导言
传感器与网络相连，是信息技能发展的一种必然趋势。但是操控总线网络多种多样，千差万别，内部结构、通讯接口、通讯协议各不相同，以此来衔接各种变送器（包含传感器和履行器），则要求这些传感器或履行器有必要契合这些规范总线的有关规定。由于技能上、本钱上的原因，传感器的制造商无法使自己的产品一同满意各式各样的现场总线要求，而这些现场总线本身有各自的长处，针对不同的运用目标，有本身的优势；但它们之间的不兼容性、不行互操作性和各自为战的坏处，给广阔用户带来了很大的不方便。一个通用的、遍及承受的传感器接口规范将使制造商、体系集成者和最终用户获益，这便是IEEE 1451规范产生最直接的原因[1～8]。在各方尽力下，IEEE和NIST在1997年和1999年公布了IEEE 1451.2和IEEE 1451.1规范，一同成立了2个新的作业组对规范进行进一步的扩展，即IEEE P1451.3和IEEEP1451.4。
IEEE 1451.2规范界说了一个衔接传感器到微处理器数字接口（STIM），并经过网络适配器（NCAP）把传感器和履行器衔接到网络；IEEE 1451.1规范界说了网络独立的信息模型，使传感器接口与NCAP相连，它运用了面向目标的模型界说供给给智能传感器及其组件。根据IEEE 1451.2规范，要研发一个网络化智能传感器体系需求2个微处理器，别离承当STIM模块和NCAP模块的内核效果，这给体系的研发带来了很大的难度和杂乱性。据IEEE和NIST最新材料，1451.X规范之间能够一同运用，也能够独自运用。咱们选用NetBox网络模块作为开发渠道[9]，规划了根据IEEE1451.1网络化智能机器人手爪传感器体系，完成了对机器人手爪状况的网络监控，为整个机器人的网络操控打下了根底。
1 硬件规划
1.1 体系整体框图
根据IEEE 1451.1规范的网络化智能机器人手爪传感器体系如图1所示。它由传感器、数据收集电路和NetBox网络模块组成。
1.2 传感器简介
机器人手爪是机器人履行精巧和杂乱使命的重要部件[10]。为了机器人能在存在不确定性要素的环境中进行灵敏操作，其手爪有必要具有很强的感知才能。即在机器人手爪上装备多种传感器。手爪经过传感器取得外部环境的信息，以完成快速、精确、和婉地接触、抓取、操作作业等。
EMR机器人手爪的感觉体系由具有恰当空间散布的10个力觉、6个挨近觉、1个间隔觉以及1个温度传感器构成。它们被一体化地规划和集成到手爪中，并且在手爪上集成了传感器的信号调度电路，对外是一个15芯的接口来输出传感器信号和接入电源。选用神经元网络办法，对多传感器的数据进行交融，可得到手爪的握力巨细，判别手爪是否与工件安全衔接（即牢靠抓取）以用机器人手腕部所受的多维力巨细和方向[11]。
1.3 数据收集电路
数据收集电路如图1所示。它主要由4部分组成：位移传感器脉冲信号接纳电路、8253计数器电路、A/D转化电路和地址译码电路。其作业原理如下：NetBox模块经过CS0选通地址译码器，4根地址线可最多有16路输出，然后选通相应的电路，发动相应的功用。比方经过地址设译码电路可选通多路模仿开关，然后进行机器手爪的力觉、挨近觉和温度传感器的三个通道挑选，然后收集相应的传感器信号；也可经过地址译码电路选中A/D转化器，
经过NetBox体系的XCLK时钟分频输出操控A/D转化，而A/D转化完毕后信号经过状况线返回到NetBox的XIRQ，然后触发中止，读取A/D转化的成果。
1.4 NCAP
针对网络化智能传感器的特色，咱们选用了嵌入式网络模块NetBox作为NCAP的研发渠道。它的微处理器是Intel的高功能、32bit嵌入式微处理器386EX。NetBox模块上设置了多种通讯接口，包含可直接衔接的以及网10Base-T接口、规范的RS232C接口、可扩展的RS422/RS485接口以及完善灵敏的精简总线接口，可与大多数的A/D、D/A、DIO、守时器、双口RAM等器材直接相连，而不需求任何接口逻辑电路等。图2所示为NetBox模块的功用框图。
2 软件规划
2.1 软件框图
体系软件框图如图3所示。体系软件选用模块化规划，按功用分为：监控程序、外部中止服务程序、守时器中止服务程序、初始化模块、LCD显现模块、网络通讯模块、客户端服务程序和数据处理模块。
2.2 体系作业流程
根据IEEE 1451规范的要求，咱们运用CGI（通用网关接口）原理，把NetBox作为NCAP（网络适配器），建立了嵌入式WEB服务器，网络协议是TCP/IP。图4是体系的作业流程图。体系发动初始化今后，判别客户端网络可有服务恳求。有恳求则转向相应的处理，没有恳求则判别数据处理守时到否。到则进行多传感器数据交融，得出机器人手爪当时的相应作业状况，为机器人的操控、
安全操作和行走供给决议计划的根据。
2.3 中止服务程序
在本体系中，咱们运用NetBox的中止功用来收集传感器数据和运用对外的输出时钟信号来操控A/D转化。图5是中止服务程序流程图。由于机器人手爪具有4种不同的传感器，具各种传感器具有不同的数量。在中止服务程序中，选用设定标志位的办法，判别每一种传感器数据收集作业是否完毕。没有完毕时，持续当时传感器的采样；不然，转入下一种传感器的数据收集。在体系中止服务程序中没有相应的传感器数据处理作业，是考虑到体系数据处理的作业量比较大，并且运用神经元网络算法进行数据交融，不然易产生丢掉数据。
完毕语
在面向Internet的网络化智能机器人手爪传感器体系的规划中，咱们选用了IEEE 1451.1规范中的一些先进技能，体系具有如下特色：①电子数据表格TEDS技能，它能够充沛描绘传感器的类型、行为、功能特点和相关的参数。比方，传感器生产商的称号、传感器的类型和序列号等等，然后使传感器具有了自我描绘才能和自我辨认才能；②校对引擎技能，使传感器内部具有主动批改差错和自我补偿才能；③支撑TCP/IP协议，使体系只需在任何一个具有必定IP地址的Internet终端节点上，做到即插即用。
