CN101995877A - 一种基于无线传感器网络的人形机器人通讯控制方法和系统 - Google Patents

一种基于无线传感器网络的人形机器人通讯控制方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于无线传感器网络的人形机器人通讯控制方法及系统，所述方法包括：主控机器人通过ZigBee模块，将控制信息发送给末端机器人，末端搭载有传感器的机器人可以通过ZigBee通信方式将其当前状态和环境信息回传给主控端，控端发送一条控制指令，末端的所有机器人均可接收到该条指令，并跟据指令内容运动并回传信息。利用本发明可以实现对机器人控制的一对一，一对多，组网控制等控制方式，并将机器人当前的状态和所处的环境信息传递给发送方。

Description

一种基于无线传感器网络的人形机器人通讯控制方法和系统
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种基于无线传感器网络的人形机器人通讯控制方法及系统。
背景技术
机器人通讯控制技术时机器人技术的关键技术之一，而其中人形机器人是最难控制，也最具吸引力的机型。虽然机器人的行走控制已有了一定的突破，但向智能化，网络化的方向发展仍需要进行大量的研究。目前机器人的智能也有了一定的发展，但机器人的自主控制还有很长的路要走，而在当前情况下，给机器人加入某种通信技术，这对于当前机器人技术发展是正确的和必要的。当前的通信方式大多采用有线通信技术，即使采用无线通信方式，也是采用的简单的无线遥控方式。无线遥控的方式存在以下几个缺点：1、控制方式单一，该方式只能一对一的控制，而且控制种类较少。2、交互性差，现有无线通信方式多为单向通信方式，无法将机器人当前的状态告知控制方，这在很大程度上限制了机器人的应用领域。所以针对机器人的无线通信而言，交互性良好的大规模无线通信网络是一个十分迫切的需求。
ZigBee技术是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。主要用于近距离无线连接。一般而言，随着通信距离的增大，设备的复杂度、功耗以及系统成本都在增加。相对于现有的各种无线通信技术，ZigBee技术将是最低功耗和最低成本的技术。同时由于ZigBee技术的低数据速率和通信范围较小的特点，也决定了ZigBee技术适合于承载数据流量较小的业务。所以，ZigBee联盟预测的主要应用领域包括工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、农业自动化和医用设备控制等。将该技术应用于机器人控制和传感器数据采集无疑是不二的选择。
发明内容
本发明提供一种基于无线传感器网络的人形机器人通讯控制方法及系统，该无线传感器通信网络采用ZigBee技术作为通信手段，实现机器人控制的一对一，一对多，组网控制等控制方式，并将机器人当前的状态和所处的环境信息传递给发送方。
本发明提供的一种基于无线传感器网络的人形机器人通讯控制方法，主要步骤包括：
主控机器人通过ZigBee模块，将控制信息发送给末端机器人，末端搭载有传感器的机器人可以通过ZigBee通信方式将其当前状态和环境信息回传给主控端；
主控端发送一条控制指令，末端的所有机器人均可接收到该条指令，并跟据指令内容运动并回传信息。
所述方法中，主控机器人可以换成PC等其他平台。
所述方法中，处于网络控制方式机器人可以是处于相同网络层次上的机器人群体，也可以有一个或多个作为控制端，其余处于受控状态。
所述方法中，该控制方式下的机器人的网络布局与ZigBee组网方式相关，当ZigBee组成树形网络时，相应的机器人的网络布局为树形结构，当ZigBee组成星形网络时，机器人的网络布局也为星形架构。
本发明提供的一种基于无线传感器网络的人形机器人通讯控制系统，包括：主控制器、ZigBee模块和射频模块3部分。其中：
主控制器可采用8位、16位、32位控制器；
ZigBee模块可采用各ZigBee芯片生产厂商的ZigBee芯片；
射频模块将ZigBee芯片传输过来的数字信息转换成2.4G或780MHz等频段的无线信号，通过该射频模块发送出去。
在实际应用中，可以利用人形机器人作为移动平台，其上搭载各种适合实际需求的传感器，使用ZigBee网络将控制命令发送给远端机器人，远端机器人执行该命令，并根据用户命令回传必要的信息。
附图说明
图1是本发明机器人一对一的信息交互示意图；
图2是本发明机器人一对多的信息交互示意图；
图3是本发明机器人组网的信息交互示意图；
图4是本发明一种基于无线传感器网络的人形机器人通讯控制系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
首先，参照图1，是本发明机器人一对一的信息交互示意图，主要步骤包括：
步骤101，主控机器人通过ZigBee模块，将控制信息发送给末端机器人；
步骤102，末端搭载有传感器的机器人可以通过ZigBee通信方式将其当前状态和环境信息回传给主控端；
步骤103，主控端发送一条控制指令，末端的机器人接收到该条指令，并跟据指令内容运动并回传信息。
参照图2，是本发明机器人一对多的信息交互示意图，主要包括以下步骤：
步骤201，主控机器人通过ZigBee模块，将控制信息发送给所有末端机器人；
步骤202，末端搭载有传感器的所有机器人可以通过ZigBee通信方式将其当前状态和环境信息回传给主控端；
步骤203，主控端发送一条控制指令，末端的所有机器人均可接收到该条指令，并跟据指令内容运动并回传信息。
处于网络控制方式机器人可以是处于相同网络层次上的机器人群体，也可以有一个或多个作为控制端，其余处于受控状态。
参照图3，是本发明机器人组网的信息交互示意图，该控制方式下的机器人的网络布局与ZigBee组网方式息息相关，当ZigBee组成树形网络时，相应的机器人的网络布局为树形结构，当ZigBee组成星形网络时，机器人的网络布局也为星形架构。
参照图4，是本发明一种基于无线传感器网络的人形机器人通讯控制系统的结构示意图，该系统包括：主控制器、ZigBee模块和射频模块3部分。其中：主控制器可采用8位、16位、32位控制器，实施过程中的可采用Atmel公司的AVR系列的高性能控制芯片ATMEGA1281作为主控芯片。ATMEGA1281具有丰富的功能模块，能极大地满足用户对于机器人功能扩展的需求，其优异的性能为机器人的高端应用提供了必要条件；ZigBee模块可采用各ZigBee芯片生产厂商的ZigBee芯片；射频模块将ZigBee芯片传输过来的数字信息转换成2.4G或780MHz等频段的无线信号，通过该射频模块发送出去。
采用基于IEEE802.15.4的ZigBee无线通信解决方案，该方案的优势在于以极低的功耗获得了优异的抗干扰性，并且相较于其他无线网络传输方式，组建ZigBee网络的成本较低。由于ZigBee是专门针对于数据采集系统的无线数据传输解决方案，所以其数据传输速率比WIFI等其他无线协议要低，但250kbps的数据传输速率已经可以满足用户的绝大多数应用需求。所以ZigBee尤其适合于对网络成本有一定要求，采用电池供电的，多点检测的传感器网络的无线数据传输。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的系统及方法；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种基于无线传感器网络的人形机器人通讯控制方法，其特征在于，主要步骤包括：
主控机器人通过ZigBee模块，将控制信息发送给末端机器人，末端搭载有传感器的机器人可以通过ZigBee通信方式将其当前状态和环境信息回传给主控端；
主控端发送一条控制指令，末端的所有机器人均可接收到该条指令，并跟据指令内容运动并回传信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中，处于网络控制方式机器人可以是处于相同网络层次上的机器人群体，也可以有一个或多个作为控制端，其余处于受控状态。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法控制方式下的机器人的网络布局与ZigBee组网方式相关，当ZigBee组成树形网络时，相应的机器人的网络布局为树形结构，当ZigBee组成星形网络时，机器人的网络布局也为星形架构。
4.一种基于无线传感器网络的人形机器人通讯控制系统，其特征在于，所述系统包括：主控制器、ZigBee模块和射频模块3部分。其中：
主控制器可采用8位、16位、32位控制器；
ZigBee模块可采用各ZigBee芯片生产厂商的ZigBee芯片；
射频模块将ZigBee芯片传输过来的数字信息转换成2.4G或780MHz等频段的无线信号，通过该射频模块发送出去。
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