基于IEEE+14511的网络化智能传感器设计.pdfVIP

· 110· 《单片机与嵌入式系统应用》合订本(7～12) 145 基于IEEE1．1的网络化智能传感器设计 合 肥 工 业 大 学 童利标 徐科军 中科院合肥智能机械研究所 梅 涛 IEEE 摘 要 1451是一种从传感器或执行器到微处理器及网络之间的硬件和软件接口标准。 图和软件流程。 IEEE1451．1 关键词 网络化智能传感器 机器人手爪 引 言 对机器人手爪状态的网络监控，为整个机器人的网络 传感器与网络相连，是信息技术发展的一种必然 控制打下了基础。 趋势。然而控制总线网络多种多样，千差万别，内部 结构、通信接口、通信协议各不相同，以此来连接各种 1 硬件设计 变送器(包括传感器和执行器)，则要求这些传感器或 执行器必须符合这些标准总线的有关规定。由于技 1．1 系统总体框图 术上、成本上的原因。传感器的制造商无法使自己的 产品同时满足各种各样的现场总线要求，而这些现场 基于1EEE 总线本身有各自的优点，针对不同的应用对象．有自 爪传感器系统如图1所示。它由传感器、数据采集电 身的优势；但它们之间的不兼容性、不可互操作性和 路和NetBox网络模块组成。 各自为战的弊端，给广大用户带来了很大的不便。一 1．2传感器简介 个通用的、普遍接受的传感器接口标准将使制造商、 系统集成者和最终用户受益，这就是IEEE1451标 机器人手爪是机器人执行精巧和复杂任务的重 准产生最直接的原因u“]。在各方努力下，IEEE和要部件¨“。为了机器人能在存在不确定性因素的环 NlST在1997年和1999年颁布了IEEE1451．2和境中进行灵巧操作，其手爪必须具有很强的感知能 IEEE 1451．1标准，同时成立了2个新的工作组对标力。即在机器人手爪上配置多种传感器。手爪通过传 P1451．3和IEEE 准进行进一步的扩展，即IEEE 感器获得外部环境的信息，以实现快速、准确、柔顺地 P1451．4。 IEEE 1451．2标准定义了一个连 接传感器到微处理器的数字接口 (sTIM)，并通过网络适配器(NcAP) 把传感器和执行器连接到网络；IEEE 1451．1标准定义了网络独立的信息 模型．使传感器接口与NCAP相连， 它使用了面向对象的模型定义提供给 智能传感器及其组件。根据IEEE 1451．2标准，要研制一个网络化智能 传感器系统需要2个微处理器，分别 承担sTIM模块和NcAP模块的内 核作用，这给系统的研制带来了很大 的难度和复杂性。据IEEE和NIST 必威体育精装版资料，1451．x标准之间可以一起 图1 系统总体框图 使用，也可以单独使用。我们采用 嵌入式系统应用开发 触摸、抓取、操作工件等。 EMR机器人手爪的感觉系统由具有适当空 RS232C 支持TcP／IP等互联I以太网接口 间分布的10个力觉、6个接近觉、1个距离觉以及网通信协议 l (10Base．T) (9线) 1个温度传感器构成。它们被一体化地设计和集 成到手爪