汪香念 韓軍良 唐傳勝 伏開心

摘 ? 要：本文采用32位ARM微處理器作為主控單元，采用ESP8266 WIFI模塊實(shí)現(xiàn)手機(jī)終端與機(jī)器人之間的無線通信，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)硬件電路，開發(fā)了系統(tǒng)程序，手機(jī)終端通過無線網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器人實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文的設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)了手機(jī)終端通過WIFI無線通信遠(yuǎn)程控制機(jī)器人的功能。

關(guān)鍵詞：無線網(wǎng)絡(luò);遠(yuǎn)程通信;智能控制;機(jī)器人;微處理器

1引言

隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)越來越成熟，人們開始考慮將其與機(jī)器人系統(tǒng)相結(jié)合，從而使機(jī)器人具有可遠(yuǎn)程控制的功能。無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中因具有有效距離長、傳輸速度快等特點(diǎn)的WIFI（無線局域網(wǎng)）技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用[1]，本文將其與機(jī)器人系統(tǒng)相融合，并使用ARM作為控制系統(tǒng)的核心，設(shè)計(jì)了一款基于無線網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人控制系統(tǒng)。

2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的基于WIFI的機(jī)器人控制系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)采用32位的ARM微處理器作為主控單元，輔以ESP8266WIFI模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，從而實(shí)現(xiàn)手機(jī)遠(yuǎn)程控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的功能。

本文采用ARM微處理器STM32F407ZET6微處理器作為控制系統(tǒng)的核心，STM32F407ZET6具有168MHz的高主頻和浮點(diǎn)運(yùn)算單元，使得計(jì)算的更加精確，提升了編碼的效率和控制算法的執(zhí)行速度。ARM微處理器與WIFI模塊實(shí)現(xiàn)通信并通過驅(qū)動(dòng)模塊控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。主控電路原理圖如圖2所示。

本文使用TB6612FNG芯片作為驅(qū)動(dòng)電路的核心，TB6612FNG能夠?qū)崿F(xiàn)兩通道輸出，且輸出的連續(xù)驅(qū)動(dòng)電流最大可達(dá)1.2A。機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電路原理圖如圖3所示。

采用ESP8266 WIFI模塊實(shí)現(xiàn)手機(jī)終端與機(jī)器人之間的無線通信，并使用AT指令對(duì)其進(jìn)行功能配置。ESP8266具有STA、AP及STA+AP三種工作模式[2]，本文采用AP模式，電路原理圖如圖4所示。ESP8266 WIFI模塊的RXD接STM32F407ZET6的USART1_TX，ESP8266 WIFI模塊的TXD接STM32F407ZET6的USART1_RX。

3系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要建立微處理器和WIFI模塊之間的通信，因此需要對(duì)微處理器的串口進(jìn)行初始化配置;還需要建立手機(jī)和WIFI模塊之間的通信，因此需要設(shè)計(jì)程序?qū)IFI模塊進(jìn)行功能配置（配置工作模式、波特率、WIFI名稱和密碼等）;此外為保證手機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)通過WIFI模塊傳輸給微處理器后，微處理器能通過相應(yīng)的程序段的運(yùn)行控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，還需對(duì)驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。

在主程序中設(shè)置兩個(gè)變量：WIFIdata1和WIFIdata2，通過程序設(shè)計(jì)使得這兩個(gè)變量為某個(gè)值時(shí)，機(jī)器人做出相應(yīng)的動(dòng)作（前進(jìn)、后退、加速、減速）。系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程如圖3所示。

4結(jié)論

本文采用ARM微處理器STM32F407ZET6作為控制核心，結(jié)合WIFI模塊，建立手機(jī)、WIFI模塊和微處理器三者之間的通信，再經(jīng)由驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制。將機(jī)器人系統(tǒng)與無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相融合具有操作方便、可遠(yuǎn)程控制的優(yōu)點(diǎn)，使得機(jī)器人在某些領(lǐng)域的應(yīng)用也變得更加智能。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡長鵬，馬海霞，林思敏. 一種基于WiFi無線通訊的智能插座設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 機(jī)電工程技術(shù)，2021， 50（08）： 70-73.

[2] 李雙斌，呂志華，朱鵬洲. 基于ESP8266的太陽能自動(dòng)跟蹤和智能控制裝置[J].南方農(nóng)機(jī)，2021，52（12）：37-39.

項(xiàng)目來源：1、河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目“空調(diào)壓縮機(jī)振動(dòng)噪聲的主動(dòng)補(bǔ)償控制策略研究”（21A413005）; 2、河南省重點(diǎn)研發(fā)與推廣專項(xiàng)（科技攻關(guān)）“新型高靈敏度智能壓電微生物傳感器構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)研究”。

作者簡(jiǎn)介：汪香念，女，河南商丘人，學(xué)生。