專(zhuān)利名稱(chēng)：基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人尋徑導(dǎo)航裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及車(chē)輛定位及路徑搜尋技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人尋徑導(dǎo)航裝置。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的進(jìn)步，工業(yè)的發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，在許多情況下，機(jī)器人能代替人類(lèi)去完成人工無(wú)法完成的任務(wù)。例如:雷區(qū)掃雷、區(qū)域性搜救和未知區(qū)域定點(diǎn)探查等，很多危險(xiǎn)或者人員無(wú)法到達(dá)的未知環(huán)境，它們?cè)谀骋粎^(qū)域內(nèi)完成任務(wù)具有很大的優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)外在自尋徑方面做過(guò)很多研究，由ZigBee組成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)由于其本身的低功耗、易擴(kuò)展性、低成本和較好的定位精度而受到廣泛的應(yīng)用。為了促進(jìn)自尋徑機(jī)器人工業(yè)的發(fā)展，急需一種更為簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)的機(jī)器人自尋徑系統(tǒng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種功耗低、易拓展、組網(wǎng)簡(jiǎn)便、使用方便、應(yīng)用范圍廣的基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人自尋徑系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人尋徑導(dǎo)航裝置，包括上位機(jī)、網(wǎng)關(guān)單元、定位單元和設(shè)于機(jī)器人上的導(dǎo)航模塊，所述定位單元包括基站節(jié)點(diǎn)、簇節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)，所述基站節(jié)點(diǎn)、簇節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)分別通過(guò)網(wǎng)關(guān)單元與上位機(jī)相連，所述基站節(jié)點(diǎn)、簇節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)、導(dǎo)航模塊均包括微處理器和ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊，所述基站節(jié)點(diǎn)、簇節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊組成ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，所述上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)關(guān)單元向定位單元發(fā)出機(jī)器人導(dǎo)航指令，所述導(dǎo)航模塊所在區(qū)域的基站節(jié)點(diǎn)通過(guò)與導(dǎo)航模塊通信進(jìn)行定位并指定簇節(jié)點(diǎn)生成導(dǎo)航指令目標(biāo)地點(diǎn)的路由路徑，且所述簇節(jié)點(diǎn)控制路由路徑上的路由節(jié)點(diǎn)對(duì)導(dǎo)航模塊發(fā)送導(dǎo)航信息實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)航`模塊的自尋徑導(dǎo)航。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊為包含ZigBee路由功能的ZigBee全功能網(wǎng)絡(luò)模塊。所述網(wǎng)關(guān)單元包括網(wǎng)關(guān)控制器、ZigBee模塊和RS232接口模塊，所述網(wǎng)關(guān)控制器通過(guò)ZigBee模塊分別與基站節(jié)點(diǎn)、簇節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)相連，所述網(wǎng)關(guān)控制器通過(guò)RS232接口模塊與上位機(jī)相連。本實(shí)用新型具有下述優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型包括上位機(jī)、網(wǎng)關(guān)單元、定位單元和設(shè)于機(jī)器人上的導(dǎo)航模塊，所述定位單元包括基站節(jié)點(diǎn)、簇節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)，所述基站節(jié)點(diǎn)、簇節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)分別通過(guò)網(wǎng)關(guān)單元與上位機(jī)相連，所述基站節(jié)點(diǎn)、簇節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)、導(dǎo)航模塊均包括微處理器和ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊，所述基站節(jié)點(diǎn)、簇節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊組成ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，所述上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)關(guān)單元向定位單元發(fā)出機(jī)器人導(dǎo)航指令，所述導(dǎo)航模塊所在區(qū)域的基站節(jié)點(diǎn)通過(guò)與導(dǎo)航模塊通信進(jìn)行定位并指定簇節(jié)點(diǎn)生成導(dǎo)航指令目標(biāo)地點(diǎn)的路由路徑，且所述簇節(jié)點(diǎn)控制路由路徑上的路由節(jié)點(diǎn)對(duì)導(dǎo)航模塊發(fā)送導(dǎo)航信息實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)航模塊的自尋徑導(dǎo)航，因此能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的機(jī)器人自尋徑，達(dá)到目的坐標(biāo)地點(diǎn)，具有功耗低、易拓展、組網(wǎng)簡(jiǎn)便、使用方便、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中網(wǎng)關(guān)單元的框架結(jié)構(gòu)示意圖。圖例說(shuō)明:1、上位機(jī)；2、網(wǎng)關(guān)單元；21、網(wǎng)關(guān)控制器；22、ZigBee模塊；23、RS232接口模塊；3、定位單元；31、基站節(jié)點(diǎn)；32、簇節(jié)點(diǎn)；33、路由節(jié)點(diǎn)；4、導(dǎo)航模塊。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。如圖1所示，本實(shí)施例基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人尋徑導(dǎo)航裝置包括上位機(jī)1、網(wǎng)關(guān)單元2、定位單元3和設(shè)于機(jī)器人上的導(dǎo)航模塊4，定位單元3包括基站節(jié)點(diǎn)31、簇節(jié)點(diǎn)32和路由節(jié)點(diǎn)33，基站節(jié)點(diǎn)31 、簇節(jié)點(diǎn)32和路由節(jié)點(diǎn)33分別通過(guò)網(wǎng)關(guān)單元2與上位機(jī)I相連，基站節(jié)點(diǎn)31、簇節(jié)點(diǎn)32和路由節(jié)點(diǎn)33、導(dǎo)航模塊4均包括微處理器和ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊，基站節(jié)點(diǎn)31、簇節(jié)點(diǎn)32和路由節(jié)點(diǎn)33之間通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊組成ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，上位機(jī)I通過(guò)網(wǎng)關(guān)單元2向定位單元3發(fā)出機(jī)器人導(dǎo)航指令，導(dǎo)航模塊4所在區(qū)域的基站節(jié)點(diǎn)31通過(guò)與導(dǎo)航模塊4通信進(jìn)行定位并指定簇節(jié)點(diǎn)32生成導(dǎo)航指令目標(biāo)地點(diǎn)的路由路徑，且簇節(jié)點(diǎn)32控制路由路徑上的路由節(jié)點(diǎn)33對(duì)導(dǎo)航模塊4發(fā)送導(dǎo)航信息實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)航模塊4的自尋徑導(dǎo)航。本實(shí)施例中，上位機(jī)I采用普通計(jì)算機(jī)，用于接收來(lái)自網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理顯示，并向智能小車(chē)工作區(qū)域發(fā)出指令。本實(shí)施例中，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)2適于保持與基站節(jié)點(diǎn)31之間的通信，采集智能車(chē)工作區(qū)域內(nèi)的參數(shù)并上傳到上位機(jī)I。如圖2所示，網(wǎng)關(guān)單元2包括網(wǎng)關(guān)控制器21、ZigBee模塊22和RS232接口模塊23，網(wǎng)關(guān)控制器21通過(guò)ZigBee模塊22分別與基站節(jié)點(diǎn)31、簇節(jié)點(diǎn)32和路由節(jié)點(diǎn)33相連，網(wǎng)關(guān)控制器21通過(guò)RS232接口模塊23與上位機(jī)I相連。本實(shí)施例中，網(wǎng)關(guān)控制器21采用型號(hào)為S3C6410的ARMll處理器為核心，其采用的JTAG編程器采用SAMSUNG S3C44B0JTAG,ZigBee 模塊 22 為 Chipcon 公司的 CC2431 實(shí)現(xiàn)，RS232 接口模塊 23則采用串口芯片實(shí)現(xiàn)。定位單元3是本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自尋徑的核心結(jié)構(gòu)，基站節(jié)點(diǎn)31有固定坐標(biāo)點(diǎn)，適于限定尋徑區(qū)域范圍和小車(chē)的定位，并和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，以傳輸小車(chē)工作的參數(shù)；簇節(jié)點(diǎn)32布置在基站節(jié)點(diǎn)的限定區(qū)域內(nèi)，適于管理其周?chē)鷧^(qū)域內(nèi)的路由節(jié)點(diǎn)的路由傳輸路徑；路由節(jié)點(diǎn)33處于基站節(jié)點(diǎn)的限定區(qū)域內(nèi)，與小車(chē)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，指引小車(chē)前進(jìn)路徑。通過(guò)基站節(jié)點(diǎn)31對(duì)導(dǎo)航模塊4的位置進(jìn)行定位，從而確定首先工作的簇節(jié)點(diǎn)32，簇節(jié)點(diǎn)32根據(jù)導(dǎo)航模塊4的位置和上位機(jī)I發(fā)送的終點(diǎn)坐標(biāo)，控制所管理的路由節(jié)點(diǎn)33對(duì)導(dǎo)航模塊4的路徑進(jìn)行指引。本實(shí)施例中，基站節(jié)點(diǎn)31、簇節(jié)點(diǎn)32和路由節(jié)點(diǎn)33、導(dǎo)航模塊4均包括微處理器和ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊，其中，微處理器采用宏晶科技生產(chǎn)的高性能IT周期單片機(jī)STC11F16，ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊為包含ZigBee路由功能的ZigBee全功能網(wǎng)絡(luò)模塊(ZigBeeFFD)，ZigBee FFD 具體采用 Chipcon 公司的 CC2431。本實(shí)施例中導(dǎo)航模塊4包括包含ZigBee路由功能的ZigBee全功能網(wǎng)絡(luò)模塊(ZigBee FFD)和一個(gè)微處理器，主要用于給機(jī)器人提供自尋徑導(dǎo)航信息，機(jī)器人則可以根據(jù)自尋徑導(dǎo)航信息驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)到指定的位置?；竟?jié)點(diǎn)31首先與導(dǎo)航模塊4建立通信，采用基于RSSI的算法對(duì)導(dǎo)航模塊4的位置進(jìn)行定位，基站節(jié)點(diǎn)31根據(jù)定位坐標(biāo)確定與導(dǎo)航模塊4位置最為接近的簇節(jié)點(diǎn)32工作，簇節(jié)點(diǎn)32接收上位機(jī)I傳輸過(guò)來(lái)的終點(diǎn)坐標(biāo)指令，協(xié)作導(dǎo)航模塊4工作區(qū)域內(nèi)的其它簇節(jié)點(diǎn)32作出一條最優(yōu)路由傳輸路徑，路由經(jīng)過(guò)的各個(gè)路由節(jié)點(diǎn)33依次與導(dǎo)航模塊4通信，指引導(dǎo)航模塊4前行，最終達(dá)到終點(diǎn)坐標(biāo)。在導(dǎo)航模塊4行進(jìn)的同時(shí)，基站節(jié)點(diǎn)31保持與導(dǎo)航模塊4之間的通信，采集導(dǎo)航模塊4的實(shí)時(shí)信息并上傳到網(wǎng)關(guān)單元2，再傳到上位機(jī)I進(jìn)行顯示，從而實(shí)現(xiàn)在定位單元3的覆蓋范圍內(nèi)對(duì)導(dǎo)航模塊4的自尋徑導(dǎo)航。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅限于上述實(shí)施方式，凡是屬于本實(shí)用新型原理的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本實(shí)用新型的原理的前提下進(jìn)行的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新 型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人尋徑導(dǎo)航裝置，其特征在于:包括上位機(jī)(I)、網(wǎng)關(guān)單元(2)、定位單元(3)和設(shè)于機(jī)器人上的導(dǎo)航模塊(4)，所述定位單元(3)包括基站節(jié)點(diǎn)(31)、簇節(jié)點(diǎn)(32)和路由節(jié)點(diǎn)(33)，所述基站節(jié)點(diǎn)(31)、簇節(jié)點(diǎn)(32)和路由節(jié)點(diǎn)(33)分別通過(guò)網(wǎng)關(guān)單元(2)與上位機(jī)(I)相連，所述基站節(jié)點(diǎn)(31)、簇節(jié)點(diǎn)(32)和路由節(jié)點(diǎn)(33)、導(dǎo)航模塊(4)均包括微處理器和ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊，所述基站節(jié)點(diǎn)(31)、簇節(jié)點(diǎn)(32)和路由節(jié)點(diǎn)(33)之間通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊組成ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，所述上位機(jī)(I)通過(guò)網(wǎng)關(guān)單元(2)向定位單元(3)發(fā)出機(jī)器人導(dǎo)航指令，所述導(dǎo)航模塊(4)所在區(qū)域的基站節(jié)點(diǎn)(31)通過(guò)與導(dǎo)航模塊(4)通信進(jìn)行定位并指定簇節(jié)點(diǎn)(32)生成導(dǎo)航指令目標(biāo)地點(diǎn)的路由路徑，且所述簇節(jié)點(diǎn)(32)控制路由路徑上的路由節(jié)點(diǎn)(33)對(duì)導(dǎo)航模塊(4)發(fā)送導(dǎo)航信息實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)航模塊(4)的自尋徑導(dǎo)航。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人尋徑導(dǎo)航裝置，其特征在于:所述ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊為包含ZigBee路由功能的ZigBee全功能網(wǎng)絡(luò)模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人尋徑導(dǎo)航裝置，其特征在于:所述網(wǎng)關(guān)單元(2)包括網(wǎng)關(guān)控制器(21)、ZigBee模塊(22)和RS232接口模塊(23)，所述網(wǎng)關(guān)控制器(21)通過(guò)ZigBee模塊(22)分別與基站節(jié)點(diǎn)(31)、簇節(jié)點(diǎn)(32)和路由節(jié)點(diǎn)(33)相連，所述 網(wǎng)關(guān)控制器(21)通過(guò)RS232接口模塊(23)與上位機(jī)(I)相連。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人尋徑導(dǎo)航裝置，包括上位機(jī)、網(wǎng)關(guān)單元、定位單元和設(shè)于機(jī)器人上的導(dǎo)航模塊，定位單元包括基站節(jié)點(diǎn)、簇節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)，基站節(jié)點(diǎn)、簇節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)分別通過(guò)網(wǎng)關(guān)單元與上位機(jī)相連，基站節(jié)點(diǎn)、簇節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)、導(dǎo)航模塊均包括微處理器和ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊，基站節(jié)點(diǎn)、簇節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊組成ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。本實(shí)用新型具有功耗低、易拓展、組網(wǎng)簡(jiǎn)便、使用方便、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05D1/12GK203133611SQ20132017271
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者陳孟元, 柴燦, 郎朗 申請(qǐng)人:安徽工程大學(xué)