CN114401162B - 基于孔洞机器人的无线控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于孔洞机器人的无线控制系统及方法。系统包括移动端、服务器以及孔洞机器人；移动端获取用户输入的控制请求并将控制请求转换为json格式的控制指令，通过无线网络将控制指令发送给服务器；服务器接收控制指令，并将控制指令格式转换为modbus格式数据，通过缆线将格式转换后的数据传输给孔洞机器人；孔洞机器人根据格式转换后的数据执行控制指令，包括根据运动指令执行运动操作，根据查询指令将缓存的传感数据发送给服务器。可以看出，采用本系统使得移动设备可以在远离现场的地方远程了解智能孔洞机器人的状态，或操作智能孔洞机器人的运动，方便了野外工作与实验。

Description

基于孔洞机器人的无线控制系统及方法

技术领域

本发明涉及无线控制领域，特别涉及一种基于孔洞机器人的无线控制系统及方法。

背景技术

随着科技的发展，为了满足孔洞探测的需求，孔洞机器人以及孔洞机器人的控制系统成为了控制领域的研究热点之一。孔洞机器人的控制包括了远程了解智能孔洞机器人的状态，或操作智能孔洞机器人的运动。

由于孔洞机器人本身只能接收modbus协议，现有方法中通常需要携带大量的外设以向孔洞机器人发送控制指令。

发明内容

基于此，本申请实施例提供了一种基于孔洞机器人的无线控制系统及方法，能够减少带到现场的设备以及物理连接，在野外工作中不需要在带上鼠标、键盘等外设，方便实验。

第一方面，提供了一种基于孔洞机器人的无线控制系统，该系统包括：移动端、服务器以及孔洞机器人；

所述移动端用于获取用户输入的控制请求并将所述控制请求转换为json格式的控制指令，通过无线网络将所述控制指令发送给服务器；所述控制请求包括运动请求和查询请求，所述控制指令包括运动指令和查询指令；

所述服务器与所述移动端通过Wifi无线通信连接，用于接收所述控制指令，并将所述控制指令格式转换为modbus格式数据，通过缆线将格式转换后的数据传输给所述孔洞机器人；

所述孔洞机器人与所述服务器通过缆线通信连接，用于根据格式转换后的数据执行所述控制指令，包括根据所述运动指令执行运动操作，根据所述查询指令将存储的传感数据发送给所述服务器。

可选地，所述服务器还用于通过modbus协议获取所述孔洞机器人发送的传感数据，将所述传感数据转换为json格式的传感数据；并将所述json格式的传感数据存入数据库，并发送给所述移动端；

所述移动端还用于接收所述json格式的传感数据并进行展示。

可选地，所述孔洞机器人具体包括执行机构、传感器组以及数据处理装置：

所述执行机构用于根据格式转换后的数据执行所述控制指令；

所述传感器组中的各个传感器设置于孔洞机器人外表面，用于进行传感数据采集，并传输给所述数据处理装置；

所述数据处理装置用于将采集到的传感数据进行存储，并根据得到的查询指令将存储的传感数据发送给服务器。

可选地，所述孔洞机器人的数据处理装置采用树莓派，所述树莓派用于当确定转换后的数据包括了写入操作时，写入树莓派；

当确定转换后的数据不包括了写入操作时，读取所述根据转换后的数据并执行控制指令。

可选地，所述移动端用于获取用户输入的控制请求并将所述控制请求转换为json格式的控制指令，还包括：

所述移动端可以设置定时查询生成json格式的查询指令，并把查询指令上传到服务器。

可选地，所述运动指令具体包括操作孔洞机器人的移动及扩张收缩支撑臂。

第二方面，提供了一种基于孔洞机器人的无线控制方法，应用于移动端，该方法包括：

获取用户输入的控制请求并将所述控制请求转换为json格式的控制指令，通过无线网络将所述控制指令发送给服务器；所述控制请求包括运动请求和查询请求，所述控制指令包括运动指令和查询指令；

接收服务器所发送的json格式的传感数据并进行展示；所述json格式的传感数据具体包括服务器通过modbus协议获取孔洞机器人发送的传感数据，并将所述传感数据转换为json格式的传感数据。

第三方面，提供了一种基于孔洞机器人的无线控制方法，应用于服务器，该方法包括：

接收移动端发送的控制指令，并将所述控制指令格式转换为modbus格式数据，通过缆线将格式转换后的数据传输给孔洞机器人；所述移动端发送的控制指令包括移动端通过获取用户输入的控制请求并将所述控制请求转换为json格式的控制指令；

通过modbus协议获取所述孔洞机器人发送的传感数据，将所述传感数据转换为json格式的传感数据；并将所述json格式的传感数据存入数据库，同时发送给所述移动端。

本申请实施例提供的技术方案中包括：移动端、服务器以及孔洞机器人；移动端获取用户输入的控制请求并将控制请求转换为json格式的控制指令，通过无线网络将控制指令发送给服务器；服务器接收控制指令，并将控制指令格式转换为modbus格式数据，通过缆线将格式转换后的数据传输给孔洞机器人；孔洞机器人根据格式转换后的数据执行控制指令，包括根据运动指令执行运动操作，根据查询指令将缓存的传感数据发送给服务器。可以看出，采用本系统使得移动设备可以在远离现场的地方远程了解智能孔洞机器人的状态，或操作智能孔洞机器人的运动。近期目标是减少带到现场的设备，减少物理连接，在野外工作中不需要在带上鼠标、键盘等外设，方便实验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本申请实施例提供的一种基于孔洞机器人的无线控制系统示意图；

图2为本申请实施例提供的一种基于孔洞机器人的无线控制方法流程图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请在进行远程控制孔洞机器人作业时，将所携带的中转服务器设置于孔洞洞口与孔洞机器人进行缆线通信连接，同时作业人员的移动设备与中转服务器布置于同一Wifi环境下，通过移动设备的WiFi远程连接该中转服务器，在服务器中将转换json数据转换为modbus格式数据，在通过地下缆线传输到智能孔洞机器人，给孔洞机器人下达命令通过电信号的变化操作孔洞机器人进行移动和机器人的轨道的扩张及收缩，操作机器人的状态变化。机器人会在自身状态发生变化时，通过机器人身上的各种传感器，记录在机器人的缓存上，而移动端会通过定时查询、把查询指令上传到服务器，通过服务器将json数据转化为modbus信号，查询机器人的缓存，再将获取到的modbus信号转化为json下发给移动端，使得移动设备可以在远离现场的地方远程了解智能孔洞机器人的状态，或操作智能孔洞机器人的运动。近期目标是减少带到现场的设备，减少物理连接，在野外工作中不需要在带上鼠标、键盘等外设，方便实验。

具体地，请参考图1，其示出了本申请实施例提供的一种基于孔洞机器人的无线控制系统的示意图，具体包括了：移动端、服务器以及孔洞机器人；

在本申请实施例中，移动端可以包括展示层与交互层，在交互层中获取用户输入的控制请求并将控制请求转换为json格式的控制指令，通过无线网络将控制指令发送给服务器；控制请求包括运动请求(POST请求)和查询请求(GET请求)，控制指令包括运动指令和查询指令；动指令具体包括操作孔洞机器人的移动及扩张收缩支撑臂。

在展示层中，移动端还用于接收json格式的传感数据并进行展示，其中包括了视频流的展示。同时对下一次查询请求进行参数设置与设备操作。

在本申请一个可选的实施例中，移动端还可以可以设置定时查询生成json格式的查询指令，并把查询指令上传到服务器，即可以不通过人为进行查询而是通过人为事先设置查询周期进行自动状态查询。

服务器可以包括业务层、数据层及存储层，服务器接收控制指令，并将控制指令格式转换为modbus格式数据，通过缆线将格式转换后的数据传输给孔洞机器人；还用于通过modbus协议获取孔洞机器人发送的传感数据，将传感数据转换为json格式的传感数据；并将json格式的传感数据存入数据库，并发送给移动端。

在本申请一个可选的实施例中，服务器的业务层还可以对孔洞机器人的拍照图片/视频进行保存，或截取视频的关键帧作为图片进行保存，并将图片/视频发送给移动端进行展示，其中可以通过MySQL数据库进行文件保存。

孔洞机器人为底层硬件，根据格式转换后的数据(modbus格式数据)执行控制指令，包括根据运动指令执行运动操作，根据查询指令将缓存的传感数据发送给服务器。

其中，孔洞机器人可以为黄土机器人，孔洞机器人通过身上的各种传感器，进行传感数据采集，并将采集到的传感数据记录在机器人的缓存上，其主要通过树莓派(Raspberry Pi)来实现，树莓派当确定转换后的数据包括了写入操作时，写入树莓派，当确定转换后的数据不包括了写入操作时，读取所述根据转换后的数据并执行控制指令。

请参考图2，其示出了本申请实施例提供的一种基于孔洞机器人的无线控制方法的流程图：

在本申请实施例中对于移动端，移动端获取用户输入的控制请求并将控制请求转换为json格式的控制指令，通过无线网络将控制指令发送给服务器。其中，控制请求包括运动请求和查询请求，控制指令包括运动指令和查询指令。

最后，移动端接收服务器所发送的json格式的传感数据并进行展示；json格式的传感数据具体包括服务器通过modbus协议获取孔洞机器人发送的传感数据，并将传感数据转换为json格式的传感数据。

在本申请实施例中对于服务器，服务器接收移动端发送的控制指令，并将控制指令格式转换为modbus格式数据，通过缆线将格式转换后的数据传输给孔洞机器人。

孔洞机器人根据转换后的数据执行控制指令，包括根据运动指令执行运动操作，根据查询指令将缓存的传感数据发送给服务器。

服务器通过modbus协议获取孔洞机器人发送的传感数据，将传感数据转换为json格式的传感数据；并将json格式的传感数据存入数据库，并发送给移动端。

以下给出一种利用本系统进行使用pad远程操控孔洞机器人的具体实施例：

(1)pad通过Wi-Fi使用json格式与服务器通讯，设置或获取孔洞机器人的状态及操作孔洞机器人的移动及扩张收缩支撑臂。

(2)由于机器人本身只能接受modbus协议(pad无法直接控制，需要服务器做中转)，所以在服务器做了翻译，将json格式的命令改为modbus的数据包，再与机器人进行通讯；服务器使用modbus协议从机器人的内部读取机器人的各种状态及传感器数据，再把这些信息转化为json格式发送给pad，实现pad的远程操作。

可以看出，利用本申请的技术方案可以远程控制孔洞机器人，外出可以只带一个很小的中转服务器就可以出发了，不需要携带类似于显示器，鼠标键盘等小东西，减少外出携带的东西，整套设备更加的轻便。另外使用pad明显简化了使用鼠标键盘等外设操作，降低了操作的难度。

关于基于孔洞机器人的无线控制方法的具体限定可以参见上文中对于基于孔洞机器人的无线控制系统的限定，在此不再赘述。上述基于孔洞机器人的无线控制系统中的各个部分可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种基于孔洞机器人的无线控制系统，其特征在于，所述系统包括：移动端、服务器以及孔洞机器人；

所述移动端用于获取用户输入的控制请求并将所述控制请求转换为json格式的控制指令，通过无线网络将所述控制指令发送给服务器；所述控制请求包括运动请求和查询请求，所述控制指令包括运动指令和查询指令；

所述服务器与所述移动端通过Wifi无线通信连接，用于接收所述控制指令，并将所述控制指令格式转换为modbus格式数据，通过缆线将格式转换后的数据传输给所述孔洞机器人；

所述孔洞机器人与所述服务器通过缆线通信连接，用于根据格式转换后的数据执行所述控制指令，包括根据所述运动指令执行运动操作，根据所述查询指令将存储的传感数据发送给所述服务器；

所述孔洞机器人具体包括执行机构、传感器组以及数据处理装置：

所述执行机构用于根据格式转换后的数据执行所述控制指令；

所述传感器组中的各个传感器设置于孔洞机器人外表面，用于进行传感数据采集，并传输给所述数据处理装置；

所述数据处理装置用于将采集到的传感数据进行存储，并根据得到的查询指令将存储的传感数据发送给服务器；

所述孔洞机器人的数据处理装置采用树莓派，所述树莓派用于当确定转换后的数据包括了写入操作时，写入树莓派；

当确定转换后的数据不包括了写入操作时，读取所述根据转换后的数据并执行控制指令；

所述移动端用于获取用户输入的控制请求并将所述控制请求转换为json格式的控制指令，还包括：

所述移动端可以设置定时查询生成json格式的查询指令，并把查询指令上传到服务器；

所述服务器还用于通过modbus协议获取所述孔洞机器人发送的传感数据，将所述传感数据转换为json格式的传感数据；并将所述json格式的传感数据存入数据库，并发送给所述移动端；

所述移动端还用于接收所述json格式的传感数据并进行展示；

所述运动指令具体包括操作孔洞机器人的移动及扩张收缩支撑臂。

2.一种基于孔洞机器人的无线控制方法，应用于如权利要求1所述的移动端，其特征在于，所述方法包括：

获取用户输入的控制请求并将所述控制请求转换为json格式的控制指令，通过无线网络将所述控制指令发送给服务器；所述控制请求包括运动请求和查询请求，所述控制指令包括运动指令和查询指令；

接收服务器所发送的json格式的传感数据并进行展示；所述json格式的传感数据具体包括服务器通过modbus协议获取孔洞机器人发送的传感数据，并将所述传感数据转换为json格式的传感数据。

3.一种基于孔洞机器人的无线控制方法，应用于如权利要求1所述的服务器，其特征在于，所述方法包括：

接收移动端发送的控制指令，并将所述控制指令格式转换为modbus格式数据，通过缆线将格式转换后的数据传输给孔洞机器人；所述移动端发送的控制指令包括移动端通过获取用户输入的控制请求并将所述控制请求转换为json格式的控制指令；

通过modbus协议获取所述孔洞机器人发送的传感数据，将所述传感数据转换为json格式的传感数据；并将所述json格式的传感数据存入数据库，同时发送给所述移动端。

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