专利名称：基于ZigBee无线网络的机器人寻径导航装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及车辆定位及路径搜寻技术领域，具体涉及一种基于ZigBee无线网络的机器人寻径导航装置。
背景技术：
随着社会的进步，工业的发展，机器人的应用领域越来越广，在许多情况下，机器人能代替人类去完成人工无法完成的任务。例如:雷区扫雷、区域性搜救和未知区域定点探查等，很多危险或者人员无法到达的未知环境，它们在某一区域内完成任务具有很大的优势。国内外在自寻径方面做过很多研究，由ZigBee组成的无线网络由于其本身的低功耗、易扩展性、低成本和较好的定位精度而受到广泛的应用。为了促进自寻径机器人工业的发展，急需一种更为简单、容易实现的机器人自寻径系统。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种功耗低、易拓展、组网简便、使用方便、应用范围广的基于ZigBee无线网络的机器人自寻径系统。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为:一种基于ZigBee无线网络的机器人寻径导航装置，包括上位机、网关单元、定位单元和设于机器人上的导航模块，所述定位单元包括基站节点、簇节点和路由节点，所述基站节点、簇节点和路由节点分别通过网关单元与上位机相连，所述基站节点、簇节点和路由节点、导航模块均包括微处理器和ZigBee网络模块，所述基站节点、簇节点和路由节点之间通过ZigBee网络模块组成ZigBee无线网络，所述上位机通过网关单元向定位单元发出机器人导航指令，所述导航模块所在区域的基站节点通过与导航模块通信进行定位并指定簇节点生成导航指令目标地点的路由路径，且所述簇节点控制路由路径上的路由节点对导航模块发送导航信息实现对导航`模块的自寻径导航。作为上述技术方案的进一步改进:所述ZigBee网络模块为包含ZigBee路由功能的ZigBee全功能网络模块。所述网关单元包括网关控制器、ZigBee模块和RS232接口模块，所述网关控制器通过ZigBee模块分别与基站节点、簇节点和路由节点相连，所述网关控制器通过RS232接口模块与上位机相连。本实用新型具有下述优点:本实用新型包括上位机、网关单元、定位单元和设于机器人上的导航模块，所述定位单元包括基站节点、簇节点和路由节点，所述基站节点、簇节点和路由节点分别通过网关单元与上位机相连，所述基站节点、簇节点和路由节点、导航模块均包括微处理器和ZigBee网络模块，所述基站节点、簇节点和路由节点之间通过ZigBee网络模块组成ZigBee无线网络，所述上位机通过网关单元向定位单元发出机器人导航指令，所述导航模块所在区域的基站节点通过与导航模块通信进行定位并指定簇节点生成导航指令目标地点的路由路径，且所述簇节点控制路由路径上的路由节点对导航模块发送导航信息实现对导航模块的自寻径导航，因此能够实现监测区域内的机器人自寻径，达到目的坐标地点，具有功耗低、易拓展、组网简便、使用方便、应用范围广的优点。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型实施例的原理结构示意图。图2为本实用新型实施例中网关单元的框架结构示意图。图例说明:1、上位机；2、网关单元；21、网关控制器；22、ZigBee模块；23、RS232接口模块；3、定位单元；31、基站节点；32、簇节点；33、路由节点；4、导航模块。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。如图1所示，本实施例基于ZigBee无线网络的机器人寻径导航装置包括上位机1、网关单元2、定位单元3和设于机器人上的导航模块4，定位单元3包括基站节点31、簇节点32和路由节点33，基站节点31 、簇节点32和路由节点33分别通过网关单元2与上位机I相连，基站节点31、簇节点32和路由节点33、导航模块4均包括微处理器和ZigBee网络模块，基站节点31、簇节点32和路由节点33之间通过ZigBee网络模块组成ZigBee无线网络，上位机I通过网关单元2向定位单元3发出机器人导航指令，导航模块4所在区域的基站节点31通过与导航模块4通信进行定位并指定簇节点32生成导航指令目标地点的路由路径，且簇节点32控制路由路径上的路由节点33对导航模块4发送导航信息实现对导航模块4的自寻径导航。本实施例中，上位机I采用普通计算机，用于接收来自网关的数据进行处理显示，并向智能小车工作区域发出指令。本实施例中，网关节点2适于保持与基站节点31之间的通信，采集智能车工作区域内的参数并上传到上位机I。如图2所示，网关单元2包括网关控制器21、ZigBee模块22和RS232接口模块23，网关控制器21通过ZigBee模块22分别与基站节点31、簇节点32和路由节点33相连，网关控制器21通过RS232接口模块23与上位机I相连。本实施例中，网关控制器21采用型号为S3C6410的ARMll处理器为核心，其采用的JTAG编程器采用SAMSUNG S3C44B0JTAG,ZigBee 模块 22 为 Chipcon 公司的 CC2431 实现，RS232 接口模块 23则采用串口芯片实现。定位单元3是本实施例实现机器人自寻径的核心结构，基站节点31有固定坐标点，适于限定寻径区域范围和小车的定位，并和网关节点进行通信，以传输小车工作的参数；簇节点32布置在基站节点的限定区域内，适于管理其周围区域内的路由节点的路由传输路径；路由节点33处于基站节点的限定区域内，与小车进行实时通信，指引小车前进路径。通过基站节点31对导航模块4的位置进行定位，从而确定首先工作的簇节点32，簇节点32根据导航模块4的位置和上位机I发送的终点坐标，控制所管理的路由节点33对导航模块4的路径进行指引。本实施例中，基站节点31、簇节点32和路由节点33、导航模块4均包括微处理器和ZigBee网络模块，其中，微处理器采用宏晶科技生产的高性能IT周期单片机STC11F16，ZigBee网络模块为包含ZigBee路由功能的ZigBee全功能网络模块(ZigBeeFFD)，ZigBee FFD 具体采用 Chipcon 公司的 CC2431。本实施例中导航模块4包括包含ZigBee路由功能的ZigBee全功能网络模块(ZigBee FFD)和一个微处理器，主要用于给机器人提供自寻径导航信息，机器人则可以根据自寻径导航信息驱动电机运动到指定的位置。基站节点31首先与导航模块4建立通信，采用基于RSSI的算法对导航模块4的位置进行定位，基站节点31根据定位坐标确定与导航模块4位置最为接近的簇节点32工作，簇节点32接收上位机I传输过来的终点坐标指令，协作导航模块4工作区域内的其它簇节点32作出一条最优路由传输路径，路由经过的各个路由节点33依次与导航模块4通信，指引导航模块4前行，最终达到终点坐标。在导航模块4行进的同时，基站节点31保持与导航模块4之间的通信，采集导航模块4的实时信息并上传到网关单元2，再传到上位机I进行显示，从而实现在定位单元3的覆盖范围内对导航模块4的自寻径导航。以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本实用新型原理的技术方案均属于本实用新型的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理的前提下进行的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新 型的保护范围。
权利要求1.一种基于ZigBee无线网络的机器人寻径导航装置，其特征在于:包括上位机(I)、网关单元(2)、定位单元(3)和设于机器人上的导航模块(4)，所述定位单元(3)包括基站节点(31)、簇节点(32)和路由节点(33)，所述基站节点(31)、簇节点(32)和路由节点(33)分别通过网关单元(2)与上位机(I)相连，所述基站节点(31)、簇节点(32)和路由节点(33)、导航模块(4)均包括微处理器和ZigBee网络模块，所述基站节点(31)、簇节点(32)和路由节点(33)之间通过ZigBee网络模块组成ZigBee无线网络，所述上位机(I)通过网关单元(2)向定位单元(3)发出机器人导航指令，所述导航模块(4)所在区域的基站节点(31)通过与导航模块(4)通信进行定位并指定簇节点(32)生成导航指令目标地点的路由路径，且所述簇节点(32)控制路由路径上的路由节点(33)对导航模块(4)发送导航信息实现对导航模块(4)的自寻径导航。
2.根据权利要求1所述的基于ZigBee无线网络的机器人寻径导航装置，其特征在于:所述ZigBee网络模块为包含ZigBee路由功能的ZigBee全功能网络模块。
3.根据权利要求2所述的基于ZigBee无线网络的机器人寻径导航装置，其特征在于:所述网关单元(2)包括网关控制器(21)、ZigBee模块(22)和RS232接口模块(23)，所述网关控制器(21)通过ZigBee模块(22)分别与基站节点(31)、簇节点(32)和路由节点(33)相连，所述 网关控制器(21)通过RS232接口模块(23)与上位机(I)相连。
专利摘要本实用新型公开了一种基于ZigBee无线网络的机器人寻径导航装置，包括上位机、网关单元、定位单元和设于机器人上的导航模块，定位单元包括基站节点、簇节点和路由节点，基站节点、簇节点和路由节点分别通过网关单元与上位机相连，基站节点、簇节点和路由节点、导航模块均包括微处理器和ZigBee网络模块，基站节点、簇节点和路由节点之间通过ZigBee网络模块组成ZigBee无线网络。本实用新型具有功耗低、易拓展、组网简便、使用方便、应用范围广的优点。
文档编号G05D1/12GK203133611SQ20132017271
公开日2013年8月14日 申请日期2013年3月28日 优先权日2013年3月28日
发明者陈孟元, 柴灿, 郎朗 申请人:安徽工程大学