[發(fā)明專利]一種基于Zigbee組網(wǎng)的機(jī)器魚集群編隊(duì)控制系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010604837.2
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111901379B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡橋;余雷;續(xù)丹;趙振軼;馮興龍;孫帥帥
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04W4/38;H04W84/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 賀小停

一種基于Zigbee組網(wǎng)的機(jī)器魚集群編隊(duì)控制系統(tǒng)，包括PC端、第一通訊模塊和水下仿生機(jī)器魚集群；水下仿生機(jī)器魚集群包括若干水下仿生機(jī)器魚，水下仿生機(jī)器魚包括機(jī)器魚魚體、第二通訊模塊、單片機(jī)和三路驅(qū)動(dòng)舵機(jī)；單片機(jī)通過串口與第二通訊模塊相連，單片機(jī)與三路驅(qū)動(dòng)舵機(jī)連接；PC端通過串口與第一通訊模塊相連，第一通訊模塊和第二通訊模塊通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)連接。本系統(tǒng)融合STM32單片機(jī)控制器和搭載有Zigbee網(wǎng)絡(luò)的CC2530芯片，并在STM32上連接激光避障傳感器和手柄接收器，通過預(yù)先燒錄板載程序，來實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚群的多種遠(yuǎn)程集群控制方法。為靈活應(yīng)對實(shí)際環(huán)境，本設(shè)計(jì)發(fā)明設(shè)計(jì)基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的廣播以及組播方式切換進(jìn)行水下機(jī)器魚集群編隊(duì)控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水下機(jī)器人控制系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種基于Zigbee組網(wǎng)的機(jī)器魚集群編隊(duì)控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)

隨著水下無人潛航器技術(shù)的發(fā)展和日漸成熟,單一水下無人潛航器已不能滿足需求的發(fā)展,這就使多水下無人潛航器以集群的形式互相協(xié)作執(zhí)行任務(wù)成為了水下無人潛航器發(fā)展的必然趨勢。現(xiàn)在水下探測為單一的UUV水下無人潛航器進(jìn)行探測，但是單一UUV探測效率低，探測范圍窄、探測精度低問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于Zigbee組網(wǎng)的機(jī)器魚集群編隊(duì)控制系統(tǒng)及控制方法，以解決上述問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于Zigbee組網(wǎng)的機(jī)器魚集群編隊(duì)控制系統(tǒng)，包括PC端、第一通訊模塊和水下仿生機(jī)器魚集群；水下仿生機(jī)器魚集群包括若干水下仿生機(jī)器魚，水下仿生機(jī)器魚包括機(jī)器魚魚體、第二通訊模塊、單片機(jī)和三路驅(qū)動(dòng)舵機(jī)；單片機(jī)通過串口與第二通訊模塊相連，單片機(jī)與三路驅(qū)動(dòng)舵機(jī)連接；PC端通過串口與第一通訊模塊相連，第一通訊模塊和第二通訊模塊通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)連接。

進(jìn)一步的，水下機(jī)器魚上還設(shè)有激光避障模塊、電源模塊和手柄接收模塊，激光避障模塊、電源模塊和手柄接收模塊均與單片機(jī)連接；激光避障模塊為三路激光傳感器。

進(jìn)一步的，第一通訊模塊為搭載Z-stack協(xié)議棧的CC2530通訊模塊；第二通訊模塊為搭載在魚體上的CC2530的Zigbee通訊模塊。

進(jìn)一步的，單片機(jī)型號為STM32；STM32單片機(jī)通過串口USART1與第二通訊模塊相連，STM32單片機(jī)通過GPIOB10、GPIOB11以及GPIOB12和三路驅(qū)動(dòng)舵機(jī)連接。

進(jìn)一步的，一種基于Zigbee組網(wǎng)的機(jī)器魚集群編隊(duì)控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

S1，開啟水下仿生機(jī)器魚電源；

S2，水下仿生機(jī)器魚的CC2530通訊模塊開始運(yùn)轉(zhuǎn)，自動(dòng)向Zigbee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送組網(wǎng)申請并與相應(yīng)組進(jìn)行密碼配對，如果配對成功則進(jìn)入S4，否則進(jìn)入S3；

S3，水下仿生機(jī)器魚進(jìn)入自主避障程序，通過與STM32單片機(jī)相連的三路激光傳感器檢測障礙物實(shí)現(xiàn)機(jī)器魚自主避障控制，后返回S2；

S4，STM32單片機(jī)判斷手柄接收模塊是否有控制信號，有就進(jìn)入S5，否則進(jìn)入S7；

S5，水下仿生機(jī)器魚接收手柄模塊發(fā)送信號，并根據(jù)控制信號調(diào)用運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)；

S6，此時(shí)的水下仿生機(jī)器魚升級為主魚，通過單片機(jī)串口發(fā)送運(yùn)動(dòng)控制數(shù)據(jù)至水下仿生機(jī)器魚主魚的CC2530通訊模塊后，CC2530通訊模塊通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)以組播、點(diǎn)播或廣播模式發(fā)送給水下仿生機(jī)器魚從魚；

S7，水下仿生機(jī)器魚從魚將CC2530收到來自Zigbee網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)動(dòng)控制數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送至STM32單片機(jī)，后調(diào)用運(yùn)動(dòng)函數(shù)以控制舵機(jī)；