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基于ARM与Linux的排爆机器人系统设计

杨跃  
【摘要】: 近年来随着全球反恐形势的日益严峻,恐怖袭击事件在国内频频发生,武警及公安部门对排爆机器人的需求量巨大。目前市场上的排爆机器人产品多采用工控机作为硬件平台,使用商业化的操作系统,产品成本较高,不利于大范围推广。本文通过对排爆机器人的需求进行分析,从实际应用的角度出发,提出了一种基于ARM9处理器及嵌入式Linux操作系统的低成本排爆机器人系统方案,大幅降低了排爆机器人的开发成本,不但具有很好的经济效益,而且具有重要的社会意义。 文中硬件平台的设计,采用模块化、小型化的设计思路,在S3C2410处理器核心模块的基础上,设计开发了处理器转接模块、运动控制模块、数据采集模块及电源模块。其中运动控制模块采用复杂可编程逻辑器件实现,兼容PC104总线协议,电机控制信号全部隔离输出,具有电路结构简单、抗干扰能力强、升级容易等特点;数据采集模块使用SPI接口的低功耗AD转换芯片实现,正常工作情况下耗电量仅为2mW。本文在硬件平台上移植了开源的U-Boot启动引导程序及2.6.22版本的Linux内核,并利用Busbox构建了YAFFS根文件系统,搭建了完整的嵌入式软件开发环境,为自行开发的运动控制卡及数据采集卡编写了驱动程序,可供应用程序直接调用。为测试排爆机器人的远程遥控功能,本文还开发了基于POSIX多线程技术的排爆机器人多任务管理程序以及基于VB6.0的上位机远程监控操作界面,在实验室环境下搭建了排爆机器人实验平台。 经实验测试排爆机器人能够实现远程遥控功能,完成上仰、下潜、上下楼梯等基本动作,具有良好的实时性和较强的抗干扰能力,基本实现了排爆机器人的设计要求。


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