基于LabVIEW的移動(dòng)機(jī)器人遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)

許艷梅

摘要 本文從系統(tǒng)方案、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)等三個(gè)方面對(duì)一種基于LabVIEW的移動(dòng)機(jī)器人的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，該系統(tǒng)通過遠(yuǎn)程無線通訊模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)信息的采集和遠(yuǎn)程無線控制。

【關(guān)鍵詞】LabVIEW 移動(dòng)機(jī)器人 遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)

當(dāng)前階段，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展，同時(shí)社會(huì)需求的改變也促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。機(jī)器人技術(shù)是一種新型技術(shù)形式，移動(dòng)機(jī)器人是其中的一種類型，主要是通過無線控制器進(jìn)行控制，但是控制距離存在較大的限制。近些年來，現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展為移動(dòng)機(jī)器人遠(yuǎn)程控制提供了技術(shù)支持，智能化儀器和遠(yuǎn)程控制儀器的應(yīng)用大幅度的提升了移動(dòng)機(jī)器人的控制距離，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史信息的記錄查詢。本文將對(duì)基于LabVIEW的移動(dòng)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行深入研究。

1 基于LabVIEW的移動(dòng)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方案分析

無線通信模塊是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控的基礎(chǔ)，該模塊不僅可以接收到移動(dòng)機(jī)器人方面發(fā)送的信息，并將信息發(fā)送到服務(wù)器端的計(jì)算機(jī)中。同時(shí)還可以將服務(wù)器端發(fā)送的控制信息傳輸?shù)娇刂茖?duì)象，即移動(dòng)機(jī)器人。由此可見，無線通訊模塊是系統(tǒng)服務(wù)器和控制對(duì)象信息交流的橋梁。

在上述系統(tǒng)模式下，服務(wù)器端和客戶端之間構(gòu)建了以LabVIEW中TC P/IP相關(guān)函數(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前階段，只能測(cè)控網(wǎng)絡(luò)組建模式通常包括C/S和B/S兩種。本文研究的系統(tǒng)采用的是前者，在無線通信模塊中，無限收發(fā)器的運(yùn)行主要是通過單片機(jī)進(jìn)行控制。

2 基于LabVIEW的移動(dòng)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

基于LabVIEW的移動(dòng)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的硬件部分主要包括單片機(jī)無線收發(fā)器、和單片機(jī)通信的總線以及構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)所用的網(wǎng)線。通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方案的介紹可知，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控主要依靠的是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送功能，由此可見，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)都應(yīng)以此為主。在硬件方面，對(duì)外接口的主要內(nèi)容就是無線收發(fā)接口，可以選擇較為低檔的單片機(jī)，為了方便軟件設(shè)計(jì)，應(yīng)該盡量選擇具備可編程特性的產(chǎn)品。在進(jìn)行無線收發(fā)器選擇的過程中，應(yīng)該充分考慮到模塊控制的便捷性原則，保障較遠(yuǎn)的傳送距離。在系統(tǒng)硬件部分運(yùn)行的過程中，單片機(jī)通過系統(tǒng)芯片完成協(xié)議的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)和服務(wù)器端計(jì)算機(jī)的通信，另一方面，通過單片機(jī)的接口實(shí)現(xiàn)和移動(dòng)機(jī)器人之間的數(shù)據(jù)傳輸。

3 基于LabVIEW的移動(dòng)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在移動(dòng)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，軟件設(shè)計(jì)至關(guān)重要，根據(jù)其功能要求和結(jié)構(gòu)組成，可以將軟件部分的設(shè)計(jì)工作分成無線傳輸軟件設(shè)計(jì)、服務(wù)器端軟件設(shè)計(jì)以及客戶端軟件設(shè)計(jì)三個(gè)部分。

3.1 無線傳輸軟件設(shè)計(jì)

無線傳輸部分的軟件設(shè)計(jì)主要目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)無線通信模塊的控制，保障其能夠通過串口和服務(wù)器端的計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。根據(jù)系統(tǒng)無線傳輸部分的運(yùn)行流程來看，首先由單片機(jī)對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行初始化，主要內(nèi)容包括串口、無線通信模塊等相關(guān)參數(shù)。在完成主程序的初始化之后，可以利用無線通信模塊對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并通過串口傳送到服務(wù)器端計(jì)算機(jī)中，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控對(duì)象運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)掌握。之后對(duì)Flag的值進(jìn)行檢測(cè)，若該值為1，即可通過無線通信模塊將從串口讀取的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。若數(shù)值不為1，則需要重復(fù)讀取無線通信模塊接收到的數(shù)據(jù)，直到符合要求為止，最后完成數(shù)據(jù)的發(fā)送。

3.2 服務(wù)器端軟件的設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)的發(fā)展加快了技術(shù)更新的腳步，自動(dòng)控制技術(shù)、智能化技術(shù)等多種新型技術(shù)形式不斷涌現(xiàn)出來。虛擬儀器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合之后誕生的只能測(cè)控網(wǎng)絡(luò)在有單時(shí)間內(nèi)受到了廣泛的關(guān)注，以該網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器系統(tǒng)在移動(dòng)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控中發(fā)揮著十分有效的作用，不僅可以有效的提升工作效率，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)成本投入的降低。

在移動(dòng)機(jī)器人遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中，服務(wù)器端的重要功能是進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，因此服務(wù)器端的主要作用是連接系統(tǒng)的無線通訊部分和監(jiān)控終端。在本次研究中，移動(dòng)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用的是主從線程模式，其中主線程負(fù)責(zé)的是對(duì)串口數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取、處理和發(fā)送，并將監(jiān)控對(duì)象運(yùn)行過程中的移動(dòng)速度、聲樂電量等參數(shù)在面板上展示出來。而從線程負(fù)責(zé)的則是對(duì)客戶端發(fā)送控制信息的過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并在控制信息發(fā)送之后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)讀取，寫入到串口中。

3.3 客戶端軟件的設(shè)計(jì)

客戶端機(jī)是移動(dòng)機(jī)器人的監(jiān)控終端，主要負(fù)責(zé)的工作是對(duì)移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)無線通信模塊發(fā)送的信息對(duì)移動(dòng)機(jī)器人發(fā)出控制命令。因此客戶端必須具備雙向傳送數(shù)據(jù)信息的功能，所以同樣采用主從線程模式進(jìn)行運(yùn)作。其中主線程負(fù)責(zé)的是數(shù)據(jù)的讀取和處理，并顯示在前面板上。為了方便數(shù)據(jù)查詢，可以在程序設(shè)計(jì)中設(shè)置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，將讀取的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的文件。從線程負(fù)責(zé)的是控制了命令的發(fā)送。

在前面板設(shè)計(jì)中，應(yīng)該對(duì)數(shù)據(jù)顯示形式進(jìn)行拓展，在原有數(shù)值顯示的基礎(chǔ)上增加圖標(biāo)顯示或是儀表盤顯示等功能。這樣就可以針對(duì)不同的參數(shù)選擇最佳顯示方式。此外，程序運(yùn)行時(shí)可以自動(dòng)在設(shè)定路徑下創(chuàng)建一個(gè)電子表格。

4 結(jié)語

綜上所述，基于LabVIEW的移動(dòng)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)等多種技術(shù)共同實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控，不僅在功能上實(shí)現(xiàn)了提升，同時(shí)也降低了成本投入，縮短了開發(fā)周期，擴(kuò)大了監(jiān)控范圍，具有較高的推廣價(jià)值。

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