论文总字数：19259字

摘 要

随着自动化水平的的不断提高，许多高危的职业都应经由人工智能代替。目前，巡检机器人由于其可方便携带传感器、摄像头，可自主或遥控代替人工作业，可用于复杂恶劣的工业现场如高压、有毒气体的现场，在变电站、油田等工业环境都得到良好的应用。本文设计一种基于DSP28335处理器、参考Modbus通信协议、通过无线信号实现控制的机器人控制系统。该控制系统由51单片机、KYL-1020L无线模块构成发送端，由DSP28335处理器、电机、继电器、KYL-1020L无线模块构成接收端，通过发送端发送消息帧达到控制接收端的目的。借助该控制系统，能够实现导线行走、异物剪除或收纳、可见光拍摄等诸多功能的智能巡检工作，通过地面操纵人员的遥控操作，可实现机器人前进、后退、驻停、机械手臂的升降，以及种种危险性较大的工作，如线路和设备上的异物处理、勘察损伤导线的情况现场等等，从而达到降低线路停电次数、减少因为误操作导致的人身安全和财产损伤事件的目的。

关键词：机器人；无线模块；Modbus协议；DSP28335

Research on wireless communication control technology of intelligent charged inspection robot

Abstract

With the rapid and continuous improvement of the level of automation, many high-risk occupations should be replaced by artificial intelligence. At present, because of their convenience to carry the camera and sensors and other kinds of instruments, capacity of automation or remote-control instead of manual operation, power inspection robots can be used to process electrical failures in the complex and harsh industrial field like high pressure and toxic gas field, and obtains the good application in substation, oil field and other industrial environment. In this paper, a robot control system is designed which is based on DSP28335 processor, Modbus communication protocol and wireless signal. The control system mainly consists of the sender constituted by 51 MCU, KYL-1020L wireless module and the receiver constituted by DSP28335 processor, motors, relays, KYL-1020L wireless module. The sender is able to control the receiver through sending a message frame to it. With the control system, a variety of works can be done such as the wire walking, cutting off or storing foreign mattes, visible light shooting, and many other functions of intelligent inspection works. And through the remote operation of the ground staffs, robot to achieve forward, backward, parking, lifting mechanical arm to complete foreign body processing, wire on-site investigation of all kinds of dangerous bigger work injury, effectively and efficiently reducing line outage times and personal injuries caused by the mal-operation.

Key words: robot; wireless module; Modbus protocol; DSP28335

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1智能巡检机器人研究背景及意义 1

1.2智能巡检机器人发展现状及趋势 1

1.2.1国外研究现状 1

1.2.2国内研究现状 2

1.3论文主要工作 2

1.4 论文结构安排 3

第二章 总体设计 4

2.1系统结构分析 4

2.1.1发送端的结构分析 4

2.1.2接收端的结构分析 4

2.1.3消息帧结构分析 4

2.2 系统框架设计 4

第三章 无线通信控制硬件设计 6

3.1发送端硬件设计 6

3.1.1 发送端微控制器 6

3.1.2 KYL-1020L无线传输模块 7

3.1.3发送端原理框图 7

3.2接收端硬件设计 8

3.2.1 接收端微控制器 8

3.2.2电源设计 9

3.2.3 接收端功能模块 10

第四章 无线通信控制软件设计 19

4.1发送端软件设计 19

4.2接收端软件设计 20

4.3通信协议设计 21

第五章 总结 24

致 谢 25

参考文献 26

附 录 27

第一章 绪论

1.1智能巡检机器人研究背景及意义

当前，随着科技水平的不断进步，智能机器人在各个行业尤其是工业环境下得到了越来越广泛的应用。例如，机器人可在变电站中携带红外热像仪代替人对高温高压设备进行检查，及时发现漏油、漏电、短路、异物等电力设备的缺陷和故障，采集计算和缺陷故障有关的数据并提供给工作人员，对于电力系统预防重大安全事故，消除设备隐患起着不可替代的作用^[1][1]；在油田系统中，已由过去单一人工使用手持式仪表已经发展到多参数、多角度、全方位的数字化测控系统，同时油田系统中容易产生有毒有害气体，而智能巡检机器人由于其可方便携带各类传感器、摄像头、无线电设备等器材，使得在油田系统全面的数字化检测容易实现^[2][2]；装有GPS导航功能的机器人用于装甲车或者轨道列车而无需考虑其困乏、误操作造成的损失^[3][3]。

智能机器人巡检最大的优势在于，无论是在炎热酷暑或是暴风雪的天气下，无论有毒气体或是高压电的工业现场，它都可以能以高精确度、全方位、高效率地完成一般日常巡视的工作内容。如此降低的人工风险与成本、加快了工业化、信息化进程。

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