CN213562601U - 一种基于专用mesh网络传感器的积木机器人系统模块 - Google Patents

Abstract

一种基于专用mesh网络传感器的积木机器人系统模块，它涉及用mesh网络传感器技术领域，它包括积木机器人机构、机器人输送端模块、机器人接收端模块、蓝牙mesh网络模块、移动接收端模块、移动输出端模块、移动端机构，所述积木机器人机构上设有机器人输送端模块与机器人接收端模块，所述机器人输送端模块与机器人接收端模块连接蓝牙mesh网络模块，所述蓝牙mesh网络模块连接移动接收端模块与移动输出端模块，所述移动接收端模块与移动输出端模块设置在移动端机构上，本实用新型有益效果为：通过蓝牙mesh网络的连接使用，使其智能积木搭建套件无需使用传感器与MCU分离的有线形式，减少了智能积木搭建套件的连接端口，进而节省资源的使用，为其用户带来更好的便利。

Description

一种基于专用mesh网络传感器的积木机器人系统模块

技术领域

本实用新型涉及用mesh网络传感器技术领域，具体涉及一种基于专用mesh网络传感器的积木机器人系统模块。

背景技术

Ble-Mesh采用的是多对多的通信方式，是一种组网的拓扑结构。在Ble-Mesh网络中，数据可从任意节点发送至整个网络，而且当网络中某个节点出现故障时，整个网络仍可保持通信正常，具有组网便捷、抗干扰能力强等优点。

Mesh原理：蓝牙Mesh，我们能够创建大型网络并支持成千上万的设备之间进行安全、可靠的通信，蓝牙Mesh网络包括节点(Node)、元素(Element)、模型(Model)和状态(State)，蓝牙Mesh规范详细描述了四种“节点”，分别是“中继节点”、“低功耗节点”、“好友节点”和“代理节点”。

Mesh消息地址：mesh消息收发方式区别于ble的连接方式，而是通过消息的发布(publish)与订阅(subscribe)进行消息的传递，mesh的数据包主要包含有以下字段，其中SRC/DST就代表这条消息是从哪里发来的和这条消息是要发送到哪里去；

如果要把同一区域分成多个独立的区域，使各个区域能不受其他区域的影响，所以就有了子网的概念。首先每个节点至少有一个128-bit的Netkey，具有相同Netkey的设备之间能够相互通信。有多个Netkey的节点能够在多个子网中通信，由于128-bit的Netkey不好管理，所以将Netkey进行统一的编号，生成一个12-bit的Netkeylndex，可以知道NetkeyIndex最多有4096个。其中NetkeyIndex＝0x000的子网被称作主子网。

目前，通常使用的智能积木搭建套件基本都有独立的传感器模块，这种传感器模块一般都是传感器与MCU分离的有线形式的。有线形式是把传感器分离开来，通过线连接到智能积木套件的主控；显然这种有线形式的模块因为线材的限制导致了搭建积木的时候存在各种限制，并且每个传感器都需要占用主控的一个端口，显然这非常占用资源，而线材也给用户带来搭建带来了不便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中，通常使用的智能积木搭建套件基本都有独立的传感器模块，这种传感器模块一般都是传感器与MCU分离的有线形式的。有线形式是把传感器分离开来，通过线连接到智能积木套件的主控；显然这种有线形式的模块因为线材的限制导致了搭建积木的时候存在各种限制，并且每个传感器都需要占用主控的一个端口，显然这非常占用资源，而线材也给用户带来搭建带来了不便的问题，提供一种基于专用mesh网络传感器的积木机器人系统模块。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案是：一种基于专用mesh网络传感器的积木机器人系统模块，它包括积木机器人机构1、机器人输送端模块2、机器人接收端模块3、蓝牙mesh网络模块4、移动接收端模块5、移动输出端模块6、移动端机构7，所述积木机器人机构1上设有机器人输送端模块2与机器人接收端模块3，所述机器人输送端模块2与机器人接收端模块3连接蓝牙mesh网络模块4，所述蓝牙mesh网络模块4连接移动接收端模块5与移动输出端模块6，所述移动接收端模块5与移动输出端模块6设置在移动端机构7上。

进一步的，所述机器人接收端模块3与移动接收端模块5为mesh网络接收端口。

进一步的，所述机器人输送端模块2与移动输出端模块6为mesh网络输出端口。

进一步的，所述蓝牙mesh网络模块4上设有多个节点模块41。

本实用新型的工作原理：通过在积木机器人机构1上增设机器人输送端模块2与机器人接收端模块3，使其移动端机构7能够通过mesh网络传感器技术，通过移动接收端模块5与移动输出端模块6在蓝牙mesh网络模块4的作用下，进行连接控制积木机器人机构1，从而减少感器与MCU分离的有线形式的连接方式，保证了积木机器人的连接稳定性。

采用上述技术方案后，本实用新型有益效果为：通过蓝牙mesh网络的连接使用，使其智能积木搭建套件无需使用传感器与MCU分离的有线形式，减少了智能积木搭建套件的连接端口，进而节省资源的使用，为其用户带来更好的便利。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中蓝牙mesh网络模块4的拓扑图。

附图标记说明：积木机器人机构1、机器人输送端模块2、机器人接收端模块3、蓝牙mesh网络模块4、移动接收端模块5、移动输出端模块6、移动端机构7、节点模块41。

具体实施方式

参看图1-图2所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包括积木机器人机构1、机器人输送端模块2、机器人接收端模块3、蓝牙mesh网络模块4、移动接收端模块5、移动输出端模块6、移动端机构7，所述积木机器人机构1上设有机器人输送端模块2与机器人接收端模块3，所述机器人输送端模块2与机器人接收端模块3连接蓝牙mesh网络模块4，所述蓝牙mesh网络模块4连接移动接收端模块5与移动输出端模块6，所述移动接收端模块5与移动输出端模块6设置在移动端机构7上。

所述机器人接收端模块3与移动接收端模块5为mesh网络接收端口，所述机器人输送端模块2与移动输出端模块6为mesh网络输出端口，所述蓝牙mesh网络模块4上设有多个节点模块41。

本实用新型的工作原理：通过在积木机器人机构1上增设机器人输送端模块2与机器人接收端模块3，使其移动端机构7能够通过mesh网络传感器技术，通过移动接收端模块5与移动输出端模块6在蓝牙mesh网络模块4的作用下，进行连接控制积木机器人机构1，从而减少感器与MCU分离的有线形式的连接方式，保证了积木机器人的连接稳定性。

其中，Mesh原理：蓝牙Mesh，我们能够创建大型网络并支持成千上万的设备之间进行安全、可靠的通信，蓝牙Mesh网络包括节点(Node)、元素(Element)、模型(Model)和状态(State)，蓝牙Mesh规范详细描述了四种“节点”，分别是“中继节点”、“低功耗节点”、“好友节点”和“代理节点”。

中继(Relay)节点：通过广播承载层接收并重新发送mesh消息、以构建更大规模网络的能力，由于mesh消息传递使用广播的形式，所以传播的距离有限，因此增加中继的特性，扩大节点的传送范围。当节点收到消息时，先判断该消息是否是属于本网络，再决定是否进行中继转发。

代理(Proxy)节点：在GATT和广播承载层之间接收并重新发送mesh消息的能力，若某一节点A(通常为手机)不能通过ADV广播的方式收发mesh包，但支持常规的GATT连接方式；节点B除了支持mesh协议可以通过ADV的方式接收mesh包外，还支持GATT常规的连接方式；节点C(Mesh大部分节点)只支持ADV，不支持GATT。那么节点的消息可以通过GATT连接来进行代理。节点C传送至节点A的广播消息可以通过节点B进行proxy转发，将ADV的消息转化成GATT格式，发送至节点A，从而使节点A收到该消息。节点A传送至节点C的GATT消息可以通过节点B进行proxy转发，将GATT的消息转化成ADV格式，发送至节点C，从而使节点C收到该消息。

低功耗(Low-Power)节点：能够以明显较低的接收端占空比在mesh网络中运行。通过将无线电接收器启用时间最小化可实现节点功耗的降低，只有在绝对必要时才启动接收器。低功耗节点(LPN)通过与好友(friend)节点建立友谊(friendship)关系来实现这一点。

好友(Friend)节点：通过存储发往LPN的消息，仅在LPN明确发出请求时才进行转发来帮助LPN运行的能力。

中继节点能够重新发送所接收到的数据包，并且通过这个机制，使数据包可以在整个网络上快速传播。中继机制的缺点是耗电量增加，这是由于它依赖于保持“醒着的”节点。虽然在mesh网络配置中低功耗蓝牙的功耗远低于其他竞争技术，但这样的运作模式单单依靠电池供电是无法持久的。对于智能照明等应用来说，这并不是缺点，因为灯具通过接入主干供电系统为LED供电，但这对于加入网络中的其它非主干系统供电设备，比如设备开关，则可能不适用。为了解决这个问题，蓝牙网络引入了“低功耗节点”(LPN)，可以使用电池或能源采集来供电。LPN与“好友节点”协同工作，好友节点通常是由主干系统供电，因而能够永远保持唤醒状态；这些设备会缓存发往LPN的信息。LPN根据预先设定的进程表切换至“接收”模式，接收缓存的信息，根据指令进行操作，然后快速度返回省电的“睡眠”状态。“代理节点”允许支持低功耗蓝牙但不支持蓝牙mesh的设备(例如现在的智能手机)连接至蓝牙Mesh网络。通过节点和代理设备的通用属性配置文件(GATT)接口实现交互。

而Mesh消息地址：mesh消息收发方式区别于ble的连接方式，而是通过消息的发布(publish)与订阅(subscribe)进行消息的传递，mesh的数据包主要包含有以下字段，其中SRC/DST就代表这条消息是从哪里发来的和这条消息是要发送到哪里去。

节点的地址解释

a.每个节点都有一个发布地址和多个订阅地址。

b.发送端将要发送的消息(msg)发送至一个地址(address)，该地址包含在数据包里面，接受端对每一条收到的消息进行解析，判断该地址是否是自己订阅的，如果订阅了该地址则接收该消息。

c.每一个节点既是发送端，又是接收端。

其中，节点地址有四种类型：

a.无效地址(unsigned address)：可以作为地址的初始化值，或者手动设置该值，使某些关于地址的操作无效化。

b.单播地址(unicast address)：每个节点都有一个单播地址，作为该节点的唯一标识。

c.虚拟地址(virtual address)：虚拟地址是由一组128-bit的label-UUID hash而来，可以通过传入相同的label-UUID给不同节点，使他们订阅相同的虚拟地址，则可以把这些节点划分为同一组。这样可以大大地增加组的数量。由于virtual address是hash而来，所有有一定的概率存在冲突。

d.组播地址(group address)：组播地址共有16384个，其中SIG固定了256个地址，剩下用户可使用的组播地址共16128个。

以上所述，仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种基于专用mesh网络传感器的积木机器人系统模块，其特征在于：它包括积木机器人机构(1)、机器人输送端模块(2)、机器人接收端模块(3)、蓝牙mesh网络模块(4)、移动接收端模块(5)、移动输出端模块(6)、移动端机构(7)，所述积木机器人机构(1)上设有机器人输送端模块(2)与机器人接收端模块(3)，所述机器人输送端模块(2)与机器人接收端模块(3)连接蓝牙mesh网络模块(4)，所述蓝牙mesh网络模块(4)连接移动接收端模块(5)与移动输出端模块(6)，所述移动接收端模块(5)与移动输出端模块(6)设置在移动端机构(7)上。

2.根据权利要求1所述的一种基于专用mesh网络传感器的积木机器人系统模块，其特征在于：所述机器人接收端模块(3)与移动接收端模块(5)为mesh网络接收端口。

3.根据权利要求1所述的一种基于专用mesh网络传感器的积木机器人系统模块，其特征在于：所述机器人输送端模块(2)与移动输出端模块(6)为mesh网络输出端口。

4.根据权利要求1所述的一种基于专用mesh网络传感器的积木机器人系统模块，其特征在于：所述蓝牙mesh网络模块(4)上设有多个节点模块(41)。

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