仓储机器人多频段并行通信系统设计与实现

摘要

在仓储物流业中，仓储机器人作为一种新兴的仓库内自动化物流搬运工具，需要从中心控制单元实时获取路径指令并向中心控制单元汇报自身当前状态，建设这一组网通信系统具有长距离、大规模、高实时性和低成本等需求。针对这一问题，本文利用具有成本和通信距离优势的433MHz频段通信技术，创新性地设计了一种多频段并行通信方案，突破了433MHz频段通信技术在大规模组网时实时性低的难题，实现了一种仓储机器人多频段并行通信系统。
　　本文设计的面向仓储机器人的多频段并行通信系统包含硬件电路模块，嵌入式软件控制程序和多频段并行预测算法。具体而言，本文的主要工作包括:
　　1.设计了多频段并行通信系统的整体方案。首先介绍了系统的设计指标。接着阐述了设计中的难点与相应的解决方案。最后给出了系统的整体方案设计，通过硬件模块、控制程序及通信算法三个层面上的协同设计以实现多频段并行。
　　2.完成了多频段并行通信系统的硬件电路设计。以模块化的思想分别对中心控制主板、终端主板和通信子板进行了详细硬件电路设计和PCB版图设计，对多频段并行通信方案予以硬件支持。
　　3.完成了多频段并行通信系统的嵌入式软件设计。通过在三种控制器模块上开发控制程序实现了通信自组网功能，并基于CSMA/CD、FA等常用组网通信方法设计了高实时性的多频段并行预测算法。
　　4.完成了多频段并行通信系统的系统测试。对设计的通信系统进行了多方面的测试，包括系统硬件测试及通信性能测试。测试结果表明，系统能够满足大型仓库的通信需求，验证了方案的可行性。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文工作及章节安排

2．1 引言

2．2 系统设计指标

2．3 系统设计难点与解决方案

2．4 系统架构设计

2．5 系统硬件方案设计

2．6 系统软件方案设计

2．6．1 控制程序方案设计

2．6．2 通信算法方案设计

2．7 本章小结

3．1 引言

3．2 中心控制主板的硬件电路设计

3．2．1 控制器模块

3．2．2 电源模块

3．2．3 串口模块

3．2．4 缓冲器模块

3．3 终端主板的硬件电路设计

3．3．1 电源模块

3．3．2 串口模块

3．4 通信子板的硬件电路设计

3．4．2 通信模块

3．5 系统PCB版图设计

3．6 本章小结

第四章 多频段并行通信系统的嵌入式软件设计

4．1 引言

4．2 软件开发工具介绍

4．3 SimpliciTI通信协议介绍

4．4 系统控制程序设计

4．4．1 中心控制端程序设计

4．4．2 终端节点程序设计

4．4．3 系统通信网络的组网实现

4．5 系统通信算法设计

4．5．1 常用通信方法的实现

4．5．2 节中会详细介绍

4．6 本章小结

5．1 引言

5．2 系统测试方案

5．3．2 控制器模块测试

5．3．3 分发模块测试

5．3．4 通信功能测试

5．3．5 SMA天线接口射频性能测试

5．4 通信性能测试

5．4．1 天线测试

5．4．2 接收灵敏度测试

5．4．3 通信距离测试

5．4．4 通信实时性测试

5．4．5 通信准确率测试

5．4．6 抗干扰测试

5．5 本章小结

6．1 全文工作总结

6．2 研究工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果