基于LED光通信的室内清洁机器人系统的研究
发布时间：2021-03-09 16:49
现代社会生活节奏的加快,枯燥无趣、繁琐重复的室内地面清洁劳动是很令人头疼的一件事情。我们追求工作效率,开始思考对于地面清洁问题的高科技替代方法,使人们可以从繁重的劳动中摆脱,我们有更多的时间来做更有意义的事情。传统室内清洁机器存在控制不灵敏,操作不方便,智能化程度不高等问题,市场急需能够实现清洁作业自动化与智能化是高效高质清洁的有效途径。为实现室内设备的智能化控制,提出一种基于白光LED的无线通信技术系统的设计方案。该系统上位机和室内被控对象通过白光LED实现无线通信。通过上位机的控制界面,向室内移动设备发送控制指令,并且能够从移动设备接收回传信息。上位机通过Socket编程实现TCP/IP网络通信。系统能广泛的应用于白光LED覆盖下的任何地方,可以基本实现本地控制平台通过无线通信对远程设备的控制。本论文所研究的室内地面清洁机器人,实现了自主清洁,操作方便的愿望,将移动机器人和室内吸尘技术有机的融合在一起。基于LED光通信的清洁机器人控制系统,其设计分为硬件和软件两个方面。在硬件方面选择了低功耗高性能的STC89C52单片机为主控芯片,结合可见光无线通信模块,完成清洁机器人的单向数据传...
【文章来源】：大连工业大学辽宁省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
服务机器人分类图
第二章清洁机器人的可见光通信系统的总体方案设计14图2.1室内可见光通信概念图Fig.2.1Conceptmapofindoorvisiblelightcommunication可见光通信是安全的、经济的。研究人员不仅使用可见光资源在实验室环境中传输网络信号，而且同时也实现了打开一盏小灯能够满足同时4台电脑上网浏览信息和互相传递网络信号的能力，即被形象地称为“一拖四”。光波属于电磁波一种，其网络信号的传输同无线电波的基本原理是相同的。微芯片可以通过在普通LED灯泡中添加一个微芯片来控制。它可以通过每秒百万次闪烁来控制。这意味着1是打开灯亮的，0是代表关闭灯灭。由于频率太快，人眼几乎无法检测到光敏传感器并能接收到这些变化。这些亮灭的二进制数据就被快速编码成光信号，光计算机的高效传输的光下通过特殊设计的接收装置有光就有网络信号，把灯关掉网络就没有，光信号传输与现有的WIFI无线网络信号传输相比，可见光通信的未来是安全又经济的，WIFI取决于看不见的无线电发射机功率增加力量当地电磁辐射将不可避免地提高，穿过墙壁的无线网络信息是非常不安全的。这些安全风险在可见光通信中就不会存在，完全不用考虑这个问题，并且光的频谱比射频频谱大一万倍。这就表明光通信是可以带来更多的带宽和更高速度的网络，而且硬件设置方面还几乎不需要任何新器件的添加基础设施。在可见光通信这方面国内的研究才刚刚起步。著名的陈长缨教授在所任教的大学暨
第二章清洁机器人的可见光通信系统的总体方案设计16光是由荧光粉产生的。本实验选择应用的光电探测器的最大灵敏度非常接近光源光谱分布的峰值波长。室内可见光通信系统中，多个LED或LED阵列需要安装由于光照、增大发射功率、提高接收功率，和阴影效果的预防。光源在室内空间的合理布局和分配是影响照明系统性能的关键因素。在室内光源都处于关闭的这种情况下,房子的照明功率是关闭的,但是这是我们还可能需要无线数据连接来进行通信交流。在这种情况下,虽然LED灯光光源处于“关闭”状态,但低电流功率仍然还是会导致来自LED光源的弱光子电流被连续释放出来。这些剩余的小光束仍然能够足以驱动这个光无线系统。当然,我们也可以向LED光源添加一个廉价的隐形无线光学系统,来确保光源即使在光源没有打开时也能保持正常的数据通信连接。这里有个关键因素，布局和性能是重要的，光源信号合理完善的照明系统。灯源熄灭在屋内的时候，所有的家电系统以及灯光照明系统被关闭在这样的情境下，还必须用无线电来连接通信的信号。在上述情境中，可以明显的看出来，电流会源源不断地被释放出来，以微弱的光电子形式，LED光源中的电流是由于灯光系统的低电压造成的，这里的灯光系统关闭，只是外在的，从内部来看，还有部分光电子剩余，而这些光也能够向形成电流，产生信息的传输渠道。图2.2展示了白光LED光源的基本特征，显示了模拟调制信号电流Ib与白光LED输出光功率之间的关系。为了得到线性调制，加载偏置电流Ib要达到特性曲线电流的中间位置，是这样的才能使输出光信号没有失真。输出特性曲线上的光点必须与调制信号电流同时增加。图2.2LED特性调制曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于白光LED的可见光通信系统研究[J]. 张晨亮,苏学军,王文,毕涛. 光通信技术. 2015(05)
[2]基于白光LED的无线通信实验研究[J]. 郝宏刚,唐帅,张丹丹,王斌,祁玉红,王勇祥. 半导体光电. 2014(05)
[3]基于可见光通信的溶洞景区照明控制方法研究[J]. 邓健志,程小辉. 电视技术. 2014(09)
[4]白光LED煤矿工作面可见光通信调制技术研究[J]. 徐鲁辉,张言明,刘运真. 工矿自动化. 2014(02)
[5]基于51单片机的LED可见光通信系统[J]. 王涛. 电视技术. 2013(09)
[6]基于混沌遗传的智能吸尘器避障研究[J]. 杜隆胤. 计算机测量与控制. 2013(03)
[7]家庭智能用电系统研究及智能控制器开发[J]. 李东东,崔龙龙,林顺富,刘庆强,覃子珊,任婧玮. 电力系统保护与控制. 2013(04)
[8]室内白光LED照明通信的现状与展望[J]. 谭家杰,邹常青. 衡阳师范学院学报. 2011(03)
[9]白光LED室内可见光通信的关键技术[J]. 骆宏图,陈长缨,傅倩,赵惠珊,莫晨晓. 光通信技术. 2011(02)
[10]改善室内可见光通信系统性能的关键技术[J]. 傅倩,陈长缨,洪岳,邓韡. 自动化与信息工程. 2010(02)
硕士论文
[1]基于LED的室内可见光通信系统的研究与设计[D]. 吴瑕.华中师范大学 2014
[2]基于白光LED的可见光通信系统的研究[D]. 梅卫平.中南大学 2011
[3]基于多传感器数据融合的清洁机器人定位技术研究[D]. 张勇.哈尔滨工业大学 2008
[4]室内可见光无线通信系统研究[D]. 王永波.浙江大学 2008
[5]超声电机驱动的自主吸尘机器人研制[D]. 王宏建.南京航空航天大学 2006
[6]智能家庭清扫机器人的研究[D]. 周盛荣.哈尔滨工业大学 2006
[7]智能吸尘器全覆盖路径算法研究和测控系统的设计[D]. 戴光智.广东工业大学 2005
[8]智能移动机器人全局路径规划及仿真[D]. 李晓敏.南京理工大学 2004
本文编号：3073151
【文章来源】：大连工业大学辽宁省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
服务机器人分类图
第二章清洁机器人的可见光通信系统的总体方案设计14图2.1室内可见光通信概念图Fig.2.1Conceptmapofindoorvisiblelightcommunication可见光通信是安全的、经济的。研究人员不仅使用可见光资源在实验室环境中传输网络信号，而且同时也实现了打开一盏小灯能够满足同时4台电脑上网浏览信息和互相传递网络信号的能力，即被形象地称为“一拖四”。光波属于电磁波一种，其网络信号的传输同无线电波的基本原理是相同的。微芯片可以通过在普通LED灯泡中添加一个微芯片来控制。它可以通过每秒百万次闪烁来控制。这意味着1是打开灯亮的，0是代表关闭灯灭。由于频率太快，人眼几乎无法检测到光敏传感器并能接收到这些变化。这些亮灭的二进制数据就被快速编码成光信号，光计算机的高效传输的光下通过特殊设计的接收装置有光就有网络信号，把灯关掉网络就没有，光信号传输与现有的WIFI无线网络信号传输相比，可见光通信的未来是安全又经济的，WIFI取决于看不见的无线电发射机功率增加力量当地电磁辐射将不可避免地提高，穿过墙壁的无线网络信息是非常不安全的。这些安全风险在可见光通信中就不会存在，完全不用考虑这个问题，并且光的频谱比射频频谱大一万倍。这就表明光通信是可以带来更多的带宽和更高速度的网络，而且硬件设置方面还几乎不需要任何新器件的添加基础设施。在可见光通信这方面国内的研究才刚刚起步。著名的陈长缨教授在所任教的大学暨
第二章清洁机器人的可见光通信系统的总体方案设计16光是由荧光粉产生的。本实验选择应用的光电探测器的最大灵敏度非常接近光源光谱分布的峰值波长。室内可见光通信系统中，多个LED或LED阵列需要安装由于光照、增大发射功率、提高接收功率，和阴影效果的预防。光源在室内空间的合理布局和分配是影响照明系统性能的关键因素。在室内光源都处于关闭的这种情况下,房子的照明功率是关闭的,但是这是我们还可能需要无线数据连接来进行通信交流。在这种情况下,虽然LED灯光光源处于“关闭”状态,但低电流功率仍然还是会导致来自LED光源的弱光子电流被连续释放出来。这些剩余的小光束仍然能够足以驱动这个光无线系统。当然,我们也可以向LED光源添加一个廉价的隐形无线光学系统,来确保光源即使在光源没有打开时也能保持正常的数据通信连接。这里有个关键因素，布局和性能是重要的，光源信号合理完善的照明系统。灯源熄灭在屋内的时候，所有的家电系统以及灯光照明系统被关闭在这样的情境下，还必须用无线电来连接通信的信号。在上述情境中，可以明显的看出来，电流会源源不断地被释放出来，以微弱的光电子形式，LED光源中的电流是由于灯光系统的低电压造成的，这里的灯光系统关闭，只是外在的，从内部来看，还有部分光电子剩余，而这些光也能够向形成电流，产生信息的传输渠道。图2.2展示了白光LED光源的基本特征，显示了模拟调制信号电流Ib与白光LED输出光功率之间的关系。为了得到线性调制，加载偏置电流Ib要达到特性曲线电流的中间位置，是这样的才能使输出光信号没有失真。输出特性曲线上的光点必须与调制信号电流同时增加。图2.2LED特性调制曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于白光LED的可见光通信系统研究[J]. 张晨亮,苏学军,王文,毕涛. 光通信技术. 2015(05)
[2]基于白光LED的无线通信实验研究[J]. 郝宏刚,唐帅,张丹丹,王斌,祁玉红,王勇祥. 半导体光电. 2014(05)
[3]基于可见光通信的溶洞景区照明控制方法研究[J]. 邓健志,程小辉. 电视技术. 2014(09)
[4]白光LED煤矿工作面可见光通信调制技术研究[J]. 徐鲁辉,张言明,刘运真. 工矿自动化. 2014(02)
[5]基于51单片机的LED可见光通信系统[J]. 王涛. 电视技术. 2013(09)
[6]基于混沌遗传的智能吸尘器避障研究[J]. 杜隆胤. 计算机测量与控制. 2013(03)
[7]家庭智能用电系统研究及智能控制器开发[J]. 李东东,崔龙龙,林顺富,刘庆强,覃子珊,任婧玮. 电力系统保护与控制. 2013(04)
[8]室内白光LED照明通信的现状与展望[J]. 谭家杰,邹常青. 衡阳师范学院学报. 2011(03)
[9]白光LED室内可见光通信的关键技术[J]. 骆宏图,陈长缨,傅倩,赵惠珊,莫晨晓. 光通信技术. 2011(02)
[10]改善室内可见光通信系统性能的关键技术[J]. 傅倩,陈长缨,洪岳,邓韡. 自动化与信息工程. 2010(02)
硕士论文
[1]基于LED的室内可见光通信系统的研究与设计[D]. 吴瑕.华中师范大学 2014
[2]基于白光LED的可见光通信系统的研究[D]. 梅卫平.中南大学 2011
[3]基于多传感器数据融合的清洁机器人定位技术研究[D]. 张勇.哈尔滨工业大学 2008
[4]室内可见光无线通信系统研究[D]. 王永波.浙江大学 2008
[5]超声电机驱动的自主吸尘机器人研制[D]. 王宏建.南京航空航天大学 2006
[6]智能家庭清扫机器人的研究[D]. 周盛荣.哈尔滨工业大学 2006
[7]智能吸尘器全覆盖路径算法研究和测控系统的设计[D]. 戴光智.广东工业大学 2005
[8]智能移动机器人全局路径规划及仿真[D]. 李晓敏.南京理工大学 2004
本文编号：3073151
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