Статья опубликована в рамках: XLVI Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ» (Россия, г. Новосибирск, 07 июня 2018 г.)
Наука: Технические науки
Секция: Электротехника
Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции
дипломов
РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕСПРОВОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Среди наиболее популярных локальных беспроводных технологий на данный момент можно выделить следующие: Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee. Каждая из этих технологий имеет свои уникальные характеристики которые определяют соответствующие области применения. Важным аспектом выбора стандарта, является скорость передачи и радиус действия (таб.1).
Таблица 1.
|
|
|
|
|
|
Технология |
Wi-Fi |
Bluetooth |
ZigBee |
|
Стандарт связи |
IEEE 802.11 |
IEEE 802.15.4 |
IEEE 802.15.4 |
|
Пропускная способность |
600 Мбит/с |
до 3 Мбит/с |
250 Кбит/с |
|
Радиус действия, м |
до 320 м |
до 200 м |
до 100 м |
|
Размер стека протокола |
> 1000 кбайт |
> 250 кбайт |
32 – 64 кбайт |
|
Энергопотребление |
Высокое |
Низкое |
Низкое |
|
Частотный диапазон |
2.4, 5 ГГц |
2.4 ГГц |
2.4 ГГц |
|
Максимальное количество узлов в сети |
10 |
7 |
65536 |
|
Поддержка IP |
+ |
- |
- |
Для реализации был выбран стандарт Wi-fi, а именно IEEE 802.11n.
Основные преимущества:
- высокая скорости передачи информации;
- высокая надёжности передачи сообщений;
- большая зона покрытия;
- устойчивость к радиопомехам;
- удвоенная ширина канала;
- поддержка технологии MIMO.
При обмене данными в качестве транспортного уровня используется протокол TCP/IP. Он обеспечивает гарантированную отправку и доставку, сохранность информации, а также имеет средства управления потоком и коррекции ошибок.
Управление манипулятором осуществляется по схеме (рис. 1).
Рисунок 1. Структурная схема управления манипулятором
Параметры поворота выставленные в веб-интерфейсе передаются с помощью Wi-fi протокола на микроконтроллер ESP8266, который в свою очередь обрабатывает поток данных и отправляет их на контроллер Arduino Uno для дальнейшего формирования ШИМ сигнала на сервоприводы. Анализируя напряжение входного сигнала MG995 сравнивает его с напряжением потенциометра, исходя из полученной разницы, мотор вращает вал до тех пор, пока напряжения не сравняются. Подключение узлов манипулятора представлены на рисунке 2.
Рисунок 2. Подключение ESP8266 и сервоприводов к Arduino Uno
Для управления сервомоторами применялась стандартная библиотека Servo.h. Во избежание конфликтов между Wi-Fi модулем и USB-портом компьютера во время загрузки кода, использовалась библиотека softserial.h, которая имитирует последовательный порт на двух контактах.
Интерфейс управления сервомоторами был разработан в HTML с использованием библиотеки jQuery – библиотека JavaScript, фокусирующаяся на взаимодействии JavaScript и HTML (рис. 3).
Рисунок 3. Веб-интерфейс управления сервоприводами манипулятора
В ходе работы проводились измерения скорости передачи данных радиомодуля ESP8266 в здании (рис 4.). По мере удаления от модуля возникает существенная просадка по скорости, но для обмена пакетами этого хватает с запасом.
Рисунок 4. График зависимости скорости в здании
Список литературы:
- Таненбаум, Э., Уэзеролл, Д. Компьютерные сети. 5-е изд. — СПб.: Питер, 2012. — 960 с.
- Бурдаков С.Ф., Дьяченко В.А., Тимофеев А.Н. Проектирование манипуляторов промышленных роботов и роботизированных комплексов: Учеб. пособие для студ. вузов, обучающихся по спец. «Робототехнические системы» – М: Высш. шк., 1986. - 264 с.: ил.
- Петин В.А. Проекты с использование контроллера Arduino. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ-Петербург, 2015. – 464 с.: ил. – (Электроника)
дипломов
Оставить комментарий