机器—机器通信

机器—机器通信（精选12篇）

机器—机器通信 第1篇

多机器人协作和控制研究的基本思想就是将多机器人之间的协作看作一个群体，研究其协作机制，从而充分发挥多机器人系统各种内在的优势[2]。为了有效地交流和协商，必须解决机器人之间信息处理与传输问题，即多机器人通信问题。

1 移动机器人通信方式

1.1 机器人上位机与下位机通信

机器人上位机与下位机通信是多机器人通信的特例，即双机器人通信，主要通信方式为有线通信和无线通信。对于移动的机器人多采用无线方式，通信控制器作为一个中间过渡环节，实现上位机与下位机之间数据与控制命令的有线通讯与无线通信方式的转换。同时对于下位机而言，是一个主控机控制多个从机的系统，与各从机之间采用有线或无线方式进行通信。上位机根据下位机传输的信号进行控制决策，将命令调制，通过无线发射器发出，无线接收设备接收命令并解调后，将命令送给主控机来控制机器人的各种动作。

1.2 多机器人通信

在多机器人系统中，通过通信多机器人系统中各机器人了解其它机器人的意图、目标和动作以及当前环境状态等信息，进而进行有效的磋商，协作完成任务。机器人之间的通信一般分为隐式通信和显式通信两类。

隐式通信系统通过外界环境和自身传感器来获取所需的信息并实现相互之间的协作，机器人之间没有直接进行信息交换。在隐式通信中机器人在环境中留下某些特定信息，其通过传感器获取外界环境信息的同时，也可能获取到其它的机器人遗留下的信息。此多机器人系统中，各机器人之间不存在数据的显式交换，所以无法使用一些高级的协调协作策略，降低了完成复杂任务的能力。

使用显式通信的多机器人系统利用特定的通信介质，快速有效地完成各机器人间信息的交互，实现许多在隐式通信下无法完成的高级协调协作策略。但由于多机器人系统在通信的实时性、可靠性等方面有特殊要求，所以针对适用于多机器人系统分布式控制结构的特定环境的通信机制的研究具有重要的意义。隐式通信与显式通信是多机器人系统各具特色的两种通信模式，如果将两者各自的优势结合起来，则多机器人系统就可以灵活地应对各种动态未知环境，完成许多复杂任务[3]。

2 多移动机器人通信拓扑结构研究[3,4]

多机器人通信拓扑结构大致分为：星形、环形、总线、网状等。相关比较见表1。

在各种拓扑结构中，总线形拓扑结构在多机器人通信中应用得较多。总线拓扑的重要特征是可采用多址访问和广播介质，易于组成分布式系统。总线拓扑的典型代表是著名的以太网。总线结构是目前多机器人通信系统中采用最多的一种拓扑形式，其优点是具有较好的坚固性[5]。

3 基于多移动机器人的通信模型研究

协作是多机器人系统的重要特征，协作的实现离不开通信。在多智能体机器人环境中，通信系统的构建与实现，要为多机器人系统提供良好的通信平台以实现总体控制功能。

3.1 机器人通信访问协议[3,4]

针对保证实时通信的研究工作有很多，如令牌总线、令牌环、分布式队列双总线、光纤分布数据接口等。这些解决方法都需要维持一个物理或逻辑环，增加的硬件设备导致费用较高，管理和分发很复杂，带来的系统负担将较大。

在总线拓扑结构里总线式CSMA/CA得到广泛应用[6,7]。CSMA/CA的目的是避免冲突，而不是检测冲突是否存在。CSMA/CA存取方式存在的一个问题是报文分组冲突后，仍然继续发送直至全部结束，如果冲突各方检测到冲突后能及时停止发送，则可使信道有效利用率得到提高。而CSMA/CD协议[8,9]的存取方式是根据上述要求改进而来的。采用C S M A/C D控制方式时，不足的一面是，当各机器人发送请求的频率越高，信号冲突的可能性就越大，从而造成整个网络信号处理量下降。

对于应用层协议的研究，目前基于多智能体的实时通信系统中，多采用T C P协议，以保证系统的稳定性和可靠性，基本不发生丢包的现象。但是，这是以牺牲系统的实时性为代价的，往往达不到预期的效果。相反，无连接的、不可靠的、尽最大努力投递报文的U D P协议虽然没有差错控制、超时重发、拥塞控制等可靠性保证策略，但这也正是U D P的特点所在。在基于U D P的通信中，没有发送之前建立连接的过程，也没有发送方等待确认包的“握手”过程，但保证了U D P的“轻量”、快速的特点，在网络质量较好的情况下仍然是首要选择[10]。因此可考虑使用TCP协议和U D P协议结合的通信协议。

3.2 智能体通信方式

在多智能体机器人系统中，常用通信方式有：黑板模式、联邦方式、广播方式、点到点方式[11]，详见表2。

3.3 基本通信模型

在计算机系统中，目前常用的通信模型有“客户/服务器”模型(C/S:Client/Server)和“点对点”模型(P2P:Peer-to-Peer)。

3.3.1 C/S模型

在基于C/S模型的通信系统中，机器人之间的通信必须通过通信服务器“中转”，系统有中心服务器，所有客户进程与服务器进程进行双向通信，客户进程间无直接通路。此模型适用于需要集中控制的应用，中心服务器利用其特殊地位了解各客户机的需求，这有利于对客户进程的管理以及实现通信资源的合理分配与调度；另外，C/S模型结构简单、易于实现，便于错误诊断及系统维护。其缺点也很明显：客户进程间通信效率低，服务器工作负荷大，服务器性能及网络带宽是影响系统性能的瓶颈；中心服务器的错误会导致整个系统的崩溃。

3.3.2 P2P模型

P2P通信模型由中心结构改变为分布式结构，节点间通信不经过中心服务器的转发，而是直接进行通信，提高了通信效率；系统运行不依赖于模型中某个节点，因此系统负载较为均衡、可靠性高。然而，P 2 P模型并不适用于包含控制、调度、管理等任务的应用。我们希望有一种机制能对系统资源进行统一、可预计分配。如果采用P2P模型来实现，由于智能体的对等特性，那么每个智能体都要保存所有智能体的状态信息，增加了本地存储负担；智能体内部状态的任何变化都必须及时通知其它智能体，增加了网络通信负担；每个智能体都必须处理控制或调度相关的计算，增加了系统负担。

由于多机器人系统是典型的分布式多任务实时系统,它运行在环境经常动态变化的真实世界中,为增强多机器人系统适应环境的能力,我们希望智能体能根据环境需要及具体任务的不同要求实现智能体能力的动态可扩充。综合比较C/S和P2P模型,可考虑建立能支持系统复杂通信行为的基于C/S和P2P模型混合的模型结构。

4 国内外研究状况与水平

多机器人系统应用领域广泛。美、欧、日等国家从20世纪80年代中期就开始对多机器人系统做了大量研究，协作机器人学得到了较好的发展。日本对群体机器人系统的研究开展得比较早，著名的研究有A C T R E S S系统和C E B O T系统。A C T E R E S S系统通过设计底层的通信结构而把机器人、周围设备和计算机等连接起来的自治多机器人智能系统。C E B O T系统中，每个机器人可以自主地运动，整个系统没有集中控制，可以根据任务和环境动态重构、可以具有学习和适应的群体智能。我国群体机器人的研究起步较晚，上海交通大学、中国科学院、哈尔滨工业大学机器人研究所、东北大学等已先后开发出各种形式的群体机器人系统。中科院沈阳自动化研究所以制造环境应用多机器人装配为背景，建立了一个多机器人协作装配系统。

小型足球机器人的无线通信系统设计 第2篇

摘要：介绍了一种用于Robocup F-180小型组足球机器人比赛的无线通信系统的设计。包括发送端和接收端系统的硬件设计和实现及其软件设计。给出了一种适应于这套系统的通信协议，包括物理层的编码设计、纠错编码设计和帧结构设计。

关键词：串行通信 无线通信 机器人

足球机器人是一个极富挑战性的高技术密集 密集型项目，融小车机械、机器人学、机电一体化、单片机、数据融合、精密仪器、实时数字信号处理、图像处理与图像识别、知识工程与专家系统、决策、轨迹规划、自组织与自学习理论、多智能体协调以及无线通信等理论和技术于一体，既是一个典型的智能机器人系统，又为研究发展多智能体系统、多机器人之间的合作与对抗提供了生动的研究模型。它通过提供一个标准任务，使研究人员利用各种技术获得更好的解决方案，从而有效促进各个领域的发展。其听理论与技术可应用于工业生产、自动化流水线、救援、教育等实践领域，从而有效推动国家科技经济等方面的发展。机器人足球 从一个侧面反映了一个国家信息与自动化领域的基础研究和高技术发展水平。

目前，国际上有机器人足球比赛分为两大系列――FIRA和Robocup。本文所要论述的系统所应用的F-180小型足球机器人比赛就是RoboCup系列中应用较广泛的一种。

F-180小型足球机器人足球比赛的示意图如图1所示，比赛双方各有5名机器人小车在场上。足球机器人系统在硬件设备方面包括机器人小车、摄像装置、计算机主机和无线发射装置；从功能上分，它包括机器人小车、视觉、决策和无线通信四个子系统。

(本网网收集整理)

其中无线通信系统是衔接主机和底层机器人不可缺少的一环，它必须保证从主机端到机器人底层之间的数据传送是可靠的，从而使得机器人比较能够顺利流畅进行。由于比赛双方都有多个机器人同时在场地上跑动，要求无线通信有一定的抗干扰性。无线通信系统的性能相当程度上直接影响着机器人的场上表现。

1 系统的设计及实现

比赛中从摄像头来的视频信号经过计算机处理之后得到控制小车用的数据信息，而无线通信系统的就是将这些数据信息及时准确地送达场上的每一个机器人小车，系统采用广播方式，各机器人根据特定标志识别发给自己的有用数据，从而进行决策与行动。整个系统的框图如图2所示。

1.1 发送端的硬件设计

发送端主要用PIC16F877单片机实现编码和对发射机的控制，计算机通过串行口发送数据，经过PIC16F877编码后再通过PTR3000无线通信模块将数据发送出去。

所采用的PIC16F877单处机是MICROCHIP公司推出的8位单片机。采用RISC指令系统和哈佛总线结构，最高运行的时钟频率可达20MHz，因而指令运行速度快。它有很宽的工作电压范围，可直接与3.3V的PTR3000无线通信模块配合使用。

TR3000无线数据收发模块是一种半双工收发器，采用NORDIC公司的nrf903无线收发芯片，工作频率采用国际通用的.数传频段ISM，频段915MHz，工作频率可以在902MHz～928MHz可变。采用GMSK调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制。灵敏度高，达到-100dBm，最大发射功率+10dBm，工作电压为2.7V～3.3V。它最多有169个频道，可满足需要多频道的场合，最高数据速率可达76.8kbps。因而完全可以满足小型组机器人通信的数传速率与距离的需要。

本系统中PIC16F877就是采用20MHz的时钟信号，能够满足即时收发数据以及编码的需要。整个系统中包含两种电源，无线通信模块的电源为3.3V，而MAX232又需要+5电源。信号线的连接也要考虑两种电平的匹配问题，在必要的地方要加上电平转换电路。

首先单片机要接收来自计算机端的数据，计算机串口输出的信号经过MAX232由232电平转换为TTL电平。但是由于单片机采用3.3V电平，因而MAX232输出的信号需经过电平转换才能输入单片机，电平转换可以采用TI公司提供的典型电平匹配电路（见图3），也可采用74LVCXX系列逻辑门来转换。

由于PIC16F877只有一个异步串行口，因而要通过16C550通用同步异步收发器（USART）芯片来扩展一个异步串行口。这样就可以保证从计算机串口输出的数据与无线通信的数据速率不同，从而使原始数据经过通信编码及打包数据量增加之后也能及时传送，并且在必要时也能将接收数据送回计算机端，实现半双工通道。系统的电路图如图4。从图4可以看出PIC单片机采用并口对16C550进行初始化配置。由于16C550共有10个寄存器，且占用了8个地址，因而PIC单片机用RA0、RA1、RA2三个通用I/O口做地址线选择16C550的各个寄存器。单片机可以不断通过RB1、RB2引脚检测TXRDY、RXRDY信号获知ST16C550是否接收到数据，还是已经发送了数据。还可以通过把16C550设置成中断方式使每接收到一个字节数据便产生一次中断使INT信号有效，单片机进入中断处理程序，从而使单片机的执行效率更高。

单片机通过自带的异步串行口输出数据到PTR3000通信模块。由于nrf903芯片接收和发送数据共用一个引脚，因而需要其他电路来解复用。最简单的方法就是在单片机的TX引脚先接一个10kΩ的隔离电阻，再与RX和PTR3000的DATA引脚相连。但是这种方法有两个缺点，它会造成发送的数据串入到单片机的接收引脚中，另外发送信号的驱动能力受到了极大的限制。因此，本系统采用了74HC244三态缓冲器作为隔离（见图4中虚线框内所示），并且通过单片机的RB4控制收发状态，因而在半双工方式下发送信号与接收信号可以互不干扰地传送。

对于通信模块工作状态的控制主要包含表1所列的这几个信号，通过单片机的普通I/O口即可控制。

表1 PTR3000工作工作模式配置表

PTR3000工作模式STBYPWR-DWNTXENCS正常工作:接收0000正常工作:发射0010掉电模式01XX待机模式10XX

1.2 发送端的软件设计

当系统复位时，单片机首先要对PTR3000无线通信模块和16C550的寄存器进行编程初始化。PTR3000的初始化编程是通过同步串行信号进行的，总共有三个信号CFG_CLK、CS和CFG_DATA，分别连接到单片机RC3、RB7、RC5引脚。PIC16F877单片机本身就有同步串行口功能模块，但是由于PTR3000的同步串行数据位为14位，并非整数字节，而且14位数据必须一次初始化完成，因此实际通过普通的I/O口编程来实现这14位的同步串行信号更方便一些。在整个初始化期间CS信号必须一直为高电平。这14位初始化字的定义见表2。在初始化同步串行信号输出时最高有效位在先。在对PTR3000编程前先其状态为接收状态以免在其他频率造成无线干扰，编程完成后就可以将状态改为发射状态了。

表2 PTR3000初始化控制字各位定义

Bit参数名称符  号

参   数

位  数0～1频段FB必须为了10(表示为选择频段915±13MHz)22～9频点CHf=902.1696+CH・0.1536(MHz) 10～11输出功率POUT发射功率≈-8dBm+6dBm・POUT212～13时钟分频输出Fup“00”=>Fup=fxtal

“01”=>Fup=fxtal/2

“10”=>Fup=fxtal/4

“11”=>Fup=fxtal/82

接下来对16C550的初始化设置。由于PIC16F877自身的并行口对16C550进行初始化编程设置各个寄存器，需要注意的只是在输出每一个字节之前先要通过RA0～RA2输出相应字节的地址信号。在初始化设置时将16C550的波特率设置低于76.8kbps，以保证接收的数据能够通过PTR3000即时发送。

1.3 接收端的硬件设计

接收端装在每个机器人小车上，由于机器人小车的控制采用DSP控制器TMS320LF2407，因而在接收端PTR3000无线通信模块就采用TMS320LF2407来控制。通过PTR3000接收的数据直接输入DSP，由DSP进行解码，从而做出决策和发出控制信号。因而无线通信系统的接收端电路相对发送端要简单得多，只需用TMS320LF2407代替发送电路中的单片机与PTR3000模块相连接即可。PTR3000的初始化编程也就由2407的普通I/O口来实现，只不过在初始化编程之后依旧保持PTR3000处在接收状态。

2 协议的设计

2.1 物理层的编码设计

物理层的编码设计要根据所采用的物理器件和物理信道的特性来决定。本系统采用PTR3000无线通信模块在接收模块中为了获得0直流电平就需要在所传输的数据中逻辑“0”和逻辑“1”的数量相等。只有满足上述条件接收部分才会获得很高的接收正确率。长时间空闲也会导致接收部分的0直流电平漂移，因为长时间的空闲实际上一直发送的是逻辑“1”。

由于PTR3000的这些特性，很自然就想到采用曼彻斯特编码（Manchester）（也称为数字双向码（Digital Biphase）或分相码（Biphase,Split-phase）。它采用一个周期的方波表示“1”，而且它的反向波形表示“0”。由于方波的正负周期各占一半，因而信号中不存在直流分量。在异步串行通信中有一个起始位“0”，因此将停止位“1”长度也设为一位，这样在一个字节共10位信号中也就不存在直流分量了。只是加了曼彻 斯特编码之后原来一个字节的数据现在要两个字节才能传送。

图4

有一些数字节，不会在进行曼彻斯特编码之后的数据串口出现，但是在一个字节中也具有0直流分量的特性，也有很高的接收正确率。这类数据字节如：0xF0、0x0F、0xCC、0x33等。从码型看来其中0xF0码型定时性能是最好的（其码型见图5），它很容易使异步接收器达到同步并且不会发生错误。由于0xF0的这种特性就可以用它做同步码元，在空闲的时间内通信系统就通过一直发送同步码元，使接收端保持同步，而且也可以保持接收模块的0直流电平状态。

2.2 纠错编码设计

为了在有一定外界干扰的情况下，保证主要与机器人之间的无线通信依然稳定可靠，必须采取一定的抗干扰措施，这可以采用纠错编码来实现。可以选择纠错编码方案有（14，8）分组码、（7，4）分组码和循环码，需要使用两字节的长度发送一字节的有效信息；（5，2）分组码和循环码，交错码、（21，8）分组码和缩短循环码、（21，9）BCH码、（21，12）BCH码，需要使用三字节的长度发送一字节的有效信息。

系统中使用了（7，4）分组码，并在实际中取得了较好的效果。它的构成方式如下：

假定不做任何处理的原码格式为：

其高四位的监督码为：

A2A1A0

其低四位的监督码为：

B2B1B0

则编码后成为两个byte长度：

1X7X6X5X4A2A1A0 0X3X2X1X0B2B1B0

其中每个字节的最高位作为标志位，用于表示高四位和低四位，高四位用“1”做标志，低四位用“0”做标志。接收端通过检测标志进行重组和解码。对于译码基本方法有维特比译码和使用监督矩阵译码，可根据具体的编码方案灵活选用。

2.3 帧格式设计

一般数据帧包括帧头、机器人标识、数据、数据校验、保留字节等内容，通常按照下面的格式排列：

帧头机器人标识数据保留字数据校验

为了保证帧能够准确接收，帧头的设计至关重要。一般帧头需要两个或两个以上的字节，并且应该选择数据中出现几率较低的数值和组合。在这个系统中可以采用一般数据中根本不会出现的数据字节如0xF0、0xCC作为数据帧头。而其它类型的帧（如开球或暂停等命令帧），则可以选择在0xF0之后加上其它的字0x33、0xC3、0x3C、0x0F等构成。这种帧头组合在一般的数据中是不会出现的，因而可保证帧同步不会出错。场上的每个机器人通过数据帧中的机器人标识来识别属于自己的数据，由于场上只有5个机器人，因而机器人标识只占用一个字节。

这套通信系统采用了PTR3000无线通信模块进行无线传输，并运用了单处机的编解码使这套系统工作更加稳定可靠，使数据通信及时正确地传送到场上的每个机器人，完全满足小型组足球机器人比赛的通信速率和正确率要求。

机器老公+机器老婆=机器婚姻 第3篇

我如何过人的生活

小舟老师：

我和老公结婚2年了，我们自己经营了一个电脑公司。公司很小，却是老公一点一滴做起来的。公司刚起步的时候，为了节约成本，老公不舍得雇人，就想找个能干的媳妇，帮他一起打理公司。

婚后我发现，老公简直是个工作狂，他不仅自己“狂”，还要求我一起跟着他“狂”。我们的蜜月期是在他对我的培训中度过的，他天天不停地给我讲公司的业务和工作内容。我没做过生意，没经验，做起来相当吃力，常常犯错误。我很着急，老公更着急，因为工作的事情，他天天给我上课，我做不好，他就冲我发火。我越来越自卑，硬着头皮努力做，可依旧做不到他心里。

我们天天探讨工作，根本没有情感交流。老公的心思全在公司上，我们之间除了生意经营，没别的话题。

我们的关系越来越紧张，陷入了冷战。我不想要这种“机器婚姻”，当个“机器女人”，甚至想过不跟“机器老公”过了。我每天的生活就是早上按时去公司，晚上下班回家做饭。我感觉自己老了很多，整天跟客户打交道，有时为了一点利益，要斤斤计较，讨价还价，其实我内心特别不愿意为了蝇头小利跟客户讲来讲去，遇到这样的客户，我就放弃了。一到这时，老公就说我没用。

我想过自己出去工作，可一想到这个公司是我们家的支柱，如果我走了，没人帮老公，他更是忙不过来了。我该怎么办呢?

露露，看了你的来信，第一感觉是想问你一个问题：你是找老公，还是找工作7也很想问你老公一个问题：你是找老婆，还是找员工?你们婚姻的主要问题是，角色混乱。生活和事业，家庭和工作，领导和老公、员工和妻子，统统一锅粥啦!

你的婚姻出现目前这种状况是必然的。因为你老公的婚姻观从结婚时就已经定了：他不想雇用别人，想找个能干的媳妇帮他一起打理公司。这种想法意味着，他想让老婆给他打工，不用发工资，用着还放心，因为是自家人，管自家的公司，谈自己的生意，既节约成本又安全。可是，这样操作，表面上看，非常划算，但问题却隐藏其后。

首先，妻子和员工的定义和属性是完全不同的。妻子是老公的老婆，家庭中的女主人，职责当然是以经营家庭为重，是注重情感，偏感性的角色，可以相夫教子，也可以把家庭布置得温馨，给老公和孩子一个温暖的环境，给疲惫的心情充充电。而员工的职责是做好工作，是偏理性的，甚至是刚性的，如果做不好，不按公司规定，老板可以批评指正，也可以炒鱿鱼。如果把老婆当员工使用，那一定会出现错位和矛盾，也必然会损伤感情。

其次，家庭和事业是两个不同的环境。事业要讲原则讲规定讲理性的。而家不是讲理的地方，是要讲情讲感觉的。妻子是个女人，女人是需要男人体贴和疼爱的，如果没有丈夫的情感输入和喂养，女人很容易枯萎。一枝枯萎的花，是没有力量和温度去照顾幼苗的，那么孩子在家里会因为没有爸爸妈妈的爱和感情滋养，也不能健康成长。

你们的痛苦和矛盾来自于错位和遗忘。错位是角色混乱，遗忘是你们以婚姻为桥梁，搭着“婚姻列车”，走发展“事业之路”。这也不是不可以，错误在于你们“过河拆桥”，走在事业的路上，把“婚姻”给忘了，不去关注它，不去滋养它。被你们利用的“婚姻”因为没有得到“爱的满足”自然要提抗议，出问题。

足球机器人无线通信子系统设计 第4篇

机器人足球比赛是一项非常复杂的高技术对抗活动,它融合机器人学、人工智能、图像处理、自动控制、传感器学和通信等多门学科。多机器人组队构成一个复杂的系统,因此机器人足球成为研究多机器人合作与多智能体系统的良好的实验载体[1]。

机器人足球比赛系统(见图1)是一个闭环控制系统,它主要由视觉、决策、机器人小车和无线通信四个子系统组成。决策子系统根据视觉子系统采集的信息做出战术动作。机器人足球赛规则和比赛环境决定了决策系统的命令必须由上位机以无线方式控制,因此无线通信系统就成为足球机器人闭环系统的一个重要组成部分,其主要任务是将决策系统形成的控制命令通过计算机串口和无线发射装置发送出去,各个机器人小车上的无线接收装置接收命令,然后机载芯片进一步处理,从而实现对机器人小车的运动控制。

根据比赛规定,通信系统应能实现利用一台发射器对多个机器人发送相应命令的功能;每支机器人球队至少要有两种通信频率可供选择以避免同频干扰。另外通信模块的大小也要适应足球机器人小车小型化的要求。同时,足球机器人系统是一个快速的实时系统,要求机器人动作快速准确,因而需要通信系统有较高的通信速率和可靠性[2]。本文为提高通信系统的性能,采用高速无线通信模块PTR6000进行设计和分析。

2 无线通信子系统硬件设计

比赛中从摄像头来的视觉信息经过决策系统处理之后得到机器人的命令信息,无线通信系统(见图2)将这些命令信息及时准确地送达场上的每一个机器人,系统采用广播方式,各机器人根据特定标志识别发给自己的有用数据,进而进行决策与行动。

2.1 发射电路的硬件设计

发射电路主要用Philips公司的P89C51RA2单片机实现编码和对发射器的控制,计算机通过RS-232串行口发送数据,经过P89C51RA2编码后再通过无线通信模块PTR6000将数据发送出去。

PTR6000是基于NORDIC公司的单片无线收发一体芯片nRF2401开发的高速嵌入式无线数据通信模块[3],特别适合短距离、多频点、高速率的应用场合。除了采用全球开放的2.4GHz频段、125个可选频道、内置CRC检错和支持多点通信等特点外,PTR6000更具有高达2Mbit/s的通信速率,并采用内部寄存器位切换工作模式,较大幅度的减少了通信时间,提高了整个机器人比赛系统的实时性。同时,PTR6000超强的发射和接收等功能可以很好的提高通信可靠性,增强抗干扰能力,使上位机的命令得到更准确的传递。

由于RS232传输数据时采用RS232电平,而无线通信模块以及单片机P89C51RA2均使用3.3 V的工作电压,所以在TTL电路与串口传输通路之间使用MAX3232做电平转换。发射端电路图如图3所示。

PTR6000工作模式由工作模式引脚CE和内部配置寄存器CONFIG中的PWR_UP(位1)、PRLM_RX(位0)两Bit位共同控制,具体控制选择如表1所示。

发射器上电后(PWR_UP置1),单片机首先将PTR600O的引脚CE和片选引脚CSN分别置为高低电平使其进入待机模式,然后根据实现功能和工作模式的需要选择性配置SPI接口的寄存器,并通过W_REGISTER指令写入。发射电路需要注意将CDNFIG配置寄存器的MASK-TX-DS(位5,可屏蔽中断)和PRIM_RX都置为零,使PTR6000只工作在发射模式。

2.2 接收电路的硬件设计

接收电路主要完成接收和解码工作,与发射电路一样采用高速无线通信模块PTR6000,使其工作于接收模式。每个机器人小车上都装有一个接收器,目前机器人小车的控制一般采用DSP控制器TMS320LF2407,因此接收端的无线通信模块就采用TMS320LF2407来控制。当有无线数据发送过来时,场上的所有机器人都将完整的命令数据帧接收。接收完毕,由DSP对其解码,再根据机器人自身的编号取出对应的数据段,即为决策系统此刻对本机的控制命令。小车的MCU就是根据这一命令,来调节输出的PWM脉冲,从而控制小车的左右轮各自的方向和速度,实现决策的控制意图。

系统上电后,TMS320LF2407A通过I/O口控制PTR6000进入待机状态,并配置SPI接口的相应寄存器。通过配置寄存器EN_RXADDR和RX_PW_Px来打开使用的接收数据通道和设置有效的数据宽度。作为接收模块,应将CONFIG配置寄存器的MASK_RX_DR和PRIM_RX位分别置为0和l,使PTR6000工作在允许接收中断的发射模式。

3 无线通信子系统软件设计

本设计中的无线发射器采用了51单片机P89C51RA2实现编码和对PTR6000进行控制。单片机接收来自上位机的数据,经编码处理后将其PTR6000以广播形式发送给本方的各个机器人。单片机程序流程图如图4和图5所示。

4 结论

本文将采用了高速无线通信模块PTR6000的无线通信子系统用于现有小型足球机器人平台,发现机器人的动作准确性、就位效率有了明显改善,说明本设计方案是行之有效的,提高了足球机器人比赛系统的整体性能。

摘要：在足球机器人比赛中,无线通信子系统的主要任务是将主机的命令准确地传送给每一个机器人,其性能的好坏,将会影响足球机器人的运动和比赛的顺利进行,直接关系到比赛的胜负。本文提出了一种基于高速无线通信模块PTR6000的设计方案,介绍了发射和接收部分的硬件及软件设计,有效地提高了通信系统的性能,为足球机器人系统提供了一个高效可靠的通信平台。

关键词：足球机器人,无线通信子系统,PTR6000

参考文献

[1]Foka A F,Trahanias P E.Predictive autonomous robot navigation.Proceedings of the2002IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems,December,2002,(1):490～495

[2]钟碧良,张祺,谢云等.足球机器人通讯系统的可靠性分析与设计.微电子学与计算机,2003(1):17～19

机器，机器人，人作文 第5篇

她们到了寄魄街市，里面有一个小女孩在那里呜呜地哭。“呜呜呜呜呜呜呜呜，妈妈，我要妈妈，呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜..........妈妈，呜呜...”“妹妹，你怎么了?别哭啊!”雅婷她们忙着安慰小女孩。小女孩边哭边说：“我和妈妈在逛街，因为是周六，人特别多我们就走散了。”说完，有呜呜地哭起来。“别哭了，小妹妹。”雅婷说完碰了一下雅莎，悄悄对她说：“姐姐，我看这个小女孩这么可怜，我们就帮帮她吧!”雅莎点点头，说：“我也觉得她很可怜，但是我们要怎么样帮她找回妈妈呢?”雅婷听了雅莎的话，思考了一会儿，然后发话说：“只能见一步走一步了。”接着她们把意见告诉了宁宁和萱萱，宁宁同意了，只有萱萱在生闷气。

雅莎奇怪了，问：“萱萱，你有什么意见吗?”萱萱嘟起嘴，生气的说：“我们橙宝石还没有找到，你们还想帮人?还有，什么见一步走一步，我们还有时间吗?”宣萱越说越气，把一边的花瓶都摔在地下，还一边低声喃喃自语：“天啊!我跟了个什么笨主人，居然会帮一个好不相识的小女孩，太愚蠢了!”只有一旁的小女孩还在低声哭泣，可是，她似乎不想让雅莎和雅婷为了她这么矛盾。于是，她哭的声音越来越小，最后，变成了低声呜咽。可是，这小小的变化不能逃过雅莎锐利的眼睛，她说：“这个忙，我帮定了!”接着，萱萱看见她执迷不悟，只好间断的叹气。她们一起用心地找，可是，老天爷好像和她们做对，找了不一会儿，开始下起了倾盆大雨。雅婷不顾形象地尖叫的说：“老天爷，你耍我啊!”可是，渐渐的，雨停下来了。衙门继续寻找，可是，当她们准备继续寻找的时候，小女孩居然变成了小精灵，就是她们要找的友爱精灵，她发话了：“从这次的考验，我不禁对你们感到敬佩。你们居然能为一位自己不认识的人不顾一切的找妈妈，这是橙宝石，快去梅森机器房子.”着走着，走到半路，突然雅婷尖叫起来：“啊!我们不但要找到梅森机器房子，还要去四季森林要两滴红苹果的眼泪呢!”“对呀对呀，我怎么把这个给忘了!”雅莎说着，拍了一下自己的脑袋，于是，她们原路返回。经历了千辛万苦，她们终于到了四季森林，只是比之前黑了一些，阴森了一些。(是晚上嘛!上次是白天)“姐姐，我好害怕!”雅婷的身体颤抖了一下，“雅婷，不用害怕，有我嘛!而且宁宁和萱萱也在这儿。”雅莎拍拍胸脯，说。

雅婷觉得不是那么害怕了，便说：“宁宁，红苹果在哪呢?还有，这里这么黑，我们怎么才能看到东西呢?”宁宁一语不说，她拿出一个手电筒，带她们到红苹果那儿。沉默了好久，萱萱先打破了沉默的局面：“到了，现在，我们要想办法来把红苹果感动得哭。”雅婷用调皮的语气说：“小事情，我来吧!”她连续讲了5个感人的故事，可红苹果依然不哭，接着又讲了5个故事给他听，他还是没哭，这下，可把雅婷累坏了。雅莎又讲了10个故事，红苹果依旧不动。最后，把自己的梦想讲给他听。雅莎说完，红苹果抽泣了一下，接着痛哭起来。雅莎急忙用瓶子装了泪水。接着，她们回到了梅森机器房子，看到了阿渊博士，阿渊博士帮她们制造了一个机器人，接着，她们开开心心的回了家，把一切告诉了亲戚，他(她)们都很惊讶。接着，她们幸幸福福的生活。

机器人：工业机器人方兴未艾 第6篇

1、政策支持为产业开辟广阔成长空间。

2、核心零部件国产化有望取得突破。

2015年5月国务院正式发布《中国制造2025》规划，这是统筹考虑我国制造业发展的国内外环境和基础条件提出的战略性规划。我国工业机器人产业起步较晚，国产机器人在性能、可靠性、品牌等方面与外资企业有差距且短期内难以赶超。但并不代表行业毫无机会，从目前发展情况看，国内机器人本体制造商和系统集成商的发展机会在中低端市场（如食品饮料、家电等），深耕中低端市场一方面可以避免与机器人“四大家族”直接竞争，另一方面有利于发挥我国“工程师红利”带来的成本优势和企业自身在特定领域的技术和渠道优势。看好国产机器人在码垛和焊接领域的应用前景。

在完成不同市场定位的同时，机器人核心零部件国产化进程也有望取得突破。减速器、伺服系统和控制器是工业机器人三大核心零部件，三者合计在工业机器人成本结构中占比超过60%。我国少数企业已在三大零部件领域取得技术突破，有望缓解我国机器人零部件长期依赖进口的局面。机器人核心零部件市场容量相对较小，但技术壁垒高，产品盈利能力较强。

机器—机器通信 第7篇

1 Zig Bee技术及其优势

1.1 Zig Bee简介。

Zig Bee是一组基于IEEE批准通过的802.15.4无线标准研制开发的, 有关组网、安全和应用软件方面的技术标准。IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议, ZigBee联盟对其网络层协议和API进行了标准化。每个协调器可连接多达255个节点, 而由此形成的Zig Bee网络对路由传输的数目没有限制。Zig Bee联盟还开发了安全层, 以保证这种便携设备不会意外泄漏其标识。完整的Zig Bee协议套件由高层应用规范、应用层、网络层、数据链路层和物理层组成。网络层以上协议由ZigBee联盟制定, IEEE802.15.4负责物理层和链路层标准。

1.2 Zig Bee优势。

Zig Bee技术是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术, 它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。主要用于近距离无线连接。一般而言, 随着通信距离的增大, 设备的复杂度、功耗以及系统成本都在增加。相对于现有的各种无线通信技术, Zig Bee技术将是最低功耗和最低成本的技术。同时由于Zig Bee技术的低数据速率和通信范围较小的特点, 也决定了Zig Bee技术适合于承载数据流量较小的业务。所以Zig Bee联盟预测的主要应用领域包括工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、农业自动化和医用设备控制等。

2 机器人通信系统的设计

2.1. 系统结构。

多移动机器人通信可以采用Zig Bee的星型结构。在这个网络中, 充当网络协调器的机器人负责组建网络、管理网络, 并对网络的安全负责。它要存储网络内所有节点的设备信息, 包括数据包转发表、设备关联表以及与安全有关的密钥等。其它的普通机器人, 使用的Zig Bee节点都是RFD设备。当这类机器人受到某些触发的时候, 例如内部定时器时间到了、外部传感器采集完数据、收到协调器要求答复的命令, 就会向协调器传送数据。作为网络协调器的机器人可以采用有线的方式和一台PC机相连接, 在PC机上存储网络需要的绑定表、路由表和设备信息, 减小网络协调器的负担, 提高网络的运行效率。

2.2 机器人的硬件设计。

机器人的硬件一般包含核心控制器模块、外界数据采集模块、驱动模块以及执行机构。在这个设计中加入了无线通信模块。核心控制部分实际上是一个典型的嵌入式系统。处理器采用Atmel公司的AT91RM9200处理器, 它是一款工业级的处理器, ARM920T内核, 200MIPS的处理速率, 外围接口丰富。Zig Bee无线通信模块采用Chipcon的CC2430。当机器人的无线接收部分接收到命令或数据, 由CC2430进行相应的处理后传送给高速处理器, 由高速处理器来驱动机器人的电机部分, 实现相应的操作。当机器人需要向其它机器人或者PC机发送命令或者数据, 就由高速处理器把组织好的数据发送给Zig Bee节点, Zig Bee节点再把数据组装成帧, 从天线发送出去。可以采用一台PC机来实现机器人的监测与控制, 把需要耗费时间和运算量的工作转移到PC上来进行, 提高网络的运行效率。AT91RM9200采用串口与Zig Bee通信模块连接。当有数据需要传送的时候, 主动方通过串口中断对方CPU来处理传送过来的数据。由于通信的数据量并不是很大, 并且通信并不很频繁, 所以不会影响核心控制部分的正常运行。各种传感器和驱动器作为处理器的外设和系统相连。传感器采集外界环境中的各种信息, 例如温度、湿度、亮度。驱动器是各种电机, 控制机器人手和足的运动。

2.3 通信模块Zig Bee节点的硬件设计。

设计中CC2430是Chipcon公司推出的用来实现嵌入式Zig Bee应用的片上系统。它支持2.4GHz IEEE802.15.4/Zig Bee协议。根据芯片内置闪存的不同容量, 提供给用户3个版本, 即CC2430-F32/64/128, 分别对应内置闪存32、64、128KB。CC2430片上系统的功能模块集成了CC2420RF收发器、增强工业标准的8051MCU、32、64、128KB闪存、8KB SRAM等高性能模块, 并内置了Zig Bee协议栈。加上超低能耗, 使得它可以用很低的费用构成Zig Bee节点。CC2430功能强大、功耗很低、外围接口丰富、开发便利、体积小, 非常适合于机器人通信节点的应用场景。关于CC2430的硬件设计在Chipcon的官方网站上有详细的介绍。

2.4 软件设计。

2.4.1 核心控制器的软件设计。

核心控制器的控制对象涉及到多个输入部件和输出部件, 输入部件主要是各种传感器, 输出部件主要是各种伺服电机。所以, CPU处理的任务非常复杂, 可以考虑在软件设计方面采用多任务实时操作系统ucos。这样, 设计者分别写出控制传感器和电机的任务, 然后把这些任务按照重要性赋予一定的优先级, 让操作系统来轮流调用这些任务。

2.4.2 Zig Bee节点的软件设计。

TI公司的Z-Stack是为CC2430设计的协议栈, 完整的实现了Zig Bee协议定义的NWK、APS、AF、ZDO以及安全层, 应用程序只需要调用相应的API函数。Z-Stack的一个特点是在协议栈的基础上实现了一个OSAL操作系统, 方便了网络任务的调度和管理。Zig Bee协调器建立新的网络后等待其它的Zig Bee节点加入到网络。协调器不停的监测空中的无线电波, 分析无线信号, 把得到的命令或者数据传送给核心控制器。Zig Bee终端节点初始化后, 探索周围的网络, 并加入网络, 然后开始监控空中的信号。当有信号时, 分析信号帧, 传送到核心控制器;当没有信号时, 看核心控制器有没有数据需要传送出去, 若有就组织数据帧, 没有就直接进入监控状态。监控空中信号和查看有没有数据要发送是Zig Bee节点要完成的两个的任务, 可以采用OSAL操作系统来调用这两个任务。

结语:分析了机器人通信的特点, 结合Zig Bee的通信特点及发展现状, 设计了适合机器人通信的网络结构;并详细阐述了机器人的通信模块的硬件和软件的设计。把短距离通信技术应用到机器人通信上面, 为机器人嵌入一个无线通信的模块, 就像给机器人加上了一双耳朵一样, 对于机器人技术的发展有一定的指导意义。

摘要：为解决多机器人协作的问题, 设计了可以让机器人之间通信的基于ZigBee网络的方案。机器人硬件系统中引入了ZigBee节点, 多个机器人依赖ZigBee形成一个星型网络。实验结果表明机器人可以可靠的通信, 能够较大的提高机器人的工作效率。

关键词：多机器人,ZigBee,CC2430

参考文献

[1]张海英, 刘祚时, 林桂娟.群体机器人研究的现状和发展[J].电子技术应用, 2004 (2) .

[2]李明军, 刘铁男, 赵秀明等.基于C8051F330和PTR8000的多机器人无线通信系统设计[J].大庆石油学院学报, 2006.

[3]瞿雷, 刘胜德, 胡咸斌.ZigBee技术及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2007.

[4]Texas Instruments.A True System-on-Chip solution for2.4GHz IEEE802.15.4/ZigBee.

机器—机器通信 第8篇

反恐排爆机器人主要用于代替人工在无法直接到达或不适宜停留的有爆炸物、危险物存在的事故突发现场进行排除危险物的工作, 是专门用于搜索、探测、处置各种爆炸危险品的机器人, 是反恐专业队伍中必不可少的重要装备。反恐机器人一般涉及到行走、传感器、信息处理与控制、通信、导航和定位、执行与搭载技术等领域, 而在装备结构上一般由移动载体、侦检装置和负责执行操作的多自由度机械手等子系统构成。实现这些功能就需要反恐排爆机器人在灾害现场具有信息综合功能和人机交互功能, 而反恐排爆机器人车载系统与后方指挥系统之间稳定、可靠、长距离的无线通信方案更是重中之重。无线局域网技术以其带宽高、抗干扰性强、组网方便等优点成为反恐排爆机器人通信系统的最佳方案。

反恐排爆机器人采用有线和无线相结合的通信系统模式。其中, 无线通信模式采用无线局域网为主通信链路, 很好的实现了数据、图像、语音的远距离实时传输, 可以为后方指挥中心制定合理的决策提供了重要的信息支撑, 有利于后方指挥中心的合理决策。

1 无线局域网 (WLAN) 简介

无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。而无线局域网技术具有传统局域网无法比拟的灵活性。无线局域网的通信范围不受环境条件的限制, 网络的传输范围被大大拓宽。目前, 无线局域网的标准已经由IEEE802.11发展到802.11b、802.11a、802.11g, 速率也从1 Mbps增长到了54 Mbps。

此外, 无线局域网具有抗干扰性强、网络保密性好的特点。对于有线局域网中的诸多安全问题, 在无线局域网中基本上可以避免。而且相对于有线网络, 无线局域网的组建、配置和维护都较为容易。

2 通信系统设计

根据系统设计要求, 无线通信的内容包括数据、图像和语音。以无线局域网组网的特点就是各个模块都在无线局域网中拥有独立的IP地址。此通信系统中拥有独立IP地址的模块包括:串口服务器 (数据) 、视频服务器 (图像、语音) 和上位机计算机, 这些设备就构成了一个独立的无线局域网。其中, 串口服务器和视频服务器位于下位机, 之间以有线连接;上位机则以无线方式接入局域网。

由于反恐排爆机器人下位机的控制系统采用分布式控制技术, 而各个子系统之间以RS485总线连接, 因此, 在此总线上的每一个控制器都拥有属于自己的地址编码, 以示区分。而鉴于反恐排爆机器人工作环境的危险性和复杂性, 笔者在通信系统中设计了无线和有线两种模式实现反恐排爆机器人与后方控制台之间的通信, 以提高系统对不同环境的适应能力。其主要目的是为后方控制台和反恐排爆机器人之间提供一条在尽可能小的时延下无差错的信息传输通道。有线方式是以超五类网线直接连接上位机和下位机的通信模块。

无线通信系统的设计一方面要考虑到系统正常工作所需的传输速率和精确程度, 另一方面还要考虑到系统实现的难度和经济合理性。一般来讲, 通信系统设计中的关键参数是传输带宽、通信功率以及所选择方案的复杂程度。因此, 无线局域网的技术特点十分适合作为反恐排爆机器人的通信系统, 将反恐排爆机器人上的数据、图像、语音信号集成融合后传输到后方控制台, 并将后方控制台的操作指令传输给反恐排爆机器人。其总体结构框图见图1所示。

2.1 下位机通信系统结构设计

反恐排爆机器人的下位机采用分布式控制系统方式, 由多个CPU分别控制机器人移动载体和机械手, 而多个CPU间通过RS485总线连接, 之间相互独立, 由后方控制台统一调配。RS485数据总线通过串口进行协议转换后拥有独立的IP地址, 并进入无线局域网;声音和图像通过视频服务器进行协议转换后拥有独立的IP地址, 并进入无线局域网。下位机结构框图如图2所示。

(1) 下位机中控制器1主要控制反恐排爆机器人的移动载体。由于该移动载体主要采用柴油机动力液压驱动方式, 因此采用SPN电液控制模块作为核心控制部件。SPN电液控制模块是针对移动设备控制系统而设计的紧凑、多功能的嵌入式控制模块。该模块提供开放的I/O接口, 可以连接绝大多数制造商生产的各类传感器、手柄、执行机构和其他设备。这些特点能够使反恐排爆机器人的控制在技术上和经济上达到最优化, 使其性价比最高。SPN控制模块已经针对众多控制系统的各种应用要求优化了输入和输出数目, 其共有52点I/O针脚, 包括开关量输入和输出、模拟量输入、脉冲输入、PWM输出和反馈输入, 每个针脚的输入类型都可以通过软件在程序中自由设置。另外, 该控制模块具有IP67的防护等级, 可应用于严寒、高温、振动、潮湿和冲击等非常恶劣的环境, 这就使其能够方便地安装并几乎不需要其他额外的保护。除了开放的I/O接口外, 该通用控制模块具有两个CAN总线接口, 便于与其他设备通信, 在此通信系统中, 利用该通信接口转换成R485总线接口便可轻松接入现场RS485网络。该控制模块的控制内容包括:机器人移动载体的柴油机启停、行走、转弯、摄像机的变焦和画面的切换等, 并可检测环境温度、机器人倾斜角度、障碍物距离、柴油机转速及各类故障信号等。另外, 采用SPN控制模块内部功能还可对系统供电电源和CPU工作温度进行实时监测。

(2) 下位机中控制器2主要控制反恐排爆机器人的机械手。 根据系统特点, 笔者采用2台嵌入式运动控制器为核心控制部件, 每个控制器最多可以控制4轴电机运动, 分为脉冲输出和模拟输出两种指令输出方式;最大脉冲输出频率为1 MHz;4倍频增量式编码器输入, 最高输入计数频率为8 MHz;模拟电压-10 V～+10 V输出;每1电机轴提供光耦隔离的正限位和负限位输入信号通道;每1轴包括了1路原点信号光隔输入、1路驱动报警 (ALM) 信号光隔输入、1路驱动使能 (En) 信号光隔输入及1路驱动复位信号光隔输入;16路光耦隔离输入和16路光耦隔离输出;可实现S曲线、T曲线、多轴直线差补和圆弧差补等功能;还集成了PS2鼠标、键盘、2路USB、VGA、COM、以太网口等标准PC接口, 并拥有128 M指令存储器 (ROM) 。此系统中实际使用6轴, 分配为3+3, 即每个嵌入式控制器控制3个轴的运动, 从而完全满足系统控制的要求。

(3) 数据通信的协议统一为10个字节, 第一个字节为报文头;第二个字节为地址码;中间位有效数据信号, 最后一个字节为校验码。其中, 模拟量信号占用2个字节, 开关量信号以位信号表示, 即每个字节可表示为8个开关量信号。当某个站点的数据量大于10个字节时, 可采用分组发送的形式保证数据结构的完整。

(4) 视频服务器可采集并转换声音和图像信号, 将四画面分割器的一路输出视频信号及麦克风输入的语音信号转换成标准以太网信号, 并分别赋予IP地址, 方便上位机的访问和查询。

2.2 上位机通信系统设计

上位机主要由一台计算机、监视器、无线通信模块、无线数据通信模块、1.2 G无线模拟图像接收模块等组成。上位机连接框图见图3所示。

在上位机中, 用监视器可以直接观看从1.2 G无线模拟图像接收模块中收到的实时的高分辨率的模拟图像, 这路图像通信链路可保证后方操作人员在无线传输条件较好的环境中收看实时的图像信号。

上位机计算机的后方指挥系统软件采用VB 6.0编写。无线局域网的数据传输链路通过虚拟串口软件将下位机IP地址虚拟成一个串口, 因而可以用MSCOMM控件直接进行读写操作。数据通信采用主从式循环查询方式进行, 即上位机为主端, 定时查询下位机的状态信号, 下位机为从端, 读取到匹配的地址信号后应答。整个循环周期为300 ms, 具有较好的实时性。上位机对声音和图像信息的接收, 可采用视频服务器的控件Web Browser直接通过视频服务器的IP地址进行接收。

3 结束语

笔者针对反恐排爆机器人的特点, 提出并设计了基于无线局域网技术的反恐排爆机器人无线通信系统, 有效地实现了数据、图像、语音的远距离实时传输, 达到了项目的设计要求。实践证明, 该通信系统具有可靠性高、实时性强、带宽高等特点, 为后方指挥中心制定合理的决策提供了重要的信息支撑。

摘要：介绍了该反恐排爆机器人通信系统的软硬件设计思路以及实现方法。该通信系统可靠性高, 实时性强, 带宽高, 为指挥中心决策提供重要信息支撑。

关键词：反恐排爆机器人,消防无线通信网,WLAN,应急救援

参考文献

[1]胡传平.消防机器人的开发与应用[J].机器人技术与应用, 2003, 16 (5) :37-41.

[2]谭钦红, 邱洪云.无线局域网内的语音数据传输[J].信息技术与信息化, 2005, 30 (1) :54-57.

[3]李霞.无线局域网 (WLAN) 标准与实现[J].计算机与数字工程, 2005, 33 (1) :125-128.

机器—机器通信 第9篇

关键词：PLC控制,三菱PLC,工业机器人,广州数控

1 PLC与工业机器人的介绍

PLC即可编程控制器, 在工业应用中常用于处理现场的控制信号, 检测传感器的信息, 实现自动化生产控制。工业机器人以其效率高、可不断进行高强度动作的特点, 在生产线中逐渐代替人手完成一些重复、高强度的任务。在一些生产场合, 同时应用PLC与工业机器人, 可使生产效率大大提高。

2 任务描述与系统组成

在一生产现场 (图1) , PLC负责整个生产线的控制, 工业机器人负责工件转移。该生产线的PLC使用三菱Fx2N-48MR, 工业机器人为广州数控GSK RB-08, 其控制柜为RC-B01。生产线运行时, PLC接受现场的“启动”“停止”“复位”“急停”等信号, 启动后, 将工件送上皮带0, 并且需要通过传感器, 检测两种不同类型的工件, 将检测结果送至机器人, 机器人根据两种检测结果, 将一类工件送至皮带1, 二类工件送至皮带2, 工件进入后续工序。

3 信号通讯处理

本文介绍三菱Fx2N-48MR与广州数控工业机器人控制器之间的信号通讯处理。在PLC与工业机器人之间, 设计几个需要通讯的信号, 见表1。

使用继电器连接PLC与机器人之间的信号, 可以有效保护PLC以及机器人控制器, 接线图如图2。信号的含义在表1已经给出, 其中OUT18为机器人的夹具, 用来启动装夹工件的动作, 该信号与PLC控制无关, 由机器人控制器发出, 在示教器上编程控制其动作。

4 软件设计

在完成系统的硬件接线后, 可以做机器人的示教, 定位7个位置, 分别为原点、皮带0取件位、皮带0等待位置、皮带1等待位置、皮带1放件位、皮带2等待位置、皮带2放件位。机器人工作流程见图3。

根据图3可以编写机器人控制程序。L01为主程序, L02为一类工件分支, L03为二类工件分支。L03与L02相似, 故此处省略不分析。程序如下:

运行设备时必须先运行机器人程序, 在机器人准备就绪的前提下, 即OUT16信号为ON, KA4线圈得电, PLC接线端KA4闭合, 收到X10信号;经皮带0上传感器判断工件类型, 到末端位置后, PLC输出启动信号Y10接通继电器KA1, 以及工件类型Y11或Y12;KA1接通后机器人IN16为ON, 执行后续程序, 根据工件类型信号分拣到皮带1或2;分拣动作完成, 机器人发送完成信号OUT17并回到原点位置, PLC复位Y10至Y12, 进入下一个分拣周期。

在编写PLC控制程序时, PLC与机器人的通信信号多采用电平信号, 保持接通一段时间, 可以避免因为两个设备各自的扫描周期不同, 造成无法检测到另一个设备产生的脉冲信号。

5 调试结果

系统完成后, 可以在生产现场连续无故障运行, 达到了预期效果。

参考文献

[1]李伟光, 许阳钊.一般搬运机器人控制系统的软件开发与研究[J].制造技术与机床, 2010 (4) :84-87.

[2]吴广顺, 凌雷, 方索香, 等.PLC在搬运机器人系统中的应用[J].机床与液压, 2006 (2) :188-190.

[3]马芳玲.基于PLC的机器人自动控制系统设计[J].科技信息, 2012 (4) :251.

机器—机器通信 第10篇

目前在机器人研究领域,研究单个机器人涉及的问题很多,例如运动和动力学分析、动态避障、地图构建、自定位、路径规划、控制体系、控制方法和通信技术,这8个方向都是目前移动机器人的研究热点,每一个方向都可以展开成一个很大的研究领域。但是,研究多机器人之间的协作并不多见。本文就此问题作了一些研究工作,将蓝牙短距离通信技术应用到机器人配合工作领域。

1 蓝牙无线传输技术的特点

蓝牙技术是一种无线数据与语言通信的开放性全球规范,是一种用微波技术去取代传统网络中错综复杂的连接电缆来实现固定设备及可移动设备的互联而建立的一个特殊的短程无线通信标准,它具有许多优越的技术性能。

1.1 射频特性

蓝牙设备的工作频段选在全世界范围内都可以自由使用的2.4GHz,这样用户不必经过申请便可以在2 400MHz～2 500MHz范围内选用适当的蓝牙无线电收发器频段。频道一般采用23个或79个,频道间隔均为1MHz,采用时分双工方式。

1.2 TDMA结构

蓝牙的数据传输率为1Mb/s,采用数据包的形式按时隙传送,每时隙0.625μs 。蓝牙系统支持实时的同步定向连接和非实时的异步不定向连接。

1.3 使用跳频技术

跳频是蓝牙使用的关键技术之一,由于使用高的跳频速率,蓝牙系统具有足够高的抗干扰能力,且硬件设备简单、性能优越。

1.4 蓝牙设备的组网

蓝牙根据网络的概念提供点对点和点对多点的无线连接,在任意一个有效的通信范围内,所有的设备都是平等的,并且遵循相同的工作方式。

1.5 蓝牙系统组成

蓝牙系统由无线单元、链路控制单元、链路管理组成。

2 蓝牙与其它短距无线通信技术

除蓝牙技术之外,其它较为成功的短距无线通信技术还有红外IEEE 802.11无线局域网技术和HomeRF家用无线局域网技术。红外IEEE 802.11无线局域网技术和HomeRF家用无线局域网技术的诞生都早于蓝牙,并且经过多年的发展已经日渐成熟,各项技术指标也不断得到提升。IEEE 802.11 、HomeRF和蓝牙工作在同一频段,它们之间存在着一定的竞争和相互影响[1]。IEEE 802.11不能支持语音传输,且红外技术在体积、功耗和成本上无法与蓝牙相比,因而在对于低功耗、低成本等要求高的领域和设备上的应用还很少;HomeRF技术其成本虽然比IEEE 802.11b 相对要低,但还是无法与蓝牙相比。因此本文选用蓝牙技术应用于机器人通信领域中。

3 基于蓝牙模块的主从机器人通信技术

3.1 主从导盲式通信机器人

主从导盲式通信机器人的基本思想是:两个机器人一起漫步,其中一个装有视觉系统,而另一个没有视觉系统,装有视觉的机器人为主动机器人,没有视觉的为被动机器人。主动机器人在前面行走探测路径,而被动机器人紧随其后通过接收主动机器人发送的信息跟着主动机器人行走,主从导盲式通信机器人见图1。

主从导盲式通信算法如下:分别在两个机器人上安装了两片蓝牙通信模块,由主机器人按照地址发信号联系从机器人,行走时主机器人用自己的视觉传感器探测路径上有没有障碍物出现,如果有做出避障决策,然后发送信息给被动机器人,被动机器人模仿主动机器人做动作。它们一共能做出前进、后退、左拐、右拐4种动作,这4种动作是通过发送函数的4个分支来实现的,从动机器人在接收到信号以后,按信号调用行走方案。

主从导盲式通信算法流程图见图2。

3.2 主从探索式通信机器人

主从探索式通信机器人的基本思想是:两个机器人一起配合探测路径,其中一个装有红外线视觉系统,而另一个装有超声波视觉系统;装有红外线视觉的机器人为主动机器人,装有超声波视觉的为被动机器人。主动机器人在前面行走探测路径,而被动机器人紧随其后漫步;主动机器人在行走路径和实时避障上享有优先权,被动机器人一方面通过接收主动机器人发送的信息按指示行走,另一方面自己可以处理路径中的紧急情况,进行实时避障。

主从探索式通信机器人结构图见图3。

为了让从动机器人既能按主动机器人的指示进行探索工作,又能在行进的路程中遇到障碍物自主进行避障,就需要建立一套可行的数据结构,即算法。本论文在主从探索式通信机器人中采用四叉树数据结构,四叉树的根目录是主动机器人的发送主函数,第一层4个子目录分别为发送主函数的4个分支forward、back、turnleft、turnright;第二层为forward、back、turnleft、turnright的子目录;第三层分别为从动机器人执行工作的具体动作。

主从探索式通信机器人算法流程图见图4。

4 结论

将上述算法用PBASIC编程分别进入主从机器人,经多次实验通信效果良好。在导盲式通信机器人中,从动机器人反应比较灵敏;在主从探索式通信机器人中,从动机器人在执行工作时有一段思考的时间,主要表现为有一个小小的停顿,从动机器人在接收主动机器人发送的指令和通过自己视觉做出反应动作之间做出抉择,主动机器人权比较高,所以首先执行主动机器人发来的指令,在主动机器人无指示时,从动机器人可自由行动。

摘要：为了实现主从机器人配合探测行走,把蓝牙技术运用到机器人配合工作领域。主要讨论了利用蓝牙短距离通信实现主从机器人导盲行走、主从探测机器人避障行走,并通过PBASIC语言开发编程,在六足步行机器人上做实验,结果表明是可行的。

关键词：蓝牙通信,主从导盲式通信机器人,主从探索式通信机器人

参考文献

[1]Held G.无线数据传输网络:蓝牙、WAP和WLAN[M].粟欣,王艺,译.北京:人民邮电出版社,2001.

[2]马健仓,罗亚军,赵玉亭.蓝牙核心技术及应用[M].北京:科学出版社,2003.

[3]金纯,许光辰,孙睿.蓝牙技术[M].北京:电子工业出版社,2001.

[4]孙增折,严隽薇,钱宗华.机器人智能控制[M].太原:山西教育出版社,1995.

[5]Napoleon,Nakaura S,Sampei M.Balance control analysisof humanoid robot based on ZMP feedback control[C].Proceedings of the 2002 IEE/RSJ International Confer-ence on Intelligent Robots and Systems,2002:2437-2442.

机器—机器通信 第11篇

1.自动装置

自动机通常有发条装置，它们被设计成从外观到动作都像活人一样。这种装置已经有好几千年的历史了，它们几乎不具备现代机器人所具有的灵活性——它们精确地用同一种方式反复来做很少的几件事（如倒酒和鞠躬），虽然看上去似乎有点智能，但是实际上并不是那么回事。

自动装置可以被看作是最早的机器人装置，但它们那时只是作为供人们娱乐的工具，而不像现代的机器人，是被用来真正地承担一系列重要工作的。

2.玩偶机器人

玩偶机器人是一种遥控机器。离开了人的控制，这些家伙什么也干不了——它们就是一些没有大脑、但能够移动的躯壳，就像是行尸走肉，不过少了那些令人恶心的腐尸味。电视剧《机器人战争》里的机器人就属于这种类型，它们一般多是采用无线遥控的，也有一些是通过电缆与控制者相连接的。玩偶机器人有时又被叫作“主从操作机”或者是“远距离操纵手”。

3 .遥控遥感机器人（T-bots）*

遥控遥感机器人是一种高级玩偶机器人，遥控遥感系统使得人们可以通过机器人的眼睛“看”东西，有时甚至能够听到机器人接收到的声音，感觉到机器人所触摸到的东西。

将来，远程遥控遥感系统将会十分先进，能够使操作者感觉到就像自己置身现场一样——虽然机器人和操作者可能实际上相隔几千千米。比如说，它们可以让人们身临其境般地“登”上危险的星球（如金星）或是遥远的星球（如冥王星）。

* T-bots 有时候称为替身或假人。

提示

已经有很多人在计划让遥控遥感机器人在几年之内实施探月旅行，它可以使人类在不离开地球的情况下在月球表面上旅行，甚至连机器人踏上月球的第一个着陆点都已经确定了，就定在1969年人类第一次登上月球的那个地方。

4.混合式机器人

这种机器人有时候是遥控机器人，有时候也能够转换成自控机器人。

有一些新型空中间谍机器人就是这样的：它们大部分时间都是自主控制在空中飞行，观察着地面上的一切，但是如果它们遇到了自己不能解决的问题——如火灾，人类就会接掌控制权。

提示

有时候，混合机器人也被称为功能机器人，在20世纪80 年代早期，有一家叫做欧德蒂的公司制造出了一些有着6 条腿的功能机器人，由于这些家伙十分强壮，甚至可以举起一辆汽车，所以统统被军方“抓了壮丁”，用于军事任务去了。

5.仿生机器人

它是介于自动装置和玩偶机器人之间的一种机器人，一般是仿照动物和人们幻想中的怪物做成的，就像电影《侏罗纪公园》里的恐龙，又像伦敦自然历史博物馆里的那些一边移动、一边怒吼而且浑身散发着臭气的*恐龙。

* 确实是真的。你自己亲自去那里闻一闻就知道了。

6.电子人

电子人是一种介乎于动物（或人）和机器人之间的家伙，它实际上是在活体上安装了很多机器部件。虽然真正意义上的电子人目前还没有问世，但凯文·沃威克教授已经把自己变成了一个初级电子人。他在自己体内植入了一套电子装置，有了这套装置，他就可以随时随地同计算机交换信息，比如，只要他走到办公室的门口，电动门就会自动打开。

其实，某些装有高级假肢的人也可以算是一种较为低级的电子人。

7.人形自动机

最初，人形自动机的意思是一种高级机器人，它没有齿轮和电子装置，是用化学方法生成的。《罗森的万能机器人》一书中的机器人就是这种人形自动机，但在目前的现实生活中还没有这种机器人。现在，“人形自动机”这个词被用来指任何一种外观形状像人的机器人，而不管它是否有齿轮或电子装置什么的。目前，已经有一些处于研究阶段的人形机器人了，它们从外观上看起来特别像人，不过还不能像真人那样行动自如。

机器人比人更灵巧吗？人们之所以要发明机器人，是基于以下两个主要原因：

1.因为人们喜欢发明、摆弄一些令人惊奇的小器械。

2.有了机器人，人类就可以不用再亲自去干那些烦人的或是危险的工作了。

所以，机器人常常被用去干一些人类不感兴趣的工作，如修剪草坪、处理炸弹等。机器人特别适合和擅长干这种事，这是因为：

它们从不会感到厌倦。

它们从不介意干危险的事。

它们的动作比人类更精确。

它们比人类更有劲。

它们从来不会忘记命令和工作程序。

它们拥有令人难以置信的稳定的手，特别适合于做像脑部手术这样精细的事。

它们可以整夜不睡觉。

它们一贯任劳任怨，人们让它做什么它就做什么。

机器—机器通信 第12篇

机器人足球是一个典型的智能机器人系统[1]。其机器人 (小车) 控制系统的基本任务是:接收决策系统通过无线通信发射装置传来的运动控制指令, 然后根据接收到的运动指令控制小车左、右轮的速度以实现规划的运动。机器人能否正确接收运动控制指令, 决定于无线通信系统的性能。开发出通信速率高、集成度好、可靠性高、抗干扰能力强的无线通信系统对于赢得比赛具有重要的意义。

1 无线收发模块

1.1 控制系统结构

机器人控制系统主要包括微处理器单元、无线接收单元、机器人ID编码单元、电机驱动单元、速度检测单元、电源单元等。系统结构框图见图1。

LPC2132芯片是一款内置Flash存储器、拥有ARM7TDMI-S内核的微处理器[2]。通过无线收发模块, 与上位机 (PC机) 实现无线通信。当微处理器接收到上位机发来的信息后, 先对命令进行解释, 实现PID、PWM算法, 然后使能电机驱动电路, 输出运动控制指令驱动电机, 实现机器人左、右轮的启停、正反转和转动。

1.2 无线收发模块

BIM-418 (433) -F无线收发模块是英国Radiometrix公司的一款低功耗超高频数据收发模块, 载波频率分别为418 MHz和433 MHz, 具有通信速率高、性能可靠、体积小的优点, 只接少许外围电路即可工作, 使用非常方便, 既可发送又可接收。无线收发模块与微处理器LPC2132的接线见图2。模块15脚 (发射允许端) 接为高电平, 禁止发射功能, 16脚 (接收允许端) 接为低电平, 使能接收功能。模块12脚RXD端为接收到的数据信息, 11脚为载波测试端, 该端为低时12脚的数据有效。

主要特性为:微型PCB (印制电路板) 叠层结构;工作在业余无线电波波段;可双向传送;单向传输速率可达到40 kbit/s;室内有效范围为20 m, 空旷处有效范围为100 m;工作电压范围4.5 V～5.5 V, 工作电流小于15 mA;可与CMOS逻辑和TTL逻辑兼容。

2 通信方式

在机器人足球比赛过程中, 机器人的无线通信协

议采用广播式通信方式[3]。上位机通过无线通信设备, 每隔20 ms～30 ms发出一帧数据 (规划场上所有机器人运动的控制命令) , 每个机器人全部接收, 然后机器人根据自己的地址编号 (机器人ID编码) , 从数据串中确定出发给自己的命令。每个机器人ID编码通过机器人车载控制板上的拨码开关来设定。接线电路见图3。

下面以上位机控制2台机器人为例说明数据接收和发送帧格式, 见图4。上位机发送的数据帧格式为3字节的起始帧头 (同步码) , 6字节的数据和1字节的校验码, 即每次一帧发送10字节。

BIM-418 (433) -F无线收发模块具有高灵敏度的特性, 由于比赛环境存在各种干扰和噪声, 它可能接收杂波并处理。因此, 在每个数据帧之前要先发几字节的同步码, 以实现数据的区分和同步。虽然干扰基本是随机的, 但是若使用1字节的帧头, 很难保证干扰和有效数据的区分。本系统协议使用3字节的帧头, 它们的字码分别为2个55H和1个FAH。通过实践发现, 干扰波产生连续55H、FAH、55H字码的概率很小, 这种方法可以确保有效数据的确认。

3 程序

机器人无线接收程序是串行通信中断服务程序, 其流程框图见图5。由流程图可知, 必须通过启始同步码3道关验证, 才能开始接收数据。一帧数据接收完后, 字节还要进行CRC (循环冗余校验) 。CRC校验字节是每个数据字节相互异或后的结果。接收到的数据校验正确则接收, 否则放弃这帧数据。

4 干扰与噪声

造成无线通信系统可靠性不高的原因很多, 主要原因是存在着各种噪声和干扰。它们的来源不同, 有电台干扰、通信信号干扰及驱动左右轮的直流电机产生的干扰。在机器人足球比赛中, 还有同频道干扰、邻道干扰以及系统设备本身所产生的各种噪声等。

为了抑制系统干扰及噪声, 应尽可能提高无线模块的工作电压和发射功率。发射器是通过通信线缆与上位机相连的, 发射器输入端加上光电隔离电路, 以排除上位机的干扰。使用的发射和接收天线的长度保持一致, 且均垂直于水平面向上。

通信中出现失误的情况是难以避免的, 因此在通信协议中加入起始帧头和校验码, 通过抗干扰方法设计接收软件程序, 提高数据接收的准确性。

5 结束语

采用成熟的商业化的无线通信模块BIM-418 (433) -F, 对于缩短开发周期、确保通信系统的高度可靠性具有重要意义。开发出的系统具有结构简单、无调整器件、抗干扰性好、运行稳定等优点, 已经成功应用于参加的机器人足球比赛实践中。

摘要：快速、准确地通过无线通信方式收发指令对于足球机器人完成比赛任务是极其重要的。以BIM-418 (433) -F无线收发模块为核心, 辅之以ID编码电路实现机器人无线通信系统的设计。叙述了机器人无线接收程序的算法。在发送模块中使用光电隔离电路, 以排除上位机的干扰。在通信协议中加入起始帧头和校验码, 以确保通信数据的准确性。该系统具有体积小、无调整器件、集成度好、通信速率高、抑制杂波干扰强等优点, 能够满足机器人足球比赛高灵敏度、高可靠性、实时性强的品质要求, 对其他领域的无线数据传输系统的设计具有一定的参考价值。

关键词：无线通信,BIM-418 (433) -F,足球机器人,通信协议

参考文献

[1]洪炳熔.机器人足球比赛——发展人工智能的里程碑[J].电子世界, 2000 (4) :4-5.

[2]周立功, 张华, 等.深入浅出ARM7-LPC213X/214X[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2005.