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海底管道检测机器人是一个主要负责检测海底管道裂缝的全自主机器人,工作环境恶劣。机器人的通讯系统采用基于CAN总线的五节点分布式控制结构,必须具备通信质量方面的高可靠性、高实时性、高噪声抵抗能力。
本论文结合国家863计划项目“海底管道的检测与维修技术”中的机器人通讯系统,主要研究通讯性能方面的问题。在分析机器人通讯系统节点控制机制和系统总线机制的基础上,对底层协议和应用层策略进行有限状态机建模,而后在Matlab/ Simulink 软件的Stateflow仿真环境中建立该通讯系统的仿真平台。分析与管道机器人运行密切相关的通讯指标,利用仿真平台,得出系统这些指标的波形显示图,通过输出的图示评价目前该系统的通信运行状况。第二步,通过硬件接口,将实际样机中的某个节点代替仿真系统中的相应虚拟节点作为仿真系统的输入,由此可返回验证通讯仿真系统的可靠性。
在本论文研究过程中,主要存在三方面的问题:一、针对研究的目的,如何作何合理的简化,对通讯系统的各层协议进行有限状态机建模; 二、充分利用Matlab/ Simulink中的开发模块和程序接口,对有限状态机模型模拟仿真; 三、如何在Simulink仿真环境中实现对实际样机节点的数据采集。
该研究开发出来的仿真平台可以用于对现行机器人系统的性能评价和为未来通讯系统协议改进提出约束条件。