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基于Wi-Fi的遥操作移动机器人研究

夏则恒  
【摘要】:随着网络技术与机器人技术的飞速发展,基于网络的遥操作移动机器人已经在很多领域得到应用。温室大棚施药作为设施农业生产中重要的环节,其施药方式主要以人工背负喷雾器手动施药为主,其机械化水平低,劳动强度大。因此将网络遥操作移动机器人技术应用到温室大棚施药领域具有重要的意义。本文设计的基于Wi-Fi网络的遥操作移动机器人控制系统,整体上分为手持遥控终端和机器人车载系统端两个部分,它们之间通过无线路由器进行远程通信。其中无线路由器通过Wi-Fi网络与手持遥控终端通信,通过串口与车载主控制器通信。本文首先结合温室大棚工作条件,确定了机器人车体移动机构和转向机构。采用STC12C5S60S2单片机作为车载系统主控芯片,控制车载系统各功能模块工作。采用OpenWrt系统为路由器系统,在编译、配置了OpenWrt系统后,基于此系统开发了网络转串口应用同时构建了视频服务器。采用基于Android系统的智能手机作为手持遥控终端硬件平台,运用多线程技术,结合Java语言编写具有视频监控和传感器数据显示功能的客户端。客户端通过Socket通信技术实现与车载系统数据传输,通过HTTP协议访问车载视频服务器并实时显示视频。车载系统中,设计了差速电机驱动电路并结合PWM技术对差速电机进行调速控制;设计了步进电路驱动电路控制机器人车体转向;采用多个超声波模块对机器人车体周围障碍物进行测距,所测距离信息供遥操作人员做避障参考;设计了光电编码器鉴相电路,并结合PID控制算法,实现了对机器人车体运动的闭环控制。最后,本文制作出机器人车体以及车载系统主控制器,并结合手持遥控终端进行了整体实验。实验中,手持终端能够远程精确控制机器人车体运动,并实时显示车载摄像头拍摄的视频以及车载传感器所测的数据信息。实验表明,系统的实时性好、稳定性强。本文设计的机器人车体可以作为温室大棚施药装置安装平台,施药人员利用遥控终端控制机器人车体运动,从而实现施药。


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