基于CAN總線輪式農(nóng)業(yè)移動(dòng)平臺(tái)通訊子系統(tǒng)的研究.pdf

1、自走式農(nóng)業(yè)機(jī)械不斷地向網(wǎng)絡(luò)化、智能化、分布式控制技術(shù)方向發(fā)展，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械的電子裝備接口標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)變得日益重要。串行總線標(biāo)準(zhǔn)化不僅使農(nóng)業(yè)信息交換與共享成為可能，而且給農(nóng)業(yè)機(jī)械電子設(shè)備的集成組裝與維護(hù)帶來極大便利。在此形式下，現(xiàn)場(chǎng)控制局域網(wǎng)絡(luò)CAN(Controller Area Network)協(xié)議被選用為農(nóng)業(yè)機(jī)械電子設(shè)備的總線標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。 2006年，課題組申請(qǐng)到“863”計(jì)劃項(xiàng)目——移動(dòng)式果樹采摘機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究。本研究為

2、機(jī)器人平臺(tái)控制系統(tǒng)建立一個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)，并完成機(jī)器人平臺(tái)速度和位置的控制工作。 本文從研究控制器局域網(wǎng)入手，分析了國(guó)內(nèi)外控制器局域網(wǎng)的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀；深入研究CAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的技術(shù)規(guī)范，描述了CAN總線的分層結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，簡(jiǎn)要介紹了CAN總線的一些基本概念和基本組織規(guī)則，詳細(xì)闡述了CAN總線的報(bào)文、幀格式，錯(cuò)誤類型，檢測(cè)錯(cuò)誤能力以及CAN開發(fā)中的一些常用元器件。 本研究設(shè)計(jì)了基于CAN技術(shù)的四輪轉(zhuǎn)向、四輪驅(qū)動(dòng)的農(nóng)

3、業(yè)移動(dòng)機(jī)器人的電機(jī)控制器，該控制器具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、接收CAN總線上報(bào)文幀、將機(jī)器人平臺(tái)當(dāng)前的狀態(tài)信息發(fā)送到總線、將上位機(jī)發(fā)送的電機(jī)控制信息轉(zhuǎn)化為模擬量并輸出到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等功能模塊。在本系統(tǒng)所建立的CAN網(wǎng)絡(luò)中，共有9個(gè)節(jié)點(diǎn)，分別是1個(gè)上位機(jī)節(jié)點(diǎn)、4個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器節(jié)點(diǎn)和4個(gè)轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)上位機(jī)采用高性能工控機(jī)，主要實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航路徑提取、行走路徑規(guī)劃、各個(gè)電機(jī)控制命令的發(fā)送等功能；下位機(jī)為單片機(jī)控制系統(tǒng)，是本文研究的核心內(nèi)容，負(fù)責(zé)