多机器人通信技术论文范文

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1系统硬件设计

1.1硬件系统硬件系统是将系统进行模块化分解来进行设计，主要包括CC2530芯片模块，电源模块，射频电路模块，控制芯片与机器人对接模块。其中CC2530芯片是一款用于嵌入式应用的系统芯片，由TI公司推出，是一种使用了IEEE802.15.4标准的ZigBee和ZigBeeRF4CE解决方案的系统。CC2530内部已集成了一个8051微处理器与高性能的RF收发器。CC2530能够以非常低的总材料成本建立强大的网络节点，拥有较大的Flash，其存储容量多达256KB，它是理想的ZigBee专业应用芯片[5]。电源模块为3.3V与5V供电，控制芯片与机器人对接模块包括稳压部分，电平转换部分以及串口。各部分原理如图3。

1.2测试平台测试平台以3个轮式智能小车作为智能机器人模型进行搭建，智能小车为飞思卡尔车模改装的，智能小车采用红外传感器、摄像头、超声波定位仪等设备进行信息的反馈，使每个机器人具有自动避障，实时调控和定位功能，图4所示。

2系统软件设计

该软件程序主要包括模块的定义、参数类型的初始化以及各个模块功能的实现方式3个部分。模块的定义是用来确定节点的性质，如其中的协调机器人定义为FFD，向其提供全部的IEEE802.15.4MAC服务，要求其既可以发送和接收数据，还具备路由功能，而其他机器人只需向其提供部分IEEE802.15.4MAC服务，因此只需将它们定义为RFD设备，让它们具备发送和接收数据，而不充当协调点和路由节点。初始化的目的则是配置系统参数，首先定义系统的时钟信号，然后定义ZigBee芯片所连接的MCU类型和型号，接着定义通信模块性质即定义通信模块所在节点为全功能节点还是缩减功能节点及ZigBee网络层和MAC层的参数等[6]，如3个轮式机器人的16位PAN地址，无线发送信道的选择，发送接收频率，校验方式等。模块功能的实现是通过将每个模块分配一个16位的PAN标志符，作为区分每个终端设备的唯一标志，人所面对的主控模块终端拥有最高的优先级别，并且可以单独控制每个机器人的行为，也可以向所有机器人发送协作控制命令，让机器人自行协作运动，当协作命令发送后，机器人将以协调机器人作为核心，按照队形坐标进行编队运行，在此过程中软件设定队形坐标检测时间，当实际队形坐标与超声辅助系统提供的坐标信息不符时，协调机器人可以通过发送命令的方式控制其他机器人进行相对位置的调整，从而达到人机通信与机器人间相互通信的目的。具体流程图如图5。

3实验结果与问题分析

3.1实验结果展示通过实验情况可以看到：利用ZigBee无线通信技术设计的通信系统，可以实现多机器人间的组网通信，从而实现编队控制，在此通信系统的控制下，3个轮式机器人不但可以通过人机控制方式进行三角形与直线型编队间的相互变换，还可以在机器人间相互通信的基础上，自动地达到编队的目的。

3.2实验问题分析1)在实验过程中，由于实验测试平台采用超声波辅助定位模块，故实验场地中设有超声定位的固定参考点，因此不同的实验场地智能机器人的定位需经过测试进行调整，当然辅助定位也可以采用其他模块进行，这并不会影响此通信系统的性能，依然可以很好地完成队形间的变换。2)在实验过程中，由于超声定位的坐标返回值与系统设置的相对坐标数值不可能完全吻合，因此在实际应用中，将系统坐标数值设置为区间值，即当超声定位模块返回的坐标值在系统相对坐标值范围内就认为已经运行到指定位置，便进行下一步运行，因此在不同的实验测试过程中队形可能会出现一些误差，但这种误差经过对系统坐标区间值范围的调整可以适当减小，达到误差允许范围内，因而对编队的美观性影响不大。

4结束语

笔者在ZigBee技术的基础上设计了一种将人机通信和多机器人间相互通信相结合的通信系统。在一定的空间范围内，该通信系统既使机器人自身具有一定的智能性，又不脱离人的掌控，不仅发挥了ZigBee技术低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的优点，还使机器人充分利用了时间上空间上的分布性与高效性从而更好的协作，共同完成任务，展示其良好的应用价值。

作者：昶旭阳邓彦松单位：西南民族大学电气信息工程学院