本发明涉及智能割草机器人领域，尤其涉及到一种面向割草机器人的Zigbee定位系统。
背景技术：
智能割草机器人是集环境感知、路径动态规划和行为控制等多种功能于一体的综合机器人系统，与传统的草坪修剪机械相比，割草机器人可以降低草坪维护作业的劳动强度。要实现割草作业的路径规划，割草机器人的定位非常重要。
经对现有技术文献资料的检索发现，割草机器人最常用的定位方式是用电缆围出整个工作区域和障碍物、可称之为电子篱笆线，利用涡流传感器得到工作区域的范围和路径，当割草机器人感应到电缆时，便沿电缆环绕运行或转向进行割草，如专利号CN102902272A所示。专利号CN102889850A所公开的割草机器人边界识别方法也是利用电磁感应原理，与电子篱笆线的原理一致。专利号CN104898551A所公开的全自动割草机器人定位系统采用双视觉的方式，利用两个摄像头构成的视觉模块，结合一定的数学计算方法来定位机器人。专利号CN105612909A则采用视觉和多传感融合的方法，其中多传感器模块包括光电码盘传感器和电子罗盘传感器。由于电子篱笆线定位方法比较简单，定位精度不高，只能定位机器人的位置在线内或者线外，不能具体实现在某个确定位置的定位，局限性很大；视觉定位方法，尤其是双视觉方式，成本较高，而且识别精度和所采用的视觉算法有很大关系。
因此，我们有必要对这样一种结构进行改善，以克服上述缺陷。
ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称(又称紫蜂协议)来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE802.15.4标准的规定。在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信，这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个网络节点传到另一个节点，所以它们的通信效率非常高。通过采用ZigBee技术可以有效得达到本发明的目的。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于Zigbee的割草机器人定位系统。该定位系统成本低、实现方便，定位精度高，为户外割草机器人的定位提供了一种简便高效的方法。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：
面向割草机器人的Zigbee定位系统，
包括若干设置于割草场地周围的Zigbee固定节点；所述割草场地内设有一割草机器人，所述割草机器人上设有随着割草机器人一起移动的Zigbee移动节点；
所述面向割草机器人的Zigbee定位系统还包括一运行整个割草机器人集数据显示处理、网关维护、Zigbee固定节点Zigbee移动节点程序烧写和机器人路径规划功能为一体的监控软件的主控计算机，网关利用数据线通过仿真器和主控计算机连接；
所述网关作为连接主控计算机和Zigbee固定节点、Zigbee移动节点之间的桥梁，通过Zigbee无线通讯的方式和Zigbee固定节点、Zigbee移动节点进行通讯。
进一步的，根据割草场地的形状可以将若干固定节点布置为方形或者圆形。
所述的Zigbee移动节点固定在割草机器人上，Zigbee移动节点通过收集和自己相近的Zigbee固定节点的位置信息，计算出自身的位置(坐标)信息，然后将信息发送给网关，网关再发送给主控计算机，因此就可以在主控计算机上实现割草机器人位置信息的显示、查询。根据位置信息，主控计算机的机器人控制软件向割草机器人发送指令。
所述的割草机器人在草地上，接收主控计算机的命令，例如前进、后退、拐弯等动作，完成割草作业。
本发明的优点在于：
本发明采用市场上开发成熟的Zigbee定位模块，利用其自带的定位算法实现割草机器人的精确定位。该定位方法给出的是割草机器人的精确坐标值，这就克服了电子篱笆线方法只能确认线内线外的定位方式，可以在主控计算机上方便地观察割草机器人在草坪中的位置，从而规划相应的割草路径；通个增加固定节点个数和改变节点的布局可以提高本发明定位系统的精度，例如方形草坪可以采用方形布局，而圆形草坪可以采用圆形布局，如果草坪面积较大，可以适当增加固定节点的个数，以提高定位精度。
本发明采用基于Zigbee的无线定位模块可以非常容易地实现割草机器人的定位。首先，Zigbee采用无线定位技术，摆脱了有线电缆的限制，不再需要电子篱笆线。Zigbee定位成本低，有成熟的Zigbee定位模块可以选用，成本比摄像头模块，GPS模块都便宜；另外，Zigbee组网灵活，定位节点的个数及布局方式可以根据割草范围的大小调整，对草坪形状和面积具有很大的适应性。
附图说明
图1是本发明提出的一种面向割草机器人的Zigbee定位系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。
如图1所示，本发明提出的面向割草机器人的Zigbee定位系统，
包括若干设置于割草场地周围的Zigbee固定节点；所述割草场地内设有一割草机器人，所述割草机器人上设有随着割草机器人一起移动的Zigbee移动节点；
所述面向割草机器人的Zigbee定位系统还包括一运行整个割草机器人集数据显示处理、网关维护、Zigbee固定节点Zigbee移动节点程序烧写和机器人路径规划功能为一体的监控软件的主控计算机，网关利用数据线通过仿真器和主控计算机连接；
所述网关作为连接主控计算机和Zigbee固定节点、Zigbee移动节点之间的桥梁，通过Zigbee无线通讯的方式和Zigbee固定节点、Zigbee移动节点进行通讯。
进一步的，根据割草场地的形状可以将若干固定节点布置为方形或者圆形。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：主控计算机、网关、Zigbee固定节点、Zigbee移动节点和割草机器人。其中Zigbee固定节点固定在割草场地上，可以布置为正方形。Zigbee定位节点中的移动节点固定在割草机器人上，随机器人一起移动。固定节点和移动节点通过网关和主控计算机进行通讯。
所述的主控计算机作为一个控制中心，运行整个割草机器人监控软件。该软件有数据显示及处理、网关维护、Zigbee固定节点Zigbee移动节点程序烧写、机器人路径规划等功能。管理人员通过该软件可以实时的监控整个Zigbee定位系统。
所述的网关利用数据线通过仿真器和主控计算机相连，通过Zigbee无线通讯的方式和Zigbee固定节点，Zigbee移动节点进行通讯，是连接主控计算机和Zigbee固定节点、Zigbee移动节点的桥梁。
所述的Zigbee固定节点布置在草地上，可根据草地形状布置为方形，圆形等。固定节点向网关和移动节点发送位置信息。
所述的Zigbee移动节点固定在割草机器人上，Zigbee移动节点通过收集和自己相近的Zigbee固定节点的位置信息，计算出自身的位置(坐标)信息，然后发送给网关，网关再发送给主控计算机，因此就可以在主控计算机上实现割草机器人位置信息的显示、查询。根据位置信息，主控计算机的机器人控制软件向割草机器人发送指令。
所述的割草机器人在草地上，接收主控计算机的命令，例如前进、后退、拐弯等动作，完成割草作业。
本发明的实施例：
实施例1.通个增加固定节点个数和改变节点的布局可以提高本发明定位系统的精度，方形草坪可以采用方形布局，而圆形草坪可以采用圆形布局，如果草坪面积较大，可以适当增加固定节点的个数，以提高定位精度。
实施例2.网关采用德州仪器生产CC2430模块，该模块是一款专用于Zigbee协议通讯的片上系统解决方案。在单个芯片上集成了CPU、存储器、常用片内外设和RF射频单元。网关是主控计算机和Zigbee固定节点，Zigbee移动节点进行通讯的桥梁。
实施例3.Zigbee固定节点采用CC2430模块，其特性如实施例2中所述，Zigbee固定节点的位置坐标通过设置已经确定。Zigbee固定节点按一定的频率和移动节点进行通讯，发送自己的位置给移动节点，以便Zigbee移动节点根据这些固定的位置信息进行定位。
实施例4.Zigbee移动节点采用CC2431模块。CC2431芯片具备CC2430芯片的所有功能，但是比CC2430芯片多了一个定位引擎。Zigbee定位采用的是Received Signal Strength Indicator(RSSI)节点接收信号强度技术，运用发射信号的强度大小会随着无线电波传播距离的增加而不断减小的原理来实现的。定位系统中的Zigbee移动节点能够与离自己最近的参考节点通信，收集这些节点的坐标值和RSSI值，根据这些信息和预先设定的其他参数计算自己的坐标信息。将自己的定位信息发送给网关，通过RS232传给主控计算机上的定位监控系统。
本发明中所提出的割草机器人为现有技术设备，本领域相关技术人员可根据实际需求选用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。