专利名称：移动机器人定位与导航实验平台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及传感器检测和无线传感网络领域，特别涉及一种移动机器人定位与导航实验平台。
背景技术：
无线传感器网络是计算机、通信和传感器等多领域技术相结合的产物，也是将信息获取(传感)、信息传输与信息处理三个过程进行融合的产物。无线传感器网络由大量密集分布的传感器网络节点组成，每个节点具有有限的计算处理、存储和无线通信能力，能够近距离感知周围环境。节点之间通过无线电通信，并以自组织方式构成网络，相互传递数据并发送给观察者。无线传感器网络在应用于目标定位与导航系统时，一方面具有优势，另一方面也带来了一些挑战性的技术问题。例如，在无线传感器网络中通常没有中心控制机制，没有中枢网络可调度和指挥，也就是说必须采用分布式的跟踪算法。另外，无线通信的带宽非常有限等问题，也对目标跟踪提出了研究上的技术问题。如果需要解决这些问题，必须设计低成本、低功耗的适用于目标跟踪的硬件，实现可靠数据传送的通信联网协议、精确有效的定位机制、分布式信息处理算法、高效的数据融合与决策机制以及数据查询机制等。这些问题都值得广大学术界和工业界进行深入的科学研究和创新性的技术设计。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种移动机器人定位与导航实验平台。 根据本实用新型一个方面，提供一种移动机器人定位与导航实验平台，其特征在于，包括:传感器网络单元，适于采集数据；数据处理单元，适于处理传感器网络单元采集的数据；机器人控制单元，适于接收数据处理单元的处理结果并根据处理结果来控制机器人。可选的，该移动机器人定位与导航实验平台还包括:上位机显示单元，适于接收数据处理单元的处理结果并进行显示。可选的，所述传感器网络单元包括一个或多个传感器节点；每个传感器节点包括:超声波模块、第一类MCU控制器、无线发送模块。可选的，所述的第一类MCU控制器采用AT89C52单片机为核心；所述的无线发送模块为Zigbee通信模块，包括CC2420及PIC18F4620单片机；超声波模块的Trig连接第一类MCU控制器的Pl.0，用来接收启动信号；超声波模块的Echo连接第一类MCU控制器的Pl.1 ;第一类MCU控制器的TX和RX连接无线发送模块，用来向无线发送模块传送数据，然后通过无线发送模块发送到数据处理单元。可选的，所述的数据处理单元包括:第二类MCU控制器、无线接收发送模块。可选的，第二类MCU控制器采用AT89C52单片机为核心；无线接收发送模块为Zigbee通信模块，包括CC2420及PIC18F4620单片机；第二类MCU控制器通过串口的通信读取无线收发模块的数据，经过一定的处理之后在通过无线收发模块发送出去。可选的，所述的机器人控制单元包括:无线接收模块、第三类MCU控制器、IXD显示、电机驱动模块、电机、舵机。可选的，第三类MCU控制器采用的是MC9S12XS128单片机为核心；无线接收模块为Zigbee通信模块，包括CC2420及PIC18F4620单片机；无线接收模块将收到的数据传送给第三类MCU控制器，第三类MCU控制器利用接收到的数据控制机器人的电机和舵机完成相应的动作，并在LCD上显示机器人的当前位置。可选的，上位机显示单元包括:无线接收模块、第四类MCU控制器、接口电路、PC机上位机显示。可选的，第四类MCU控制器采用AT89C52单片机为核心；无线接收模块为Zigbee通信模块，包括CC2420及PIC18F4620单片机；无线接收模块接收到的 数据传送给第四类MCU控制器，第四类MCU控制器通过接口电路传送给PC机，实现上位机显示。可选的，所述的IXD显示采用的是Nokia5510液晶模块。可选的，所述的电机驱动模块采用BTS7960为核心。本实用新型采用上述结构，具有以下优点:1、将Zigbee这种低功耗，低成本，高可靠的无线传感器网络技术应用于定位与导航，不仅能够实现对各节点传感器测量信号的采集接收，还提高了整个系统应用的灵活性；2、超声波传感器成本低、体积小、设备简单、易于做到实时控制； 3、搭建这样的实验平台可以方便对无线传感器网络的研究。
图1是本实用新型一个实施例中提供的移动机器人定位与导航实验平台的结构示意图；图2是本实用新型一个实施例中提供的如图1所示的移动机器人定位与导航实验平台的使用示意图；图3是本实用新型一个实施例中提供的传感器网络单元的传感器节点的结构示意图；图4是本实用新型一个实施例中提供的数据处理单元的结构示意图；图5是本实用新型一个实施例中提供的机器人控制单元的结构示意图；和图6是本实用新型一个实施例中提供的上位机显示单元的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。根据本实用新型一个实施例，提供一种移动机器人定位与导航实验平台，如图1所示，该移动机器人定位与导航实验平台包括:传感器网络单元，适于采集数据；数据处理单元，适于处理传感器网络单元采集的数据；机器人控制单元，与数据处理单元耦接，适于接收数据处理单元的处理结果并控制机器人；上位机显示单元，与数据处理单元耦接，适于接收数据处理单元的处理结果并进行显示。其中，所述的传感器网络单元包括:多个传感器节点，每个传感器节点包括超声波模块、第一类MCU控制器、无线发送模块。所述的数据处理单元包括:第二类MCU控制器、无线接收发送模块。所述的机器人控制单元包括:无线接收模块、第三类MCU控制器、IXD显示、电机驱动模块、电机、舵机。上位机显示单元包括:无线接收模块、第四类MCU控制器、接口电路、PC机上位机显不O`[0048]所述的第一类MCU控制器、第二类MCU控制器、第四类MCU控制器采用的是AT89C52单片机为核心，第三类MCU控制器采用的是MC9S12XS128单片机为核心。所述的无线发送模块、无线接收模块、无线接收发送模块均为由CC2420及其外围电路和Microchip公司的8位单片机PIC18F4620构成的Zigbee通信模块。所述的IXD显示采用的是Nokia5510液晶模块。所述的电机驱动模块采用BTS7960为核心。图1所示的移动机器人定位与导航实验平台的一个使用的例子如图2所示，X轴、Y轴方向由一定数量的传感器节点组成，构成一个无线传感器网络；规定行驶的终点，机器人就可以通过传感器网络所传回的实时数据选择自己的行驶的路线，逐步的走向终点；其中，数据接收处理单元用于根据传感器网络的数据计算最优路径，机器人控制单元根据计算结果控制机器人沿着最后路径行动。同时，计算机通过接受到实时数据用上位机画出机器人的行驶轨迹。根据本实用新型一个实施例，提供一种传感器网络单元的传感器节点，如图3所不，包括:超声波模块、第一类MCU控制器、无线发送模块。其中，超声波模块的Trig接单片机(第一类MCU控制器)的P1.0，用来接收启动
信号;超声波模块的Echo接单片机Pl.1。单片机的TX和RX接Zigbee模块(无线发送模块)，用来向Zigbee传送数据,然后通过Zigbee无线通信发送出去(到数据处理单元)。[0056]根据本实用新型一个实施例，提供一种数据处理单元，如图4所示，其中，第二类MCU控制器通过串口的通信读取无线收发模块的数据，经过一定的处理之后在通过无线收发模块发送出去。根据本实用新型一个实施例，提供一种机器人控制单元，如图5所示，其中，无线接收模块将收到的数据传送给第三类MCU控制器(图中显示为MCU控制器3)，第三类MCU控制器利用接收到的数据控制机器人的电机和舵机完成相应的动作，并在LCD上显示机器人的当前位置。根据本实用新型一个实施例，提供一种上位机显示单元，如图6所示，其中，无线接收模块接收到的数据传送给第四类MCU控制器(图中显示为MCU控制器4)，第四类MCU控制器通过接口电路传送给PC机，实现上位机显示。应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本实用新型的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本实用新型做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给 出的任何特定示范教导的限制。
权利要求1.一种移动机器人定位与导航实验平台，其特征在于，包括: 传感器网络单元，适于采集数据； 数据处理单元，适于处理传感器网络单元采集的数据；和 机器人控制单元，适于接收数据处理单元的处理结果并根据处理结果来控制机器人。
2.根据权利要求1所述的移动机器人定位与导航实验平台，其特征在于，还包括: 上位机显示单元，适于接收数据处理单元的处理结果并进行显示。
3.根据权利要求1所述的移动机器人定位与导航实验平台，其特征在于，所述传感器网络单元包括一个或多个传感器节点； 每个传感器节点包括: 超声波模块、第一类MCU控制器、无线发送模块。
4.根据权利要求3所述的移动机器人定位与导航实验平台，其特征在于: 所述的第一类MCU控制器采用AT89C52单片机为核心；所述的无线发送模块为Zigbee通信模块，包括CC2420及PIC18F4620单片机； 超声波模块的Trig连接第一类MCU控制器的Pl.0，用来接收启动信号；超声波模块的Echo连接第一类MCU控制器的Pl.1 ;第一类MCU控制器的TX和RX连接无线发送模块，用来向无线发送模块传送数据，然后通过无线发送模块发送到数据处理单元。
5.根据权利要求1所述的移动机器人定位与导航实验平台，其特征在于，所述的数据处理单元包括:第二类MCU控制器、无线接收发送模块。
6.根据权利要求5所述的移动机器人定位与导航实验平台，其特征在于: 第二类MCU控制器采用AT89C52单片机为核心；无线接收发送模块为Zigbee通信模块，包括CC2420及PIC18F4620单片机； 第二类MCU控制器通过串口的通信读取无线收发模块的数据，经过一定的处理之后在通过无线收发模块发送出去。
7.根据权利要求1所述的移动机器人定位与导航实验平台，其特征在于，所述的机器人控制单元包括:无线接收模块、第三类MCU控制器、LCD显示、电机驱动模块、电机、舵机。
8.根据权利要求7所述的移动机器人定位与导航实验平台，其特征在于: 第三类MCU控制器采用的是MC9S12XS128单片机为核心；无线接收模块为Zigbee通信模块，包括CC2420及PIC18F4620单片机； 无线接收模块将收到的数据传送给第三类MCU控制器，第三类MCU控制器利用接收到的数据控制机器人的电机和舵机完成相应的动作，并在LCD上显示机器人的当前位置。
9.根据权利要求2所述的移动机器人定位与导航实验平台，其特征在于，上位机显示单元包括:无线接收模块、第四类MCU控制器、接口电路、PC机上位机显示。
10.根据权利要求9所述的移动机器人定位与导航实验平台，其特征在于， 第四类MCU控制器采用AT89C52单片机为核心；无线接收模块为Zigbee通信模块，包括 CC2420 及 PIC18F4620 单片机； 无线接收模块接收到的数据传送给第四类MCU控制器，第四类MCU控制器通过接口电路传送给PC机，实现上位机显示。
专利摘要本实用新型提供一种移动机器人定位与导航实验平台，其包括传感器网络单元，适于采集数据；数据处理单元，适于处理传感器网络单元采集的数据；和机器人控制单元，适于接收数据处理单元的处理结果并根据处理结果来控制机器人。移动机器人定位与导航实验平台还可以包括上位机显示单元，适于接收数据处理单元的处理结果并进行显示。将Zigbee这种低功耗，低成本，高可靠的无线传感器网络技术应用于定位与导航，不仅能够实现对各节点传感器测量信号的采集接收，还提高了整个系统应用的灵活性。
文档编号G05B19/418GK203101977SQ20132007951
公开日2013年7月31日 申请日期2013年2月1日 优先权日2013年2月1日
发明者陈孟元, 汪贵东, 孙书诚, 柴灿 申请人:安徽工程大学