学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

面向突发事件的移动机器人功能模块的研究

作　者: 张臣
导　师: 丁承君
学　校: 河北工业大学
专　业: 机械工程
关键词: 移动机器人模块化 Zigbee 嵌入式
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 7次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

特种地面移动机器人在危险和突发情况下代替人执行任务中得到了越来越多的重视。现有机器人多是针对特定应用领域和工作任务设计研发，为了应对多样化的突发任务，导致大量基本形态雷同或相似的特种地面移动机器人的出现，在技术和资金上势必造成资源的巨大浪费。解决该问题的方法是将模块设计方法与移动机器人技术相结合，开发模块化移动机器人。本文对移动机器人进行模块化研究，不仅节省了开发成本和时间,而且为设备的更新与功能升级创造便利的条件。本项目以特种地面移动机器人为研究对象，对其进行模块化研究。以功能角度对移动机器人进行功能模块化分解，同时将嵌入式控制技术和无线自组网通讯技术融入到模块化研究中，对功能模块进行硬件设计和软件设计。主要研究内容如下：1.以反恐、救援、侦查三类特种地面移动机器人为研究对象，将模块化设计方法融入其中，从功能角度出发，选择功能模块划分方法。根据三流原则对三类移动机器人进行功能分析，建立功能结构，然后找出移动机器人之间的共享功能结构，最后根据共享功能结构进行模块划分。2.对功能模块核心部分进行硬件设计。采用基于Zigbee技术的芯片作为主要控制处理芯片，以此为基础对微控制器进行硬件设计，将微控制器作为所有功能模块设计的重要组成部分，同时设计过程中将能源电力、信息处理、数据通讯等功能全部集成到模块中去，最终完成对电机驱动模块、测速模块、加速度模块、温湿度模块、红外线人体感应模块、人机交互模块核心部分的硬件设计。提高功能模块间的独立性，实现模块的嵌入式智能化。3.对功能模块进行程序设计，以实现各自特有的功能。对Zigbee协议栈体系结构进行介绍，将Zigbee本身所具有的功能与为功能模块所编写的程序进行融合，实现了模块间的无线通讯。同时还对通信协议进行了规范。4.通过实验完成对功能模块的相关测试，测试内容将包括网络运行状态以及通过上位机界面展示功能模块的工作状态。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-14
  §1-1 课题研究背景及意义  8
  §1-2 模块化设计研究  8-11
    1-2-1 模块化设计思想  8-9
    1-2-2 模块化设计的研究现状  9-10
    1-2-3 模块化设计的发展趋势  10-11
  §1-3 模块化机器人研究综述  11-13
    1-3-1 模块化机器人研究现状  11-12
    1-3-2 模块化机器人现有方法  12-13
  §1-4 论文研究的主要内容  13-14
第二章移动机器人功能模块的划分  14-22
  §2-1 模块划分的方法研究  15-17
    2-1-1 自底向上的模块化设计方法  15
    2-1-2 模块划分的规则以及相关术语  15-16
    2-1-3 模块划分过程  16-17
  §2-2 特种移动机器人功能模块划分的实现  17-21
  §2-3 本章小结  21-22
第三章移动机器人功能模块的硬件设计  22-39
  §3-1 功能模块设计总体方案  22-23
  §3-2 微控制器模块  23-28
    3-2-1 微控制器的选择  23
    3-2-2 ZigBee技术  23-24
    3-2-3 CC2530 特点  24
    3-2-4 核心板硬件设计  24-26
    3-2-5 开发板硬件设计  26-28
  §3-3 电机驱动模块  28-29
    3-3-1 电机的介绍  28
    3-3-2 电机驱动模块核心部分的设计  28-29
  §3-4 测速模块  29-31
    3-4-1 霍尔元件介绍  29
    3-4-2 霍尔元件测速  29-30
    3-4-3 硬件结构设计  30-31
  §3-5 加速度模块  31-33
    3-5-1 加速度传感器ADXL345  31-32
    3-5-2 硬件结构设计  32-33
  §3-6 温湿度模块  33-35
    3-6-1 DHT11 数字温湿度传感器  33-34
    3-6-2 温湿度模块硬件结构设计  34-35
  §3-7 红外线人体感应模块  35-36
    3-7-1 人体感应传感器  35
    3-7-2 硬件结构设计  35-36
  §3-8 人机交互模块  36-38
    3-8-1人机交互模块硬件系统框图  36
    3-8-2 硬件设计  36-38
  §3-9 本章小结  38-39
第四章移动机器人功能模块的软件设计  39-59
  §4-1 IAR8051-EV开发环境  39
  §4-2 Zigbee的基本概念  39-40
    4-2-1 设备类型  39-40
    4-2-2 信道  40
    4-2-3 PANID  40
    4-2-4 描述符  40
  §4-3 ZigBee协议栈体系结构  40-43
    4-3-1 ZigBee物理层  41-42
    4-3-2 ZigBee MAC层  42
    4-3-3 ZigBee网络层  42-43
  §4-4 无线网络的形成  43-46
    4-4-1 创建网络  43-44
    4-4-2 设备加入网络  44-46
  §4-5 功能模块的程序设计  46-57
    4-5-1 人机交互模块程序设计  46-49
    4-5-2 电机驱动模块程序设计  49-50
    4-5-3 测速模块程序设计  50-51
    4-5-4 加速度模块程序设计  51-53
    4-5-5 温湿度模块程序设计  53-56
    4-5-6 红外线人体感应模块程序设计  56
    4-5-7 结论  56-57
  §4-6 通信协议  57-58
    4-6-1 控制通信协议  57
    4-6-2 感知通信协议  57-58
  §4-7 本章小结  58-59
第五章模块功能测试  59-64
  §5-1 建网入网  59-60
  §5-2 功能模块实验  60-63
    5-2-1 电机驱动模块  60
    5-2-2 测速模块  60-61
    5-2-3 加速度模块  61-62
    5-2-4 温湿度模块  62
    5-2-5 红外线人体感应模块  62-63
  §5-3 本章小结  63-64
第六章结论与展望  64-65
  §6-1 结论  64
  §6-2 展望  64-65
参考文献  65-67
致谢  67-68
攻读硕士期间所取得的相关科研成果  68

面向突发事件的移动机器人功能模块的研究

内容摘要

全文目录

相似论文