摘 要：采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計了對移動機器人運動實時監(jiān)測和控制系統(tǒng)。以MC13214為主控芯片，采用Zigbee協(xié)議，對以MSP430單片機為微處理器的三輪機器人小車運動狀態(tài)數(shù)據(jù)的無線采集和傳輸，利用串口通信技術(shù)與上位機進(jìn)行通信。以Labview為開發(fā)平臺，構(gòu)建了數(shù)據(jù)采集、分析、處理與顯示系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：移動機器人 Zigbee 無線通訊 MSP430
1引言
   隨著社會發(fā)展和科技進(jìn)步，移動機器人在各行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。移動機構(gòu)主要有輪式、履帶式、腿式、蛇形式、跳躍式和復(fù)合式。輪式移動機器人具有自重輕、承載大、機構(gòu)簡單、驅(qū)動和控制相對方便、行走速度快機動靈活、工作效率高等優(yōu)點,而被大量應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、反恐防爆、家庭、空間探測等領(lǐng)域。本系統(tǒng)設(shè)計的是輪式移動機器人中最常見的機構(gòu)三輪移動機器人，采用MC13214芯片實現(xiàn)計算機和機器人之間的無線串行通信。MSP430F1611作為機器人MCU,采用PI控制算法調(diào)節(jié)PWM波的占空比完成電機調(diào)速，依靠差速實現(xiàn)靈活轉(zhuǎn)向。用MSP430片內(nèi)ADC采集三路加速度信號。
2系統(tǒng)整體概述
   系統(tǒng)通過三維加速度傳感器MMA7260實現(xiàn)對加速度的采集，以MC13214芯片按照RS232工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過無線通信模塊接收上位機的命令和發(fā)送機器人運動狀態(tài)信息。機器人端用MSP430單片機控制兩個后輪的直流電機，兩個光電編碼盤實時反饋雙輪轉(zhuǎn)速給MSP430單片機，并通過片內(nèi)的3路A/D模塊采集3路加速度信號，前輪采用一個萬向輪來保持機器人的平衡。上位機選用虛擬儀器開發(fā)平臺LabVIEW實現(xiàn)對小車運動的控制/數(shù)據(jù)的顯示和監(jiān)控界面設(shè)計。在該平臺下，添加Labview Instrument I/O函數(shù)模板本身提供的Scrial子VI，通過數(shù)據(jù)連接，可以實現(xiàn)Labview界面和無線收發(fā)模塊的實時通信。操作人員可以用鍵盤、鼠標(biāo)、操作手柄、虛擬控件等方式輸入機器人運行指令對機器人小車的運動控制,在計算機屏幕上顯示傳感器數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)框圖如圖1所示。 3系統(tǒng)的硬件設(shè)計
   系統(tǒng)采用以MC13214芯片為核心的無線通信模塊。MC13214是美國Freescale公司的一種短距離、低功耗，工作于2.4GHz的ISM（Industry Science Medical）波段，包含了Zigbee物理層（IEEE 802.15.4）協(xié)議的收發(fā)芯片。它內(nèi)嵌微處理器支持點對點、星形和網(wǎng)形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。芯片內(nèi)部包含了低噪聲的放大器、1.0mW高頻輸出放大器、VCO（壓控振蕩器）、片內(nèi)穩(wěn)壓電源和擴頻編/解碼。芯片按照IEEE 802.15.4物理層規(guī)范，在2MHz寬帶的信道上實現(xiàn)了250kbps的速率，采用O-QPSK實現(xiàn)調(diào)制/解調(diào)。