教学机器人数据采集和通讯系统的设计答辩

本文的主要内容一、背景简介二、教学机器人简介三、传感器的选型和设计

四、通讯模块选型和设计五、系统测试主要内容

机器人技术作为高科技的一个重要研究领域，普遍受到各国政府的重视，已经成为许多行业中不可缺少的重要装备和手段，同时也成为衡量一个国家科技水平的重要标志。

随着传感器技术和无线通讯技术的进一步融合和发展，传感器的数据采集会在机器人和外部环境交互的应用中发挥更大的作用，使机器人能更好地与外界进行交互，为在机器人辅助教学工作的顺利开展提供必要的技术保障。背景简介教学机器人简介救援车六自由度机械臂无线摄像头光控照明电路传感器和无线模块电机驱动电路单片机履带升降台侦查车操作台六自由度机械臂无线摄像头光控照明电路传感器和无线模块电机驱动电路单片机履带升降台教学机器人简介救援车系统框图

传感器监控显示机械手操作臂升降台控制单片机操作台

教学机器人简介传感器的选型和设计温度传感器简介温度传感器选择测量电路设计软件设计

初始化DS18B20读取寄存器中温度数据加密CCO1发送CCO1接收解密温度数据处理12864显示结束DS18B20数据采集程序流程图测量电路湿度传感器

湿度传感器简介湿度传感器选择：HS1101测量电路设计软件设计湿度传感器

测湿电路图如下图所示：Connectto51输出频率f=1/T=1.44/（R2+2R3）*C1空气的相对湿度和频率的关系如下式所示：Fmes=F55[1.1038-1.9368*10^(-3)*RH+3.0114*10^(-6)*RH^2-3.4403*10^(-8)*RH^3]典型频率湿度关系（参考6208Hz为55%RH/25℃）如下表所示：RH0102030405060708090100Frequency68526734661865036388627161526029590157665623初始化测湿端口读取寄存器中湿度数据加密CCO1发送CCO1接收解密湿度数据处理12864显示结束

湿度检测程序流程图如图所示：气体传感器气体传感器简介气体传感器选择：MQ-2测量电路设计软件设计

气体传感器可燃气体浓度测量转换电路如下图所示：双路信号输出（模拟量输出及TTL电平输出），TTL输出有效信号为低电平（当输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机），模拟量输出0-5V电压，浓度越高电压越高，对液化气，天然气，城市煤气，烟雾有较好的灵敏度。初始化ADC采集MQ-2测量电路Dout输出值加密CCO1发送CCO1接收解密烟雾数据处理12864显示结束MQ-2数据采集流程图如图所示：角位移传感器位移传感器简介位移传感器选择：WDD35D4测量电路设计软件设计WDD35D4测量转换电路如下图所示：初始化ADC（六路）采集线性电位器（WDD35D）电压值加密NRF905发送NRF905接收解密数据处理，解整舵机（使线性电位器角度和舵机动作角度1:1对应）舵机动作结束WDD35D4测量转换电路：通讯模块选择：nRF905nRF905芯片简介测量电路设计软件设计通讯模块的选型和设计WDD35D4测量转换电路如下图所示无线模块软件设计发送程序接收程序系统测试

通讯模块nRF905双向通讯测试传感器信息测试视频图像显示测试教学机器人系统功能综合测试

机器人拾物

机器人转弯

机器人直行

机器人避障结论通过对温度、湿度和气体检测手段进行分析，选择了合适的传感器，设计了测量转换电路和软件控制，救援机器人对其所处的环境可以进行反馈。1教学机器人的传感器节点通过nRF905无线模块编写相应的控制程序实现操作台与控制器间有序、无误的通讯。2设计经实际调试已成功，达到了预期目标。3后续工作展望利用无线发射模块上的通用口线扩展传感器信号采集电路，形成一个独立的自供电无线节点1