CN111923052B

CN111923052B - 一种农林业机器人控制系统

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Publication number: CN111923052B
Application number: CN202010948129.0A
Authority: CN
Inventors: 刘斌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-09-10
Filing date: 2020-09-10
Publication date: 2024-04-26
Anticipated expiration: 2040-09-10
Also published as: CN111923052A

Abstract

本发明涉及一种农林业机器人控制系统，包括中央监控平台和农林业机器人集群；中央监控平台包括集群管理装置、农林业机器人远程信息管理装置、农林业机器人运行状态监控装置、农林业机器人监控显示装置、农林业机器人大数据定位装置和农林业机器人驾驶终端，农林业机器人集群包括至少两个农林业机器人，农林业机器人包括农林业机器人本体、农林业机器人运行及故障信息采集模块、农林业机器人运行轨迹信息采集模块、农林业机器人摄像头模组和农林业机器人控制模块，集群管理装置与各农林业机器人通信连接，该农林业机器人控制系统能够实现农林业机器人集群中各农林业机器人的监测、控制和管理，能够实时监控各农林业机器人的多种数据信息。

Description

一种农林业机器人控制系统

技术领域

本发明涉及一种农林业机器人控制系统。

背景技术

目前市面上常用的机器人控制系统都是针对工业机器人，很少应用于农林业机器人。而关于农林业的控制系统都是农林业的生产过程中对作物的监测控制，而非农林业机器人及相关设备的监测、控制和管理。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种农林业机器人控制系统。

本发明采用以下技术方案：

一种农林业机器人控制系统，包括：中央监控平台和农林业机器人集群；

其中，所述中央监控平台包括集群管理装置、农林业机器人远程信息管理装置、农林业机器人运行状态监控装置、农林业机器人监控显示装置、农林业机器人大数据定位装置和农林业机器人驾驶终端；所述农林业机器人远程信息管理装置、农林业机器人运行状态监控装置、农林业机器人监控显示装置、农林业机器人大数据定位装置和农林业机器人驾驶终端与所述集群管理装置通信连接；

所述集群管理装置包括集群管理模块和农林业机器人选择模块；

所述农林业机器人远程信息管理装置包括服务器、农林业机器人远程信息获取模块和农林业机器人信息显示模块，所述服务器存储有所述农林业机器人集群中的各农林业机器人的相关参数；

所述农林业机器人运行状态监控装置包括农林业机器人运行状态监控模块和第一农林业机器人运行状态显示模块；

所述农林业机器人大数据定位装置包括农林业机器人运行轨迹信息获取模块和农林业机器人运行轨迹显示模块；

所述农林业机器人集群包括至少两个农林业机器人，所述农林业机器人包括农林业机器人本体、农林业机器人运行及故障信息采集模块、农林业机器人运行轨迹信息采集模块、农林业机器人摄像头模组和农林业机器人控制模块；所述农林业机器人本体与所述农林业机器人控制模块通信连接；

所述集群管理装置与各农林业机器人通信连接；

所述农林业机器人选择模块用于选择管理的农林业机器人，得到目标农林业机器人的目标身份标识，所述目标农林业机器人为所述农林业机器人集群中的某一个农林业机器人；所述集群管理模块获取到所述目标身份标识之后，将所述目标身份标识输出至农林业机器人远程信息管理装置、农林业机器人远程故障诊断装置、农林业机器人监控显示装置和农林业机器人大数据定位装置；

所述农林业机器人远程信息获取模块根据所述目标身份标识，从所述服务器中获取到与所述目标农林业机器人相对应的相关参数，并由所述农林业机器人信息显示模块进行显示；

所述农林业机器人运行状态监控模块根据所述目标身份标识，从所述目标农林业机器人中的农林业机器人运行及故障信息采集模块中获取目标农林业机器人的相关运行状态信息，并由所述第一农林业机器人运行状态显示模块进行显示；

所述农林业机器人监控显示装置根据所述目标身份标识，从所述目标农林业机器人中的农林业机器人摄像头模组中获取相关的摄像头监控画面并进行显示；

所述农林业机器人运行轨迹信息获取模块根据所述目标身份标识，从所述目标农林业机器人中的农林业机器人运行轨迹信息采集模块中获取目标农林业机器人的运行轨迹信息，并由所述农林业机器人运行轨迹显示模块进行显示。

优选地，所述农林业机器人驾驶终端包括驾驶模式切换模块、操作机构、农林业机器人驾驶控制模块、农林业机器人运行状态获取模块和第二农林业机器人运行状态显示模块，所述驾驶模式切换模块、操作机构、农林业机器人运行状态获取模块和第二农林业机器人运行状态显示模块与所述农林业机器人驾驶控制模块通信连接。

优选地，所述集群管理装置与各农林业机器人通过4G网络、5G网络或者WiFi网络无线通信连接。

优选地，所述农林业机器人摄像头模组包括前景摄像头、后景摄像头和摄像头信息处理模块，所述前景摄像头和后景摄像头与所述摄像头信息处理模块通信连接。

优选地，所述农林业机器人本体包括动力及运行模块，所述动力及运行模块与所述农林业机器人控制模块通信连接。

本发明的有益效果为：中央监控平台中的集群管理装置用于实现整个控制系统的管理，以及目标农林业机器人的管理选择，农林业机器人远程信息管理装置用于管理农林业机器人集群中各农林业机器人的相关参数，农林业机器人运行状态监控装置用于监控农林业机器人集群中各农林业机器人的运行状态，农林业机器人监控显示装置用于显示农林业机器人集群中各农林业机器人的相关摄像头监控画面，农林业机器人大数据定位装置用于监控农林业机器人集群中各农林业机器人的运行轨迹，农林业机器人驾驶终端实现农林业机器人集群中各农林业机器人的远程驾驶操作，而且，农林业机器人集群中各农林业机器人均设置有相关的数据采集模块，用于采集到相关的数据并输出给中央监控平台中的相关装置。因此，该农林业机器人控制系统能够实现农林业机器人集群中各农林业机器人的监测、控制和管理，能够实时监控各农林业机器人的多种数据信息。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍：

图1是一种农林业机器人控制系统的结构示意图；

图2是集群管理模块的一种具体的执行过程示意图。

具体实施方式

本实施例提供一种农林业机器人控制系统，如图1所示，包括：中央监控平台和农林业机器人集群。

其中，中央监控平台包括集群管理装置、农林业机器人远程信息管理装置、农林业机器人运行状态监控装置、农林业机器人监控显示装置、农林业机器人大数据定位装置和农林业机器人驾驶终端。农林业机器人远程信息管理装置、农林业机器人运行状态监控装置、农林业机器人监控显示装置、农林业机器人大数据定位装置和农林业机器人驾驶终端与集群管理装置通信连接。本实施例中，农林业机器人远程信息管理装置、农林业机器人运行状态监控装置、农林业机器人监控显示装置、农林业机器人大数据定位装置和农林业机器人驾驶终端通过局域网与集群管理装置通信连接。

集群管理装置包括集群管理模块和农林业机器人选择模块。

集群管理模块为中央监控平台的管理核心，是对农林业机器人集群进行统一管理、配置和维护的模块。农林业机器人选择模块用于选择管理的农林业机器人，即从农林业机器人集群中选择某一个农林业机器人。农林业机器人选择模块的具体实现方式不唯一，可以为触摸屏，触摸屏上显示农林业机器人集群中各农林业机器人的身份标识，通过点击某一个农林业机器人的身份标识实现选中对应的农林业机器人；也可以为按键面板，按键面板包括与农林业机器人集群中各农林业机器人的身份标识相对应的按键，通过点击某一个按键实现选中对应的农林业机器人。农林业机器人选择模块选中得到的身份标识为目标身份标识，目标身份标识对应的选择的农林业机器人为目标农林业机器人，当然，目标农林业机器人为农林业机器人集群中的某一个农林业机器人。其中，身份标识为农林业机器人的设备ID（即设备的唯一标识符）。本实施例中，农林业机器人选择模块能够显示两个界面，一是以省为单位的农林业机器人大数据统计分布图，在中国地图上可以看出各省大致分布位置、有多少台农林业机器人等；二是以功能分组的设备列表界面，该界面是在第一个界面选择省之后可选打开的，用于展示该省地区按功能分类的所有农林业机器人名称（即身份标识）。通过该农林业机器人选择模块可以选择任意一台运行中的农林业机器人进行单独监控和管理。

农林业机器人远程信息管理装置包括服务器、农林业机器人远程信息获取模块和农林业机器人信息显示模块。其中，服务器存储有农林业机器人集群中的各农林业机器人的相关参数。服务器可以是本地的存储服务器，也可以是远端的云服务器等。服务器中存储的农林业机器人集群中的各农林业机器人的相关参数不做限定，由实际情况进行确定，本实施例中，相关参数包含以下内容：农林业机器人编号、农林业机器人的长宽高、农林业机器人车身重量、最大载重、动力类型、电池容量、发动机相关参数、操作方式、目前加装的载具类型、农林业机器人的总价格、工作装置价格以及裸车价格以及农林业机器人的负责人的相关信息，比如：姓名、电话、身份证号、所处公司等。农林业机器人信息显示模块用于实现相关参数的显示，对应的硬件设备可以为常规的显示屏。另外，农林业机器人远程信息获取模块还具有个性化定制功能，让用户根据自己需求来自主选择农林业机器人需要加装的工具，农林业机器人信息显示模块展示出所选工具的相关参数。其中，可选工具包括有旋耕机、除草机、炮筒喷药机、升降平台、铲车、叉车、开沟机、扇形喷药机、果园管理套装、无人机、抓包机、夹包机等。

农林业机器人运行状态监控装置包括农林业机器人运行状态监控模块和第一农林业机器人运行状态显示模块。农林业机器人运行状态监控模块可以为常规的数据处理器，第一农林业机器人运行状态显示模块对应的硬件设备可以为常规的显示屏。

农林业机器人大数据定位装置包括农林业机器人运行轨迹信息获取模块和农林业机器人运行轨迹显示模块。农林业机器人运行轨迹信息获取模块可以为常规的数据处理器，农林业机器人运行轨迹显示模块对应的硬件设备可以为常规的显示屏。

农林业机器人集群包括至少两个农林业机器人，具体个数由实际需要进行设置。集群管理装置与各农林业机器人通信连接。

对于任意一个农林业机器人，包括农林业机器人本体、农林业机器人运行及故障信息采集模块、农林业机器人运行轨迹信息采集模块、农林业机器人摄像头模组和农林业机器人控制模块，农林业机器人本体与农林业机器人控制模块通信连接。

农林业机器人本体为农林业机器人本身的组成，本实施例中，农林业机器人本体包括动力及运行模块，动力及运行模块与农林业机器人控制模块通信连接，农林业机器人控制模块为农林业机器人的控制核心，动力及运行模块用于根据农林业机器人控制模块输出的控制指令执行对应的动作。

农林业机器人运行及故障信息采集模块用于采集对应农林业机器人的相关运行参数以及故障参数，运行参数以及故障参数所包含的具体参数由实际需要进行设置，本实施例中，运行参数以及故障参数包括：对应农林业机器人履带磨损度状态、CAN总线状态、发动机温度、冷却液温度、电机温度、油压、电池实时容量，以及发动机扭矩、功率、电流、机器人性能、变速箱性能、电池状态（温度、容量）、机油状态、燃油状态、制动系统状态、发动机的额定状态值与峰值状态值等。

农林业机器人运行轨迹信息采集模块所对应的硬件设备可以为北斗或者GPS定位芯片。农林业机器人运行轨迹信息采集模块用于采集对应农林业机器人的运行轨迹信息，进一步地，还获取地图信息（日常运动轨迹及工作范围等）。

本实施例中，农林业机器人包括传感器模组，农林业机器人运行轨迹信息采集模块和农林业机器人运行及故障信息采集模块通过传感器模组中的相关传感器获取到相关的数据信息，也可以说，农林业机器人运行轨迹信息采集模块和农林业机器人运行及故障信息采集模块属于传感器模组中的部分传感器。传感器模组可以包括采集农林业机器人各个方面的数据信息的传感器，比如：激光雷达传感器，陀螺仪，加速度计，油耗仪，电源管理系统，差分卫星模块等。

农林业机器人摄像头模组包括前景摄像头、后景摄像头和摄像头信息处理模块，前景摄像头用于检测农林业机器人本体的前景监控画面，后景摄像头用于检测农林业机器人本体的后景监控画面，前景摄像头和后景摄像头与摄像头信息处理模块通信连接。

集群管理装置与各农林业机器人之间的通信方式不唯一，本实施例中，提供一个稳定、实时、高效的数据传输环境，集群管理装置与各农林业机器人通过目前成熟的4G网络、5G网络或者WiFi网络无线通信连接。其中，集群管理装置与各农林业机器人之间的数据传输链路也可利用有线局域网络，数据传输采用站点模式，各农林业机器人作为无线站点，用于连接到无线网络，监听所有网络的特定端口，等待农林业机器人连接。集群管理装置向通信服务器（远程或本地，应当理解，该通信服务器可以为专门设置的通信服务器，也可以为上文的农林业机器人远程信息管理装置的服务器）发送透传指令，通信服务器收到透传指令后将指令广播出去，发送到每一个农林业机器人，农林业机器人收到状态指令后执行相应操作，收到控制指令则忽略；集群管理装置收到控制指令后则执行相应操作，收到状态指令则忽略。实现设备之间的无线数据转换互传。无线数据传输使用无线网络协议IEEE802.11协议栈以及TCP/IP协议栈，能够实现用户数据到无线网络之间的转换。

集群管理模块得到目标身份标识之后，与目标身份标识对应的目标农林业机器人进行连接，而且，集群管理模块将目标身份标识发送给其他各个模块。当集群管理模块希望通过TCP与另一个模块通信时，会发送一个通信请求，在双方“握手”之后，TCP 将在两个模块之间建立一个全双工（full-duplex）的通信，这个全双工的通信将占用两个模块之间的通信线路，直到它被一方或双方关闭为止。集群管理模块作为中央监控平台的必要运行模块，与其他模块之间的数据交互通信主要采用TCP通信协议，启动运行之后会不断的侦听，当有操作人员进行操作时，与各模块、农林业机器人及通信服务器建立连接，进行收发数据并对数据进行处理；连接未成功则尝试重新建立链接。从而实现单系统操作多系统联动的效果，以及系统各个模块之间的交互操作。以下给出一种具体的实现过程：集群管理模块会将目标身份标识，即本次选择的设备ID+命令符通过TCP传输给通信服务器，通信服务器会对集群管理模块发送过来的命令进行解析，将设备ID暂存起来，并执行相应的命令，命令符一般为“使通信服务器对连接的所有农林业机器人发送设备ID”和“不发送”，执行前者命令将此ID传输给各个模块；其他模块在接收到ID之后会对相应的ID进行通讯，从设备获取到的信息中进行筛选，展示出相应的信息状况。执行后者命令则暂存设备ID且不发送。在获取到第二个个完整的命令并解析出新的设备ID后将暂存ID更新为新的。

集群管理模块获取到目标身份标识之后，将目标身份标识输出至农林业机器人远程信息管理装置、农林业机器人远程故障诊断装置、农林业机器人监控显示装置、农林业机器人大数据定位装置和农林业机器人驾驶终端。

农林业机器人远程信息获取模块根据目标身份标识，从服务器中获取到与目标农林业机器人相对应的相关参数，并由农林业机器人信息显示模块进行显示。

农林业机器人运行状态监控模块根据目标身份标识，从目标农林业机器人中的农林业机器人运行及故障信息采集模块中获取目标农林业机器人的相关运行状态信息，并由第一农林业机器人运行状态显示模块进行显示。

农林业机器人监控显示装置根据目标身份标识，从目标农林业机器人中的农林业机器人摄像头模组中获取相关的摄像头监控画面。本实施例中，摄像头监控画面传输主要采用RTP实时传输协议，对视频进行传输，先封装一个视频获取解析的子程序，并在调用获取解析视频的子程序时，对摄像头模组的摄像头监控画面进行捕获以及实时显示。

农林业机器人运行轨迹信息获取模块根据目标身份标识，从目标农林业机器人中的农林业机器人运行轨迹信息采集模块中获取目标农林业机器人的运行轨迹信息，以及地图信息（日常运动轨迹及工作范围等），并由农林业机器人运行轨迹显示模块进行显示，具体是对农林业机器人的运动轨迹，从出厂到工作地，以及工作范围等进行详细展示。本实施例中，农林业机器人运行轨迹信息获取模块会查询目标农林业机器人的历史位置信息，并按时间展示在地图上，利用一套独特的算法，区分开其他运行轨迹，以目标农林业机器人的工作区域形式展示在界面上。观看界面，一目了然的区分目标农林业机器人的工作区域和当前的行驶路径。

本实施例中，农林业机器人驾驶终端包括驾驶模式切换模块、操作机构、农林业机器人驾驶控制模块、农林业机器人运行状态获取模块和第二农林业机器人运行状态显示模块，驾驶模式切换模块、操作机构、农林业机器人运行状态获取模块和第二农林业机器人运行状态显示模块与农林业机器人驾驶控制模块通信连接。当接收到目标身份标识之后，农林业机器人运行状态获取模块从目标农林业机器人中的农林业机器人运行及故障信息采集模块中获取目标农林业机器人的相关运行状态信息，并由第二农林业机器人运行状态显示模块进行显示。本实施例中，显示的运行状态信息包括：（1）机载功能信息：即目标农林业机器人的机载功能信息（分别为喷药、升降、旋耕、除草、开沟等模块化定制功能，及相关参数）；（2）信号强度，即目标农林业机器人北斗/GPS的信号强度质量以及参与定位的卫星连接数；（3）能源动力信息：即目标农林业机器人当前驱动模式（共3种，分别为电力驱动、发动机驱动（燃油驱动）、油电混合驱动），以及剩余电量、剩余油量、发动机以及电机转速、扭矩等信息；（4）农林业机器人驾驶控制模块中预设的三种驾驶模式：分别是遥控驾驶（通过农林业机器人驾驶终端远距离操作）、手动驾驶（通过遥控器以及农林业机器人的手动操作模块进行近距离操作）和自动驾驶（根据预先规划的路径自动工作）；（5）行驶信息：即目标农林业机器人的总里程、本次行驶里程、瞬时油耗、瞬时电耗、百公里油耗、百公里电耗、转向灯状态、大灯状态、驻车指示灯状态、定速巡航指示灯状态、挡位状态以及当前时速等信息。

同时，操作人员通过驾驶模式切换模块发送控制指令到目标农林业机器人的农林业机器人控制模块，控制目标农林业机器人采用何种驾驶模式，以及前进后退转向等的行走、机载装置的工作、档位、时速、车载指示灯和采用何种能源形式。当通过驾驶模式切换模块切换到遥控驾驶模式时，通过操作农林业机器人驾驶终端的操作机构，结合农林业机器人监控显示装置显示的摄像头监控画面，实现目标农林业机器人的远程驾驶。

图2是集群管理模块的一种具体的执行过程示意图，当然，本申请不局限于图2所示的具体过程。

因此，农林业机器人控制系统的应用，对于农林业机器人及相关设备的生产厂家来说，可以增加农林业机器人售前售后的服务质量，监控农林业机器人的运行情况，及时解决农林业机器人的问题，提高服务效率。对于农林业机器人及相关设备的用户来说，可简化操作难度，减少劳动强度，提高农林业机器人使用效率，减少农林业机器人的保养费用，增加农林业机器人寿命。

上述实施例仅以一种具体的实施方式说明本发明的技术方案，任何对本发明进行的等同替换及不脱离本发明精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本发明权利要求保护的范围之内。

Claims

1.一种农林业机器人控制系统，其特征在于，包括：中央监控平台和农林业机器人集群；

所述集群管理装置与各农林业机器人通信连接；

2.根据权利要求1所述的农林业机器人控制系统，其特征在于，所述农林业机器人驾驶终端包括驾驶模式切换模块、操作机构、农林业机器人驾驶控制模块、农林业机器人运行状态获取模块和第二农林业机器人运行状态显示模块，所述驾驶模式切换模块、操作机构、农林业机器人运行状态获取模块和第二农林业机器人运行状态显示模块与所述农林业机器人驾驶控制模块通信连接。

3.根据权利要求1所述的农林业机器人控制系统，其特征在于，所述集群管理装置与各农林业机器人通过4G网络、5G网络或者WiFi网络无线通信连接。

4.根据权利要求1所述的农林业机器人控制系统，其特征在于，所述农林业机器人摄像头模组包括前景摄像头、后景摄像头和摄像头信息处理模块，所述前景摄像头和后景摄像头与所述摄像头信息处理模块通信连接。

5.根据权利要求1所述的农林业机器人控制系统，其特征在于，所述农林业机器人本体包括动力及运行模块，所述动力及运行模块与所述农林业机器人控制模块通信连接。