器，掌控器掌控机器人运动；机器人监控控制系统，透过视频摄像头截取当晚影像，传输到控制台，在控制台PC上显示当晚影像。其整体结构SimRank如图l所示。

(1) 机器人智能掌控组件：该部份是控制系统的核心。选用PDP控制系统设计，能够自动运转、处置统计数据，透过RS485汇流排管理和掌控机器人监控组件。并且掌控器透过GPRS组件，同时实现机器人智能掌控组件与内部互联网的通讯，使使用者能透过短信和互联网等方式同时实现机器人智能掌控组件的远距掌控，同时，掌控器还透过按键和显示器为使用者提供更多人机介面，方便使用者同时实现邻近地区掌控。

　　(2) 机器人监控组件：机器人监控组件透过单面机组成若干小的掌控控制系统掌控各驱动单元，并透过统一的掌控汇流排将这些小的掌控控制系统组成互联网，相连到机器人智能掌控组件，受机器人智能掌控组件掌控。

　　2 控制系统硬体设计

　　2．1 硬体控制系统结构

责任编辑换用三星公司S3C4480晶片作为掌控器的中心掌控组件，负责和GPRS通讯组件、机器人监控组件、统计数据储存、按键、显示器等组件展开通讯和控制系统的统计数据采集和处理。主要分为两个部份：即机器人智能掌控组件和机器人监控组件。

　　2．2 机器人智能掌控组件的硬体设计

　　掌控器的电阻设计部份主要分为如下几个组件：

　　(1)ARMCPUS3C4480的西向电阻组件：包括电源管理、按键、显示器和SDRAM、Flash等统计数据及流程储存设备。

　　(2)GPRS通讯组件及其西向电阻设计：GPRS组件用作同时实现远距使用者与掌控终端产品的统计数据传输，责任编辑换用了西门子公司的MC35I组件。其西向电阻设计主要完成了MC35组件的供电部份，统计数据传输、组件启动和关闭及工作模式指示等部份的电阻设计。

(3)串行扩充：GPRS modem传呼机需要CPU为其提供更多完备的9线串行，而S3C4480只提供更多了3线串口。因此责任编辑透过外置DDR3的通用触发器接收器STl6C2550扩充了完备的9线串行扩充。

　　(4)RS485转换器：透过TI公司的RS485USB晶片75LBC184，同时实现了S3C4480(单面机)串行口的TTL阻抗与RS485阻抗之间的转换，该晶片的阻抗为RS485标准阻抗的2倍(≥24kΩ)，故能在汇流排上相连64个节点。

　　2．2．1 ARMCPU的西向电阻设计

　　2．2．1．1 开发板天然资源的使用

　　开发板提供更多了丰富的内部天然资源，下面对除了电源、时钟源、复位电阻等必要性实用性外，控制系统使用到的部份天然资源作简要介绍：

内部储存器实用性：2M Bytes Flash、8M Bytes SDRAM，为控制系统统计数据、流程和操作控制系统Mach的储存和运转提供更多储存空间。

　　扩充达维季夫卡：10M达维季夫卡，RTL8019AS，该部份用作从PC机上下载操作控制系统Mach和应用流程。

　　LCDUSB(带LCD显示器)：320X240，STN，16级位图，最大可接640×480256色。

　　按键：按键和LCDUSB用作为使用者提供更多邻近地区掌控的人机交互介面。

　　串行：两个标准RS232USB。用作和PC机相连，透过超级终端产品展开控制系统增容。

　　JTAGUSB：利用JTAG虚拟环境町以透过JTAG边界扫描口展开在线仿真。目前JTAG有两种标准，即14针USB和20针USB，开发板选用的是标准14针JTAGUSB，全力支持ARM7个系列CPU，全力支持STD，并口相连，全力支持互联网增容功能。

2．2．1．2 控制系统储存器的分配 S3C4480全力支持统计数据储存的大／小端优先选择(透过内部插口展开优先选择)；具有8个储存体，每个储存体可达32MB，总共可达256MB；对所有储存体的访问大小均能改变(8位/16位／32位)；8个储存体中，Bank0~Bank5能全力支持ROM、SDRAM；Bank6、B　ank7可全力支持ROM、SRAM和SDRAM等；7个储存体的初始门牌号固定，1个储存体的初始门牌号可变。

开发板中Flash换用SST39VFl60，lM×16位，作为流程储存器主要用作替代ROM，必要性时也能储存部份重要统计数据。开发扳中SDRAM晶片换用HY57V641620，4M×16bit，储存容量为8MB。用SDRAM当作控制系统内存。

　　2．2．2 GPRS组件MC35及其西向电阻设计

　　2 2．2．1 MC35组件

　　MC35址Siemens公司推出的新一代无线通讯GPRS组件，主要由GSM基带CPU、GSM射频组件、供电组件(ASIC)、闪存、ZIF相连器、天线USB六部份组成。

　　2．2．2．2 MC35西向电阻设计

　　(1)MC35I 电源电阻

　　组件要求单一电源供电，提供更多3．3V到4．87的电压(标准输入为4．27)，2A的电流。责任编辑换用LM2576ADJ为组件提电源，该晶片为降压式开关电压调整器，电压的输入范围为：10～40V，换用12V(透过220V转12V变压器得到)输入，输出为1．5V。供电部份电阻设计如图2所示。

(2)启动和关机电阻

　　启动电阻由开漏极三极管和上电复位电阻组成。责任编辑用程控方式同时实现，其电阻图如图3所示，其简化电阻如图4所示。

　　第一种方式为手动掌控方式，电阻如图3所示，主要用作MC35I馍块的单独增容，当S1被按下时Q3基极为高阻抗，Q3导通，使IGT脚电压被拉低，肩动组件。

　　关机电阻透过三极管给该脚一个大于3．5s的低阻抗，能关闭GPRS组件。电阻图设计与图3类似。

　　2．2．2．3 统计数据通讯电阻

　　电气特性方面MC35组件的串行选用的是ITU—TV．24协议，和RS232阻抗并不兼容。因此需要展开阻抗转换。本控制系统中我们使用TI公司的MAX3238阻抗转换晶片。统计数据通讯电阻设计如图5所示。

2．2．2．4 SIM卡电阻

　　MC35I还提供更多了6个SIM卡电阻USB，SIM卡读卡器的电阻相连图如图6所示：

　　2. 2．3串行扩充组件

　　为了同时实现家庭智能掌控器的互联网远距拧制，需要透过GPRSmodemMC35同时实现传呼机。本设计换用过AT公司的STl6C2550完成串行扩充，STl6C2550与ARMCPU的电阻相连图如图7所示。

　　此外，STl6C2550的串行输出为TTL阻抗，这里使用MAX3238将阻抗转化为串行的RS232阻抗。

　　2．2．4 RS485USB电阻

本控制系统设计的家庭智能掌控器，家庭内部互联网布线选用RS485汇流排。由于ARMCPU4480和单面机(文中换用的Atmel公司的AT89C52)都没有提供更多现成的RS485汇流排USB，因此需要优先选择转换晶片同时实现USB的转换。本控制系统换用了TI公司生产的一利RS485USB晶片75LBCl84。

　　2．2．4．1 RS485USB电阻设计

　　4480和单面机的串行输出都为TTL阻抗，因此4480和单面机与75LBCl84的相连电阻一致，其电阻图如图8所示。

　　2．3 机器人监控组件

　　机器人监控控制系统集机器人动作掌控、视频摄像头当晚拍摄等多功能于一体。责任编辑在机器人监控组件同时实现了机器人驱动单元组件、其他电机装置驱动单元组件，每个组件都由单面机作为掌控器构成，并透过单面机相连RS485汇流排组成监控互联网，并最终受到机器人智能掌控器掌控。

　　2．3．1 红外机器人驱动单元掌控组件

红外机器人驱动单元掌控组件主要用作掌控内含有红外置收晶片的机器人。

　　2．3．1．1 红外发射电阻设计

　　红外发射电阻中选用的红外发射器件是塑封的TSAL6200红外发射二极管，红外脉冲串的宽度和间隔由单面机透过I／O口输出的高低阻抗的时间间隔来掌控，调制电阻是74LSl23的两个单稳态触发器U2A和U2B级联构成的可控振荡器。其电阻图如图9所示。

　　2．3．1. 2 红外置收电阻设计

　　红外置收选用}tS0038B红外置收器，电阻设计如图10所示。

　　3 控制系统软件设计

控制系统的软件设计主要的分为三个部份：家庭控制系统组件的软件设计；RS485通讯协议设计及家庭智能掌控器与家庭控制系统通讯的软件设计；家庭智能掌控器的软件设计。其中，家庭智能掌控器的软件设计是控制系统软件设计的核心，该部份的软件设计以PDPμClinux操作控制系统为开发平台，负责家庭控制系统的统计数据采集、统计数据处置，并且能够和远距使用者通讯，同时实现远距掌控，是同时实现对家庭控制系统的智能化管理的关键。控制系统的软件结构SimRank如图11所示。

　　4 结论

　　利用本装置能掌控机器人监控控制系统，同时能透过短信等方式，同时实现对机器人的远距监控。

　　( 文章来源：互联网 )

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