CN105938651A - 一种地下管道机器人有线通讯协议的方法 - Google Patents

Abstract

一种地下管道机器人有线通讯协议的方法，在通讯协议中，主机发送的控制消息帧发生至机器人的数据传输模块，该模块解析控制帧将控制指令，智能机器人主控板根据控制指令控制智能机器人；从机发送数据帧至主机，将智能机器人传感器采集到的地下管道数据通过发送给数据传输模块，数据传输模块将数据封装成数据信息帧，发生至主机。主机主要控制从机地下管道智能机器人的控制部分主要有行走模块、机械臂模块和清洁模块等，主机发送的消息帧格式为：1字节起始位(0x55)、3个字节控制指令、1个字节的停止位(0xaa)；从机发生消息帧主要是向主机采集到的气体传感器的数据，从机发生的消息帧格式为：1字节起始位(0xff)、3个字节数据指令、2个字节的停止位(0xff)。

Description

一种地下管道机器人有线通讯协议的方法

技术领域

本发明涉及一种面向地下管道智能机器人(从机)与控制台(主机)之间的有线通讯协议的方法。

背景技术

城市地下管道承担负着电、热、水系统的运送和排污等功能，是城市生存和发展所依赖的主要基础设施。随着城市的建设和发展，以及地下管道的长期使用，管道会越来越复杂并日益老化，急需定期维护。但是地下管道内径狭小，人员进出不易，利用人工维护显得困难重重。多种面向地下管道的智能机器人被研制出来。

在机器人和控制台通信的方式的选择有两种方式，第一种是无线通讯方式，一般有Wi-Fi，蓝牙和ZigBee等，第二种是有线通讯方式，通过串口或者网线等方式进行通讯。目前，大多机器人和控制台的通讯方式是使用无线通讯。面对地下管道的恶劣环境，无线信号在管道内的传播距离受限，使用无线通讯方式是不可行，于是急需一种面下管道机器人的有线通讯协议的方式。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种地下管道机器人有线通讯协议的实现方法。

本发明的一种地下管道机器人有线通讯协议的实现方法，包括机器人控制主机向地下管道机器人发送控制数据帧；管道机器人向 控制主机发送传感器数据帧；

步骤1，主机向管道机器人发送控制帧，具体包括：

步骤11.监听主机对机器人的操作；

步骤12.获取到主机对从机的操作构建为对应的3字节控制指令；

步骤13.将3字节操作指令放入以0x55为起始位，0xaa为停止位的主机控制帧中；

步骤14.通过网线将主机控制帧发送至机器人的数据传输模块；

步骤15.数据传输模块解析控制消息帧，将控制指令发生至机器人控制模块；

步骤2，管道机器人向主机发送传感器数据帧，具体包括：

步骤21：智能机器人主控板接收传感器模块数据；

步骤22：智能机器人主控板将传感器模块数据发生至数据传输模块；

步骤23：数据传输模块构建为对应的3字节的数据信息，并将3字节数据封装成数据消息帧，其起始位为(0xff)，停止位为(0xff)；

步骤24：数据传输模块通过网线将数据消息帧发送至主机；

步骤25：主机解析数据消息帧，获取到传感器数据。

上述步骤中的步骤11的3字节控制数据帧的构建方法如下，第1个字节表示控制机器人的不同的模块，0x00表示控制行走模块，0x01表示控制机械臂模块，0x02表示控制清洁模块，0x03表示控制辅助模块。

其中行走模块控制指令格式设计为：0x000XXX，第二个字节控制地下机器人的行走方式，0x01控制前行，0x02控制后退，0x03控制左转，0x04控制右转，0x05控制停止；最后一个字节控制机器人的行走速度。

其中机械臂模块控制指令格式设计为：0x010X0X，第二字节控制地下机器人的机械臂上的4个具体电机，分别用0x01、0x02、0x03和0x04表示；第三个字节控制电力运行方式，0x01表示电机正转，0x02表示电机反转，0x03表示电机停止。

其中清洁模块控制指令格式设计为：0x020XXX，第二字节控制地下机器人的清洁模块中的具体3个舵机，分别用0x01、0x02和0x03表示；第三个字节控制舵机转动的角度。

其中辅助模块控制指令格式设计为：0x030XXX，第二个字节控制辅助模块中的具体部分，0x01控制摄像头、0x02控制转动摄像头的舵机，0x03表示控制LED照明灯；第三字节控制工作方式，对应摄像头和LED灯来说，0x00控制关摄像头、0x01控制开摄像头；对于舵机，控制其转动角度。

步骤21的3个数据指令设计为：0x0XXXXX，第一个字节表示具体传感器数据：0x01表示一氧化碳，0x02表示硫化氢，0x03表示甲烷；两个字节分别表示数据的高字节和低字节。

本发明的优点是：

1.相比较与无线通信方式，采用有线通讯方式进行通信，能够保障在地下管道工作的机器人和上位机的信息交互。

2.采用3字节的精简的指令，减少指令传输过程中的误码率，保障通信的可靠性。

附图说明

图1为本发明的通信过程示意图；

图2为本发明主机向从机发生控制帧的流程图；

图3为本发明从机向主机发生数据帧的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的，通信过程和通信机制更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图3是本发明通信过程流程图，本发明主要分为两个部分，第一：主机向从机发送的主机控制帧，将主机控制帧发生至机器人的数据传输模块，该模块解析控制消息帧的控制指令，智能机器人主控板根据控制指令控制智能机器人，其主要主机向从机发生控制帧的流程如图2所示：

步骤11：监听主机对从机的操作。

步骤12：获取到主机对从机的操作构建为对应的3字节控制指令；

步骤13：将3字节操作指令放入以0x55为起始位，0xaa为停止位的消息帧中；

步骤14：通过网线将主机控制帧发送至机器人的数据传输模块；

步骤15：数据传输模块解析控制消息帧，将控制指令发生至智 能机器人主控板；

其中3个字节的控制指令的构建具体构建方式如下：

行走模块控制指令格式设计为：0x000XXX，第二个字节控制地下机器人的行走方式，0x01控制前行，0x02控制后退，0x03控制左转，0x04控制右转，0x05控制停止；最后一个字节控制机器人的行走速度。

机械臂模块控制指令格式设计为：0x010X0X，第二字节控制地下机器人的机械臂上的4个具体电机，分别用0x01、0x02、0x03和0x04表示；第三个字节控制电力运行方式，0x01表示电机正转，0x02表示电机反转，0x03表示电机停止。

清洁模块控制指令格式设计为：0x020XXX，第二字节控制地下机器人的清洁模块中的具体3个舵机，分别用0x01、0x02和0x03表示；第三个字节控制舵机转动的角度。

辅助模块控制指令格式设计为：0x030XXX，第二个字节控制辅助模块中的具体部分，0x01控制摄像头、0x02控制转动摄像头的舵机，0x03表示控制LED照明灯；第三字节控制工作方式，对应摄像头和LED灯来说，0x00控制关摄像头、0x01控制开摄像头；对于舵机，控制其转动角度。

第二：从机向主机发送数据消息帧，智能机器人主控板将机器人传感器采集到的地下管道数据通过发送给数据传输模块，数据传输模块将数据封装成数据帧，发生至主机，从机向主机发送数据帧步骤如图3所示

步骤21：智能机器人主控板接收传感器模块数据；

步骤22：智能机器人主控板将传感器模块数据发生至数据传输模块；

步骤23：数据传输模块构建为对应的3字节的数据信息，并将3字节数据封装成数据消息帧，其起始位为(0xff)，停止位为(0xff)；

步骤24：数据传输模块通过网线将数据消息帧发送至主机；

步骤25：主机解析数据消息帧，获取到传感器数据；

其中3个字节的传感器数据的构建具体构建方式如下：

其3个数据指令设计为：0x0XXXXX，第一个字节表示具体传感器数据：0x01表示一氧化碳，0x02表示硫化氢，0x03表示甲烷；两个字节分别表示数据的高字节和低字节。

Claims (3)

1.一种地下管道机器人有线通讯协议的实现方法，包括机器人控制主机向地下管道机器人发送控制数据帧；管道机器人向控制主机发送传感器数据帧；

步骤1，主机向管道机器人发送控制数据帧，具体包括：

步骤11.监听主机对机器人的操作；

步骤12.获取到主机对从机的操作构建为对应的3字节控制指令

步骤13.将3字节操作指令放入以0x55为起始位，0xaa为停止位的主机控制帧中；

步骤14.通过网线将主机控制帧发送至机器人的数据传输模块；

步骤15.数据传输模块解析控制消息帧，将控制指令发生至机器人控制模块；

步骤2，管道机器人向主机发送传感器数据帧，具体包括：

步骤21：智能机器人主控板接收传感器模块数据；

步骤22：智能机器人主控板将传感器模块数据发生至数据传输模块；

步骤23：数据传输模块构建为对应的3字节的数据信息，并将3字节数据封装成数据消息帧，其起始位为(0xff)，停止位为(0xff)；

步骤24：数据传输模块通过网线将数据消息帧发送至主机；

步骤25：主机解析数据消息帧，获取到传感器数据。

2.如权利要求1所述一种地下管道机器人有线通讯协议的实现 方法，其所述步骤11的3字节控制指令的构建方法如下：

第1个字节表示控制机器人的不同的模块，0x00表示控制行走模块，0x01表示控制机械臂模块，0x02表示控制清洁模块，0x03表示控制辅助模块；

其中行走模块控制指令格式设计为：0x000XXX，第二个字节控制地下机器人的行走方式，0x01控制前行，0x02控制后退，0x03控制左转，0x04控制右转，0x05控制停止；最后一个字节控制机器人的行走速度；

中机械臂模块控制指令格式设计为：0x010X0X，第二字节控制地下机器人的机械臂上的4个具体电机，分别用0x01、0x02、0x03和0x04表示；第三个字节控制电力运行方式，0x01表示电机正转，0x02表示电机反转，0x03表示电机停止；

其中清洁模块控制指令格式设计为：0x020XXX，第二字节控制地下机器人的清洁模块中的具体3个舵机，分别用0x01、0x02和0x03表示；第三个字节控制舵机转动的角度；

其中辅助模块控制指令格式设计为：0x030XXX，第二个字节控制辅助模块中的具体部分，0x01控制摄像头、0x02控制转动摄像头的舵机，0x03表示控制LED照明灯；第三字节控制工作方式，对应摄像头和LED灯来说，0x00控制关摄像头、0x01控制开摄像头；对于舵机，控制其转动角度。

3.如权利要求1所述一种地下管道机器人有线通讯协议的实现方法，其所述步骤21的3字节控制指令的构建方法如下：

其3个数据指令设计为：0x0XXXXX，第一个字节表示具体传感器数据：0x01表示一氧化碳，0x02表示硫化氢，0x03表示甲烷；两个字节分别表示数据的高字节和低字节。