CN102497392A - 网络化多机器人系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种网络化多机器人系统。该系统包括嵌入式视觉节点、控制台和多机器人组，其中：嵌入式视觉节点，用于采集并处理视觉信息，并将视觉信息的处理结果发送至控制台和多机器人组；控制台，用于结合嵌入式视觉节点的视觉信息处理结果和多机器人组的位置和状态信息，为多机器人组提供指令信息和环境信息；多机器人组，用于将自身位置和状态信息发送至控制台，接收嵌入式视觉节点对视觉信息的处理结果以及控制台的指令信息和环境信息，并结合自身感知，进行运动决策。本发明通过多个嵌入式视觉节点独立采集并处理视觉信息，实现视觉信息的分布式并行处理，有利于及时为多机器人系统提供信息进而提高决策质量和效率。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制行业机器人领域，尤其是涉及一种网络化多机器人系统。
背景技术
多机器人系统具有分布式、并行性、鲁棒性等个体机器人无法比拟的优越性，应用前景广阔。为了进一步拓宽多机器人系统的感知能力进而提升系统的性能，将无线传感器网络与多机器人系统结合起来组成网络化多机器人系统，受到关注。其中，视觉感知以其丰富的信息量占有重要的地位。
目前常用的辅助多机器人的视觉系统大多将环境中摄像机采集的图像有线或者无线传输到图像采集卡中供后续的处理，这在一定程度上会对多机器人系统的决策质量和效率造成影响。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种网络化多机器人系统，以提高多机器人系统的决策质量和效率。
(二)技术方案
根据本发明的一个方面，提供了一种网络化多机器人系统。该系统包括嵌入式视觉节点、控制台和多机器人组，其中：嵌入式视觉节点，用于采集并处理视觉信息，并将视觉信息的处理结果发送至控制台和多机器人组；控制台，用于结合嵌入式视觉节点的视觉信息处理结果和多机器人组的位置和状态信息，为多机器人组提供指令信息和环境信息；多机器人组，用于将自身位置和状态信息发送至控制台，接收嵌入式视觉节点对视觉信息的处理结果以及控制台的指令信息和环境信息，并结合自身感知，进行运动决策。
(三)有益效果
本发明网络化多机器人系统具有下列有益效果：
(1)本发明通过多个嵌入式视觉节点独立采集并处理视觉信息，实现视觉信息的分布式并行处理，有利于及时为多机器人系统提供信息进而提高决策质量和效率；
(2)嵌入式视觉节点在环境的不同位置独立工作，易于增删，扩展性好。
附图说明
图1为本发明实施例网络化多机器人系统的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于所述值。为便于理解，将本发明涉及的部件编号如下：
1-嵌入式视觉节点； 2-ARM处理板；
21-SDRAM存储器； 22-NAND FLASH存储器；
23-ARM处理器； 3-图像接口板；
31-SO-DIMM 200接口； 32-电源转换电路；
33-UART接口； 34-CMOS摄像头模块；
4-电池组； 5-第一无线传输装置；
6-控制台； 7-第二无线传输装置；
8-多机器人组； 9-移动机器人；
10-第三无线传输装置。
图1为本发明实施例网络化多机器人系统的示意图。如图1所示，一种网络化多机器人系统，包括嵌入式视觉节点1、控制台6和多机器人组8三部分。其中，所述嵌入式视觉节点1，用于采集并处理视觉信息，并将视觉信息的处理结果发送至所述控制台6和多机器人组8；所述控制台6，用于结合所述嵌入式视觉节点1的视觉信息处理结果和多机器人组8的位置和状态信息，为多机器人组8提供指令信息和环境信息；所述多机器人组8，用于将自身位置和状态信息发送至控制台6，接收所述嵌入式视觉节点1对视觉信息的处理结果以及所述控制台6的指令信息和环境信息，并结合自身感知，进行运动决策。
由于本发明采用多个嵌入式视觉节点独立采集并处理视觉信息，从而实现了视觉信息的分布式并行处理，因此，有利于及时为多机器人系统提供信息进而提高决策质量和效率，而且，嵌入式视觉节点在环境的不同位置独立工作，易于增删，扩展性好。
控制台6与第二无线传输装置7相连。多机器人组8包括多台相互独立的移动机器人9，每台移动机器人9和第三无线传输装置10相连。控制台6、嵌入式视觉节点1与多机器人组8通过第一无线传输装置5、第二无线传输装置7、第三无线传输装置10组成的网络相互连通，并进行无线信息交互。需要说明的是，本发明第一无线传输装置、第二无线传输装置、第三无线传输装置均为zigbee装置，即采用zigbee装置作为无线传输的手段，但是，只要能够实现嵌入式视觉节点1、控制台6和多机器人组8的相互连通，也可以采用WiFi、蓝牙等其他手段。
如图1所示，嵌入式视觉节点1由ARM处理板2、图像接口板3、电池组4和第一无线传输装置5组成。
ARM处理板2包括SDRAM存储器21、NAND FLASH存储器22以及ARM处理器23；图像接口板3包括SO-DIMM 200接口31、电源转换电路32、UART接口33以及CMOS摄像头模块34。
嵌入式视觉节点1中，CMOS摄像头模块34与SO-DIMM 200接口31相连接，SO-DIMM 200接口31与ARM处理器23相连接，ARM处理器23与SDRAM存储器21、NAND FLASH存储器22相连接。UART接口33与SO-DIMM 200接口31、第一无线传输装置5相连接。电池组4与电源转换电路32相连接，电源转换电路32与SO-DIMM 200接口31、CMOS摄像头模块34、第一无线传输装置5相连。
由上述结构，图像接口板3的CMOS摄像头模块34采集视觉信息，经SO-DIMM 200接口31和ARM处理器23存入SDRAM存储器21中；ARM处理器23从NAND FLASH存储器22中调用启动代码和应用程序，结合应用程序的要求，从SDRAM存储器21中读取视觉信息进行处理，并将处理结果经SO-DIMM 200接口31、UART接口33传给第一无线传输装置5，第一无线传输装置5无线发送出去。电池组4通过电源转换电路32为CMOS摄像头模块34、第一无线传输装置5供电，再通过SO-DIMM200接口31为ARM处理板2供电。
嵌入式视觉节点1、控制台6和多机器人组8之间通过第一无线传输装置5、第二无线传输装置7和第三无线传输装置10进行无线信息交互，嵌入式视觉节点1实时采集并处理视觉信息，并将视觉信息的处理结果提供给控制台6和多机器人组8。控制台6综合嵌入式视觉节点1的视觉信息处理结果和多机器人组8发来的位置和状态信息，为多机器人组8提供指令信息和环境信息。多机器人组8结合自身感知以及来自控制台6和嵌入式视觉节点1的信息进行运动决策。
依据本发明所说明的系统结构和连接关系，构建了一个网络化多机器人系统。CMOS摄像头模块34采用摄像头OV9653，ARM处理器23采用S3C2440A，SDRAM存储器21采用EM48AM1684VTE，NAND FLASH存储器22采用K9F1208U0，第一无线传输装置5、第二无线传输装置7和第三无线传输装置10采用由处理器ATmega128和射频芯片CC2420组成的zigbee装置，电池组4采用锂聚合充电电池。移动机器人9采用中国科学院自动化研究所研制的智能机器人，控制台6为台式计算机。按照发明所述，各个部分相应布局后得到系统。
从上述实施例可以看出：本发明网络化多机器人系统具有下列有益效果：(1)本发明通过多个嵌入式视觉节点独立采集并处理视觉信息，实现视觉信息的分布式并行处理，有利于及时为多机器人系统提供信息进而提高决策质量和效率；(2)嵌入式视觉节点在环境的不同位置独立工作，易于增删，扩展性好。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种网络化多机器人系统，其特征在于，包括嵌入式视觉节点、控制台和多机器人组，其中：
所述嵌入式视觉节点，用于采集并处理视觉信息，并将视觉信息的处理结果发送至所述控制台和多机器人组；
所述控制台，用于结合所述嵌入式视觉节点的视觉信息处理结果和多机器人组的位置和状态信息，为多机器人组提供指令信息和环境信息；
所述多机器人组，用于将自身位置和状态信息发送至控制台，接收所述嵌入式视觉节点对视觉信息的处理结果以及所述控制台的指令信息和环境信息，并结合自身感知，进行运动决策。
2.根据权利要求1所述的网络化多机器人系统，其特征在于，所述嵌入式视觉节点为多个；
所述多个嵌入式视觉节点，位于工作环境的不同位置，分别独立采集并处理视觉信息，并将视觉信息的处理结果发送至所述控制台和多机器人组。
3.根据权利要求1所述的网络化多机器人系统，其特征在于，所述嵌入式视觉节点由ARM处理板、图像接口板以及第一无线传输装置组成，其中：
所述图像接口板，用于采集视觉信息，并转发所述ARM处理板对所述视觉信息的处理结果至所述第一无线传输装置；
所述ARM处理板，与所述图像接口板相连接，用于接收、存储并处理所述视觉信息，并将所述视觉信息的处理结果发送回所述图像接口板；
所述第一无线传输装置，与所述图像接口板相连接，用于将所述视觉信息的处理结果发送至所述控制台和多机器人组。
4.根据权利要求3所述的网络化多机器人系统，其特征在于，所述图像接口板包括：CMOS摄像头模块、SO-DIMM 200接口以及UART接口；
所述CMOS摄像头模块，用于采集视觉信息；
所述SO-DIMM 200接口，用于将所述视觉信息传输至所述ARM处理板，并将从ARM处理板获取的视觉信息处理结果经所述UART接口发送至所述第一无线传输装置。
5.根据权利要求3所述的网络化多机器人系统，其特征在于，所述ARM处理板包括：ARM处理器、SDRAM存储器以及NAND FLASH存储器；
所述NAND FLASH存储器，用于存储启动代码和应用程序；
所述ARM处理器，用于将CMOS摄像头模块采集的视觉信息储存至SDRAM存储器中；并运行所述应用程序对所述视觉信息进行处理，将所述视觉信息的处理结果经所述SO-DIMM 200接口和UART接口发送至所述第一无线传输装置。
6.根据权利要求3所述的网络化多机器人系统，其特征在于，所述嵌入式视觉节点还包括：电池组；所述图像接口板还包括：电源转换电路；
所述电池组通过所述电源转换电路为所述CMOS摄像头模块和所述第一无线传输装置供电，再通过所述SO-DIMM 200接口为所述ARM处理板供电。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的网络化多机器人系统，其特征在于，所述多机器人组由多台移动机器人组成。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的网络化多机器人系统，其特征在于，所述控制台与第二无线传输装置相连接，所述多机器人组与第三无线传输装置相连接；
所述嵌入式视觉节点和所述控制台通过第一无线传输装置和第二无线传输装置进行信息交互；
所述嵌入式视觉节点和所述多机器人组通过第一无线传输装置和第三无线传输装置进行信息交互；
所述控制台和所述多机器人组通过第二无线传输装置和第三无线传输装置进行信息交互。
9.根据权利要求8所述的网络化多机器人系统，其特征在于，所述第一无线传输装置、第二无线传输装置、第三无线传输装置均为zigbee装置。
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