基于GSM和ZigBee技术的服务型移动机器人控制系统设计

论文摘要

随着社会的进步和发展,人们生活水平的提高,能够帮助人类完成简单的工作并可以与人进行基本沟通的机器人,越来越受到人们的青睐,成为继工业机器人之后又一个研究热点。服务型机器人定位的服务对象是普通人,提供一个好的交互手段是机器人考虑的首要问题。近年来,移动通讯技术的迅猛发展,而且资费也逐年下调,可见手机作为机器人的远程控制终端是最合适的了。但是当操作者离机器人相对较近时,手机通讯就比较浪费了,近距离无线通讯刚好可以弥补这个缺陷。近距离通讯方式目前比较多,如红外、蓝牙、ZigBee等,这些通讯各有特点,考虑到各方面的因素,设计中选用了ZigBee技术。本课题的内容是在于建立一个可以在家庭、超市、餐馆等环境应用的多功能服务型移动机器人系统。在设计中建立了机器人的运动模型,主要研究了机器人本身的控制系统及无线通讯功能的实现。按照机器人的总体控制方案和模块化的设计思路,详细介绍了机器人的微控制器模块、传感器模块、电机驱动模块、电源模块和无线通讯模块（GSM模块和ZigBee模块）等模块的电路设计和软件编程。重点介绍了GSM模块的短消息功能和ZigBee模块的组网功能。用ZigBee模块组建的网络包含移动机器人、PC机和遥控器三个节点,其中机器人是网络的协调器,并且网络为星型结构。并在PC机上,用VC++6.0的串口控件编写了无线通讯软件,检验了ZigBee网络的可行性。最后,对所做的工作进行了总结,以及对今后的发展方向进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外服务型移动机器人发展状况
• 1.3 GSM 和ZigBee 在移动机器人中的应用
• 1.4 课题研究的目的和意义
• 1.5 课题来源及研究内容
• 第2章 机器人控制系统总体设计及运动学模型建立
• 2.1 移动机器人控制系统总体设计
• 2.2 移动机器人的运动学模型
• 2.3 本章小结
• 第3章 移动机器人控制系统硬件设计
• 3.1 微控制器模块
• 3.1.1 微处理器的选择及特性
• 3.1.2 微处理器软件调试接口电路
• 3.2 电机驱动模块
• 3.2.1 驱动方式的选择
• 3.2.2 电机驱动控制电路
• 3.3 传感器模块
• 3.3.1 光电编码器
• 3.3.2 红外避障传感器
• 3.4 液晶显示模块
• 3.5 GSM 模块
• 3.5.1 GSM 模块TC35i 介绍
• 3.5.2 GSM 通讯电路的实现
• 3.6 ZigBee 模块
• 3.6.1 ZigBee 芯片的选择与介绍
• 3.6.2 ZigBee 芯片硬件电路的实现
• 3.7 电源模块
• 3.8 本章小节
• 第4章 移动机器人控制系统软件设计
• 4.1 GSM 模块软件实现
• 4.1.1 短消息模式的选择
• 4.1.2 AT 指令
• 4.1.3 TC35i 模块的初始化
• 4.1.4 短信息的发送和接收
• 4.2 ZigBee 模块软件设计
• 4.3 传感器软件设计
• 4.4 液晶显示软件设计
• 4.5 电机控制软件设计
• 4.6 本章小结
• 第5章 移动机器人近距离无线通信网络的实现
• 5.1 ZigBee 技术简介
• 5.2 ZigBee 协议栈介绍
• 5.3 网络拓扑结构
• 5.4 ZigBee 网络的建立
• 5.4.1 网络的硬件设计
• 5.4.2 网络实现及节点的软件设计
• 5.5 图形用户界面的设计与实现
• 5.6 本章小结
• 结论
• 附录
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢