Введение 4
Глава 1. Аналитический обзор 6
1.1. Обзор беспроводных интерфейсов 6
1.1.1. Беспроводной интерфейс BlueTooth 6
1.1.2. Беспроводной интерфейс Wi-Fi 7
1.1.3. Беспроводной интерфейс ZigBee 9
1.2. Обзор по проводным интерфейсам связи 12
1.2.1. Проводной интерфейс RS-232 12
1.2.2. Проводной RS-485 14
1.2.3. Проводной интерфейс SPI 15
Глава 2. Реализация системы сбора данных 18
2.1. Разработка алгоритма системы сбора данных 18
2.1.1. Общая блок-схема системы сбора данных 18
2.1.2. Алгоритм опроса сенсоров посредством беспроводного интерфейса
ZigBee 21
2.1.3. Алгоритм сбора данных с сенсоров посредством беспроводного
интерфейса Wi-Fi 23
2.2. Схемоэлектротехническое проектирование 35
2.3. Протокол связи 39
2.4. Экспериментальные данные 41
2.5. Математическая обработка полученных данных 44
Заключение 48
Список использованных источников 49
Приложение
В современном мире с каждым годом всё чаще возникают ситуации, которые требуют от людей выполнения разнообразных работ в тяжелых, опасных, а иногда несовместимых с жизнью условиях. Для выполнения подобных работ появляются новые средства экстремальной робототехники. Обычно для выполнения задач на суше это самоходное колесное или гусеничное шасси с находящимся на нём манипулятором, видеонаблюдением в качестве «зрения» и прочим устройством. Необходимо заметить, что такая техника имеет ограниченные возможности и, соответственно, сферы применения. Поэтому, как и прежде людям, рискуя здоровьем и жизнью, приходится работать в завалах, на пожарах, в условиях химического, биологического и радиоактивного заражения, бороться с преступниками и террористами. Причем, чаще всего это происходит не в чистом поле, а в зданиях и различных сооружениях, кабинах, трюмах и других подобных помещениях, то есть в условиях, изначально созданных для человека, с учетом его двурукости, двуногости, типичных размеров и массы тела. В связи с этим последние 10 лет в России активно разрабатываются антропоморфные платформы, позволяющие заменить труд человека в вышеописанных условиях.
Любая из разрабатываемых антропоморфных платформ нуждается в дистанционном управлении. В свою очередь управление опирается на навигационные данные, получаемые с разнообразных систем контроля устойчивости, блоков тактильных датчиков, гироскопов, датчиков линейных ускорений и прочих сенсоров. Обеспечение стабильности и точности функционирования электротехнической оснастки в составе плат акселерометрических сенсоров, инерциальной сборки, тензометрических датчиков и кабельного хозяйства обеспечивает возможность разработки и
реализации алгоритмов управления динамическим равновесием и шаговым движением антропоморфных робототехнических платформ, решении задач оптимального планирования траекторий, устойчивого двуногого прямохождения в условиях подстилающих поверхностей с сложным рельефом, а также обеспечения статического и динамического равновесия в условиях внешних возмущающих воздействий. Поэтому важным блоком подобных платформ является система сбора данных с датчиков. Следовательно, для получения показаний с датчиков необходимо организовать систему сбора данных, которая реализует достоверный приём информации и высокое быстродействие, удовлетворяющее требованиям системы управления.
Цель настоящей работы является разработка системы сбора данных для разнородных типов сенсоров.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:
• провести обзор по беспроводным интерфейсам;
• разработать алгоритм опроса и приёма пакетов данных с сенсоров;
• спроектировать и изготовить плату сбора данных с сенсоров;
• протестировать полученную систему и провести статистический анализ принимаемых данных.
В ходе данной работы были рассмотрены и проанализированы разнообразные методы мониторинга разнородных типов сенсоров для антропоморфных платформ. Был разработан алгоритм беспроводного сбора данных с датчиков акселерометрических сенсоров, инерциальной сборки и тензометрических датчиков, спроектирована плата на базе микроконтроллеров семейства Texas Instruments CC2650 и CC3200.
Проведен комплекс испытаний и измерений разработанного алгоритма на изготовленной плате системы беспроводного сбора данных. Проведен анализ принимаемых данных на ошибки. По результатам анализа ошибка находится в пределах погрешности указанной в технической документации сенсоров, что подтверждает достоверность принимаемых данных и работоспособность системы.
