[实用新型]基于带电源隔离的CAN总线的蛇形机器人通信系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及蛇形机器人通信系统领域，是一种基于带电源隔离的CAN总线的蛇形机器人各节点之间的通信系统。

背景技术

桥梁是现代交通中一个非常重要的组成部分，作为一种造价相对较低、抗震性能良好、造型美观的桥梁形式，斜拉桥正在被越来越多的采用。可是缆索钢丝和成品索防护不良，会造成缆索断丝失效、生锈腐蚀，甚至酿成巨大风险和损失，因此研究相关的斜拉桥检测维护设备，提高斜拉桥在役时间显得越来越重要。

自然界中的蛇具有运动灵活、适应性强等特点，对于仿生蛇形机器人可以通过选择不同蛇形机器人关节形式来使其产生二维或者三维运动。将蛇形机器人应用于桥梁缆索检测可以克服传统检测方式中检测效率低、检测成本高等问题，可是蛇形机器人具有关节多，自由度大的特点，这都加大了机器人各个关节之间通信的难度。常用的通信总线有以下四种：

一、USART总线

1.可以与使用工业标准NRZ异步串行数据格式的外部设备之间进行全双工的数据交换；

2.支持同步单项通信和半双工单线通信；

3.使用多缓冲器配置的DMA方式，可以实现高速数据通信。

这种总线上的器件数量只能是两个，通信距离要不大于1.5米，而且不支持多主。而蛇形机器人关节多，自由度大，蛇体长度可能大于1.5米，并且每个节点都有可能向所有其它节点发送数据，即要求支持多主，故该种总线不符合蛇形机器人应用要求。

二、SPI总线

1.一种高速的，全双工的，同步的通信总线；

2.SPI接口一般使用4条线。

这种总线上的器件数量要小于10个，通信距离要不大于3米，需要四条线通信，而且不支持多主。而蛇形机器人关节多，自由度大，蛇体长度可能大于3米，本身线路结构复杂，太多的线可能影响机器人自由运动，并且每个节点都有可能向所有其它节点发送数据，即要求支持多主，故该种总线不符合蛇形机器人应用要求。

三、I²C总线

1.I²C是一个半双工、多主总线；

2.I²C是OD输出的。

这种总线上的器件数量要小于10个，而且通信距离要不大于3米，支持多主。而蛇形机器人关节多，自由度大，蛇体长度可能大于3米，故该种总线不符合蛇形机器人应用要求。

四、未带电源隔离的CAN总线

1.CAN总线是一个多主异步串行总线；

2.CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。

这种总线无论是器件数量、通信距离还是线路要求都符合蛇形机器人的结构特点，可是不带电源隔离的CAN总线会由于电源噪声、电压波动、浪涌电流等因素造成通讯不良甚至通讯失败。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于带电源隔离的CAN总线的蛇形机器人通信系统，同时实现了结构简单，可靠性高，节点多，一发多收的要求。

为达上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

基于带电源隔离的CAN总线的蛇形机器人通信系统，包括两根两端并联有电阻1的差动信号线CAN_H4和CAN_L5、1个蛇头节点、和25个蛇体节点，每个蛇体节点都包含一个CAN收发器和一个MCU，以及一个为CAN收发器和MCU供电的电源模块；所述节点内部采用MCU与CAN收发器通信，MCU根据通信数据控制舵机转动，其中蛇头节点作为主控制器，蛇体节点作为从控制器，所有节点都连接在差动信号线CAN_H和CAN_L上。

具体地，所述的CAN收发器为ISO1050芯片，MCU为STM32F103B芯片，所述电源模块包括依次连接的REG114EA-3.3及B0305S-1W，其中，

REG114EA-3.3芯片的Vout端分别与B0305S-1W芯片的Vin端、ISO1050芯片的Vcc1端及STM32F103B芯片的电压输入端相连接；

B0305S-1W芯片的+Vo端与ISO1050芯片的Vcc2端相连接；

ISO1050芯片的CHNH端及CHNL端分别与差动信号线CAN_H和CAN_L相连接，ISO1050芯片的RXD端及TXD端分别与TM32F103B芯片的CHNRX端及CHATX端相连接；

具体地，所述ISO1050芯片的Vcc1端与GND1端之间还并联有起滤波作用的电容C3；

所述ISO1050芯片的RXD端与TM32F103B芯片的CHNRX端之间设置有电阻R1，R1与ISO1050芯片的GND1端之间并联一个电容C1；