鐵塔機(jī)器人的無(wú)線遙控模塊設(shè)計(jì)

王一舒

摘要： 電力鐵塔攀爬機(jī)器人是一種用于檢查鐵塔故障的裝置，采用機(jī)器人的方式可以減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障工人的人生安全，提高了檢測(cè)效率和準(zhǔn)確性。由于攀爬機(jī)器人工作地方是野外工作，工作環(huán)境比較特殊，論文提出針對(duì)攀爬機(jī)器人的遙控方案，以確保機(jī)器人正常工作和出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)人機(jī)交互的方式復(fù)原機(jī)器人狀態(tài)。

關(guān)鍵詞： 電力鐵塔;攀爬機(jī)器人;運(yùn)動(dòng)控制;串口通信

電力是一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)動(dòng)脈，由于電力傳輸系統(tǒng)長(zhǎng)期暴露在惡劣的環(huán)境中使得材料老化，或者由于一些自然災(zāi)害的破壞，會(huì)使得輸電線路出現(xiàn)故障。如果這些故障沒(méi)有被及時(shí)檢測(cè)并修復(fù)，可能會(huì)引起嚴(yán)重的后果。因此安排必要的維護(hù)和修復(fù)，對(duì)確保線路的安全正常運(yùn)行具有十分重要的意義[1]。傳統(tǒng)的檢查方法主要是通過(guò)工人來(lái)檢測(cè)。有人工目測(cè)和攀爬上鐵塔檢測(cè)兩種方式。

攀爬機(jī)器人無(wú)線遙控模塊設(shè)計(jì)

電力鐵塔攀爬機(jī)器人的研制為輸電線路的檢測(cè)和維修提供了一種新的途徑和理念[2]。除一般安裝在機(jī)器人上的控制系統(tǒng)之外，需要無(wú)線的方式來(lái)與機(jī)器人通訊。本文通過(guò)在地面發(fā)送指令，機(jī)器人上的上位機(jī)系統(tǒng)接收指令，并進(jìn)行解釋后對(duì)應(yīng)發(fā)送相應(yīng)的命令給下位機(jī)，執(zhí)行相應(yīng)的操作。無(wú)線遙控方案框圖如圖1所示。

遙控器主要的功能是掃描按鍵，識(shí)別命令然后通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送命令給上位機(jī)，并且根據(jù)發(fā)送的命令和接收到上位機(jī)返回的命令來(lái)顯示機(jī)器人的狀態(tài)，對(duì)CPU的要求不高，只是由于設(shè)計(jì)中所用的是矩陣按鍵，按鍵數(shù)量比較多，所用的IO口較多，而且液晶顯示也占據(jù)了很多的IO口。因此所選用的控制CPU要求一定的IO口數(shù)量。

無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式

本次設(shè)計(jì)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊主要用于遙控器和機(jī)器人之間的通訊，來(lái)完成遠(yuǎn)程的遙控機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。本次設(shè)計(jì)主要采用的是APC250無(wú)線傳輸模塊[2]。

模塊的使用可以根據(jù)用戶的需求來(lái)設(shè)置，主要有兩種方式，一是通過(guò)公司提供的軟件來(lái)設(shè)置，圖形界面修改方便;二是在線的修改，在線修改是模塊切換到休眠模式時(shí)，通過(guò)串口直接給模塊發(fā)送命令修改。

模塊收發(fā)數(shù)據(jù)通過(guò)串口來(lái)實(shí)現(xiàn)，引腳EN在工作的時(shí)候應(yīng)置低，置高時(shí)為休眠模式。RXD為串口的輸入口，TXD為串口的輸出口，都為T(mén)TL電平，與單片機(jī)電平兼容。模塊的TXD、RXD分別與單片機(jī)或ARM的RXD、TXD相接，AUX為狀態(tài)指示腳。

遙控器PCB電路布線

該無(wú)線遙控模塊的硬件方案設(shè)計(jì)如圖2所示，包括人機(jī)交互的按鍵輸入和LCD顯示和數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。主要實(shí)現(xiàn)功能是通過(guò)按鍵的輸入，單片機(jī)檢測(cè)識(shí)別按鍵并對(duì)應(yīng)到相應(yīng)的命令，再通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)模塊傳送給機(jī)器人，機(jī)器人的接收端接收命令，再根據(jù)命令執(zhí)行機(jī)器人的操作。

結(jié)語(yǔ)

隨著機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展，為電力輸電線路的檢測(cè)維修提供了新途徑。通過(guò)制作本文所述攀爬機(jī)器人，攜帶檢測(cè)儀器如攝影機(jī)等設(shè)備來(lái)替代人工的檢測(cè)，可以提高檢測(cè)精度和效率，同時(shí)也減少勞動(dòng)力，最大限度的保障了工人的安全。可以全面的對(duì)鐵塔進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)鐵塔存在的損傷以及安全隱患，然后進(jìn)行必要的維修，對(duì)保障我國(guó)電力的傳輸有著重要的意義[3]。

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