基于ARM的电力线巡检机器人运动控制器的研究

论文摘要

输电线路巡检机器人是一种用于巡查输电线路故障的自动装置,巡线中采用机器人技术可以减轻作业强度、降低费用、提高巡检质量。本文采用PHILIPS公司的32位ARM处理器LPC2210为核心设计了巡线机器人运动控制器;采用NS公司的专用电机驱动芯片LMD18245设计了电机驱动部分;应用ProtelDXP设计了控制器及电机驱动电路的原理图及PCB布线;针对机器人工作在架空输电线路上,存在电磁干扰及雨雪天气的影响,设计了控制器的屏蔽封装,保证了控制器的稳定性;控制器电路结构采用了模块化设计,从而使硬件系统具有良好的扩展性。

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摘要

ABSTRACT

第一章引言

1.1 课题背景及意义

1.2 国内外研究动态

1.3 课题研究内容

第二章巡线机器人机械结构及越障过程

2.1 巡线机器人机械结构及动作原理

2.1.1 概述

2.1.2 机器人的基本动作

2.1.3 输电线路常见障碍

2.1.4 机器人的越障动作流程

2.2 巡线机器人运动控制器的要求

第三章巡线机器人运动控制器的硬件设计

3.1 控制器总体设计方案

3.1.1 方案选定

3.1.2 控制器的组成

3.2 ARM 处理器的体系架构

3.2.1 ARM 简介

3.2.2 ARM 微处理器结构

3.3 LPC2210 处理器硬件结构

3.3.1 概述

3.3.2 LPC2210 特性

3.3.3 LPC2210 结构框图

3.3.4 LPC2210 功能描述

3.4 运动控制器的电路设计

3.4.1 电源电路

3.4.2 复位电路

3.4.3 CPU 及时钟电路

3.4.4 存储器电路

3.4.5 JTAG 接口电路

3.4.6 串口通信电路

3.4.7 GPIO 接口电路

3.5 电机驱动模块

3.5.1 电机选型

3.5.2 电机驱动器

3.5.3 电机驱动模块电路设计

3.6 传感器

第四章运动控制器PCB、电磁兼容及安全封装设计

4.1 电磁兼容理论概述

4.1.1 电磁干扰的三要素

4.1.2 电磁干扰的控制策略

4.2 印刷电路板的电磁兼容设计方法

4.2.1 集成电路芯片与电磁兼容设计

4.2.2 元器件的布局和布线

4.2.3 去耦电容的配置

4.2.4 合理选择导线宽度及过孔数目

4.2.5 印刷电路板板层配置

4.2.6 印刷电路板基板材料的选择

4.3 控制器印刷电路板设计

4.4 控制器的安全封装

4.4.1 概述

4.4.2 屏蔽原理

4.4.3 封装壳体设计

第五章结论

参考文献

致谢

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