[實用新型]基于帶電源隔離的CAN總線的蛇形機器人通信系統

有效

• 申請號: 201320199338.5
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN203219319U
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 魏武;陳然;何振勇;趙亦璇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04L12/10;E01D22/00;E01D11/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本實用新型涉及蛇形機器人通信系統領域，是一種基于帶電源隔離的CAN總線的蛇形機器人各節點之間的通信系統。

背景技術

橋梁是現代交通中一個非常重要的組成部分，作為一種造價相對較低、抗震性能良好、造型美觀的橋梁形式，斜拉橋正在被越來越多的采用?？墒抢|索鋼絲和成品索防護不良，會造成纜索斷絲失效、生銹腐蝕，甚至釀成巨大風險和損失，因此研究相關的斜拉橋檢測維護設備，提高斜拉橋在役時間顯得越來越重要。

自然界中的蛇具有運動靈活、適應性強等特點，對于仿生蛇形機器人可以通過選擇不同蛇形機器人關節形式來使其產生二維或者三維運動。將蛇形機器人應用于橋梁纜索檢測可以克服傳統檢測方式中檢測效率低、檢測成本高等問題，可是蛇形機器人具有關節多，自由度大的特點，這都加大了機器人各個關節之間通信的難度。常用的通信總線有以下四種：

一、USART總線

1.可以與使用工業標準NRZ異步串行數據格式的外部設備之間進行全雙工的數據交換；

2.支持同步單項通信和半雙工單線通信；

3.使用多緩沖器配置的DMA方式，可以實現高速數據通信。

這種總線上的器件數量只能是兩個，通信距離要不大于1.5米，而且不支持多主。而蛇形機器人關節多，自由度大，蛇體長度可能大于1.5米，并且每個節點都有可能向所有其它節點發送數據，即要求支持多主，故該種總線不符合蛇形機器人應用要求。

二、SPI總線

1.一種高速的，全雙工的，同步的通信總線；

2.SPI接口一般使用4條線。

這種總線上的器件數量要小于10個，通信距離要不大于3米，需要四條線通信，而且不支持多主。而蛇形機器人關節多，自由度大，蛇體長度可能大于3米，本身線路結構復雜，太多的線可能影響機器人自由運動，并且每個節點都有可能向所有其它節點發送數據，即要求支持多主，故該種總線不符合蛇形機器人應用要求。

三、I²C總線

1.I²C是一個半雙工、多主總線；

2.I²C是OD輸出的。

這種總線上的器件數量要小于10個，而且通信距離要不大于3米，支持多主。而蛇形機器人關節多，自由度大，蛇體長度可能大于3米，故該種總線不符合蛇形機器人應用要求。

四、未帶電源隔離的CAN總線

1.CAN總線是一個多主異步串行總線；

2.CAN總線的數據通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。

這種總線無論是器件數量、通信距離還是線路要求都符合蛇形機器人的結構特點，可是不帶電源隔離的CAN總線會由于電源噪聲、電壓波動、浪涌電流等因素造成通訊不良甚至通訊失敗。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種基于帶電源隔離的CAN總線的蛇形機器人通信系統，同時實現了結構簡單，可靠性高，節點多，一發多收的要求。

為達上述目的，本實用新型采用如下的技術方案：

基于帶電源隔離的CAN總線的蛇形機器人通信系統，包括兩根兩端并聯有電阻1的差動信號線CAN_H4和CAN_L5、1個蛇頭節點、和25個蛇體節點，每個蛇體節點都包含一個CAN收發器和一個MCU，以及一個為CAN收發器和MCU供電的電源模塊；所述節點內部采用MCU與CAN收發器通信，MCU根據通信數據控制舵機轉動，其中蛇頭節點作為主控制器，蛇體節點作為從控制器，所有節點都連接在差動信號線CAN_H和CAN_L上。

具體地，所述的CAN收發器為ISO1050芯片，MCU為STM32F103B芯片，所述電源模塊包括依次連接的REG114EA-3.3及B0305S-1W，其中，

REG114EA-3.3芯片的Vout端分別與B0305S-1W芯片的Vin端、ISO1050芯片的Vcc1端及STM32F103B芯片的電壓輸入端相連接；

B0305S-1W芯片的+Vo端與ISO1050芯片的Vcc2端相連接；

ISO1050芯片的CHNH端及CHNL端分別與差動信號線CAN_H和CAN_L相連接，ISO1050芯片的RXD端及TXD端分別與TM32F103B芯片的CHNRX端及CHATX端相連接；

具體地，所述ISO1050芯片的Vcc1端與GND1端之間還并聯有起濾波作用的電容C3；

所述ISO1050芯片的RXD端與TM32F103B芯片的CHNRX端之間設置有電阻R1，R1與ISO1050芯片的GND1端之間并聯一個電容C1；