基于ARM嵌入式系统的高空爬壁机器人.docx

基于 ARM 嵌入式系统的高空爬壁机器人于今,田蔚,李绍军A Wall2climbing Robot Platform with ARM EmbeddedSystemYU Jin , TIAN Wei ,L IShao2jun(重庆大学 机械工程学院七教 136 ,重庆400044)摘要:针对爬壁机器人及其作业环境的特点,文章介绍一种应用常见经济型器件构建的爬壁机器人平台,它满足低成本、装配简单、可扩展性好等要求。我们选择了高速低功耗的ARM芯片作为处理器,为机器人设计了丰富的功能,并与上位机视觉定位和控制系统结合,使其适用于导航与定位、运动控制策略、多机器 人系统体系结构与协作机制等领域研究。此项移动机器人平台的研究未来前景广阔。关键词:爬壁机器人;ARM;嵌入式系统;多机器人中图分类号 :TP24文献标识码:B文章编号:100024858(2008)0420039204引言最近数十年中,在机器人领域的研究重点从传统 的工业机器人转向了自主的移动机器人,最近,又从单 个机器人的控制转向了多机器人的协调控制。嵌入式 系统以应用为中心,计算机技术为基础,软、硬件可剪 裁,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积,功耗 要求严格的专用计算机系统。由于嵌入式系统具有微 内核、系统精简,强实时性、专用性强等特点,因此特别 适合具有实时性能要求的机电控制系统。在控制任务比较单一,控制逻辑结构比较简单的应用系统中,控制 软件的设计相对比较容易。随着控制功能和控制逻辑 变得日渐复杂,控制系统软件设计的工作量和时间也 会跟着成倍的增长,而且系统实时性也会受到软件复杂度的影响。为了保证系统的实时性,简化控制系统收稿日期:2007210216作者简介:于今(1964—) ,男,贵州安顺人,副教授,博士研究 生,主要从事机电一体化、流体智能传动及控制工作。器、过滤器等阻力损失(一般取值≤0.05～0.10MPa)[10]。4结论(1)应根据喷气织机的数量和用气特性选择空压 机,对数量大、品种单一、运行平稳,要求压缩空气品质 高的系统宜采用离心式空压机以节约能源。对于小批 量、多品种喷气织机生产,用气负荷变化较大的系统, 宜采用并联特性好的螺杆式空压机;(2) 合理计算喷气织机耗气量和用气压力,正确 选择空压机台数,使空压机在较高负荷和高性能区运 行,这对节约能源至关重要;(3)应根据每个企业的生产规模、地理位置、当地气候条件和水资源条件选择空压机的冷却方式,充分利用当地廉价的能源,降低能源消耗,提高压缩机的运 行效率;(4) 合理选择机型和机台数量,螺杆机可采用多 台并联,离心机并联台数不宜多于3台;(5) 应合理确定系统压力 ,合理设计管道系统,尽 量降低空压站供气压力,减少安全阀开启、节约能源。参考文献:[1] 严鹤群,戴继光,徐立红,等. 喷气织机原理与使用[M].北京:中国纺织出版社,1996.[ 2 ] 王凤贵. 螺杆式空压机在纺织业的应用[J ] .纺织信息周 刊 ,2000 (2):12.[ 3 ] 李晓英.微油螺杆与无油螺杆的特点及运行费用比较[J ] . 压缩机技术 ,2005 (3) :24 -25.[4] 中国机械工业联合会. 压缩空气站设计规范[M]. 北京:中国计划出版社,2003.[5] 压缩空气站设计手册编写组. 压缩空站设计手册[M].北京:机械工业出版社,1993:163- 190.[6]彦鹤群,朱双霞.美国寿力(SULLAIR)24KT型螺杆空压 机使用实践分析[J ] . 棉纺织技术 ,1997 ,25 (6) :51 -54.[7]杨寿亭.压缩空站的节能设计[J]. 节能,2003(1):42-44.[8] 许圣召. ZR 系列空压机的特性及使用实践[J]. 棉纺织技术 ,2001 ,29 (2) :49 -50.[9]津田驹工业株式会社.ZA喷气织机引进指南[J].2000(12) :2 -5.[10] 郭兴峰. 现代织造技术[M]. 北京:中国纺织出版社,2004.软件的设计,在控制系统中引入嵌入式实时操作系统 成为越来越迫切的需要。同时,基于SOC技术的高性 能 32位嵌入式微处理器的出现也为实时操作系统的 引入奠定了物质基础。基于高性能嵌入式微处理器和实时操作系统的嵌入式实时系统必将是机电控制系统 的发展方向。本文提供了一种价格经济,功能丰富的机器人平 台。它适用于导航与定位、运动控制策略、多机器人系 统体系结构与协作机制等领域的研究。它的硬件成本 在一千元左右,而且制造简单,维护方便。这是一种开 放式的平台,具有丰富的接口,用户可以很容易的添加 修改软硬件,以适应不同用途。1 LPC2214简介ARM7TDMI是世界上广泛使用的32位嵌入式R