Разработка нижнего контура управления змееподобного робота - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника дипломная работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Разработка нижнего контура управления змееподобного робота

Существующие разработки змеевидных роботов и их природные прототипы: движение змей в природе, его механизация. Змеевидный робот Кевина Доулинга и Дору Михалачи, принципы управления ими. Разработка системы управления для змеевидного робота – "Змеелок".


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.


Разработка нижнего контура управления змееподобного робота
В настоящее время всё чаще требуются мобильные роботы для работы в труднодоступных местах. Для этих целей создано множество роботов и ещё больше разрабатывается. Долгое время основным средством передвижения роботов являлись колесные или гусеничные (реже шагающие) транспортные модули - по сути тележки подведённые под робота. Однако природа с которой человек копирует многие составляющие роботов куда разнообразнее в выборе способа передвижения своих созданий.
Одним из самых интересных представителей живой природы являются змеи. Они обладают многими интересными особенностями, но нас интересуют прежде всего их мобильные возможности - они почти безграничны: свободное перемещение почти по любым видам грунта а также возможность передвигаться в жидкой среде. Поэтому многие мировые научные центры, включая ЦНИИ РТК ведут разработки мобильных роботов используя бионический 1 подход к разработке автоматизированного автономного мультизвенного (много модульного) робота, использующего в качестве передвижения змеевидные локомоции 2 .
Основные преимущества таких роботов заключаются в следующем: механические многозвенные роботы-змеи способны приспосабливаться практически к любым условиям. Они могут двигаться практически по любой поверхности. Модульность, распределенная масса и гиперизбыточность позволяют создавать отказоустойчивые модели. Все перемещения таких роботов обусловлены исключительно сгибанием и разгибанием модулей или шарниров соединяющих модули.
1. Существующие разработки змеевидных роботов и их природные прототипы
При рассмотрении управления многозвенными роботами необходимо знать базовые схемы и принципы движения их природных прототипов - змей.
Так называемое «змеевидное» движение, не является единственным способом, который используют змеи для передвижения. В различных условиях обитания, на разном субстрате змеи выработали целый ряд особых типов движения.
При «змеевидном» типе движения туловище волнообразно изгибается, и образующиеся волны как бы пробегают вдоль тела от головы до хвоста. Выгибающийся участок тела, поставленный наискось к направлению движения, опирается на субстрат и создает толкающую силу. Она направлена под углом к движению, но может быть разложена на две составляющие - перпендикулярную и параллельную линии движения. Первая составляющая гасится сопротивлением опоры, а вторая толкает тело вперед. Таким образом, чем больше изгибов, тем больше суммарная движущая сила. Поэтому змеи, использующие такой способ движения, имеют обычно длинное, гибкое и стройное тело. Таковы, например, ужи и полозы - активные змеи, выслеживающие и догоняющие свою добычу. Заметим, однако, что скорость, развиваемая змеей даже при самом быстром скольжении, не превышает, как правило, 6-8 км/час, а у многих видов не достигает и 5 км/час. Поскольку при змеевидном типе движения используется опора на субстрат, то эффективность движения зависит от шероховатости опоры. Так, по гладкому стеклу змея не может двигаться - тело извивается, а животное остается на месте. Помимо гладкого субстрата, плохую опору для тела представляет и сыпучий субстрат - подвижные пески пустынь, не закрепленные растительностью. В этих условиях у некоторых видов змей выработался особый тип движения - «боковой ход». Змея ползет не вперед, а как бы вбок. Подтягивая вперед заднюю часть туловища, она перебрасывает ее, не касаясь субстрата, вперед, и затем, опираясь на весь бок тела, подтягивает переднюю часть.
В движении змей важную роль играют расширенные брюшные щитки. Они могут плотно прилегать друг к другу, образуя гладкую поверхность, или сокращением брюшной мускулатуры их задний край опускается и создается хорошая опора.
Отличительная особенность этого способа движения состоит в том, что движущееся тело осуществляет плоское движение и контактирует с плоскостью все время одними и теми же своими точками. Именно таким свойством обладает движение змей и некоторых других животных, не имеющих конечностей и перемещающихся только за счет изгибов тела.
Механические роботы-змеи могут двигаться практически по любой поверхности. Их «тела» состоят из множества гибко связанных между собой сегментов. Все перемещения роботов-змей обусловлены исключительно сгибанием и разгибанием этих ключевых составляющих. Движение начинается с одного из концов «пресмыкающегося» и реализует один из способов передвижения описанный в предыдущем пункте.
Двигатели активизируют процесс изгибания начальных сегментов, возникающие при этом «боковые» силы передаются на опорные элементы и голова начинает тянуться вперед. После этого включаются следующие моторчики, за головой подтягивается тело и затем хвост. Для различных мод движения этот алгоритм может различаться, но суть управления многозвенным роботом не меняется.
Из приведенного описания движения очевидно, что управление таким типом роботов сложно и требует для реализации упрощения.
Существует несколько путей решения задачи управления.
Можно управлять по отдельности каждым приводом и соответственно усложнить управление, а можно задать отработку какого-то действия (Верхний уровень) возложив управление приводами на отдельный контроллер (Нижний уровень) который уже будет напрямую управлять движениями. Это разбиение на Верхний и Нижний уровень управления очень напоминает рефлекторную отработку простых движений человеком: когда мы идем мы не задумываемся о том как согнуть ногу или поставить стопу - мы делаем это рефлекторно. Как и в приведённом примере удобнее возложить исполнение управления роботом на отдельный контроллер, а освободившиеся ресурсы направить на совершенствование управления движением.
Прежде чем дальше рассматривать особенности управления змеевидным роботом обратимся к разработкам которые существуют и которые были реализованы в «железе».
робот движение управление змеевидный
В настоящее время в мире существует несколько видов и моделей змееподобных роботов. Все они могут быть поделены на 2 группы: это механизмы, имеющие одно и более подвижных относительно корпуса опорных колес на каждом модуле, и безколёсные механизмы, которые при перемещении по поверхности опираются непосредственно на корпус. В зависимости от числа степеней свободы шарниров и количества звеньев эти модели обладают большим или меньшим общим числом степеней свободы и способностью имитировать движения живой змеи. Замечу, что реальные динамические и физические характеристики искусственных змей существенно отличаются от характеристик природных прототипов как по маневренности и грузоподъёмности, так и по скорости, степени автономности (т.е. способности к длительной работе без использования внешнего источника питания) и др.
Первые разработки были реализованы в виде колесных роботов в 70х годах прошлого века Hirose и Umetami, которые разрабатывали устройства, перемещающиеся за счёт изгибания тела. Активный хордовый механизм с колесными опорами (Active Cord Mechanism model ACM III) (Рисунок 2.1) - это первый в мире робот использующий для движения принцип серпентойды. Его длинна 2 м, он состоит из 20 сегментов - модулей опирающихся на пары пассивных колес с перпендикулярными «телу» механизма осями, имеющих возможность свободно вращаться вокруг вертикальной оси. 26 декабря 1972 года этот робот первым в мире, осуществил механическое змеевидное движение со скоростью около 40 см/сек, используя изгибные движения в горизонтальной плоскости тела.
Дальнейшие разработки этой исследовательской группы привели к созданию робота ACM-R3 состоящего из модулей с двумя ортогональными осями - многозвенного механизма с пассивными колесами. Его основные характеристики приведены в Таблице 2.2
Максимальный угол поворота вокруг одной оси
В 1994-1995 гг. американцами Лораном Чабиным и Роджером Крочиным был создан робот (Рисунок 2.3). Модулями в нём служили мини-модели скейтбордов. Идея создания робота пришла к Лорану, когда он наблюдал за тем как человек, катаясь на роликовой доске, использует повороты доски для продвижения вперед. Его основные характеристики приведены в Таблице 2.3 Робот имеет автономное питание - четыре батареи на 1,2 В и одну на 9 В. С таким питанием он может работать без подзарядки около часа. Управление реализовано с помощью микропроцессора ST62E15 или ST62E25. Технические характеристики приведены в Таблице 2.3
В Европе в 1996 году доктор Bernhard Klaassen в GMD's Institute for Autonomous Intelligent System (AIS) создал свою первую модель GMD-Snake (Рисунок 2.4). Она создана из нескольких идентичных секций, а также специального головного элемента, содержащего различные сенсоры для ориентации и контроля. Электронное оснащение робота сделано минимальным для уменьшения веса. Каждая секция контролируется отдельным процессором, управляющим движением сочленения. Действия отдельных процессоров координируются главным процессором который в свою очередь контролируется оператором с помощью специально разработанного программного обеспечения. Характеристики GMD-Snake приведены в Таблице 2.4.
Основываясь на опыте первой модели зимой 1998 года была создана вторая модификация, её закончили как раз к началу Cebit 99 на котором она и дебютировала. В отличие от предшественицы вокруг каждого сегмента были размещены 12 колёс для передвижения со скоростью до 0.1 м/сек. Новая модель была оснащена видеокамерой и имела развитую сенсорную систему. Емкости встроенной батареей автономного питания хватало приблизительно на 40 минут работы GMD-Snake. Характеристики GMD-Snake 2 приведены в Таблице 2.5.
Встроенной электроники 20 Вт, плоское движение 25 Вт, подъём головы и двух секций 40 Вт
В 1994 году NASA представила несколько вариантов роботов для космических исследований. Они так же имеют модульную структуру и способны изменять топологическую схему, тем самым образуя разветвленные структуры которые гибко изменяются под конкретные условия и задачи.
В период с 2000 по 2002 год в Sensor Based Planning Lab, Carnegie Mellon University создана серия змееподобных роботов. Они имеют различные размеры и в них реализованы различные алгоритмы движения. Разработчикам удалось создать проводную систему управления реализованную в виде мобильного пульта управления, имеющего параллельный или последовательный (в зависимости от модели) интерфейс связи с модулями и исполнительными механизмами.
В 2003 году аспиранты Китайского Национального университета оборонной науки и технологии разработали робота. Оборудованный видео камерой робот способен передавать изображения окружающей местности. Он выполняет команды, которые получает через расположенный в головном модуле управляющий центр. Одетый в оболочку робот может плавать. Его характеристики приведены в Таблице 2.6.
В заключение обзора змеевидных роботов хотелось бы упомянуть о разработке Японского института мед оборудования 1986 года. В ней использован необычный привод для движения секций манипулятора длинной 25 см. Состоящий из 7 секций приводимых в движение приводами использующими эффект памяти форм манипулятор представлял одно из альтернативных направлений в разработке приводов. Однако в настоящее время уровень развития данной технологии до сих пор не позволяет создать змееподобных роботов.
Типичный змеевидный робот (ЗР) состоит из звеньев (минимальное количество звеньев необходимое для реализации движения 5), на каждом звене может быть размещено от 1 до 3 приводов, каждый из которых отвечает за свою степень свободы звена. Типовая схема ЗР приведена на Рисунке 2.1.
Рис.   2 .1 Типовая схема змеевидного робота
Так же необходимо наличие схемы управления которую обычно реализуют в виде двух ступенчатой системы: микроконтроллеров с программой управления приводами, размещённым на небольших платах и отвечающими за прием, обработку и отправку информации (на микроконтроллеры может приходить информация с датчиков обратных связей, сенсорных датчиков и т.д.) и платы управления верхнего уровня. Хотя возможен вариант и централизованного управления всеми приводами и обработки сенсорной информации с датчиков. В этом случае появляется необходимость в быстром канале связи и высоком быстродействии вычислительного комплекса.
В случае необходимости обеспечения автономности на змеевидном роботе размещают систему энергоснабжения.
По одному из путей пошёл Кевин Доулинг. Его работа в области змеевидных роботов Kevin J. Dowling Limbless Locomotion: Learning to Crawl with a Snake Robot является одной из самых известных в области создания змеевидных роботов. В этой работе проведен наиболее полный и комплексный анализ построения змеевидного робота. В результате работы был создан прототип змеевидного робота.
В прототипе использовались три микроконтроллера и 20 сервоприводов. При проведении исследовательской работ был выбран протокол RS-232, как наиболее простой в реализации и достаточный для отработки 20 сервоприводами всех требуемых положений. Каждый из микроконтроллеров, который использовался в прототипе был способен обеспечить работу 8 сервоприводов, за счет использования нескольких каналов. Для управления был выбран стандартный интерфейс с протоколом RS-232, на скорости 9600 бод. Для активации сервопривода использовалось 3х байтовый поток информации, что обеспечивало обновление информации на сервомоторе 16 раз в секунду. Принципиальная схема робота представлена на Рисунке 2.2.
Рис. 2.2 Схема управления ЗР Доулинга
Принцип обмена данными т.е. управления прост: Когда с компьютера через последовательный интерфейс по протоколу RS-232 отсылается задание на контроллеры приводов, каждый из контроллеров (С 0 , С 1 , С 2 ) определяет какому приводу оно предназначено (так как при формировании задания, а вернее посылки в него закладывается и номер привода которому оно предназначено) и выполняет его, в случае прихода задания на привод, которым контроллер не управляет, информация не обрабатывается.
В настоящее время всё большое распространение получают так называемые протоколы полевой шины (FieldBus, CAN и т.д.). В связи с этим я считаю необходимым дать краткий обзор реализации многозвенного робота с использованием этих протоколов. Примером послужит схема управления роботом «Коперник» предложенная Дору Михалачи.
На каждом звене его прототипа расположено по 3 сервопривода (Рисунок 2.3).
Рис.   2.3 Схема модуля ЗР Михалачи
Так же на каждом модуле расположен управляющий контроллер, который получает задание с компьютера и потом распределяет задание по приводам, естественно каждый привод работает на своем канале. Для связи контроллеров был использован CAN интерфейс.
CAN (Controller Area Network) представляет собой систему с последовательной распределенной передачей сообщений, т.е. посредством программного или аппаратного фильтра происходит идентификация сообщения узлом, установка приоритета и реакция на него. Передача информации по CAN fieldbus может проходить без участия устройств верхнего уровня (для сложных схем реализаций и взаимодействия). Согласно CAN-протоколу, если передачу CAN-сообщения начинает более чем один узел, после арбитража передачу продолжает только тот узел, который передает сообщение с наивысшим приоритетом.
В протокол встроен сложный алгоритм обнаружения ошибок. Его в общих чертах можно описать следующим образом: если передающий узел посылает или получает кадр ошибки, он автоматически начинает повторную передачу текущего сообщения. Еще одной особенностью этой технологии является зависимость скорости передачи от длины физического канала связи. Наиболее популярные протоколы этого типа: CANopen, Kingdom (Kvaser), DeviceNet (Allen Brandley), SDS (Honeywell), CAL (CAN Application Layer), SAEJ1939. Какой из них был реализован в данной модели автор не уточнял.
Причина выбора CAN была обусловлена наличием большого количества сервоприводов и датчиков обратных связей, наличием регуляторов, для работоспособности этой системы в реальном времени нужен был широкий канал связи, RS-232 не позволял этого из-за низкой пропускной способности ограниченной стандартами. Контроллеры на модулях использовались от фирмы SIEMENS - С167, с изначально заложенной поддержкой CAN.
Схема управления представляет собой, формирование массива данных, в котором заключалась информация для приводов, после чего он отправлялась по CAN интерфейсу на котроллеры, они же предавали сигнал на привода. (Рисунок 2.4).
Рис.   2.4 Схема управления ЗР Михалачи
В конце 2004 году в ЦНИИ РТК началась разработка прототипа змееподобного робота «ЗМЕЕЛОК». Группе студентов под руководством Телешева Н.С. было дано задние по созданию системы управления многозвенным исполнительным устройством с числом степеней подвижности необходимых к управлению 5 и более.
Одним из требований разработчиков робота была способность системы управления отрабатывать воздействие в виде бегущей волны. Выполнение такого технического задания рассматривается в данной работе.
Для реализации подобных многозвенных систем используют электромеханические и пневматические приводы, металлы и пластики с памятью формы.
Для нашего решения был выбран электромеханический подход. Который базируется на использование, с целью сокращения сроков разработки и минимизации затрат, стандартных сервоприводов реализованных в виде рулевых машинок которые используются в моделирование, а так же в системах локальной автоматики которые имеют структуру исполнительной системы.
Такая сервосистема отрабатывает позицию которая задаётся системой управления при помощи выдачи ШИМ сигнала. Данный вид управления называется позиционным.
В качестве исполнительных механизмов в каждом звене робота предполагалось использовать 2 сервопривода HS-81MG (Рисунок 6.1 Такие серводвигатели фирмы HiTec используются в качестве приводов в моделестроение. Они управляются за счёт подачи на вход ШИМ в диапазоне от 0.9 мс до 2.1 мс с частотой 50 Гц т.е. 20 мс (данные производителя).
Рис.   3 .1 Общий вид сервопривода HS -8 1MG
Рис.   3.2 Общий вид сервопривода HS -8 1MG
Характеристики рулевой машинки приведены в Таблице 3.1.
Управлять данным объектом возможно имея централизованную систему управления (Рисунок 3.2) в виде персонального компьютера или специализированного автономного аппаратно-програмного комплекса с соответствующими интерфейсами или распределенную систему (Рисунок 3.3). Сравним эти конкурирующие варианты в соответствии с требованиями предъявляемыми разработчиками.
Основная её особенность это отсутствие дополнительных контроллеров управляющих отдельными приводами (Рисунок 3.3). Но при реализации такой схемы (Рисунок 3.4) придётся протягивать множество проводов - связей от каждого привода (минимум 3 провода (питание и управляющий сигнал) от каждой рульмашинки и это в случае отсутствия обратной связи). Следует упомянуть, что в данной схеме управления при помощи ШИМ сам управляющий сигнал предаётся в аналоговом виде и как следствие в нём отсутствуют средства контроля ошибок. Этот параметр не является существенным в случае работы в лабораторных условиях однако при практическом применении (особенно в экстремальных условиях) будут возникать сильные помехи в управлении из-за помех в линии. Конечно возможна реализация управления при помощи цифрового сигнала, но это требует особых приводов, способных работать с таким управляющим сигналом, что существенно повышает затраты на разработку и в данном случае неприемлемо. Так же при такой схеме придётся использовать специальную плату - адаптер для питания всех сервоприводов и конвертирования управляющего сигнала в требуемый ШИМ. Кроме того значительно усложнится создание программы управления так как надо будет учитывать особенности каждого конкретного привода и при необходимости замены сервопривода или необходимости добавления нескольких модулей придётся вносить значительные изменения в программу управления что не всегда удобно, а иногда и просто не возможно.
Её особенность наличие отдельных контролеров которые берут на себя функции преобразования управляющего сигнала в требуемый ШИМ (Рисунок 3.2). Это существенно упрощает реализацию программного обеспечения - позволяет разбить его на модули, а часть функций переложить на микроконтроллеры модулей робота, причём при увеличение числа звеньев (микроконтроллеров) потребуется минимум изменений в программе управления. Если пойти далее по этому пути развития, то в результате можно подойти к разработке схемы схожей с природной - когда управляющая программа задаёт некое сложное движение, а распределённая сеть контроллеров преобразует и модифицирует с учётом конкретных условий управляющий сигнал в серию простых «рефлексов». Конечно этим не ограничиваются достоинства данной схемы, не стоит забывать и о том, что для подобной схемы необходимо подвести лишь одну шину данных к контроллеру (достаточный минимум: два провода), а он уже в свою очередь раздаст необходимые указания каждому из подконтрольных ему приводов - это позволит уменьшить число и протяженность кабелей которые будут протянуты тем самым обеспечивая больше гибкости и технологичности при создании робота и управляющей системы. Так же не надо забывать и о линии питании для машинок и контроллеров, но в сравнении с централизованным вариантом основной выигрыш достигается за счёт реализации обмена с каждым контроллером (который может в среднем контролировать до 3 машинок на каждом из портов, что в принципе позволяет одному микроконтроллеру управлять несколькими звеньями) через цифровой интерфейс. Эта особенность позволяет контролировать и проверять передаваемый сигнал на наличие ошибок. В зависимости от сложности протокола возможно даже частичное устранение появившихся ошибок, что так же позволяет сэкономить на времени повторной передачи и обработке информации. Такая схема существенно сокращает требования к вычислительным ресурсам верхнего уровня или даёт возможность переключить освободившиеся (по сравнению с моносхемой) на программу моделирования движения и прогнозирования конфигурации робота. Подводя итог хочется заметить, что тенденция перехода от аналогового управления к цифровому приобрела общемировой масштаб ещё десятилетие назад и необходимость использования распределённой системы управления с цифровым интерфейсом в данное время наиболее актуально, логично и технологично.
Для большей наглядности рассмотрим случай управления 30 координатами без обратной связи и датчиков и сведем в Таблицу 3.2 основные параметры для моносистемы и распределённой системы управления.
Число связей которое необходимо протянуть между объектом управления и управляющим устройством без учёта линий питания
2 и более в зависимости от топологии схемы и модели микроконтроллера
Требования к вычислительной мощности верхнего уровня
Необходимость в установке контроллера на каждое звено
Да, возможна установка одного контроллера для нескольких звеньев
Помехозащищённость и отказоустойчивость
Как видно из таблицы сравнения для многозвенных роботов лучшим выбором станет распределённая система управления.
Очевидно, что современной робототехнике для управления роботами требуется множество различных параметров. Их передача реализуется через различные интерфейсы передачи данных характеризующиеся различными скоростями передачи данных, типом передаваемой информации и способом её передачи.
В Таблица 3.3 представлены наиболее распространённые и часто встречающиеся в робототехнике и стандарты связи.
Скорость передачи по стандарту (max)
Последовательный интерфейс RS-232С (COM)
Зависит от числа подключённых устройств
Как видно из таблицы среди проводных последовательных интерфейсов RS-232С самый медленный, однако в силу простоты реализации большой распространенности в мире его использование наиболее приемлимо для учебных моделей и прототипов на которых отрабатываются различные тестовые принципы и алгоритмы. Так как его поддержка реализована в 99% программных продуктов на уровне стандартных библиотек интерфейсов по разработке ПО для современных компьютеров, а возможности которые предоставляет данный протокол связи позволяют контролировать наличие ошибок в линии, что достаточно для большинства схем. Конечно не стоит забывать и о параллельном интерфейсе однако он обладает существенными недостатками: прежде всего это очень низкая скорость передачи данных которая в некоторых случаях становится узким местом в реализации схемы, необходимость в прокладке большего числа кабелей по сравнению с последовательным интерфейсом передачи данных и малой длинной линии обусловленной очень низкой помехозащищённостью. Всё это делает данный интерфейс неудобным в реализации и мало подходящим для создания связи между микроконтроллерами и управляющей схемой.
Среди беспроводных протоколов для целей управления простыми роботами наиболее подходящим является стандарт связи ZigBee в связи с малой потребляемой мощностью оборудования работающего по этому стандарту и его направленности на данный сектор задач.
Данный последовательный интерфейс синхронной и асинхронной передачи данных, определяется стандартом EIA RS-232-C (Таблица) и рекомендациями V.24 CCITT. Изначально он создавался для связи компьютера с терминалом однако в настоящее время используется в самых различных целях.
Интерфейс RS-232-C предназначен для соединения двух устройств. При чём линия передачи первого устройства соединяется с линией приема второго и наоборот, данный режим называется полнодуплексным. Для управления соединенными устройствами используется программное подтверждение хотя и возможна организация аппаратного подтверждения путем организации дополнительных линий для обеспечения функций определения статуса и управления.
Основными преимуществами использования RS-232C являются возможность передачи на большие (по сравнению с параллельным интерфейсом) расстояния и более простая схема разводки кабеля. Данные в RS-232C передаются в последовательном коде побайтно. Каждый байт обрамляется стартовым и стоповыми битами в добавок к ним может присутствовать и бит чётности, но как правило он не используется.
Современный компьютер имеет 25-контактный (DB25P) или 9-контактный (DB9P) разъем (более распространённый и в дальнейшем будет рассматриваться и подразумеваться только он) для подключения RS-232C. Распайка контактов для (DB9P).
Таблица 3.5. Порядок обмена по интерфейсу RS-232C
Carrie Detect (Определение несущей)
Transmit Data (Передаваемые данные)
Data Terminal Ready (Готовность терминала)
Request to Send (Запрос на отправку)
TxD - данные, передаваемые компьютером в последовательном коде
RxD - данные, принимаемые компьютером в последовательном коде
RTS - сигнал запроса передачи. Активен во все время передачи.
CTS - сигнал сброса (очистки) для передачи. Активен во все время передачи. Говорит о готовности приемника.
DSR - готовность данных. Используется для задания режима модема.
SG - сигнальное заземление, нулевой провод.
DCD - обнаружение несущей данных (детектирование принимаемого сигнала).
RI - индикатор вызова. Используется при соединение с модемом и приеме им сигнала вызова по телефонной сети. В нашем случае вообще не используется.
Для связи наиболее часто используются трех- или четырехпроводная связь (для двунаправленной передачи).
Использование двухпроводной линии связи возможно только в случае передачи из компьютера во внешнее устройство, при этом используются используются сигналы SG и TxD. Все 10 сигналов интерфейса задействуются только при соединении компьютера с модемом что в данном случае не актуально.
Данные соопровождаются стартовым битом, битом четности и одним или двумя стоповыми битами их количество не принципиально. Получив стартовый бит, приемник выбирает из линии биты данных через определннные интервалы времени. Очень важно, чтобы тактовые частоты приемника и передатчика были одинаковыми, допустимое расхождение - не должно превышать 10%.
Скорость передачи по RS-232C в соответствии со стандартом может выбираться из ряда: 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600 и 115200 бит/с. Очевидно что данная вольность в выборе скорости позволяет подобрать наиболее оптимальные условия для передачи данных.
Замечу, что данные передаются в инверсном коде т.е. логической единице соответствует низкий уровень, а логическому нулю - высокий уровень сигнала.
Обмен данными по последовательному интерфейсу осуществляется с помощью обращений по специально выделенным для этого портам COM1 (адреса 3F8h…3FFh, прерывание IRQ4), COM2 (адреса 2F8h…2FFh, прерывание IRQ3), COM3 (адреса 3F8h…3EFh, прерывание IRQ10), COM4 (адреса 2E8h…2EFh, прерывание IRQ11). Аналогичное описание присутствует и в документации к любому микроконтроллеру использующему данный интерфейс связи.
Однако возникает вопрос о достаточности скорости работы данного интерфейса при использовании протокола RS-232С с максимальной скоростью передачи составляющей 115200 бит/с. Разрешить подобный вопрос позволяет простая формула. Для расчёта по которой требуется знать скорость интерфейса, некоторые его особенности и количество байт требуемое для управления приводом (некоторым приводам требуется всего один байт, а некоторым 2 или даже 3 для управления, но этот параметр определяется особенностью самого привода)
Формула (для выяснения количества обновлений задания для привода за 1 секунду:
где i - количество обновления команд за 1 секунду, V - скорость канала,
N - количество приводов, S - количество байт требуемое для управления 1 приводом, k - служебные байты, предназначенные для активации контроллера, порядковый № привода, контрольная сумма, а 10 это количество бит передаваемых за одну посылку по протоколу RS-232С т.е. 8 бит даннных плюс один стартовый и один стоповый бит. Бит чётности не используется. Тогда для змеевидного робота Змеелок получается:
Что означает: за 1 секунду приводы могут максимально получить ~182 команды что более чем достаточно для реализации управления т.к. по расчётам минимально необходимое количество обновлений в секунду составляет 20 - 40 обновлений.
В связи со всем вышеизложенным на начальном этапе разработки змеевидного робота целесообразно направить усилия на создание многозвенного робота с проводным интерфейсом RS-232С с последующим переходом на интерфейс CA
Разработка нижнего контура управления змееподобного робота дипломная работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Дипломная работа по теме Коллективные соглашения в регулировании трудовых отношений в условиях военных организаций
Смотреть Дипломная Работа 1996
Реферат На Тему Расчет Показателя Прибыльности От Вложенного Капитала В Развитие Природоохранных Мероприятий
Эссе Ментол Где Купить
Береги Честь Смолоду Капитанская Дочка Сочинение
Реферат: Микроскопическое исследование древесины и целлюлозных волокон
Реферат: Сделки в гражданском праве
Курсовая работа по теме Разработка проекта системы, предназначенной для ведения бухгалтерии начинающими предпринимателями
Реферат: Анализ деятельности предприятия 14
Реферат: Oedipa
Реферат: Климат Архангельской области
Особенности Рынка Курсовая
Курсовая работа по теме Політичне лідерство в Україні
Шпаргалка: Шпаргалка по Политологии 16
Реферат: Установление комплементарности психолого-педагогических типологий методом векторного моделирования
Как Оформлять Цитирование В Реферате
Что Дает Человеку Общество Сочинение
Дипломная работа по теме Чингирлауская подстанция 110/35/10кВ
Шпаргалка: Экономика полиграфических предприятий
Курсовая работа по теме Состояние лесов Гомельской области
Механізм функціонування військової адміністрації на Буковині (1774–1787 рр.) - История и исторические личности реферат
Социальный проект "Цветочный калейдоскоп" - Биология и естествознание презентация
Учет и аудит материалов в ООО Агрофирма "Сеченовская" Сеченовского района Нижегородской области - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа