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应用于昆虫的无线微型刺激系统关键技术的研究

发布时间:2018-03-30 10:46

  本文选题:动物机器人 切入点:无线控制系统 出处:《杭州电子科技大学》2017年硕士论文


【摘要】:动物机器人既含有传统机械式机器人工作效率高及通用性强等优点,又能弥补仿生机器人环境适应性差与能源利用率低等不足,且具有较高的灵活性、准确性和效率,因此在公共安全、临床应用、工程操作等领域均有广阔的应用前景。目前,有线控制动物的行为实验已取得很多成果,但小型化、轻量化、低功耗、高效性、能无线通信的控制系统设计是动物机器人的研究重点与难点。基于以上问题,本课题以体积较小、容易饲养、具有群体性能、学习能力强且并被测试了基因组序列的蜜蜂为载体,开展了基于射频识别技术的无线控制系统研究,并完成了轻量化的刺激系统及标签天线设计,实现了读写器与刺激系统稳定的通信。论文的主要工作如下:1、针对小型化的蜜蜂机器人,提出了基于射频识别技术的无线控制系统方案。该方案与其他动物机器人遥控系统相比,具有体积小、重量轻、功耗低、能源利用率高等优势,满足无线控制小型昆虫行为的需求。2、提出了适用于蜜蜂的小型化RFID标签天线结构。在蜜蜂机器人硬件系统设计过程中,采用环形结构设计了工作于UHF频段的近场标签天线。3、设计和实现了基于射频识别技术的蜜蜂机器人无线控制系统。该背包系统最终尺寸为5.5mm x 16.6mm x 1.2mm,重量为175.9 mg(电源重量为70mg)。测试结果表明RFID标签天线中心频率为920MHz,带宽(S11-10dB)为60MHz。背包系统与发射机实现了稳定通信并能按要求输出特定的刺激信号。综上,本论文对基于射频识别技术的无线控制昆虫机器人系统进行研究,从仿真测试结果来看标签天线与系统均表现出较优的性能,且满足小型化控制设计的要求。
[Abstract]:Animal robot not only has the advantages of high efficiency and versatility of traditional mechanical robot, but also can make up for the shortcomings such as poor environmental adaptability and low energy efficiency of bionic robot, and has high flexibility, accuracy and efficiency. So it has a broad application prospect in the field of public safety, clinical application, engineering operation and so on. At present, many achievements have been made in the behavior experiment of wired control animals, but it is miniaturized, lightweight, low power consumption, high efficiency, and so on. The design of wireless communication control system is the focus and difficulty of animal robot research. Based on the above problems, this subject is small, easy to raise, and has group performance. The honeybee with strong learning ability and tested genome sequence was used as carrier. The wireless control system based on radio frequency identification technology was studied, and the lightweight stimulation system and tag antenna were designed. The stable communication between reader and stimulus system is realized. The main work of this paper is as follows: 1, aiming at the miniaturized bee robot, Compared with other animal robot remote control systems, this scheme has the advantages of small volume, light weight, low power consumption, high energy efficiency and so on. To meet the requirement of wireless control of behavior of small insects, a miniaturized RFID tag antenna structure for honeybees is proposed. In the design of honeybee robot hardware system, The near-field tag antenna .3which works in UHF band is designed with annular structure. The wireless control system of honeybee robot based on RFID technology is designed and implemented. The final size of the knapsack system is 5.5mm x 16.6mm x 1.2mm and the weight is 175.9 mg (. The test results show that the center frequency of the RFID tag antenna is 920MHz and the bandwidth S11-10dB) is 60MHz. The backpack system can communicate stably with the transmitter and can output specific stimulus signals as required. In this paper, the wireless insect control robot system based on radio frequency identification technology is studied. The simulation results show that the tag antenna and the system have better performance, and meet the requirements of miniaturization control design.
【学位授予单位】:杭州电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP242;TP391.44;TN820

【参考文献】

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本文编号:1685583

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