基于Leader-Follower的果园多机器人通信系统的制作方法

本实用新型属于果园多机器人通信技术领域，尤其涉及一种基于Leader-Follower的果园多机器人通信系统。

背景技术：

果树生长过程中的诸多作业任务为劳动力密集、季节性强的项目，工业化进程的推进加速了农村人口向城市的转移，加剧了果园生产的季节性劳动力短缺矛盾。

多个机器人组成的系统可以完成单个机器人无法或难以完成的任务，通过协调、协作，能够提高工作效率、降低生产成本。通信是机器人之间进行信息交互和组织的基础，为了更好地完成任务，机器人之间需保持有效的交流和协商。而现有的通信系统应用在果园环境时，受到果树的影响会加剧无线信号的衰减，缩短通信距离。

技术实现要素：

本实用新型提供一种基于Leader-Follower的果园多机器人通信系统，以实现仅需一个操作人员即可控制多台果园机器人进行生产作业，另通过组建Ad Hoc网络，借助多跳转发技术解决无线通信设备在无基础通信设施的果园环境中的通信距离受限问题，拓宽通信网络的覆盖范围。

本实用新型技术方案如下：

包含果园机器人本体、传感器模块、GPS定位模块、运动控制机构、控制器、无线通讯模块和基站；其中，果园机器人包括果园领航机器人和果园跟随机器人；传感器模块包括超声波传感器、温度传感器和压力传感器；运动控制机构包括继电器模块和电磁阀模块；控制器包括车载控制器和基站控制器；无线通讯模块包括车载无线通讯模块和基站无线通讯模块；基站包括基站无线通讯模块、基站控制器和液晶显示屏。

所述传感器模块及GPS定位模块连接至车载控制器，用于采集果园机器人运行状态信息；所述运动控制机构连接至车载控制器，用于控制果园机器人；所述车载控制器安装于果园机器人本体；所述车载无线通讯模块连接至车载控制器，用于果园机器人间的数据传输；所述基站无线通讯模块连接至基站控制器，用于基站与果园领航机器人间的数据传输；所述液晶显示屏连接至基站控制器，用于显示各台果园机器人的运行状态信息。

所述果园机器人包含1台果园领航机器人和不少于2台的果园跟随机器人；车载无线通讯模块、车载控制器、传感器模块和GPS定位模块的数量与果园机器人的数量相等。

所述控制器为搭载Linux操作系统的S3C6410开发板；基于所述Linux操作系统移植AODV路由协议，以S3C6410开发板为节点组建Ad Hoc网络。

所述基站向果园领航机器人发送控制信息；果园领航机器人向果园跟随机器人发送控制信息；果园跟随机器人向果园领航机器人发送所搭载的传感器模块和GPS定位模块采集到的运行状态信息，果园领航机器人将其所搭载的传感器模块、GPS定位模块采集到的运行状态信息与接收到的各果园跟随机器人运行状态信息打包发送至基站，并于液晶显示屏上显示。

本实用新型的有益效果为：

采用本实用新型提出的基于Leader-Follower的果园多机器人通信系统，可以实现仅需一个操作人员即可远程控制多台果园机器人进行生产作业，进而提高生产效率、降低生产成本；另通过组建Ad Hoc网络，借助多跳转发技术解决无线通信设备在无基础通信设施的果园环境中的通信距离受限问题，拓宽通信网络的覆盖范围。

附图说明

图1是本实用新型的果园多机器人通信系统的结构示意图；

图2是本实用新型的果园领航机器人工作流程图；

图3是本实用新型的果园跟随机器人工作流程图；

图4是本实用新型的基站数据显示工作流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步解释说明:

如图1所示，本实用新型提供了一种基于Leader-Follower的果园多机器人通信系统，包含果园机器人本体、传感器模块、GPS定位模块、运动控制机构、控制器、无线通讯模块和基站；其中，果园机器人包括果园领航机器人和果园跟随机器人；传感器模块包括超声波传感器、温度传感器和压力传感器；运动控制机构包括继电器模块和电磁阀模块；控制器包括车载控制器和基站控制器；无线通讯模块包括车载无线通讯模块和基站无线通讯模块；基站包括基站无线通讯模块、基站控制器和液晶显示屏。

所述传感器模块及GPS定位模块连接至车载控制器，用于采集果园机器人运行状态信息；所述运动控制机构连接至车载控制器，用于控制果园机器人；所述车载控制器安装于果园机器人本体；所述车载无线通讯模块连接至车载控制器，用于果园机器人间的数据传输；所述基站无线通讯模块连接至基站控制器，用于基站与果园领航机器人间的数据传输；所述液晶显示屏连接至基站控制器，用于显示各台果园机器人的运行状态信息。

如图2所示，所述果园领航机器人接收到来自基站的控制信息后，车载控制器通过继电器模块和电磁阀模块执行相应的动作，并生成新的控制信息；所述车载控制器通过车载无线通讯模块将GPS位置信息和新生成的控制信息发送至系统中的所有果园跟随机器人；若某台果园跟随机器人在果园领航机器人的通信覆盖范围内，果园领航机器人可直接向该台果园跟随机器人发送信息，否则果园领航机器人需发起路由请求，并通过新获取到的路由向该台果园跟随机器人发送信息。

如图3所示，所述果园跟随机器人接收到来自果园领航机器人的信息后，首先判断自己是否为该条信息所指的目的机器人，若是则车载控制器通过继电器模块和电磁阀模块执行相应的动作，若不是则转发该条信息；若目的机器人在所述果园跟随机器人的通信覆盖范围内，则该果园跟随机器人可直接向目的机器人转发信息，否则该果园跟随机器人需发起路由请求，并通过新获取到的路由向目的机器人转发信息。

如图4所示，所述果园领航机器人和各台果园跟随机器人通过压力传感器、温度传感器、GPS定位模块和超声波传感器实时采集作业过程中的压力、温度、位置及障碍物距离信息；首先各台果园跟随机器人会将上述采集到的数据信息发送至果园领航机器人，若果园领航机器人在所述果园跟随机器人的通信覆盖范围内，则果园跟随机器人可直接向果园领航机器人发送数据信息，否则该果园跟随机器人需发起路由请求，并通过新获取到的路由向果园领航机器人发送数据信息；果园领航机器人接收到系统中的所有果园跟随机器人发来的数据信息后，将其所采集到的数据信息与接收到的数据信息打包发送至基站，若基站在果园领航机器人的通信覆盖范围内，则果园领航机器人可直接向基站发送数据信息，否则果园领航机器人需发起路由请求，并通过新获取到的路由向基站发送数据信息；基站接收到数据信息后于液晶显示屏显示各台果园机器人的运行状态信息。