低延时远程串口通信系统设计

为了解决使用串口通信的工业设备升级成本高、延时高以及拓展性差等问题,从软件层面研究并设计了低延时远程串口通信系统。系统以嵌入式控制系统作为原串口数据的网关,通过Golang的多协程特性对多种串口的数据分别进行采集、封装、隔离并转换成以太网数据,简化程序的同时将数据的流向进行独立,使数据不会相互干扰。以太网数据通过由UDP协议结合KCP算法以及P2P传输通道组建的低延时通信链路完整地传输到客户端通信软件。客户端通信软件使用数据接口与驱动分离的构架,根据生产场景使用不同的通信模式将数据转发至不同接口。将所设计的系统与基于TCP协议的串口通信系统作了对比实验,结果表明本系统在传输延时方面存在优势,为低延时远程串口通信系统提供了有效的解决方案。

虚实结合的低延时工业机器人监控调试系统

为了解决工业机器人监控系统监控手段单一、监控信息不全面、故障排查困难、远程监控延时高等问题,开发了一种虚实结合的低延时工业机器人监控调试系统。基于远程过程调用(RPC)框架和快速UDP互联网连接(QUIC)协议,实现了“云-边-端”协同的分布式监控系统,能够跨语言跨服务器地调用资源并降低系统延时。利用Beego框架和Vue以前后端分离的方式开发人机交互良好的Web监控系统。在后端对多类机器人的通信协议和多种数据库接口封装,实现机器人数据的采集和存储。通过采集的实时数据驱动前端的虚拟模型,以虚实结合的模式对设备运行状态进行监控。在人机安全方面,基于YOLO目标检测算法以虚拟围栏的形式为机器人划定三维的工作空间,实时检测人机的空间位置关系,保障人身安全。为保证远程控制的安全性,采用虚拟调试技术预先对机器人的运行动作在虚拟环境中进行仿真,通过仿真验证安全性后生成离线文件下发给机器人执行,保证远程调试的安全。通过实验验证了系统的可行性。

基于FreeRTOS的嵌入式智能骑行台

为了解决传统的非智能骑行台功能单一,不能与骑行台客户端进行数据交互,且阻力调节不均匀,骑行体验一般等问题,设计了基于FreeRTOS实时操作系统的嵌入式智能骑行台。骑行阻力的设计方案选用磁阻式,目的在于降低噪声,提高骑行体验。硬件电路方面根据系统的功能需要设计了主控模块、电源模块、速度测算模块以及磁阻控制模块。程序设计部分包括蓝牙通信、ANT+通信、速度计算、功率拟合、休眠与唤醒以及磁阻控制等功能程序。最后,制作实验装置对系统的无线通信功能、挡位控制功能、骑行台客户端适配功能等进行测试。实验结果表明,测试效果良好,系统具有较好的实时性和较高的可靠性,满足预设的功能需求。