基于WIFI的机器人控制系统设计

汪香念 韩军良 唐传胜 伏开心

摘   要：本文采用32位ARM微处理器作为主控单元，采用ESP8266 WIFI模块实现手机终端与机器人之间的无线通信，设计了系统硬件电路，开发了系统程序，手机终端通过无线网络与机器人实现远程控制。实验结果表明，本文的设计方案实现了手机终端通过WIFI无线通信远程控制机器人的功能。

关键词：无线网络;远程通信;智能控制;机器人;微处理器

1引言

随着无线网络技术越来越成熟，人们开始考虑将其与机器人系统相结合，从而使机器人具有可远程控制的功能。无线网络技术中因具有有效距离长、传输速度快等特点的WIFI（无线局域网）技术得到了广泛的应用[1]，本文将其与机器人系统相融合，并使用ARM作为控制系统的核心，设计了一款基于无线网络的机器人控制系统。

2系统硬件电路设计

本文设计的基于WIFI的机器人控制系统架构如图1所示，系统采用32位的ARM微处理器作为主控单元，辅以ESP8266WIFI模块、电机驱动模块，从而实现手机远程控制机器人运动的功能。

本文采用ARM微处理器STM32F407ZET6微处理器作为控制系统的核心，STM32F407ZET6具有168MHz的高主频和浮点运算单元，使得计算的更加精确，提升了编码的效率和控制算法的执行速度。ARM微处理器与WIFI模块实现通信并通过驱动模块控制电机的运动状态。主控电路原理图如图2所示。

本文使用TB6612FNG芯片作为驱动电路的核心，TB6612FNG能够实现两通道输出，且输出的连续驱动电流最大可达1.2A。机器人驱动电路原理图如图3所示。

采用ESP8266 WIFI模块实现手机终端与机器人之间的无线通信，并使用AT指令对其进行功能配置。ESP8266具有STA、AP及STA+AP三种工作模式[2]，本文采用AP模式，电路原理图如图4所示。ESP8266 WIFI模块的RXD接STM32F407ZET6的USART1_TX，ESP8266 WIFI模块的TXD接STM32F407ZET6的USART1_RX。

3系统软件程序设计

本系统需要建立微处理器和WIFI模块之间的通信，因此需要对微处理器的串口进行初始化配置;还需要建立手机和WIFI模块之间的通信，因此需要设计程序对WIFI模块进行功能配置（配置工作模式、波特率、WIFI名称和密码等）;此外为保证手机发送的数据通过WIFI模块传输给微处理器后，微处理器能通过相应的程序段的运行控制机器人运动，还需对驱动模块进行程序设计。

在主程序中设置两个变量：WIFIdata1和WIFIdata2，通过程序设计使得这两个变量为某个值时，机器人做出相应的动作（前进、后退、加速、减速）。系统程序设计流程如图3所示。

4结论

本文采用ARM微处理器STM32F407ZET6作为控制核心，结合WIFI模块，建立手机、WIFI模块和微处理器三者之间的通信，再经由驱动模块实现了对机器人的远程控制。将机器人系统与无线网络技术相融合具有操作方便、可远程控制的优点，使得机器人在某些领域的应用也变得更加智能。

参考文献

[1] 胡长鹏，马海霞，林思敏. 一种基于WiFi无线通讯的智能插座设计与实现[J]. 机电工程技术，2021， 50（08）： 70-73.

[2] 李双斌，吕志华，朱鹏洲. 基于ESP8266的太阳能自动跟踪和智能控制装置[J].南方农机，2021，52（12）：37-39.

项目来源：1、河南省高等学校重点科研项目“空调压缩机振动噪声的主动补偿控制策略研究”（21A413005）; 2、河南省重点研发与推广专项（科技攻关）“新型高灵敏度智能压电微生物传感器构建的关键技术研究”。

作者簡介：汪香念，女，河南商丘人，学生。