本發(fā)明屬于智能機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域和集群控制領(lǐng)域，具體而言，是一種機(jī)器蜜蜂的集群控制方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著計(jì)算機(jī)和機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，促使人們不斷開發(fā)新的智能機(jī)器人來幫助我們做復(fù)雜，精細(xì)，危險(xiǎn)，工程量浩大的工作，來減輕我們的壓力和保護(hù)人身安全。一些新型機(jī)器人的出現(xiàn)，為我們的生活帶來很多便利，例如月球探測(cè)儀，排爆機(jī)器人，服務(wù)型（飯店服務(wù)型，迎賓型）機(jī)器人，無人機(jī)。

但是，目前機(jī)器人大都停留在單個(gè)個(gè)體完成一個(gè)任務(wù)，缺點(diǎn)是顯而易見的。

首先，機(jī)器人個(gè)體能力往往是有限的，常常會(huì)遇見單個(gè)個(gè)體不能完成的任務(wù)。特別是在搜索、救援、戰(zhàn)場(chǎng)等復(fù)雜場(chǎng)景，單個(gè)個(gè)體顯然無法勝任，即使使用多個(gè)單個(gè)的機(jī)器人也難以勝任，甚至很容易妨礙人們的正常秩序。單個(gè)機(jī)器人的“智商”是有限的，其控制芯片往往只能完成預(yù)定難度的計(jì)算任務(wù)，在執(zhí)行任務(wù)的過程中，往往會(huì)出現(xiàn)超過單個(gè)機(jī)器人“智商”的場(chǎng)合。

其次，目前機(jī)器人領(lǐng)域任務(wù)分配困難，特別是大任務(wù)、多任務(wù)。當(dāng)任務(wù)為繪制地圖、測(cè)量某個(gè)復(fù)雜建筑時(shí)，逐一給機(jī)器人下達(dá)具體指令極為復(fù)雜的。在完成某個(gè)復(fù)雜任務(wù)時(shí)，沒有涉及到相互協(xié)作，靠人工給機(jī)器人持續(xù)分配任務(wù)和人工協(xié)作會(huì)導(dǎo)致任務(wù)完成效率低下。在執(zhí)行任務(wù)的過程中，也會(huì)出現(xiàn)各種意想不到的情況，如機(jī)器人與控制者失去聯(lián)系，如果此時(shí)失去了人工干預(yù)，機(jī)器人在智能不足的情況下往往會(huì)導(dǎo)致任務(wù)失敗。

最后，機(jī)器人也是有一定故障幾率的，在單個(gè)機(jī)器人作業(yè)的情況下，單個(gè)個(gè)體的失敗往往就意味著整個(gè)任務(wù)的失敗。在復(fù)雜的多機(jī)器人任務(wù)中，每個(gè)機(jī)器人都有具體的任務(wù)，缺一不可，無可替代，一旦一個(gè)環(huán)節(jié)（機(jī)器人）出問題后，整個(gè)任務(wù)都會(huì)受影響，比如流水線上的機(jī)器手。

近年來出現(xiàn)的集群控制是一種有效的解決方案。而集群行為是一種生物的集體行為，最典型的例子是外觀上看起來一群實(shí)體聚集在一起兜圈或朝特定方向行動(dòng)。生物界中的昆蟲、鳥類、魚類、水生動(dòng)物、人與細(xì)菌都會(huì)出現(xiàn)集群行為。更好的方案就是給機(jī)器人集群一個(gè)整體任務(wù)，群體自行分解、協(xié)同、分段作業(yè)、無縫的完成任務(wù)。但是，目前市場(chǎng)上還沒一種機(jī)器蜜蜂的集群控制方法與系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案：一種機(jī)器蜜蜂的集群控制方法與系統(tǒng)，包括機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)，集群控制系統(tǒng)；機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)包括協(xié)同控制器、傳感器模塊，定位系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、通信模塊；集群控制系統(tǒng)包括控制器，通信模塊，同步模塊；

當(dāng)需要機(jī)器蜜蜂執(zhí)行同一任務(wù)時(shí)，集群控制系統(tǒng)的控制器，用于計(jì)算和產(chǎn)生機(jī)器蜜蜂的集體所需的任務(wù)信息和資源需求；同步模塊用于產(chǎn)生同步信息，統(tǒng)一整個(gè)群體中各個(gè)機(jī)器蜜蜂個(gè)體的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)；通信模塊將集群控制系統(tǒng)的控制器產(chǎn)生的任務(wù)信息和資源需求，以及同步模塊產(chǎn)生的同步信息發(fā)送到每個(gè)機(jī)器蜜蜂；機(jī)器蜜蜂的通信模塊能夠接收集群控制系統(tǒng)的通信信號(hào)，以及其他機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)的通信信號(hào)；接收到通信信號(hào)后，能夠根據(jù)自身當(dāng)前任務(wù)和資源情況予以響應(yīng)；機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)的傳感器模塊會(huì)感知外界的實(shí)時(shí)狀態(tài)；定位系統(tǒng)探測(cè)機(jī)器蜜蜂所在的實(shí)時(shí)位置及周圍環(huán)境信息；執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于完成各種機(jī)器蜜蜂預(yù)先定義的動(dòng)作，包括起飛、飛行、降落、加速、減速、采蜜等；采集的數(shù)據(jù)通過機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)的通信模塊傳輸給同團(tuán)隊(duì)的其他機(jī)器蜜蜂，以便進(jìn)行信息的共享和蜜蜂集群的協(xié)同；協(xié)同控制器對(duì)能夠與其他機(jī)器蜜蜂的協(xié)同控制器進(jìn)行分布式計(jì)算，通過通信模塊組成分布式集群協(xié)同控制器，能夠根據(jù)各自的物理狀態(tài)和任務(wù)的狀態(tài)、以及鄰近蜜蜂的相關(guān)信息進(jìn)行分析和協(xié)同計(jì)算，進(jìn)而調(diào)整本機(jī)器蜜蜂的位置和相應(yīng)的動(dòng)作，達(dá)到協(xié)同完成同一個(gè)任務(wù)的目的。

集群控制系統(tǒng)與機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)是一對(duì)多的關(guān)系，他們之間能夠通過通信模塊來聯(lián)系。

所述集群控制系統(tǒng)，包括控制器，通信模塊，同步模塊，不需要保持一直與機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，只需要布置任務(wù)的時(shí)候聯(lián)網(wǎng)布置一次任務(wù)就可以；當(dāng)布置任務(wù)的時(shí)候，所有機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)均在集群控制系統(tǒng)的通信模塊工作范圍內(nèi)，能夠接收到集群控制系統(tǒng)的通信模塊發(fā)布的任務(wù)信息。

機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)的協(xié)同控制器能夠通過通信模塊與附近的其他機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)的協(xié)同控制器組成分布式計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，共同完成集群控制系統(tǒng)的控制器下達(dá)的任務(wù)目標(biāo)。

機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)根據(jù)傳感器模塊感知外界的信息，以便與附近的機(jī)器蜜蜂控制協(xié)調(diào)，指導(dǎo)協(xié)同控制器控制機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)內(nèi)的四個(gè)模塊的工作，來協(xié)同完成相應(yīng)的任務(wù)動(dòng)作；機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)的傳感器模塊包含視覺感知（包括攝像頭），嗅覺感知，以便能夠識(shí)別花朵花粉，躲避障礙物，和幫助識(shí)別其他情況（例如通過視覺和通信識(shí)別機(jī)器蜜蜂）。此外，機(jī)器蜜蜂依靠計(jì)算機(jī)視覺（傳感器模塊和定位系統(tǒng)）對(duì)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，分析周圍環(huán)境的特征，實(shí)現(xiàn)自我規(guī)劃路徑，躲避障礙物。

機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)根據(jù)定位系統(tǒng)能夠定位機(jī)器蜜蜂自身的位置，以便成為和同伴進(jìn)行信息交流、任務(wù)分配和操作調(diào)整的依據(jù)。

機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制機(jī)器蜜蜂的當(dāng)前各類動(dòng)作，包括飛行機(jī)構(gòu)、爬行機(jī)構(gòu)、采蜜機(jī)構(gòu)等。

機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)通過通信模塊可以和其他機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)通信，也可以和集群控制系統(tǒng)通信，優(yōu)選地，使用自組織網(wǎng)絡(luò)。

集群控制系統(tǒng)的控制器用于獲取用戶的指令和任務(wù)數(shù)據(jù)，并將用戶的指令和任務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分解計(jì)算，分配給機(jī)器蜜蜂集群。

集群控制系統(tǒng)的通信模塊，用于信息傳輸，包括向多個(gè)機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)發(fā)布任務(wù)的信息，也可以接收來自多個(gè)機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)的數(shù)據(jù)（如機(jī)器蜜蜂傳回圖像、任務(wù)完成回歸報(bào)告），還可以向多個(gè)機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)發(fā)布同步信息和時(shí)間信號(hào)。

集群控制系統(tǒng)的同步模塊是標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候信號(hào)，用于調(diào)控整個(gè)機(jī)器蜜蜂集群的時(shí)間，確保不同機(jī)器蜜蜂在接收任務(wù)時(shí)能夠統(tǒng)一各自的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，并接收機(jī)器蜜蜂傳回的同步成功或失敗的信息。

通過分布在各個(gè)機(jī)器蜜蜂體系統(tǒng)內(nèi)的協(xié)同控制器聯(lián)網(wǎng)組成分布式計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，完成任務(wù)的分解計(jì)算和機(jī)器蜜蜂的行為控制，進(jìn)而控制著整個(gè)群體；用戶只需要分配一次任務(wù)，任務(wù)分配完以后，在整個(gè)任務(wù)執(zhí)行過程中，不需要強(qiáng)制的中心控制器和用戶的干預(yù)；機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)具有自治的特質(zhì)，之間彼此高度連接，互相感知，某一只機(jī)器蜜蜂的故障不影響整個(gè)任務(wù)的順利完成。

本發(fā)明一種機(jī)器蜜蜂的集群控制方法與系統(tǒng)，主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：

首先，能完成個(gè)體無法勝任的任務(wù)。通過多個(gè)機(jī)器蜜蜂的分布式計(jì)算提高其“智商”和“能力”，多個(gè)機(jī)器蜜蜂能夠表現(xiàn)出比單個(gè)機(jī)器蜜蜂更聰明的“智商”和更強(qiáng)大的“能力”，能夠完成更加復(fù)雜、需要更高“智商”的任務(wù)。集群控制的機(jī)器蜜蜂，單個(gè)個(gè)體的“智商”仍然是很低的，但是能夠多個(gè)機(jī)器蜜蜂協(xié)作和分布式計(jì)算，在全局性能和整體性能上能表現(xiàn)出更高的“智商”和計(jì)算能力出來。

其次，蜜蜂集群的控制和任務(wù)分配簡單。用戶僅需一開始把指令和任務(wù)信息發(fā)送給機(jī)器蜜蜂集群即可，由機(jī)器蜜蜂自行分配和分解任務(wù)。執(zhí)行任務(wù)時(shí)，機(jī)器蜜蜂的個(gè)體是獨(dú)立行動(dòng)，行動(dòng)是本地的和獨(dú)立的；機(jī)器蜜蜂僅需要本地信息即可行動(dòng)，即使無法知道全局信息，個(gè)體也能行動(dòng)；并且它們行動(dòng)匿名，獨(dú)立于身份，不了解個(gè)體信息也能完成任務(wù)。在一定區(qū)域內(nèi)的機(jī)器蜜蜂能夠自行避開同類、障礙，保持良好有序的空中交通，不需要用戶的干預(yù)。

再次，集群的機(jī)器蜜蜂能夠提高故障冗余度。單一的高可靠機(jī)器人可能會(huì)因故障失效從而影響任務(wù)執(zhí)行，但是集群中即使有一個(gè)或幾個(gè)機(jī)器蜜蜂失效，集群整體也能繼續(xù)工作確保任務(wù)的順利完成，所以本發(fā)明的機(jī)器蜜蜂集群穩(wěn)定性好，可靠性高，魯棒性高。目前的無人機(jī)通信模式主要以單機(jī)與地面站通信方式為主，信息傳輸仍是集中式的，去中心化的機(jī)器蜜蜂集群利用自組織網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)無人機(jī)之間信息的高速共享，同時(shí)提高集群的抗故障與自愈能力。

最后，本發(fā)明能解決有限空間內(nèi)多機(jī)器之間的沖突，以低成本，高度分散的形式滿足功能需求。本發(fā)明的單個(gè)機(jī)器蜜蜂體積小、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、芯片要求不高，集群的機(jī)器蜜蜂能夠以低成本完成類似分布式探測(cè)、分布式計(jì)算、分布式投票、分布式攻擊等高難度任務(wù)，通過多個(gè)簡單的小平臺(tái)的協(xié)作以更高的標(biāo)準(zhǔn)完成目標(biāo)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明所述一種機(jī)器蜜蜂的集群控制方法與系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明所述一種機(jī)器蜜蜂的集群控制方法與系統(tǒng)的多機(jī)器蜜蜂終端組的設(shè)計(jì)實(shí)施。

圖3是本發(fā)明所述一種機(jī)器蜜蜂的集群控制方法與系統(tǒng)的系統(tǒng)工作流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)例提供的一種基于機(jī)器蜜蜂的集群控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，包括如下模塊：

協(xié)同控制器（101）、傳感器模塊（102）、定位系統(tǒng)（103）、執(zhí)行機(jī)構(gòu)（104）、通信模塊（105）、控制器（106），通信模塊（107），同步模塊（108）。

協(xié)同控制器（101）的硬件分為cpu模塊、電源模塊、數(shù)字i/o輸入模塊、數(shù)字i/o輸出模塊和模擬i/o模塊，通過底板連接模塊將各個(gè)模塊連接起來。電源模塊為各模塊提供各種等級(jí)工作電壓；cpu模塊是整個(gè)協(xié)同控制器系統(tǒng)的核心，與其他i/o模塊構(gòu)成虛擬plc系統(tǒng)，通過在cpu模塊內(nèi)移植嵌入式系統(tǒng)，以執(zhí)行應(yīng)用程序，并采集輸入模塊的信號(hào)，經(jīng)過處理控制其他i/o模塊的輸出，達(dá)到實(shí)現(xiàn)功能定制的目的。協(xié)同控制器的cpu。協(xié)同控制器，優(yōu)選地，使用armcortex-a9微處理器作為控制芯片，超過2.0dmips/mhz，最高可配置2mb的緩存內(nèi)存，適用于要求高性能、低功耗、成本敏感、基于單核處理器的方案；擴(kuò)展16mb容量的sdram用來執(zhí)行內(nèi)部的嵌入式操作系統(tǒng)，以提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度；擴(kuò)展8mb容量的flash芯片作為嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序的存儲(chǔ)；rs232通信接口1作為整個(gè)裝置的監(jiān)視接口，通過上位機(jī)提供的接口軟件監(jiān)控系統(tǒng)的啟動(dòng)信息，同時(shí)作為調(diào)試接口，可以通過命令實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置系統(tǒng)變量的設(shè)置等功能；以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通訊，快速下載嵌入式系統(tǒng)和應(yīng)用程序，監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與虛擬plc系統(tǒng)之間的信息交互；i2c總線接口與基于該協(xié)議的外設(shè)器件進(jìn)行通訊。接口信號(hào)處理模塊要實(shí)現(xiàn)裝置與外部i/o接口的聯(lián)系。為了抑制噪聲信號(hào)和防止靈敏電路因外部電壓突變而引起損壞，數(shù)字i/o電路需要使用光電耦合器，通過上拉電阻和光電耦合器實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸入，通過下拉電阻和光電耦合器實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸出。模擬量i/o電路選用pcf8591芯片。電路預(yù)處理部分主要完成信號(hào)濾波、電平轉(zhuǎn)換等功能，先將現(xiàn)場(chǎng)的模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閍/d轉(zhuǎn)換后適用的電壓信號(hào)后再進(jìn)行轉(zhuǎn)換。電壓輸入信號(hào)通過濾波和電壓鉗制電路，再進(jìn)行電平增益轉(zhuǎn)換輸入到a/d接口；如果是4～20ma電流輸入，首先進(jìn)行i/v轉(zhuǎn)換再進(jìn)行處理。pcf8591的模擬量輸出信號(hào)經(jīng)過內(nèi)部保持器保持，以便在新的輸出信號(hào)到來之前，能維持已有的輸出信號(hào)不變，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)信號(hào)得到保持，保持器的輸出信號(hào)經(jīng)過濾波、增益轉(zhuǎn)化和功率放大電路送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，輸出0～10v的電壓，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求的控制規(guī)律動(dòng)作。

協(xié)同控制器（101）的整個(gè)軟件系統(tǒng)由四部分組成，依次為bootloader引導(dǎo)程序、linux操作系統(tǒng)、系統(tǒng)服務(wù)程序及用戶應(yīng)用程序。bootloader主要完成硬件檢測(cè)和系統(tǒng)的引導(dǎo)；操作系統(tǒng)主要管理系統(tǒng)硬件設(shè)備，屏蔽硬件的具體細(xì)節(jié)，向上層的應(yīng)用程序提供標(biāo)準(zhǔn)接口，方便應(yīng)用程序的編寫和移植；系統(tǒng)服務(wù)程序向用戶提供服務(wù)的應(yīng)用程序，為用戶的應(yīng)用程序提供必要的服務(wù)；用戶應(yīng)用程序在本裝置中為實(shí)現(xiàn)虛擬plc功能的程序代碼。將u-boot作為引導(dǎo)裝載程序，初始化硬件設(shè)備并建立內(nèi)存空間的映射圖，從而使系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境達(dá)到合適狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。然后解壓內(nèi)核映像，再跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核映像入口。linux操作系統(tǒng)包括linux內(nèi)核和根文件系統(tǒng)兩部分：linux內(nèi)核根據(jù)本裝置的實(shí)際硬件情況，將linux系統(tǒng)及各種設(shè)備驅(qū)動(dòng)進(jìn)行移植。linux內(nèi)核針對(duì)虛擬plc系統(tǒng)的cpu目標(biāo)板進(jìn)行內(nèi)核編譯，實(shí)現(xiàn)cpu模塊的各種設(shè)備驅(qū)動(dòng)，包括網(wǎng)絡(luò)接口、rs232串口、i2c總線驅(qū)動(dòng)、裝置3種運(yùn)行狀態(tài)中斷驅(qū)動(dòng)等；根文件系統(tǒng)用于存放各種工具（linux命令等）、應(yīng)用程序、必需的鏈接庫等，裝置采用ramdisk作為根文件系統(tǒng)，它將內(nèi)存ram和磁盤disk聯(lián)系起來，在內(nèi)存中開辟一塊空間當(dāng)做磁盤使用。執(zhí)行用戶的init程序，完成系統(tǒng)初始化、啟動(dòng)相關(guān)服務(wù)和管理用戶登錄等工作。系統(tǒng)服務(wù)程序主要包括以下幾個(gè)部分：利用lrz/lsz工具包編譯生成rz，sz工具，實(shí)現(xiàn)串口上應(yīng)用程序的上傳與下載；利用bftpd工具編譯生成ftp服務(wù)器客戶端程序，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)登錄服務(wù)器并進(jìn)行應(yīng)用程序的上傳與下載；編寫裝置狀態(tài)判斷程序，通過讀取3種不同的狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)裝置的下載、運(yùn)行和停止。用戶應(yīng)用程序是將plc的梯形圖程序編譯生成的可執(zhí)行文件，由于ramdisk加載在內(nèi)存sdram中運(yùn)行，掉電后數(shù)據(jù)不保存，因此為了保存下載后的裝置可執(zhí)行文件以及一些需要保存的數(shù)據(jù)，制作jffs2文件系統(tǒng)，使其能高效直接地對(duì)flash芯片進(jìn)行操作，同時(shí)充分考慮意外斷電的情況，當(dāng)linux系統(tǒng)啟動(dòng)后，jffs2文件系統(tǒng)自動(dòng)掛載到ramdisk某個(gè)文件夾，用戶可以很方便地進(jìn)行應(yīng)用程序的創(chuàng)建和保存。

所述傳感器模塊（102），主要包括視覺感知設(shè)備（攝像頭）、嗅覺傳感器、觸覺感知設(shè)備。傳感器模塊是實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)器蜜蜂的運(yùn)動(dòng)及工作情況，根據(jù)需要反饋給協(xié)同控制器，與設(shè)定信息進(jìn)行比較后，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以保證機(jī)器蜜蜂的動(dòng)作符合預(yù)定的要求。傳感器大致可以分為兩類：一類是內(nèi)部信息傳感器，用于檢測(cè)機(jī)器人各部分的內(nèi)部狀況，如各肢體的位置、速度、加速度等，并將所測(cè)得的信息作為反饋信號(hào)送至協(xié)同控制器，形成閉環(huán)控制。一類是外部信息傳感器，用于獲取有關(guān)機(jī)器蜜蜂的作業(yè)對(duì)象及外界環(huán)境等方面的信息，以使機(jī)器人的動(dòng)作能適應(yīng)外界情況的變化，使之達(dá)到更高層次的自動(dòng)化，甚至使機(jī)器人具有某種“感覺”，向智能化發(fā)展，例如視覺、嗅覺等外部傳感器給出工作對(duì)象、工作環(huán)境的有關(guān)信息，利用這些信息構(gòu)成一個(gè)大的反饋回路，從而將大大提高機(jī)器人的工作精度。

所述視覺傳感器，安裝于機(jī)器蜜蜂蜂眼的位置,用于獲取機(jī)器蜜蜂在三維空間中的位置、幫助識(shí)別花朵，花粉，障礙物或者任務(wù)目標(biāo)等等。優(yōu)選地，使用品牌:alineofdefense/一號(hào)防線，型號(hào):帶云臺(tái)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，可變焦，感光面積:1/3英寸，有效距離大于30m，鏡頭大小規(guī)格2.8mm。進(jìn)一步地,所述攝像頭由兩個(gè)以上不同角度攝像頭組成陣列，以形成全方位的位置監(jiān)控；進(jìn)一步地,所述攝像頭與三維定位跟蹤設(shè)備共同完成用戶的跟蹤定位，進(jìn)一步提高位置定位、分析、判斷、碰撞計(jì)算和運(yùn)動(dòng)軌跡分析和演化。

所述嗅覺傳感器，安裝于機(jī)器蜜蜂蜂眼下的位置,主要部件是氣敏傳感器，用于查找味源（比如查找盛開的花朵，識(shí)別花粉）。氣味分子被機(jī)器嗅覺系統(tǒng)中的傳感器陣列吸附，產(chǎn)生電信號(hào)；生成的信號(hào)經(jīng)各種方法加工處理與傳輸；將處理后的信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)模式識(shí)別系統(tǒng)做出判斷。

所述觸覺感知設(shè)備是力反饋所產(chǎn)生的感知信息，安裝于機(jī)器蜜蜂的肢體上，包括接觸覺、壓覺、力覺和滑覺。接觸覺，檢測(cè)與對(duì)象是否接觸，接觸的位置，確定對(duì)象位置，識(shí)別對(duì)象形態(tài)，控制速度，安全保障，異常停止，尋徑；傳感器件包括光電傳感器、微動(dòng)開關(guān)、薄膜特點(diǎn)、壓敏高分子材料。壓覺，檢測(cè)對(duì)物體的壓力、握力、壓力分布，控制握力，識(shí)別握持物，測(cè)量物體彈性；傳感器件包括壓電元件、導(dǎo)電橡膠、壓敏高分子材料。力覺，檢測(cè)機(jī)器蜜蜂有關(guān)部件（如足）所受外力及轉(zhuǎn)矩，控制足的移動(dòng)，伺服控制，正解完成作業(yè)；傳感器件包括應(yīng)變片、導(dǎo)電橡膠?；X，檢測(cè)垂直握持面方向物體的位移，重力引起的變形，修正握力，防止打滑，判斷物體重量及表面狀態(tài)；傳感器件包括球形接點(diǎn)式、光電旋轉(zhuǎn)傳感器、角編碼器、振動(dòng)檢測(cè)器。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)（104）安裝于機(jī)器蜜蜂體內(nèi)，包括飛行機(jī)構(gòu)、爬行機(jī)構(gòu)、采蜜機(jī)構(gòu)等，每個(gè)機(jī)構(gòu)都包括驅(qū)動(dòng)電路和機(jī)械裝置。驅(qū)動(dòng)電路是驅(qū)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的電路，按照協(xié)同控制器發(fā)出的指令信號(hào)，借助于機(jī)械裝置使機(jī)器蜜蜂進(jìn)行動(dòng)作（比如飛行、加速、減速、降落、肢體動(dòng)作等）。它輸入的是電信號(hào)，輸出的是線、角位移量。優(yōu)選地，使用電力驅(qū)動(dòng)裝置，如步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)等，以便減小體積。

定位系統(tǒng)（103）安裝于機(jī)器蜜蜂體內(nèi)，包括測(cè)量自身位置和與周圍事物的距離。測(cè)量自身位置時(shí)，采用gps定位。位置覺，負(fù)責(zé)檢測(cè)物體的位置、角度、距離，檢測(cè)物體空間位置、判斷物體移動(dòng)；傳感器件為光敏陣列、ccd等。檢測(cè)與對(duì)象是否接觸，接觸的位置，確定對(duì)象位置，識(shí)別對(duì)象形態(tài)，控制速度，安全保障，異常停止，尋徑，傳感器件為光電傳感器、微動(dòng)開關(guān)、薄膜特點(diǎn)、壓敏高分子材料。優(yōu)選地，當(dāng)測(cè)量自身與周圍的距離時(shí)，傳感器采用紅外傳感器，紅外傳感器定位具有靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，它們角度分辨率高，而距離分辨率低，因此在移動(dòng)的機(jī)器蜜蜂中，用作接近覺傳感器，探測(cè)臨近或突發(fā)運(yùn)動(dòng)障礙，便于機(jī)器蜜蜂緊急停障和躲避。

通信模塊（105）安裝于機(jī)器蜜蜂體內(nèi)。通信模塊（107）安裝于集群系統(tǒng)中。利用多個(gè)zigbee模塊通過無線通信的方式組成的一個(gè)多級(jí)中繼的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，且zigbee之間可以相互協(xié)作地感知、采集和處理區(qū)域中的zigbee設(shè)備。優(yōu)選地，使用zigbee無線模塊和wifi模塊，zigbee無線模塊節(jié)點(diǎn)采用ti公司的cc2530作為主控制器芯片。該芯片是用于2.4ghzieee802.15.4、zigbee和rf4ce應(yīng)用的一個(gè)真正的片上系統(tǒng)解決方案。它結(jié)合了領(lǐng)先的rf收發(fā)器的優(yōu)良性能，基于51內(nèi)核，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8kbram和許多其它強(qiáng)大的功能。具有低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本、自組網(wǎng)、高可靠、超視距的特點(diǎn)，是一種基于自組網(wǎng)、多點(diǎn)中繼，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)狀拓?fù)涞慕M網(wǎng)協(xié)議。并且，zigbee有單播方式和廣播方式，方面總部的控制器向機(jī)器蜜蜂發(fā)出任務(wù)信息，也能讓機(jī)器蜜蜂之間進(jìn)行交流。單播方式是數(shù)據(jù)由一個(gè)源設(shè)備，發(fā)送至一個(gè)目標(biāo)設(shè)備；在單播方式下，數(shù)據(jù)由源設(shè)備發(fā)出，直接或者經(jīng)過幾級(jí)中轉(zhuǎn)后，發(fā)送至目的地址。加入zigbee網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備之間都可以進(jìn)行單播傳輸。具體路由關(guān)系由協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)/路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行維護(hù)、查詢。廣播方式是數(shù)據(jù)由一個(gè)源設(shè)備，發(fā)送給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備；在廣播方式下，數(shù)據(jù)由一個(gè)設(shè)備發(fā)送信息直接或者經(jīng)過路由中轉(zhuǎn)，發(fā)送到整個(gè)zigbee網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備，其目標(biāo)地址使用16進(jìn)賬的ffff。在為那的設(shè)備中只有協(xié)調(diào)器才支持廣播方式。wifi是一種允許電子設(shè)備連接到一個(gè)無線局域網(wǎng)（wlan）的技術(shù)，優(yōu)選地，使用2.4guhf或5gshfism射頻頻段；傳輸速度非常快，可以達(dá)到54mbps，符合所述集群系統(tǒng)向機(jī)器蜜蜂發(fā)出任務(wù)信息的要求。

控制器（106）安裝于集群系統(tǒng)中，主要用于發(fā)射任務(wù)信息。由程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時(shí)序產(chǎn)生器和操作控制器組成，它是發(fā)布命令的“決策機(jī)構(gòu)”，即完成協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)集群系統(tǒng)的操作。推薦用研華uno-2171-p12e。設(shè)備類型：工業(yè)控制器。功能概述：板上集成celeronm1.0ghz，512mbddrdram提供512kb電池備份sram支持lm傳感器,可獲取cpu和板卡溫度，用于監(jiān)測(cè)2個(gè)rs-232和2個(gè)rs-232/422/485端口，帶自動(dòng)數(shù)據(jù)流控制2個(gè)10/100base-trj-45端口2個(gè)usb和1個(gè)typei/iipc卡2個(gè)可選pc/104擴(kuò)展windowsce.5.0和windowsxpembedded解決方案支持windows2000/xp和linux驅(qū)動(dòng)程序。產(chǎn)品特性1：p-m1.4g，1gbramuno-2171。

同步模塊（108）安裝于集群系統(tǒng)中，包括顯示屏和服務(wù)器。一方面通過通信模塊接收到機(jī)器蜜蜂發(fā)回的信息，經(jīng)控制器處理可視化到顯示屏上，二來調(diào)控機(jī)器蜜蜂的時(shí)間等信息，保持他們的時(shí)間等標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。同步顯示可用：led全彩屏led顯示屏同步控制發(fā)射盒t13e或者led全彩高清顯示屏led全彩屏usb專利同步控制卡發(fā)射卡。顯示屏可用：鑫彩晨ph4表貼三合一室內(nèi)全彩led顯示屏，參數(shù)：一般規(guī)格：產(chǎn)品規(guī)格ph4，像素直徑4mm，點(diǎn)中心距4mm，象素密度62500點(diǎn)/㎡，單元板尺寸256×128mm。顯示規(guī)格：屏體分辨率128×128，顯示基色全彩，象素組成1r1g1b，可視角度水平：140°垂直：100°，可視距離3-25m，白平衡亮度≧2000cd/㎡，顯示模式同步顯示。電氣規(guī)格：最大功率2600w/㎡糾錯(cuò)，平均功率1800w/㎡，工作電壓ac220v±15%50hz。其他規(guī)格：刷新頻率180hz，驅(qū)動(dòng)方式1/16掃描（動(dòng)態(tài)），傳輸距離100m（無中繼），工作環(huán)境存貯溫度：-40-85℃工作溫度：-10-50℃，使用壽命7500-10000小時(shí)，產(chǎn)品重量18kg/m2，其他性能亮度調(diào)節(jié)方式：亮度感應(yīng)自動(dòng)調(diào)節(jié)：16級(jí)可調(diào)，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)：win98、winxp、win2000,etc，軟件手動(dòng)調(diào)節(jié)：100級(jí)可調(diào)100，視屏信號(hào)：rf、s-video、rgb、rgbhv、yuv、yc、composition等，控制系統(tǒng)：pctv卡（可選optional）+dvi顯卡+主控卡+光纖傳輸（可選optional）。

如圖2所示，為本發(fā)明所述一種機(jī)器蜜蜂的集群控制方法與系統(tǒng)的內(nèi)部實(shí)施例，當(dāng)機(jī)器蜜蜂的通信模塊經(jīng)選頻，解調(diào)接收并處理到來自集群系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)后，將處理后的信息交至協(xié)同控制器，協(xié)同控制器器在結(jié)合輸入模塊中包含的定位模塊，經(jīng)gps（主要是gps）定位，傳感器模塊經(jīng)視覺，嗅覺，觸覺系統(tǒng)搜集到的信息資料對(duì)任務(wù)進(jìn)行分解計(jì)算。其中，協(xié)同控制器對(duì)的硬件中的cpu負(fù)責(zé)計(jì)算，通過數(shù)字i/o輸入模塊輸入數(shù)據(jù)，模擬i/o模塊用于平衡信號(hào)進(jìn)行電路預(yù)處理，主要完成信號(hào)濾波、電平轉(zhuǎn)換等功能，先將現(xiàn)場(chǎng)的模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閍/d轉(zhuǎn)換后適用的電壓信號(hào)后再進(jìn)行轉(zhuǎn)換，必要時(shí)存儲(chǔ)器會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)。通過數(shù)字i/o輸出模塊輸出信息，得出最適合目前機(jī)器蜜蜂操作的一套方案，然后交由執(zhí)行機(jī)構(gòu)去執(zhí)行，執(zhí)行機(jī)構(gòu)得到來自協(xié)同控制器的方案后，按照指令通過控制機(jī)器蜜蜂的肢體（翅膀，足，觸角，嘴，吸管等）來完成相應(yīng)的動(dòng)作，進(jìn)而完成任務(wù)。必要時(shí)，機(jī)器蜜蜂還會(huì)通過它的通信模塊向外（其他機(jī)器蜜蜂或者集群系統(tǒng)）經(jīng)調(diào)制，發(fā)射模塊發(fā)射信號(hào)。整個(gè)期間，電源模塊會(huì)給整個(gè)機(jī)器蜜蜂的內(nèi)部所有結(jié)構(gòu)供電。

如圖3所示，為本發(fā)明實(shí)例提供的機(jī)器蜜蜂系統(tǒng)的工作流程示意圖，用戶打開集群系統(tǒng)的終端后，系統(tǒng)啟動(dòng)，初始化信息，用戶通過集群系統(tǒng)的控制器發(fā)出任務(wù)信息。機(jī)器蜜蜂接收收任務(wù)，進(jìn)行初步大概的任務(wù)劃分（比如功能劃分，區(qū)域劃分等等），劃分好后，首先由若干只偵查蜜蜂外出探路，進(jìn)行地形探測(cè)，探測(cè)好后，機(jī)器蜜蜂群進(jìn)行路徑規(guī)劃，選擇安全，道路近的路徑方案，然后起飛。飛行時(shí)，機(jī)器蜜蜂遇到障礙物實(shí)時(shí)躲避，并且與鄰近機(jī)器蜜蜂保持安全距離，在安全距離內(nèi)的要調(diào)整路線。飛到目的地后，根據(jù)第一個(gè)到達(dá)的機(jī)器蜜蜂，以他為中心，集群開始分散任務(wù)，機(jī)器蜜蜂根據(jù)鄰近的機(jī)器蜜蜂的行為，通過算法，確定下自己具體的職責(zé)范圍和要領(lǐng)，開始執(zhí)行任務(wù)。當(dāng)自己目前的任務(wù)完時(shí)，檢測(cè)整體任務(wù)是否完成，若果整體任務(wù)未完成，則去填補(bǔ)，再次根據(jù)鄰近蜜蜂的行為，劃分自己的工作范圍，和調(diào)節(jié)自己的行為，與其他機(jī)器蜜蜂共同協(xié)作完成任務(wù)；如果中途有機(jī)器蜜蜂故障、報(bào)廢、長時(shí)間失聯(lián)（時(shí)間可以根據(jù)不同任務(wù)設(shè)定），則該蜜蜂正在完成的任務(wù)視為未完成；若整體任務(wù)已經(jīng)完成，則此任務(wù)結(jié)束。

通過上述的說明內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的未盡事宜，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)。