CN111491031A - 一种救灾现场的机器人通信传输系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种救灾现场的机器人通信传输系统及方法，涉及机器人通信技术领域，包括：云端服务器，在检测不到与各机器人之间的连接信号时生成包含预设编号的检测结果；接收外部的包含目标编号的控制指令，并在目标编号不属于预设编号时将控制指令发送至对应的机器人，以及在目标编号属于预设编号时将控制指令发送至各机器人；机器人，接收控制指令，在目标编号与预设编号一致时执行控制指令，在目标编号与预设编号不一致时将控制指令发送至连接的各机器人；将采集的实时现场数据、实时位置数据和自身的预设编号发送至云端服务器。在复杂地形和障碍物较多的环境能够保证机器人信息的有效传输以及云端服务器对各机器人的有效控制。

Description

一种救灾现场的机器人通信传输系统及方法

技术领域

本发明涉及机器人通信技术领域，尤其涉及一种救灾现场的机器人通信传输系统及方法。

背景技术

在灾难救援中，救援人员只有非常短的时间(约48小时)用于在倒塌的废墟中寻找幸存者，否则发现幸存者的几率几乎为零。在这种紧急而危险的环境下，在救灾现场采用机器人可以为救援人员提供帮助。

现有技术中，在有多个机器人需要同时控制时，通常采用云端对机器人进行统一调度和控制，但是在救灾现场，由于形地貌较为复杂，障碍物较多，难以通过云端对深入救灾现场深处的机器人进行有效控制，造成机器人的失联，不利于救援行动。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种救灾现场的机器人通信传输系统，具体包括：一云端服务器，以及与所述云端服务器连接的行走于救灾现场的若干机器人，每个所述机器人具有一预设编号，且各所述机器人相互之间建立无线连接；

所述云端服务器包括：

信号检测模块，用于实时检测与各所述机器人之间的连接信号，并在检测不到所述连接信号时生成相应的包含所述预设编号的检测结果并输出；

指令发送模块，连接所述信号检测模块，用于接收外部的包含目标编号的控制指令，并在所述目标编号不属于所述检测结果中的所述预设编号时将所述控制指令发送至对应的所述机器人，以及在所述目标编号属于所述检测结果中的所述预设编号时将所述控制指令分别发送至各所述机器人；

所述机器人包括：

指令接收模块，用于接收所述控制指令，并将所述目标编号与自身存储的所述预设编号进行比较，在所述目标编号与所述预设编号一致时执行所述控制指令，在所述目标编号与所述预设编号不一致时输出所述控制指令；

数据采集模块，用于采集所述救灾现场的实时现场数据；

位置定位模块，用于获取所述机器人的实时位置信息；

数据通信模块，分别连接所述指令接收模块、所述数据采集模块和所述位置定位模块，所述数据通信模块包括：

第一通信单元，用于将所述控制指令发送至连接的各所述机器人；

第二通信单元，用于将所述实时现场数据、所述实时位置数据和自身的所述预设编号发送至所述云端服务器。

优选的，所述第二通信单元具体包括：

检测子单元，用于实时检测所述机器人与所述云端服务器之间的通信状态，并在所述通信状态表示所述机器人与所述云端服务器通信正常时生成第一检测结果，以及在所述通信状态表示所述机器人与所述云端服务器通信断开时生成第二检测结果；

第一通信子单元，连接所述检测子单元，用于根据所述第一检测结果将所述实时现场数据、所述实时位置数据及自身的所述预设编号发送至所述云端服务器；

第二通信子单元，连接所述检测子单元，用于根据所述第二检测结果将所述实时现场数据、所述实时位置数据及自身的所述预设编号发送连接的各所述机器人，通过各所述机器人发送至所述云端服务器。

优选的，所述数据通信模块还包括数据确认单元，连接所述第二通信单元，所述数据确认单元具体包括：

接收子单元，用于接收连接的所述机器人的所述实时现场数据、所述实时位置数据及所述预设编号；

确认子单元，用于根据所述第一检测结果向所述云端服务器发送相应的确认信号，确认所述云端服务器是否已经接收到对应所述预设编号的所述实时现场数据和所述实时位置数据，并接收所述云端服务器发送的表征已经收到的第一反馈信号，以及表征未收到的第二反馈信号；

第一处理子单元，分别连接所述接收子单元和连接所述确认子单元，用于根据所述第一反馈信号将所述实时现场数据、所述实时位置数据及所述预设编号发送至所述云端服务器；

第二处理子单元，分别连接所述接收子单元和连接所述确认子单元，用于根据所述第二反馈信号删除所述实时现场数据、所述实时位置数据及所述预设编号。

优选的，所述数据采集模块包括设置于所述机器人头部的窄基线立体相机，和/或宽基线立体相机，和/或全景相机，和/或激光雷达。

优选的，所述位置定位模块采用GPS定位。

一种救灾现场的机器人通信传输方法，应用于以上任意一项所述的救灾现场的机器人通信传输系统，所述机器人通信传输方法具体包括：

步骤S1，所述云端服务器实时检测与各所述机器人之间的连接信号，并在检测不到所述连接信号时生成相应的包含所述预设编号的检测结果；

步骤S2，所述云端服务器接收外部的包含目标编号的控制指令，并判断所述目标编号是否属于所述检测结果中的所述预设编号：

若否，则将所述控制指令发送至对应的所述机器人；

若是，则将所述控制指令分别发送至各所述机器人；

步骤S3，所述机器人接收所述控制指令，并将所述目标编号与自身存储的所述预设编号进行比较：

若所述目标编号与所述预设编号一致，则所述机器人执行所述控制指令，随后退出；

若所述目标编号与所述预设编号不一致，则转向步骤S4；

步骤S4，所述机器人将所述控制指令发送至连接的各所述机器人；

步骤S5，所述机器人采集所述救灾现场的实时现场数据和所述机器人的实时位置信息，并将所述实时现场数据、所述实时位置数据和自身的所述预设编号发送至所述云端服务器。

优选的，所述步骤S5具体包括：

步骤S51，所述机器人采集所述救灾现场的实时现场数据和所述机器人的实时位置信息；

步骤S52，所述机器人实时检测所述机器人与所述云端服务器之间的通信状态：

若所述通信状态表示所述机器人与所述云端服务器通信正常，则转向步骤S53；

若所述通信状态表示所述机器人与所述云端服务器通信断开，则转向步骤S54；

步骤S53，所述机器人将所述实时现场数据、所述实时位置数据及自身的所述预设编号发送至所述云端服务器，随后退出；

步骤S54，所述机器人将所述实时现场数据、所述实时位置数据及自身的所述预设编号发送连接的各所述机器人，通过各所述机器人发送至所述云端服务器。

优选的，执行所述步骤S53之前还包括一所述机器人向云端服务器进行确认的过程，具体包括：

步骤A1，所述机器人接收连接的所述机器人的所述实时现场数据、所述实时位置数据及所述预设编号；

步骤A2，所述机器人确认子单元，用于向所述云端服务器发送相应的确认信号，确认所述云端服务器是否已经接收到对应所述预设编号的所述实时现场数据和所述实时位置数据：

若是，则转向步骤A3；

若否，则转向步骤A4；

步骤A3，所述机器人将所述实时现场数据、所述实时位置数据及所述预设编号发送至所述云端服务器；

步骤A4，所述机器人删除所述实时现场数据、所述实时位置数据及所述预设编号。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过云端服务器与各个机器人之间相连且机器人相互之间互联相结合的方式，在复杂地形和障碍物较多的环境能够保证机器人信息的有效传输以及云端服务器对各机器人的有效控制。

附图说明

图1为本发明的较佳的实施例中，一种救灾现场的机器人通信传输系统的结构示意图；

图2为本发明的较佳的实施例中，一种救灾现场的机器人通信传输方法的流程示意图；

图3为本发明的较佳的实施例中，机器人将实时现场数据和实时位置数据发送至云端服务器的方法的流程示意图；

图4为本发明的较佳的实施例中，机器人向云端服务器进行确认的过程的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种救灾现场的机器人通信传输系统，如图1所示，具体包括：一云端服务器1，以及与云端服务器1连接的行走于救灾现场的若干机器人2，每个机器人2具有一预设编号，且各机器人2相互之间建立无线连接；

云端服务器1包括：

信号检测模块11，用于实时检测与各机器人2之间的连接信号，并在检测不到连接信号时生成相应的包含预设编号的检测结果并输出；

指令发送模块12，连接信号检测模块11，用于接收外部的包含目标编号的控制指令，并在目标编号不属于检测结果中的预设编号时将控制指令发送至对应的机器人2，以及在目标编号属于检测结果中的预设编号时将控制指令分别发送至各机器人2；

机器人2包括：

指令接收模块21，用于接收控制指令，并将目标编号与自身存储的预设编号进行比较，在目标编号与预设编号一致时执行控制指令，在目标编号与预设编号不一致时输出控制指令；

数据采集模块22，用于采集救灾现场的实时现场数据；

位置定位模块23，用于获取机器人2的实时位置信息；

数据通信模块24，分别连接指令接收模块21、数据采集模块22和位置定位模块23，数据通信模块24包括：

第一通信单元241，用于将控制指令发送至连接的各机器人 2；

第二通信单元242，用于将实时现场数据、实时位置数据和自身的预设编号发送至云端服务器1。

具体地，本实施例中，本发明的机器人通信传输系统及方法应用于救灾现场，由于救灾现场可能出现地形地貌较为复杂且障碍物较多的环境，若各个机器人2均通过云端服务器1直接控制，有可能出现深入救灾现场深处的机器人2由于信号不好导致无法与云端服务器1 连接，使得云端服务器1失去机器人2的位置信息且无法获取机器人 2采集的救灾现场的数据。因此，本发明中，各个机器人2除了分别与云端服务器1进行连接外，各个机器人2之间也相互连接，在存在有机器人2与云端服务器1失去连接时，该机器人2可以通过其他与云端服务器1仍然正常通信连接的机器人2进行数据的转发，使得云端服务器1仍能够实时获取所有机器人2的采集数据和控制所有机器人2。

进一步地，云端服务器1通过实时检测与各机器人2之间的信号连接，在检测不到信号连接时将对应的机器人2的预设编号进行记录。云端服务器1需要向机器人2下发控制指令时，首先根据需要控制的机器人2的预设编号，判断该机器人2是否能够与云端服务器1保持正常通信，若可以保持正常通信，则云端服务器1直接将上述控制指令下发至对应的机器人2，实现机器人2的实时控制。若不能保持正常通信，则云端服务器1通过广播的方式将该控制指令发送给所有的机器人2。

机器人2接收到上述控制指令后，通过判断控制指令包含的目标编号与自身的预设编号是否一致，若一致，则表示机器人2需要执行该控制指令，若不一致，则说明云端服务器1想要控制的机器人2当前处于失联状态，需要其他机器人2之间的相互转发，以实现云端服务器1想要控制的机器人2最终也能收到该控制指令。

机器人2除接收云端服务器1的控制指令外，还会将采集到的实时现场数据和实时位置信息发送至云端服务器1，以便云端服务器1 能够实时获取救灾现场的状况，同时能够获取各个机器人2的实时位置，以便进一步对各个机器人2进行控制。

机器人2在将实时现场数据和实时位置信息发送至云端服务器1 之前，优选首先判断该机器人2与云端服务器1之前的通信状态是否正常，若正常，则将实时现场数据、实时位置信息及自身的预设编号直接发送至云端服务器1，若不正常，则需要将实时现场数据和实时位置信息及自身的预设编号发送给连接的其他机器人2，通过其他机器人将实时现场数据和实时位置信息及自身的预设编号发送给云端服务器1。由于机器人2有可能把实时现场数据和实时位置信息及自身的预设编号发送给多个连接的机器人2，若每个机器人2均将上述数据发送至云端服务器1，则不仅造成数据冗余，通过增加了机器人 2的能耗。因此，在上述数据发送之前，优选首先向云端服务器1发送一确认信号，确认云端服务器1是否已经收到其他机器人2发送的上述数据，若已经收到，则直接将上述数据删除，无需再重复发送，若没有收到，则将上述数据发送至云端服务器1。

本发明的较佳的实施例中，第二通信单元242具体包括：

检测子单元2421，用于实时检测机器人2与云端服务器1之间的通信状态，并在通信状态表示机器人2与云端服务器1通信正常时生成第一检测结果，以及在通信状态表示机器人2与云端服务器1通信断开时生成第二检测结果；

第一通信子单元2422，连接检测子单元2421，用于根据第一检测结果将实时现场数据、实时位置数据及自身的预设编号发送至云端服务器1；

第二通信子单元2423，连接检测子单元2422，用于根据第二检测结果将实时现场数据、实时位置数据及自身的预设编号发送连接的各机器人2，通过各机器人2发送至云端服务器1。

本发明的较佳的实施例中，数据通信模块24还包括数据确认单元243，连接第二通信单元242，数据确认单元243具体包括：

接收子单元2431，用于接收连接的机器人2的实时现场数据、实时位置数据及预设编号；

确认子单元2432，用于根据第一检测结果向云端服务器1发送相应的确认信号，确认云端服务器1是否已经接收到对应预设编号的实时现场数据和实时位置数据，并接收云端服务器1发送的表征已经收到的第一反馈信号，以及表征未收到的第二反馈信号；

第一处理子单元2433，分别连接接收子单元2431和连接确认子单元2432，用于根据第一反馈信号将实时现场数据、实时位置数据及预设编号发送至云端服务器1；

第二处理子单元2434，分别连接接收子单元2431和连接确认子单元2433，用于根据第二反馈信号删除实时现场数据、实时位置数据及预设编号。

本发明的较佳的实施例中，数据采集模块22包括设置于机器人 2头部的窄基线立体相机，和/或宽基线立体相机，和/或全景相机，和/或激光雷达。

本发明的较佳的实施例中，位置定位模块23采用GPS定位。

一种救灾现场的机器人通信传输方法，应用于以上任意一项的救灾现场的机器人通信传输系统，如图2所示，机器人通信传输方法具体包括：

步骤S1，云端服务器实时检测与各机器人之间的连接信号，并在检测不到连接信号时生成相应的包含预设编号的检测结果；

步骤S2，云端服务器接收外部的包含目标编号的控制指令，并判断目标编号是否属于检测结果中的预设编号：

若否，则将控制指令发送至对应的机器人；

若是，则将控制指令分别发送至各机器人；

步骤S3，机器人接收控制指令，并将目标编号与自身存储的预设编号进行比较：

若目标编号与预设编号一致，则机器人执行控制指令，随后退出；

若目标编号与预设编号不一致，则转向步骤S4；

步骤S4，机器人将控制指令发送至连接的各机器人；

步骤S5，机器人采集救灾现场的实时现场数据和机器人的实时位置信息，并将实时现场数据、实时位置数据和自身的预设编号发送至云端服务器。

本发明的较佳的实施例中，如图3所示，步骤S5具体包括：

步骤S51，机器人采集救灾现场的实时现场数据和机器人的实时位置信息；

步骤S52，机器人实时检测机器人与云端服务器之间的通信状态：

若通信状态表示机器人与云端服务器通信正常，则转向步骤S53；

若通信状态表示机器人与云端服务器通信断开，则转向步骤S54；

步骤S53，机器人将实时现场数据、实时位置数据及自身的预设编号发送至云端服务器，随后退出；

步骤S54，机器人将实时现场数据、实时位置数据及自身的预设编号发送连接的各机器人，通过各机器人发送至云端服务器。

本发明的较佳的实施例中，执行步骤S53之前还包括一机器人向云端服务器进行确认的过程，如图4所示，具体包括：

步骤A1，机器人接收连接的机器人的实时现场数据、实时位置数据及预设编号；

步骤A2，机器人确认子单元，用于向云端服务器发送相应的确认信号，确认云端服务器是否已经接收到对应预设编号的实时现场数据和实时位置数据：

若是，则转向步骤A3；

若否，则转向步骤A4；

步骤A3，机器人将实时现场数据、实时位置数据及预设编号发送至云端服务器；

步骤A4，机器人删除实时现场数据、实时位置数据及预设编号。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种救灾现场的机器人通信传输系统，其特征在于，具体包括：一云端服务器，以及与所述云端服务器连接的行走于救灾现场的若干机器人，每个所述机器人具有一预设编号，且各所述机器人相互之间建立无线连接；

所述云端服务器包括：

信号检测模块，用于实时检测与各所述机器人之间的连接信号，并在检测不到所述连接信号时生成相应的包含所述预设编号的检测结果并输出；

指令发送模块，连接所述信号检测模块，用于接收外部的包含目标编号的控制指令，并在所述目标编号不属于所述检测结果中的所述预设编号时将所述控制指令发送至对应的所述机器人，以及在所述目标编号属于所述检测结果中的所述预设编号时将所述控制指令分别发送至各所述机器人；

所述机器人包括：

指令接收模块，用于接收所述控制指令，并将所述目标编号与自身存储的所述预设编号进行比较，在所述目标编号与所述预设编号一致时执行所述控制指令，在所述目标编号与所述预设编号不一致时输出所述控制指令；

数据采集模块，用于采集所述救灾现场的实时现场数据；

位置定位模块，用于获取所述机器人的实时位置信息；

数据通信模块，分别连接所述指令接收模块、所述数据采集模块和所述位置定位模块，所述数据通信模块包括：

第一通信单元，用于将所述控制指令发送至连接的各所述机器人；

第二通信单元，用于将所述实时现场数据、所述实时位置数据和自身的所述预设编号发送至所述云端服务器。

2.根据权利要求1所述的救灾现场的机器人通信传输系统，其特征在于，所述第二通信单元具体包括：

检测子单元，用于实时检测所述机器人与所述云端服务器之间的通信状态，并在所述通信状态表示所述机器人与所述云端服务器通信正常时生成第一检测结果，以及在所述通信状态表示所述机器人与所述云端服务器通信断开时生成第二检测结果；

第一通信子单元，连接所述检测子单元，用于根据所述第一检测结果将所述实时现场数据、所述实时位置数据及自身的所述预设编号发送至所述云端服务器；

第二通信子单元，连接所述检测子单元，用于根据所述第二检测结果将所述实时现场数据、所述实时位置数据及自身的所述预设编号发送连接的各所述机器人，通过各所述机器人发送至所述云端服务器。

3.根据权利要求2所述的救灾现场的机器人通信传输系统，其特征在于，所述数据通信模块还包括数据确认单元，连接所述第二通信单元，所述数据确认单元具体包括：

接收子单元，用于接收连接的所述机器人的所述实时现场数据、所述实时位置数据及所述预设编号；

确认子单元，用于根据所述第一检测结果向所述云端服务器发送相应的确认信号，确认所述云端服务器是否已经接收到对应所述预设编号的所述实时现场数据和所述实时位置数据，并接收所述云端服务器发送的表征已经收到的第一反馈信号，以及表征未收到的第二反馈信号；

第一处理子单元，分别连接所述接收子单元和所述确认子单元，用于根据所述第一反馈信号将所述实时现场数据、所述实时位置数据及所述预设编号发送至所述云端服务器；

第二处理子单元，分别连接所述接收子单元和连接所述确认子单元，用于根据所述第二反馈信号删除所述实时现场数据、所述实时位置数据及所述预设编号。

4.根据权利要求1所述的救灾现场的机器人通信传输系统，其特征在于，所述数据采集模块包括设置于所述机器人头部的窄基线立体相机，和/或宽基线立体相机，和/或全景相机，和/或激光雷达。

5.根据权利要求1所述的救灾现场的机器人通信传输系统，其特征在于，所述位置定位模块采用GPS定位。

6.一种救灾现场的机器人通信传输方法，其特征在于，应用于如权利要求1-5中任意一项所述的救灾现场的机器人通信传输系统，所述机器人通信传输方法具体包括：

步骤S1，所述云端服务器实时检测与各所述机器人之间的连接信号，并在检测不到所述连接信号时生成相应的包含所述预设编号的检测结果；

步骤S2，所述云端服务器接收外部的包含目标编号的控制指令，并判断所述目标编号是否属于所述检测结果中的所述预设编号：

若否，则将所述控制指令发送至对应的所述机器人；

若是，则将所述控制指令分别发送至各所述机器人；

步骤S3，所述机器人接收所述控制指令，并将所述目标编号与自身存储的所述预设编号进行比较：

若所述目标编号与所述预设编号一致，则所述机器人执行所述控制指令，随后退出；

若所述目标编号与所述预设编号不一致，则转向步骤S4；

步骤S4，所述机器人将所述控制指令发送至连接的各所述机器人；

步骤S5，所述机器人采集所述救灾现场的实时现场数据和所述机器人的实时位置信息，并将所述实时现场数据、所述实时位置数据和自身的所述预设编号发送至所述云端服务器。

7.根据权利要求6所述的救灾现场的机器人通信传输方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：

步骤S51，所述机器人采集所述救灾现场的实时现场数据和所述机器人的实时位置信息；

步骤S52，所述机器人实时检测所述机器人与所述云端服务器之间的通信状态：

若所述通信状态表示所述机器人与所述云端服务器通信正常，则转向步骤S53；

若所述通信状态表示所述机器人与所述云端服务器通信断开，则转向步骤S54；

步骤S53，所述机器人将所述实时现场数据、所述实时位置数据及自身的所述预设编号发送至所述云端服务器，随后退出；

步骤S54，所述机器人将所述实时现场数据、所述实时位置数据及自身的所述预设编号发送连接的各所述机器人，通过各所述机器人发送至所述云端服务器。

8.根据权利要求7所述的救灾现场的机器人通信传输方法，其特征在于，执行所述步骤S53之前还包括一所述机器人向云端服务器进行确认的过程，具体包括：

步骤A1，所述机器人接收连接的所述机器人的所述实时现场数据、所述实时位置数据及所述预设编号；

步骤A2，所述机器人确认子单元，用于向所述云端服务器发送相应的确认信号，确认所述云端服务器是否已经接收到对应所述预设编号的所述实时现场数据和所述实时位置数据：

若是，则转向步骤A3；

若否，则转向步骤A4；

步骤A3，所述机器人将所述实时现场数据、所述实时位置数据及所述预设编号发送至所述云端服务器；

步骤A4，所述机器人删除所述实时现场数据、所述实时位置数据及所述预设编号。

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