本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的多機(jī)器人隊形控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著機(jī)器人的應(yīng)用日益廣泛，在人類難以到達(dá)或者接近的危險復(fù)雜環(huán)境中，利用機(jī)器人代理人們進(jìn)行重復(fù)性高危險性大的工作，不僅解放了勞動力，而且提高了工作效率。但是由于部分環(huán)境及工作復(fù)雜，采用單個機(jī)器人根本無法安全有效地完成任務(wù)。從而需要多個機(jī)器人共同完成一個任務(wù)閑得日益重要；對機(jī)器人的隊形進(jìn)行準(zhǔn)確有效控制是機(jī)器人協(xié)作共同完成一個任務(wù)的必要步驟。對于機(jī)器人系統(tǒng)來說,多機(jī)器人保持特定的隊形會有以下優(yōu)勢：(1)每個機(jī)器人的周圍環(huán)境可能會不一樣并且每個機(jī)器人的能力有限，不能對整個環(huán)境感知和系統(tǒng)化。如果機(jī)器人之間分工合作，共享周圍的環(huán)境，以便系統(tǒng)能迅速對外界干擾做出正確的反應(yīng)；(2)多機(jī)器人保持特定的隊形能增強(qiáng)對外界的攻擊的防御能力；(3)在特定任務(wù)中,保持特定的隊形能事半功倍；(4)能提高系統(tǒng)的魯棒性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的多機(jī)器人隊形控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)對機(jī)器人隊形進(jìn)行準(zhǔn)確控制。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的多機(jī)器人隊形控制系統(tǒng)，其特征在于，包括控制中心和機(jī)器人；

所述機(jī)器人包括機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)、機(jī)器人電源模塊、指南針模塊、RFID讀卡器模塊、機(jī)器人無線通信模塊、機(jī)器人串口模塊和機(jī)器人控制模塊；

所述控制中心包括控制中心電源模塊、控制中心串口模塊、控制中心無線通信模塊和控制中心控制模塊；

所述機(jī)器人電源模塊為整個機(jī)器人提供電源；

所述控制中心電源模塊為整個控制中心提供電源；

所述機(jī)器人控制模塊通過所述機(jī)器人串口模塊與所述機(jī)器人無線通信模塊相連；

所述控制中心控制模塊通過控制中心串口模塊與所述控制中心無線通信模塊相連；

所述指南針模塊與所述機(jī)器人控制模塊相連為機(jī)器人提供行進(jìn)導(dǎo)航；

所述RFID讀卡器模塊與所述機(jī)器人控制模塊相連，所述RFID讀卡器模塊讀取坐標(biāo)確定機(jī)器人當(dāng)前所處位置；

所述機(jī)器人無線通信模塊與所述控制中心無線通信模塊進(jìn)行組網(wǎng)以給對方發(fā)送信號或接受對方所發(fā)送信號；

所述機(jī)器人控制模塊用于控制所屬機(jī)器人行進(jìn)方向；

所述控制中心控制模塊用于接收到所有機(jī)器人的坐標(biāo)位置偏角，然后根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的隊形作對比處理，輸出各個機(jī)器人的控制指令。

進(jìn)一步的，所述機(jī)械結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動機(jī)器人的舵機(jī)，所述舵機(jī)接受機(jī)器人控制模塊所發(fā)出指令信號，驅(qū)動機(jī)器人行進(jìn)。

進(jìn)一步的，所述控制中心控制模塊及所述機(jī)器人控制模塊均以STM32F103VCT6處理器作為主控制芯片。

進(jìn)一步的，所述控制中心無線通信模塊及所述機(jī)器人無線通信模塊均以CC2530F256芯片作為無線通信平臺芯片。

進(jìn)一步的，所述STM32F103VCT6處理器及所述CC2530F256芯片均采用JTAG方式連接仿真器。

進(jìn)一步的，所述CC2530F256芯片均采用JTAG為10P雙排針連接仿真器。

進(jìn)一步的，所述指南針模塊采用GY-26指南針。

本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的多機(jī)器人隊形控制系統(tǒng)方案，指南針還有RFID射頻卡，實現(xiàn)了機(jī)器人的定位于形態(tài)的評估，實現(xiàn)了對多個機(jī)器人隊形控制，本方案對機(jī)器人隊形控制位置精確。本發(fā)明系統(tǒng)無線傳輸過程丟包率低，機(jī)器人可以很好完成控制中心發(fā)出的指令，指南針讀取數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的多機(jī)器人隊形控制系統(tǒng)系統(tǒng)流程圖。

圖2為本發(fā)明基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的多機(jī)器人隊形控制系統(tǒng)STM32F103VCT6處理器及外圍電路圖。

圖3為本發(fā)明基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的多機(jī)器人隊形控制系統(tǒng)機(jī)器人隊形控制流程圖。

【具體實施方式】

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要說明的是，當(dāng)組件被稱為“固定于”另一個組件，它可以直接在另一個組件上或者也可以存在居中的組件。當(dāng)一個組件被認(rèn)為是“連接”另一個組件，它可以是直接連接到另一個組件或者可能同時存在居中組件。當(dāng)一個組件被認(rèn)為是“設(shè)置于”另一個組件，它可以是直接設(shè)置在另一個組件上或者可能同時存在居中組件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

請參見附圖，一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的多機(jī)器人隊形控制系統(tǒng)，包括控制中心和機(jī)器人；

機(jī)器人包括機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)、機(jī)器人電源模塊、指南針模塊、RFID讀卡器模塊、機(jī)器人無線通信模塊、機(jī)器人串口模塊和機(jī)器人控制模塊；控制中心包括控制中心電源模塊、控制中心串口模塊、控制中心無線通信模塊和控制中心控制模塊；機(jī)器人電源模塊為整個機(jī)器人提供電源；控制中心電源模塊為整個控制中心提供電源；機(jī)器人控制模塊通過機(jī)器人串口模塊與機(jī)器人無線通信模塊相連；控制中心控制模塊通過控制中心串口模塊與控制中心無線通信模塊相連；指南針模塊與機(jī)器人控制模塊相連為機(jī)器人提供行進(jìn)導(dǎo)航；RFID讀卡器模塊與機(jī)器人控制模塊相連，RFID讀卡器模塊讀取坐標(biāo)確定機(jī)器人當(dāng)前所處位置；機(jī)器人無線通信模塊與控制中心無線通信模塊進(jìn)行組網(wǎng)以給對方發(fā)送信號或接受對方所發(fā)送信號；機(jī)器人控制模塊用于控制所屬機(jī)器人行進(jìn)方向；控制中心控制模塊用于接收到所有機(jī)器人的坐標(biāo)位置偏角，然后根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的隊形作對比處理，輸出各個機(jī)器人的控制指令。

機(jī)械結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動機(jī)器人的舵機(jī)，所述舵機(jī)接受機(jī)器人控制模塊所發(fā)出指令信號，驅(qū)動機(jī)器人行進(jìn)；所述舵機(jī)包括舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計、直流電機(jī)和控制電路；控制電路板接受來自信號線的控制信號，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動，電機(jī)帶動一系列齒輪組，減速后傳動至輸出舵盤。舵機(jī)的輸出軸和位置反饋電位計是相連，舵盤轉(zhuǎn)動的同時，帶動位置反饋電位計，電位計將輸出一個電壓信號到控制電路板，進(jìn)行反饋，然后控制電路板根據(jù)所在位置決定電機(jī)轉(zhuǎn)動的方向和速度，從而達(dá)到目標(biāo)停止。

進(jìn)一步的，控制中心控制模塊及機(jī)器人控制模塊均以STM32F103VCT6處理器作為主控制芯片，其中主要包含了2個串行通信接口，1個IIC數(shù)據(jù)接口，1個JTAG下載接口，電源穩(wěn)壓電路等。STM32的12、13引腳為外部時鐘輸入端，C15、C16的值為22PF；X2為8M的晶振，使用8M是為了倍頻。R26和C5組成復(fù)位電路，STM32是低電平復(fù)位；C17、C7、C18、C19、C20為退偶電容?？刂浦行臒o線通信模塊及機(jī)器人無線通信模塊均以CC2530F256芯片作為無線通信平臺芯片。STM32F103VCT6處理器及CC2530F256芯片均采用JTAG方式連接仿真器。CC2530F256芯片JTAG為10P雙排針方便連接仿真器下載和調(diào)試程序。指南針模塊采用GY-26指南針。

指南針模塊工作流程為：開始初始化I/O端口，發(fā)送起始信號，發(fā)送器件地址與信號，發(fā)送測量角度指令，發(fā)送器件地址與讀取信號，讀取角度值。

RFID讀卡器模塊工作流程為，RFID讀卡器通過串口與STM32連接的，程序設(shè)計開始首先要配置通信端口、信號端口的引腳工作模式、波特率。當(dāng)RFID卡的使能端處于高電平時處于待機(jī)模式，當(dāng)使能端唄拉低后進(jìn)入工作模式，然后驅(qū)動天線查詢標(biāo)簽。若有RFID卡在天線區(qū)域內(nèi)，唯一的ID以12個字節(jié)ASCII字符串以下方式發(fā)生給STM32，STM32把這個字符串的內(nèi)容提取并轉(zhuǎn)換后得到卡號。

機(jī)器人定位流程為：將所有的卡號值放到30*30的數(shù)組內(nèi)，把讀到的卡號值與數(shù)組內(nèi)的所有卡號進(jìn)行對比，找到對應(yīng)的卡號后把坐標(biāo)值給返回。然后機(jī)器人就可以把這個坐標(biāo)值發(fā)送給機(jī)器人控制模塊，機(jī)器人控制模塊就能判定機(jī)器人的位置。

隊形控制流程為：控制中心控制模塊接收到所有機(jī)器人的坐標(biāo)位置偏角，然后根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的隊形作對比，然后輸出各個機(jī)器人的控制指令通過無線發(fā)送出去，機(jī)器人接收到對應(yīng)的指令后執(zhí)行直走，后退，左右轉(zhuǎn)等操作。

下面簡述本發(fā)明基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的多機(jī)器人隊形控制系統(tǒng)工作原理：建立共用n×m個RFID卡鋪設(shè)的實驗場地，建立一個n行m列的數(shù)組W，將n×m個RFID卡存入數(shù)組W中。存儲的方式是：第i行第j列的RFID卡的ID號存入數(shù)組W的第i行第j列中，即將RFID卡ID號存入與數(shù)組W相同行列的成員中。建立存儲RFID卡ID號的數(shù)組W是為了方便機(jī)器人查詢自身的位置，當(dāng)機(jī)器人讀到當(dāng)前RFID卡ID號時，就可以在數(shù)組W中找到對應(yīng)的位置信息，由于實驗場地被劃分為n行m列的格子，每個格子里都有一張RFID卡，并且只有一張RFID卡。因此，每個RFID卡有且僅有一個位置與之相對應(yīng)，這個位置可以模糊表示為i行j列，即RFID卡所在的行列數(shù)。設(shè)機(jī)器人利用RFID讀取設(shè)備當(dāng)前ID號，即表示為q。通過搜索數(shù)組W找到與之相同的ID號，并返回該成員的行列數(shù)Q，得到Q的信息就可定位機(jī)器人的準(zhǔn)確位置。機(jī)器人根據(jù)RFID卡號信息和指南針的偏轉(zhuǎn)角度可以實現(xiàn)機(jī)器人的路線控制。