无线控制可视救援机器人系统的设计与实现Word下载.docx
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德普斯机械手
该模块是德普斯公司推出的机械手，硬件和功能完全能够满足机械手的多角度灵活活动，完成各种复杂动作。
◆无线摄像头：
台电摄像头
该模块是台电公司推出的无线摄像头模块，硬件和功能完全能够满足实时远距离无线视频监控。
◆无线传输模块：
AY-RF905无线模块。
三、系统设计
1、硬件设计
下图为硬件系统设计框图
图1硬件系统框图
2、软件设计
下图为软件设计框图
无线控制板程序
达盛51单片机
小车驱动程序
机械手控制程序
图2软件系统框图
四、功能模块设计
1、硬件模块设计
①、AY-RF905模块的Nordic公司的nRF905芯片如图所示：
图3nRF905芯片引脚图
②、引脚概述
③、单片机模块：
采用达盛51单片机开发平台，平台结构如图所示：
图4达盛平台PCB图
图5达盛平台PCB3D图
图6达盛平台原理图
⑤、六自由度机械手
图8六自由度机械手
●产品简介
◆手爪：
内宽8.26厘米，手长8.26厘米，高2.85厘米，
◆最大负重：
403.41克
◆手可达区域：
49.53厘米
◆各部运动范围：
0—180度
◆肘到腕距离：
14厘米
◆基座到肘距离：
20厘米
◆腕到手爪心距离：
17.8厘米
◆机械手自重（包括伺服电机）：
1.06公斤
◆超级扭矩齿轮645系列伺服电机（旋转肘部使用）：
3极马达，金属齿轮，双滚珠轴承，4.8伏扭矩：
7.7公斤/厘米，6.0伏扭矩：
9.6公斤/厘米
4.8伏速率：
0.24秒/60度，6.0伏速率：
0.19秒/60度
尺寸：
40.6X19.8X37.8毫米
重量：
60克
◆标准金装475系列伺服电机（旋转基座、腕、手爪使用）：
3极马达，卡博来特齿轮，滚珠轴承
4.8伏扭矩：
4.4公斤/厘米，6.0伏扭矩：
5.5公斤/厘米
0.23秒/60度，6.0伏速率：
0.18秒/60度
38.8X19.8X36毫米
40克
◆225系列伺服电机（旋转手腕使用）：
3极费莱特马达，
3.9公斤/厘米，6.0伏扭矩：
4.8公斤/厘米
0.14秒/60度，6.0伏速率：
0.11秒/60度
32.4X16.8X31毫米
27克
◆内芯式805BB系列电机（旋转肩部使用）：
双滚珠轴承，定制内置式芯片
16公斤/厘米，6.0伏扭矩：
27.4公斤/厘米
0.20秒/60度，6.0伏速率：
0.14秒/60度
66X30X58毫米
152克
⑦、无线摄像头
图6无线摄像头
◆镜头类型CMOS
◆摄像头像素500万
◆摄像头分辨率640×
480
◆最高分辨率（像素）640×
◆最大帧数30帧
◆色彩位数24位
◆成像距离35mm-无穷远
◆对焦方式手动
◆对焦方式/范围手动调焦模式
◆镜头带红外夜视500万高像素镀膜镜头
◆支持系统Windows2000/2003/XP/Vista/7，Mac，Linux
◆接口类型USB2.0
◆外观色彩象牙白
◆附件电源适配器
◆其他参数全球首创2000米无线距离
◆增强型2.4G无线技术
◆内置高品质降噪麦克风
◆全新红外夜视镜头
◆4节AAA电池供电，可外接电源供电
⑧、自制小车
◆车身：
长*宽170mm*350mm
◆电机：
6V直流电机
⑨、照明系统
◆5VLED灯
2、软件模块设计
①基于达盛51单片机的无线总控制平台程序流程图
②基于达盛51单片机的机器人控制程序流程图
五、作品性能测试与分析
1、视频监视系统测试
将无线摄像头的USB无线接收器接入到PC机的USB接口，打开摄像界面，可以看到清晰的图像画面。
2、控制台系统测试
用达盛51平台和无线传输模块构成的总控制台，主要负责六自由度机械手和移动平台的控制，包括六自由度的各个电机的动作控制和移动平台的前进、后退、左转、右转等控制，通过操作控制控制平台可以让机械人完成各种动作，经测试移动，搬运都非常成功和稳定。
六、创新总结
该作品使用达盛公司达盛51单片机开发平台，再配合无线摄像头、德普斯的六自由度机械手和自制的移动动力系统平台，完成了一个远程无线遥控的可视控制的救援机械人，当灾害发生时、搜救工作复杂、危险，紧迫，我们的救援机器人以其体积小，灵活性大，可实现远程监视与控制等优点，为救援提供了极大的方便。
如井下救援，有毒环境救援，火灾救援等领域，我们的机器人将会发挥它巨大的作用；
现在各个国家都在研究这项技术。
目前，我们做的是有线控制的，如果将机器人进行适当改进，便可实现无线控制救援。
参考文献
1、周力功等编著.《ARM&
WinCE实验与实践-基于S3C2410》.北京航空航天大学出版社.2007年7月第1次印刷
2、张冬泉等编著.《WindowsCE使用开发技术（第2版）》.电子工业出版社.2009年3月第1次印刷
3、李大为等编著.《WindowsCE工程实践完全解析》.中国电力出版社.2008年10月第1次印刷
4、邱仲潘等译.《VisualC++6从入门到精通》.电子工业出版社.1999年1月第1次印刷
5、《WinCE指导书》北京达盛科技公司
6、《六自由度机械手使用说明书》深圳德普斯公司
附件一：
//达盛51单片机平台控制程序源代码
#include"
def.h"
./SPI/SPI.h"
./nRF905/nRF905.h"
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitrobotkg=P3^2;
sbitdengkg=P3^3;
//0123456789ABCDEF
ucharcodetab1[]={'
0'
'
1'
2'
3'
4'
5'
6'
7'
8'
9'
A'
B'
C'
D'
E'
F'
};
ucharcodetab2[]={0xee,0xde,0xbe,0x7e,0xed,0xdd,0xbd,0x7d,0xeb,0xdb,0xbb,0x7b,0xe7,0xd7,0xb7,0x77};
ucharcodetab3[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7};
unsignedcharTxBuf[28]={0};
unsignedcharRxBuf[28]={0};
//unsignedcharPcTx_Buf[6];
unsignedchartf=0;
voiddelayms（uintn）
{
uinti,j;
for（i=0;
i<
n;
i++）
{
for（j=0;
j<
125;
j++）;
}
}
voidDelay（unsignedcharn）//1mS
unsignedchari;
while（n--）//2uS
80;
i++）;
//80*8uS=640uS
voidkey_delay（）
unsignedinti,j;
for（i=1;
=50;
{for（j=1;
=100;
/////////////////
//sendthecommand
/*voidsend_comd（unsignedcharvalue）
{unsignedchari;
ES=0;
EA=0;
PcTx_Buf[0]=value|0xf0;
PcTx_Buf[1]=value|0xf0;
PcTx_Buf[2]=value|0xf0;
PcTx_Buf[3]=value|0xf0;
PcTx_Buf[4]=value;
PcTx_Buf[5]=value|0xf0;
=5;
i++）
SBUF=PcTx_Buf[i];
while（TI==0）;
TI=0;
ES=1;
EA=1;
}*/
voidmain（）
uchara,b;
//unsignedcharled1_count=0;
//unsignedcharled2_count=0;
//unsignedcharlight;
//================NRF905初始化
nRF905Init（）;
//================
Config905（）;
//ConfignRF905module
TxBuf[0]=0xff;
TxBuf[1]=0xff;
TxBuf[2]=0xff;
TxBuf[3]=0xff;
//ledclose
//SetRxMode（）;
//SetnRF905inRxmode
SetTxMode（）;
while
（1）
robotkg=1;
dengkg=1;
for（b=0;
b<
4;
b++）
P1=tab3[b];
delayms（25）;
if（robotkg==0）
TxBuf[3]='
G'
;
TxPacket（TxBuf）;
//TransmitTxbufferdata
TxBuf[3]=0xff;
if（dengkg==0）
H'
for（a=0;
a<
16;
a++）
if（P1==tab2[a]）
TxBuf[3]=tab1[a];
Nrf905驱动程序
nRF905.h"
#defineucharunsignedchar
unsignedcharTxAddress[4]={TX_ADDR_Byte0,TX_ADDR_Byte1,TX_ADDR_Byte2,TX_ADDR_Byte3};
RFConfigRxTxConf=
10,
RFConfig_Byte0,RFConfig_Byte1,RFConfig_Byte2,RFConfig_Byte3,RFConfig_Byte4,
RFConfig_Byte5,RFConfig_Byte6,RFConfig_Byte7,RFConfig_Byte8,RFConfig_Byte9
staticvoidDelay（ucharn）
uinti;
while（n--）
/*******************************************************************************************/
//functionInitIO（）;
初始化IO
voidnRF905Init（void）
/*SPIinit*/
SpiInit（）;
//CSN=1;
//Spidisable
//SCK=0;
//Spiclocklineinithigh
DR=1;
//InitDRforinput
AM=1;
//InitAMforinput
PWR_UP=1;
//nRF905poweron
Delay（4）;
TRX_CE=0;
//SetnRF905instandbymode
TX_EN=0;
//setradioinRxmode
//====================
/*
TX_EN_DDR=1;
TRX_CE_DDR=1;
PWR_UP_DDR=1;
DR_DDR=0;
CD_DDR=0;
*/
//functionWriteTxAddress（）;
写入目标地址
voidWriteTxAddress（void）
unsignedcharlen=（RxTxConf.buf[2]>
>
4）;
CSN=0;
//Spienableforwriteaspicommand
SpiWrite（WTA）;
//Writeaddresscommand
//for（i=0;
TX_AWF;
for（i=0;
len;
SpiWrite（TxAddress[i]）;
}
CSN=1;
//Spidisable
//functionConfig905（）;
//配置905寄存器
voidConfig905（void）
uchari;
//Spienableforwriteaspicommand
SpiWrite（WC）;
//Writeconfigcommand写放配置命令
RxTxConf.n;
i++）//Writeconfigrationwords写放配置字
SpiWrite（RxTxConf.buf[i]）;
//DisableSpi
WriteTxAddress（）;
//functionSetTxMode（）;
设置为发送模式
voidSetTxMode（void）
{
TX_EN=1;
Delay
（1）;
//delayformodechange（>
=650us）
}
//functionSetRxMode（）;
设置为接收模式
voidSetRxMode（void）
TRX_CE=1;
=650us）
//发送数据包
voidTxPacket（unsignedchar*TxBuf）
SpiWrite（WTP）;
//Writepayloadcommand
TX_PW;
RxTxConf.buf[4];
SpiWrite（TxBuf[i]）;
//Write32bytesTxdata
//Spidisable
//SetTRX_CEhigh,startTxdatatransmission
//while（DR!
=1）;
//SetTRX_CElow
/*
*******************************************************************************************
*读取数据包
*返回值:
1-成功接收到数据0-没有接收到数据
*/
unsignedcharRxPacket（unsignedchar*RxBuf）
if（DR）//DR高电平有接收到数据
TRX_CE=0;
//SetnRF905instandbymode
CSN=0;
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