多機器人通信技術論文范文

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1系統(tǒng)硬件設計

1.1硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)是將系統(tǒng)進行模塊化分解來進行設計，主要包括CC2530芯片模塊，電源模塊，射頻電路模塊，控制芯片與機器人對接模塊。其中CC2530芯片是一款用于嵌入式應用的系統(tǒng)芯片，由TI公司推出，是一種使用了IEEE802.15.4標準的ZigBee和ZigBeeRF4CE解決方案的系統(tǒng)。CC2530內(nèi)部已集成了一個8051微處理器與高性能的RF收發(fā)器。CC2530能夠以非常低的總材料成本建立強大的網(wǎng)絡節(jié)點，擁有較大的Flash，其存儲容量多達256KB，它是理想的ZigBee專業(yè)應用芯片[5]。電源模塊為3.3V與5V供電，控制芯片與機器人對接模塊包括穩(wěn)壓部分，電平轉(zhuǎn)換部分以及串口。各部分原理如圖3。

1.2測試平臺測試平臺以3個輪式智能小車作為智能機器人模型進行搭建，智能小車為飛思卡爾車模改裝的，智能小車采用紅外傳感器、攝像頭、超聲波定位儀等設備進行信息的反饋，使每個機器人具有自動避障，實時調(diào)控和定位功能，圖4所示。

2系統(tǒng)軟件設計

該軟件程序主要包括模塊的定義、參數(shù)類型的初始化以及各個模塊功能的實現(xiàn)方式3個部分。模塊的定義是用來確定節(jié)點的性質(zhì)，如其中的協(xié)調(diào)機器人定義為FFD，向其提供全部的IEEE802.15.4MAC服務，要求其既可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，還具備路由功能，而其他機器人只需向其提供部分IEEE802.15.4MAC服務，因此只需將它們定義為RFD設備，讓它們具備發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不充當協(xié)調(diào)點和路由節(jié)點。初始化的目的則是配置系統(tǒng)參數(shù)，首先定義系統(tǒng)的時鐘信號，然后定義ZigBee芯片所連接的MCU類型和型號，接著定義通信模塊性質(zhì)即定義通信模塊所在節(jié)點為全功能節(jié)點還是縮減功能節(jié)點及ZigBee網(wǎng)絡層和MAC層的參數(shù)等[6]，如3個輪式機器人的16位PAN地址，無線發(fā)送信道的選擇，發(fā)送接收頻率，校驗方式等。模塊功能的實現(xiàn)是通過將每個模塊分配一個16位的PAN標志符，作為區(qū)分每個終端設備的唯一標志，人所面對的主控模塊終端擁有最高的優(yōu)先級別，并且可以單獨控制每個機器人的行為，也可以向所有機器人發(fā)送協(xié)作控制命令，讓機器人自行協(xié)作運動，當協(xié)作命令發(fā)送后，機器人將以協(xié)調(diào)機器人作為核心，按照隊形坐標進行編隊運行，在此過程中軟件設定隊形坐標檢測時間，當實際隊形坐標與超聲輔助系統(tǒng)提供的坐標信息不符時，協(xié)調(diào)機器人可以通過發(fā)送命令的方式控制其他機器人進行相對位置的調(diào)整，從而達到人機通信與機器人間相互通信的目的。具體流程圖如圖5。

3實驗結(jié)果與問題分析

3.1實驗結(jié)果展示通過實驗情況可以看到：利用ZigBee無線通信技術設計的通信系統(tǒng)，可以實現(xiàn)多機器人間的組網(wǎng)通信，從而實現(xiàn)編隊控制，在此通信系統(tǒng)的控制下，3個輪式機器人不但可以通過人機控制方式進行三角形與直線型編隊間的相互變換，還可以在機器人間相互通信的基礎上，自動地達到編隊的目的。

3.2實驗問題分析1)在實驗過程中，由于實驗測試平臺采用超聲波輔助定位模塊，故實驗場地中設有超聲定位的固定參考點，因此不同的實驗場地智能機器人的定位需經(jīng)過測試進行調(diào)整，當然輔助定位也可以采用其他模塊進行，這并不會影響此通信系統(tǒng)的性能，依然可以很好地完成隊形間的變換。2)在實驗過程中，由于超聲定位的坐標返回值與系統(tǒng)設置的相對坐標數(shù)值不可能完全吻合，因此在實際應用中，將系統(tǒng)坐標數(shù)值設置為區(qū)間值，即當超聲定位模塊返回的坐標值在系統(tǒng)相對坐標值范圍內(nèi)就認為已經(jīng)運行到指定位置，便進行下一步運行，因此在不同的實驗測試過程中隊形可能會出現(xiàn)一些誤差，但這種誤差經(jīng)過對系統(tǒng)坐標區(qū)間值范圍的調(diào)整可以適當減小，達到誤差允許范圍內(nèi)，因而對編隊的美觀性影響不大。

4結(jié)束語

筆者在ZigBee技術的基礎上設計了一種將人機通信和多機器人間相互通信相結(jié)合的通信系統(tǒng)。在一定的空間范圍內(nèi)，該通信系統(tǒng)既使機器人自身具有一定的智能性，又不脫離人的掌控，不僅發(fā)揮了ZigBee技術低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的優(yōu)點，還使機器人充分利用了時間上空間上的分布性與高效性從而更好的協(xié)作，共同完成任務，展示其良好的應用價值。

作者：昶旭陽鄧彥松單位：西南民族大學電氣信息工程學院