基于WIFI的機器人控制系統(tǒng)設計

汪香念 韓軍良 唐傳勝 伏開心

摘 ? 要：本文采用32位ARM微處理器作為主控單元，采用ESP8266 WIFI模塊實現(xiàn)手機終端與機器人之間的無線通信，設計了系統(tǒng)硬件電路，開發(fā)了系統(tǒng)程序，手機終端通過無線網(wǎng)絡與機器人實現(xiàn)遠程控制。實驗結果表明，本文的設計方案實現(xiàn)了手機終端通過WIFI無線通信遠程控制機器人的功能。

關鍵詞：無線網(wǎng)絡;遠程通信;智能控制;機器人;微處理器

1引言

隨著無線網(wǎng)絡技術越來越成熟，人們開始考慮將其與機器人系統(tǒng)相結合，從而使機器人具有可遠程控制的功能。無線網(wǎng)絡技術中因具有有效距離長、傳輸速度快等特點的WIFI（無線局域網(wǎng)）技術得到了廣泛的應用[1]，本文將其與機器人系統(tǒng)相融合，并使用ARM作為控制系統(tǒng)的核心，設計了一款基于無線網(wǎng)絡的機器人控制系統(tǒng)。

2系統(tǒng)硬件電路設計

本文設計的基于WIFI的機器人控制系統(tǒng)架構如圖1所示，系統(tǒng)采用32位的ARM微處理器作為主控單元，輔以ESP8266WIFI模塊、電機驅動模塊，從而實現(xiàn)手機遠程控制機器人運動的功能。

本文采用ARM微處理器STM32F407ZET6微處理器作為控制系統(tǒng)的核心，STM32F407ZET6具有168MHz的高主頻和浮點運算單元，使得計算的更加精確，提升了編碼的效率和控制算法的執(zhí)行速度。ARM微處理器與WIFI模塊實現(xiàn)通信并通過驅動模塊控制電機的運動狀態(tài)。主控電路原理圖如圖2所示。

本文使用TB6612FNG芯片作為驅動電路的核心，TB6612FNG能夠實現(xiàn)兩通道輸出，且輸出的連續(xù)驅動電流最大可達1.2A。機器人驅動電路原理圖如圖3所示。

采用ESP8266 WIFI模塊實現(xiàn)手機終端與機器人之間的無線通信，并使用AT指令對其進行功能配置。ESP8266具有STA、AP及STA+AP三種工作模式[2]，本文采用AP模式，電路原理圖如圖4所示。ESP8266 WIFI模塊的RXD接STM32F407ZET6的USART1_TX，ESP8266 WIFI模塊的TXD接STM32F407ZET6的USART1_RX。

3系統(tǒng)軟件程序設計

本系統(tǒng)需要建立微處理器和WIFI模塊之間的通信，因此需要對微處理器的串口進行初始化配置;還需要建立手機和WIFI模塊之間的通信，因此需要設計程序對WIFI模塊進行功能配置（配置工作模式、波特率、WIFI名稱和密碼等）;此外為保證手機發(fā)送的數(shù)據(jù)通過WIFI模塊傳輸給微處理器后，微處理器能通過相應的程序段的運行控制機器人運動，還需對驅動模塊進行程序設計。

在主程序中設置兩個變量：WIFIdata1和WIFIdata2，通過程序設計使得這兩個變量為某個值時，機器人做出相應的動作（前進、后退、加速、減速）。系統(tǒng)程序設計流程如圖3所示。

4結論

本文采用ARM微處理器STM32F407ZET6作為控制核心，結合WIFI模塊，建立手機、WIFI模塊和微處理器三者之間的通信，再經(jīng)由驅動模塊實現(xiàn)了對機器人的遠程控制。將機器人系統(tǒng)與無線網(wǎng)絡技術相融合具有操作方便、可遠程控制的優(yōu)點，使得機器人在某些領域的應用也變得更加智能。

參考文獻

[1] 胡長鵬，馬海霞，林思敏. 一種基于WiFi無線通訊的智能插座設計與實現(xiàn)[J]. 機電工程技術，2021， 50（08）： 70-73.

[2] 李雙斌，呂志華，朱鵬洲. 基于ESP8266的太陽能自動跟蹤和智能控制裝置[J].南方農(nóng)機，2021，52（12）：37-39.

項目來源：1、河南省高等學校重點科研項目“空調(diào)壓縮機振動噪聲的主動補償控制策略研究”（21A413005）; 2、河南省重點研發(fā)與推廣專項（科技攻關）“新型高靈敏度智能壓電微生物傳感器構建的關鍵技術研究”。

作者簡介：汪香念，女，河南商丘人，學生。