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                  理論原理

                  移動機器人技術漫談(十):無線通訊

                  工業機器人由于位置相對固定,通常使用線纜與控制器進行通訊。而移動機器人運動范圍較大,一般使用無線通訊的方式與后方控制臺或調度系統進行通訊。常見的移動機器人無線通訊方式包括:4G/5G、Bluetooth、ZigBee、WiFi、LPWAN、UWB等。

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                  發布于 2周前 閱讀:118

                         工業機器人由于位置相對固定,通常使用線纜與控制器進行通訊。而移動機器人運動范圍較大,一般使用無線通訊的方式與后方控制臺或調度系統進行通訊。常見的移動機器人無線通訊方式包括:4G/5G、Bluetooth、ZigBee、WiFi、LPWAN、UWB等,以下詳細說明。

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                  • 4G/5G技術

                         4G即第四代移動通信技術,該技術包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式,以正交頻分多址(OFDMA)技術為核心,用戶峰值速率可達100Mbps至1Gbps,是一種寬帶接入和分布式的全IP架構網絡,能夠支持各種移動寬帶數據業務。

                         5G即第四代移動通信技術,它是4G之后對現有的無線通信技術的演進。對于5G的關鍵技術,還可進一步細化歸納大規模天線、超密集組網、全頻譜接入、新型多址、新型多載波、先進調制編碼、終端直通技術、靈活雙工、全雙工、頻譜共享等十大關鍵技術。5G 更強調用戶體驗速率,將達到Gbps量級。與4G相比,5G最大的變化在于,其服務的對象從過去的人與人之間的通訊,增加了人與物、物與物之間的互聯,實現全連接。

                         優點:速率快,時延低,穩定性高,可靠性高。

                         缺點:4G/5G蜂窩式網絡設備價格昂貴、成本高、用電大,須網絡運營提供設備支持。

                  • Bluetooth技術

                         藍牙技術最早始于1994,由瑞典愛立信研發。它采用跳頻技,通信頻段為2.402G Hz-2.480GHz。截止目前為止已經更新了10個版本,通信半徑從幾米到幾百米延伸。藍牙技術被廣泛的使用在手機,PDA等移動設備上,PC、GPS設備以及大量的無線外圍設備(藍牙耳機、藍牙鍵盤等)。

                         藍牙技術也緊跟物聯網的發展腳步。最新的藍牙5.0數據傳輸速率可達24Mbps、隱私功能更強大,Ipv6網絡支持。藍牙5.0加入室內定位輔助功能,結合Wi-Fi可以實現精度小于1米的室內定位。在智能家居領域,采用了Bultooth Smart技術的藍牙設備之間可以不通網絡就能實現設備與設備之間的“對話”。由此可以解決突然斷網沒有了WiFi的情況下,智能家居設備們仍將可以繼續工作。

                         優點:速率快、低功耗,安全性高。

                         缺點:網絡節點少,組網規模小,不適合多點布控。

                  • ZigBee技術

                         Zigbee被正式提出來是在2003年,它的出現是為了彌補藍牙通信協議的高復雜,功耗大,距離近,組網規模太小等缺陷。ZigBee可工作在三個頻段868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz和2.4GHz-2.4835GHz,其中最后一個頻段世界范圍內通用,16個信道,并且該頻段為免付費、免申請的無線電頻段。三個頻段傳輸速率分別為20kbps,40kbps以及250kbps。

                         ZigBee采用自組網的方式進行通信,也是無線傳感器網領域最為著名的無線通信協議。在無線傳感器網絡中,當某個傳感器的訊息從某條通信路徑無法順暢的傳遞出去時,動態路由器會迅速的找出另外一條近距離的信道傳輸數據,從而保證了信息的可靠傳遞。

                         ZigBee不算主流的無線通訊技術,但卻以其低功耗、低成本,低速率、高容量、長時間的電池壽命的特點深受一些廠家的追捧。

                         優點:安全性高,功耗低,組網能力強,容量大,電池壽命長。

                         缺點:成本高,抗干擾性差,ZigBee協議沒有開源,通信距離短。

                  •  WiFi技術

                         WIFI是一種短距離無線傳輸技術,采用的標準是IEEE802.11a以及IEEE802.11b,使用頻段一般是在2.4GHz,傳輸距離一般達到100m左右,組網方式較為簡單,由AP和無線網卡組成的無線網絡即可,目前除了在許多賓館、餐飲店、圖書館、辦公樓以及家庭等場所使用WIFI,只需要攜帶支持WIFI的終端即可接入互聯網,同時還應用在智能家居控制方面,例如電視、空調、燈具、窗等。

                         優點:靈活性和移動性、部署便捷

                         缺點:易受干擾,傳輸速率低,傳輸距離較短,安全性較差

                  • LPWAN技術

                         LPWAN(Low Power Wide Area Network)低功耗廣域網絡,專為低帶寬、低功耗、遠距離、大量連接的物聯網應用而設計的。在全球范圍內的多種LPWAN技術中,NB-IoT、LoRa是應用范圍最廣的兩種技術。

                         在未授權頻譜技術中,LoRa處于主導地位。LoRa除了具有網絡容量大、功耗低、信號穿透能力強、高速移動信號穩定、可定位等特點外,最大優勢在于同等功耗條件下無線射頻通信距離更遠。LoRa可以廣泛應用在工業控制、城市管理、電網巡檢控制、油氣管道監控、農業灌溉、環境監測等領域。

                         優點:網絡容量大、功耗低、信號穿透能力強、高速移動信號穩定、可定位,通信距離遠

                         缺點:傳輸效率稍低

                  • UWB技術

                         UWB(Ultra Wide Band)超寬帶,一種無載波通信技術,利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據,能在10m左右的范圍內實現數百Mb/s至數Gb/s的數據傳輸速率。UWB具有抗干擾性能強、傳輸速率高、帶寬極寬、消耗電能小、發送功率小等諸多優勢,主要應用于室內通信、高速無線LAN、家庭網絡、無繩電話、安全檢測、位置測定、雷達等領域。

                         由于UWB脈沖的時間寬度極短,因此也可以采用高精度定時來進行距離測算。相比Wi-Fi和藍牙定位技術,UWB具有如下優勢:抗多徑能力強,定位精度高,時間戳精度高,電磁兼容性強,能效較高。

                         優點:抗多徑能力強,定位精度高,時間戳精度高,電磁兼容性強,能效較高

                         缺點:信號易受障礙物遮擋,設備成本高

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                  他很懶,什么都沒有留下~