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1、基于GPRS的网络化挪动机器人系统的设计与开发就网络化挪动机器人的硬件实现方案作了分析，提出了一种基于GPRS网络机器人实现的方法。该方法本钱低，不受区域限制，利用挪动位置效劳，能对机器人实时定位，而且可以用短消息直接控制，最后结合单片机可编程外围器件PSD813f2在本系统中的应用。给出网络化挪动机器人系统的详细实现。自互联网问世以来，整个世界进入了群众化网络时代。将互联网与一直进展的远程机器人如足球机器人、遥操作机器人等的研究相结合，可以开拓机器人与网络应用的新领域。当前机器人技术的开展重点有：实用化、高速化技术、小型微型和轻量化技术、高精度化技术、可靠性技术、计算机控制技术、网络化技术、
2、视觉和触觉传感器技术等。目前国内已经有不少机器人控制领域的学者参与Intenet的应用研究，而网络技术那么以新的分布计算和群众化技术为代表。以无线以太网为媒介的网络化机器人，构造复杂，其价格也比拟昂贵，使得网络机器人只能在实验室进展研究，很少能进入普通百姓家庭，而且它受区域的限制，只可以在无线局域网覆盖的区域工作，一般用于室内工作。在国内网络挪动机器人的研究主要集中在科研实验方面，很难适应群众化的要求，而在日本已出现可以通过因特网操控的网络机器人，如一种叫BN-8暂定名网络机器人。价格仅有23万日元之间约合人民币12501875元。无论是在室内还是在户外，机器人定位问题仍然是研究的热点和难点，
3、常用方法是在机器人上安装GPS接收机，接收机把接收的信息给机器人，机器人经过复杂的运算，定出机器人的位置，本钱很高。机器人针对上述这些问题，本文设计一种基于GPRS的网络挪动机器人，它给网络挪动机器人的设计开拓新的思路和方法，文中详细阐述了本系统的网络功能设计与实现。2系统构造基于GPRS网络挪动机器人的系统构造如图1。本文采用Client/Server体系构造，对机器人进展网络控制。首先由客户机登陆机器人网络效劳器，选择机器人控制形式短消息/在线联网，发送控制命令帧。机器人效劳器上装有短消息发送模块，可以接收发送短消息，它对接收到的命令进展分析解释，通过手机挪动定位效劳获取机器人位置信息，发
4、送控制命令帧或短消息给网络机器人。机器人平时处于短消息状态，假如没有新的短消息，机器人进入休眠状态。在接到进入在线联网形式的命令时，机器入主动拨号上网与机器人效劳器建立网络连接。这样客户机就可以对机器人实时控制。机器人根据机器人效劳器的命令完成各项任务。用户可以以用手机，先通过手机挪动定位效劳获取机器人位置信息，再发送短消息给机器人，对机器人进展控制，它可以实现网络机器人的离线编程控制的功能。这样用户可以在不需要任何特殊的设备条件下，让机器人完成一些简单的任务。图1系统构造3硬件构造与工作原理图2硬件构造图3工作流程整个网络挪动机器人分为七局部：传感器、通信控制接口、控制器MCU、可编程通用外
5、围接口芯片PSD，驱动电路、电源、时钟及外围电路。网络挪动机器人的硬件构造图如图2。由于80196外围接口资源丰富，合适用于电机控制，选用它作为MCU。WSI公司的可编程单片机通用外围接口芯片PSD可将单片机所需的多个外围器件集成在一个芯片中，并能与单片机实现所谓无缝连接noglue，大大简化了设计、节省了资源，并且显著地进步了系统的可靠性。目前在税控加油机、出租车计价器、POS机、IC卡等各类收费系统、工业控制、仪器仪表、GPS车载台和通信领域如ISDN、SDH、DWDM、PABX、VolP等有着广泛应用。此外PSD还可以实现网络机器人在线编程，由于采用分页机制，可以克制MCU数据和程序空间
6、只有64K的限制。通信和PSD是网络机器人实现的核心局部，关系到整个系统能否正常工作。网络机器人的通信方式采用半双工方式。平时工作时机器人在短消息休眠状态，当接收到短消息时，机器人根据短消息对机器人状态进展设置，假如是在线联网形式就拨号上网，实现网络控制功能。假如不是就根据短消息执行相应的命令，在线联网一段时间没有数据流量，机器人又切换到短消息形式处于短消息休眠状态。网络挪动机器人的工作流程图如图3。4通信控制利用单片机实现嵌入式WebServer有多种方法，但对于挪动机器人，由于它自身的特点，只能采用无线接入或蓝牙技术，其中无线局域网被广泛应用到网络挪动机器人领域，但是对群众应用的网络机器人
7、，这种方法接入比拟复杂。用无线手机拨号上网是一个很好的选择，无线拨号可以用GSM、GPRS、CDMA方式，其中GPRS根据数据流量收费，具有“实时在线、“按量计费、“快捷登录、“高速传输、“自如切换的特点，本文采用第二种的方法，利用专用的TCP/IPe5112处理芯片，它完成TCP/IP的协议转换，这样可大大减轻程序开发的负担。e5112外部集成32KRAM，其上网速度可调节，当外部晶振选用22.1184M，最大到达115.2K。E5112提供两路通道：非透明通道及透明通道，透明通道不对数据进展任何处理，直接收发数据，非透明通道先对数据进展处理再发送。E5112支持的无线发射模块有WAVECO
8、M、SEIMENS、MOTOROLA的产品。本文采用WAVECOM2403它支持GPRS通信，由于80196只有一个串口，机器人进展参数设置必须占用一个串口，本文用16C550扩展异步串行通信，用于与E5112的串口通信。16C550与8250兼容，但自带了14字节的FIFO，可以有效减少通信中断次数，进步通信速度。GPRS网络通信数据流如图4。机器人可以在两种形式下于效劳器进展通信。短消息和TCP/IP网路形式。e5112短消息连接步骤如下：1设置无线MODEM端串口波特率；2设置机器人端串口波特率；3设置短消息中心号码；4进入透明命令传输形式；5读写短消息。e5112设置网络连接步骤如下：
9、1设置MODEM端串口波特率；2设置机器人端串口波特率；3进入透明命令传输形式；4设置形式为“B形式；5定义协议和接入点名称APN；6进入非透明命令传输形式；图4通信数据流图5程序流程图6短消息模块流程7拨号设置；8拨号；9SOCKET设置；10建立TCP连接。每一步设置，e5112都将有应答，假如应答正确，那么进入下一步设置，否那么从第一步开场重新设置。5PSD配置考虑到网络机器人系统比拟复杂，本文选用了PSD813F2，它有1M位Flash主存储器，第二块256K位E2PROM存储器，16K位SRAM，复杂的可编程逻辑阵列CPLD，扩展I/O口及JTAG接口等功能模块程序完成后，用PSDS
10、OFTEXPRESS对PSD813f2进展配置，将配置与程序交融后下载到PSD中。由于本设计只用48K程序空间，不需分页。程序数据空间分配如下：0000H-00FFHMCU内部RAM区0100H-08FFHPSD内部RAM区0900H-09FFHPSD内部CSIOP区0A00H-1FFFH外设RAM区/时钟芯片、16C550等的外设RAM区2800HFFFFH闪速存储器由于闪速存储器分成8个16KB的区段，本文只用1-4区段，详细定义如下：fs0：0000H-3FFFHfsl：4000H-7FFFHfs2：8000H-BFFFHfs3：C000H-FFFFH固然fs0包含其它RAM区，但是它们
11、之间有层次关系。由于SRAM、I/O、和外设I/O的优先级最高，E2pROM其次，闪速存储器最低，在闪速存储器定义后，那些RAM区仍然保持原来区段功能。PSD配置时要注意以下几点：第一：内存映射时CSIOP要占用256个字节的空间，在数据存储空间中不能和其它同级地址相重叠。对于80196在使用8位数据总线的时侯，内存映射要根据实际需要决定，注意CSIOP地址不能与80196的存放器冲突重叠。第二：用作地址锁存的引脚，及用作片选，I/O形式的引脚除了在PSDsoftEXPRESS中定义外，还要在程序中进展初始化，每个端口有一组用于配置的存放器，微控制器可以正常读取其内容，存放器的地址由基地址加C
12、SIOP的偏移地址组成。6编程实现由于系统比拟复杂，本文采用C96编程。程序初始化完成后，开中断，然后进入中断循环。程序包含有用于GPRS通信串口中断、参数设置串口中断、时钟中断等处理程序，程序流程如图5。在任务处理循环中，有短消息和在线联网通信模块，它们之间的互相切换如图3，其工作流程比拟相似，在互联网形式中，数据在机器人通信协议的根底上，再进展e5112协议的打/解包，图6是短消息模块流程。程序设计中值得注意的几点：第一：对GPRS串口中断初始化，主要对16C550的存放器进展设置，每个存放器设置以后，经过一个延迟，以保证芯片正常工作，如以下代码。voidinitial_GPRS232第二
13、：为了防止GPRS串口通信中断处理过多任务，导致中断嵌套，在GPRS串口中断处理经过中不对数据进展处理，而放在中断外任务中处理，但是这可以能导致通信数据的丧失，为此，开设一个较大的环形缓冲池，在中断中只将数据放到环形缓冲池中。第三：运行中需要对局部器件如时钟、16C550进展监控，保证其正常工作。当由于外界干扰，器件不能工作时，需对其存放器重新初始化。7完毕语本文从实际应用出发，提出了基于GPRS的网络机器人的设计方案，并给出了详细实现方法。该方案设计简单，有多种控制途径，克制了以无线局域网为媒介接入方法的区域限制，并可以利用挪动定位效劳对机器人定位，合适用于普及群众化的网络挪动机器人的场所。但也有缺乏之处，如机器人的处理速度、定位精度、系统的稳定性。假如采用高速处理DSP芯片、或高档的嵌入式32位单片机，如Ti2407、ARM7，采用嵌入式操作系统，如uc/os、uclinux、vxwork、wince，用定位精度更高的手机模块。系统整体性能将会有更好、更稳定。挪动通信和互联网是当今信息产业开展的两个热点，这两者交融而产生的挪动无线互联网及其应用，为信息产业开展带来宏大商机，它必将出推动群众化网络挪动机器人的进一步开展。随着机器人技术的开展和完善，高速宽带和高速网络的普及和推广，通信技术的普及应用，具有较高智能网络挪动机器人，必将走入普通百姓家庭，给人民的生活带来便利和乐趣。