論移動機器人小車的WIFI通信實現

摘 要：本文通過對移動機器人小車的概念、無線網絡、系統構建等方面進行分析闡述，以為實現基于無線WIFI的移動機器人小車的通信架構，提高對機器人控制的靈活性，實現最佳的控制效果。

關鍵詞：移動機器人；小車；WIFI通信實現

中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 22-0000-01

機器人研發設計、生產制造、工程應用以及零部件配套的產業是電子信息行業發展的趨勢。移動機器人是一個集周圍環境感知、自主決策、運動控制、遠程執行等多功能于一體的綜合系統，涵蓋的功能有視頻音頻監測、自主移動、環境信息采集、位置定位、WIFI及藍牙通信等。移動機器人小車上應用無線WIFI網絡，可實現其通信及信息傳輸的作用。基于無線網絡的通信是實現機器人小車間的通信與主控計算機間的通信的最佳方式。

一、WIFI通信技術

主流的無線網絡模塊主要無線網卡、無線上網卡和藍牙模塊三類。無線網卡就是無線局域網卡，在局域網條件下，解決從路由器到電腦終端的無線化連接問題。無線網卡的通信標準可分為IEEE 802.11b、IEEE 802.11a、IEEE 802.11g以及IEEE 802.11n，而我們經常提到的WIFI[1]，是一種可以將智能終端以無線方式互相連接的技術。早期是指IEEE 802.11b的別稱；技術的發展與融合，IEEE 802.11a及IEEE 802.11g等標準的出現，現在IEEE802.11這個標準已被統稱作WIFI；通訊距離在開放性區域可達300米，在封閉性區域約為70米至120米。

二、系統構建

（一）獨立移動機器人架構硬件設計

首先考察單獨的移動機器人架構硬件設計框圖，作者設計的一款移動機器人如圖一所示，移動機器人小車的通信工作流程為：下層的單片機與上層的嵌入式處理器通過串口來通信，上層嵌入式處理器硬件系統主板可將下層單片機控制板的工作數據通過無線WIFI的方式傳輸到遠端的PC機。上層嵌入式處理器硬件系統主板平時不間斷地將USB攝像頭采集的清晰現場圖片發給PC機。WIFI模塊采用ATHEROS公司AR9331芯片，目前同性能芯片中功耗較低的WIFI芯片；相比其它同類芯片，具有功耗低，發熱量小，性能穩定的特點，將音頻編碼、無線WIFI、路由、P2P、中繼、網絡尋址等功能高度集成為一體的核心模塊。廣泛適用于無線IP的CAMERA方案、智能家居設備遠程控制、Internet遠程控制、VOIP等領域

（二）移動機器人小車組網

其次，當每一個移動機器人小車是作為一個獨立的組成部分時，為每一個節點的執行系統，其自身內部則進行信息的分析處理、傳輸及控制。當由多個移動機器人小車組建成一個整體，各個機器人小車之間可以協調通信時，每個機器人小車上裝配一個無線傳感接收器模塊，利用無線傳感網絡將各個節點連接起來，形成一個無線的通信網絡。在機器人小車協議上運用令牌環方式，每個時間節點都有一個主控機器人小車，其他的則是從移動機器人小車，必須服從主控機器人小車，直到令牌傳遞，達到信息的傳遞。

二、無線WIFI通信網絡的實現

（一）網絡節點功能模塊

網絡節點的設計是整個無線WIFI網絡設計的關鍵點，其性能直接決定著移動機器人傳感通信網絡的效用和穩定性能。其模塊構建如圖二所示：

其中，（1）傳感器模塊：包括了傳感器和模數轉換（A/D）這兩個子模塊。其中在傳感器部分，又可以按照各種參數分別設計出傳感器節點，也可以通過通道切換電路來實現路徑、方案、執行措施等傳感器的選擇性集成，進而實現單個節點的各種功能，以降低網絡的成本；（2）處理模塊：傳感器采集到的模擬信號通過A/D轉化成數字信號后傳給處理模塊，而處理模塊則根據任務的需求對采集的數據進行預處理，并把處理結果通過通信模塊傳遞給監測網絡；（3）通信模塊：滿足多機器人小車的WIFI通信、自適應監測網絡，多個通信模塊在WIFI通信協議的協調下，組建形成移動機器人小車通信網絡；（4）電源模塊：電源模塊主要是有電源供電單元和動態電源管理單元組成（休眠狀態時，處理模塊主控器及通信模塊收發器節省電能的消耗）。

（二）系統通信軟件的構建

系統通信軟件的建立包括：（1）系統控制程序：主控機器人小車通過無線通信模塊發送出控制命令，而下位機器人則接收指令后對其他機器人進行控制，同時機器人把收集到的現場數據和信息通過無線通信模塊發送到主控機器人；（2）上位機：上位機包括應用程序和數據庫管理、監控程序及數據庫鏈接并儲存相關數據。為了實現最佳的數據通信和管理，運用了數據庫管理功能，將接收的信息保存在數據庫，再進行深化處理。

三、結束語

WIFI通信技術越來越成熟，應用也越來越廣，對于移動機器人小車的WIFI通信必須根據實際的需要，建立科學合理的硬件網絡和軟件通信平臺，實現移動機器人小車的數據采集、控制、通信等功能。

參考文獻：

[1]方彥軍.基于無線傳感網絡的移動機器人通信研究[J].通信技術，2012（23）：125-127.

[作者簡介]李玉斌（1982-），男，講師，本科，深圳大學集成電路碩士在讀，研究方向：嵌入式系統、集成電路應用。