一種地下管道機(jī)器人有線通訊協(xié)議的方法
【專利摘要】一種地下管道機(jī)器人有線通訊協(xié)議的方法，在通訊協(xié)議中，主機(jī)發(fā)送的控制消息幀發(fā)生至機(jī)器人的數(shù)據(jù)傳輸模塊，該模塊解析控制幀將控制指令，智能機(jī)器人主控板根據(jù)控制指令控制智能機(jī)器人；從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀至主機(jī)，將智能機(jī)器人傳感器采集到的地下管道數(shù)據(jù)通過發(fā)送給數(shù)據(jù)傳輸模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊將數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)信息幀，發(fā)生至主機(jī)。主機(jī)主要控制從機(jī)地下管道智能機(jī)器人的控制部分主要有行走模塊、機(jī)械臂模塊和清潔模塊等，主機(jī)發(fā)送的消息幀格式為：1字節(jié)起始位(0x55)、3個(gè)字節(jié)控制指令、1個(gè)字節(jié)的停止位(0xaa)；從機(jī)發(fā)生消息幀主要是向主機(jī)采集到的氣體傳感器的數(shù)據(jù)，從機(jī)發(fā)生的消息幀格式為：1字節(jié)起始位(0xff)、3個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)指令、2個(gè)字節(jié)的停止位(0xff)。
【專利說明】
一種地下管道機(jī)器人有線通訊協(xié)議的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種面向地下管道智能機(jī)器人(從機(jī))與控制臺(主機(jī))之間的有線通訊協(xié)議的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]城市地下管道承擔(dān)負(fù)著電、熱、水系統(tǒng)的運(yùn)送和排污等功能，是城市生存和發(fā)展所依賴的主要基礎(chǔ)設(shè)施。隨著城市的建設(shè)和發(fā)展，以及地下管道的長期使用，管道會越來越復(fù)雜并日益老化，急需定期維護(hù)。但是地下管道內(nèi)徑狹小，人員進(jìn)出不易，利用人工維護(hù)顯得困難重重。多種面向地下管道的智能機(jī)器人被研制出來。
[0003]在機(jī)器人和控制臺通信的方式的選擇有兩種方式，第一種是無線通訊方式，一般有W1-Fi，藍(lán)牙和ZigBee等，第二種是有線通訊方式，通過串口或者網(wǎng)線等方式進(jìn)行通訊。目前，大多機(jī)器人和控制臺的通訊方式是使用無線通訊。面對地下管道的惡劣環(huán)境，無線信號在管道內(nèi)的傳播距離受限，使用無線通訊方式是不可行，于是急需一種面下管道機(jī)器人的有線通訊協(xié)議的方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，提供一種地下管道機(jī)器人有線通訊協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方法。
[0005]本發(fā)明的一種地下管道機(jī)器人有線通訊協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方法，包括機(jī)器人控制主機(jī)向地下管道機(jī)器人發(fā)送控制數(shù)據(jù)幀;管道機(jī)器人向控制主機(jī)發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)幀；
[0006]步驟I，主機(jī)向管道機(jī)器人發(fā)送控制幀，具體包括:
[0007]步驟11.監(jiān)聽主機(jī)對機(jī)器人的操作；
[0008]步驟12.獲取到主機(jī)對從機(jī)的操作構(gòu)建為對應(yīng)的3字節(jié)控制指令；
[0009]步驟13.將3字節(jié)操作指令放入以0x55為起始位，Oxaa為停止位的主機(jī)控制幀中；
[0010]步驟14.通過網(wǎng)線將主機(jī)控制幀發(fā)送至機(jī)器人的數(shù)據(jù)傳輸模塊；
[0011 ]步驟15.數(shù)據(jù)傳輸模塊解析控制消息幀，將控制指令發(fā)生至機(jī)器人控制模塊；
[0012 ]步驟2，管道機(jī)器人向主機(jī)發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)幀，具體包括:
[0013]步驟21:智能機(jī)器人主控板接收傳感器模塊數(shù)據(jù)；
[0014]步驟22:智能機(jī)器人主控板將傳感器模塊數(shù)據(jù)發(fā)生至數(shù)據(jù)傳輸模塊；
[0015]步驟23:數(shù)據(jù)傳輸模塊構(gòu)建為對應(yīng)的3字節(jié)的數(shù)據(jù)信息，并將3字節(jié)數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)消息幀，其起始位為(Oxff)，停止位為(Oxff);
[0016]步驟24:數(shù)據(jù)傳輸模塊通過網(wǎng)線將數(shù)據(jù)消息幀發(fā)送至主機(jī)；
[0017]步驟25:主機(jī)解析數(shù)據(jù)消息幀，獲取到傳感器數(shù)據(jù)。
[0018]上述步驟中的步驟11的3字節(jié)控制數(shù)據(jù)幀的構(gòu)建方法如下，第I個(gè)字節(jié)表示控制機(jī)器人的不同的模塊，0x00表示控制行走模塊，0x01表示控制機(jī)械臂模塊，0x02表示控制清潔模塊，0x03表示控制輔助模塊。
[0019]其中行走模塊控制指令格式設(shè)計(jì)為:0χ000ΧΧΧ，第二個(gè)字節(jié)控制地下機(jī)器人的行走方式，0x01控制前行，0x02控制后退，0x03控制左轉(zhuǎn)，0x04控制右轉(zhuǎn)，0x05控制停止;最后一個(gè)字節(jié)控制機(jī)器人的行走速度。
[0020]其中機(jī)械臂模塊控制指令格式設(shè)計(jì)為:0χ010Χ0Χ，第二字節(jié)控制地下機(jī)器人的機(jī)械臂上的4個(gè)具體電機(jī)，分別用0x01、0χ02、0χ03和0x04表示；第三個(gè)字節(jié)控制電力運(yùn)行方式，0x01表示電機(jī)正轉(zhuǎn)，0x02表示電機(jī)反轉(zhuǎn)，0x03表示電機(jī)停止。
[0021]其中清潔模塊控制指令格式設(shè)計(jì)為:0χ020ΧΧΧ，第二字節(jié)控制地下機(jī)器人的清潔模塊中的具體3個(gè)舵機(jī)，分別用0χ01、0χ02和0x03表示;第三個(gè)字節(jié)控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動的角度。
[0022]其中輔助模塊控制指令格式設(shè)計(jì)為:0χ030ΧΧΧ，第二個(gè)字節(jié)控制輔助模塊中的具體部分，0x01控制攝像頭、0x02控制轉(zhuǎn)動攝像頭的舵機(jī)，0x03表示控制LED照明燈;第三字節(jié)控制工作方式，對應(yīng)攝像頭和LED燈來說，0x00控制關(guān)攝像頭、0x01控制開攝像頭;對于舵機(jī)，控制其轉(zhuǎn)動角度。
[0023]步驟21的3個(gè)數(shù)據(jù)指令設(shè)計(jì)為:0χ0ΧΧΧΧΧ，第一個(gè)字節(jié)表示具體傳感器數(shù)據(jù):0x01表示一氧化碳，0x02表示硫化氫，0x03表示甲烷;兩個(gè)字節(jié)分別表示數(shù)據(jù)的高字節(jié)和低字
-K-
T O
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0025]1.相比較與無線通信方式，采用有線通訊方式進(jìn)行通信，能夠保障在地下管道工作的機(jī)器人和上位機(jī)的信息交互。
[0026]2.采用3字節(jié)的精簡的指令，減少指令傳輸過程中的誤碼率，保障通信的可靠性。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的通信過程示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明主機(jī)向從機(jī)發(fā)生控制幀的流程圖；
[0029]圖3為本發(fā)明從機(jī)向主機(jī)發(fā)生數(shù)據(jù)幀的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為了使本發(fā)明的目的，通信過程和通信機(jī)制更加清楚明白，以下結(jié)合附圖通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0031]圖3是本發(fā)明通信過程流程圖，本發(fā)明主要分為兩個(gè)部分，第一:主機(jī)向從機(jī)發(fā)送的主機(jī)控制幀，將主機(jī)控制幀發(fā)生至機(jī)器人的數(shù)據(jù)傳輸模塊，該模塊解析控制消息幀的控制指令，智能機(jī)器人主控板根據(jù)控制指令控制智能機(jī)器人，其主要主機(jī)向從機(jī)發(fā)生控制幀的流程如圖2所示:
[0032]步驟11:監(jiān)聽主機(jī)對從機(jī)的操作。
[0033]步驟12:獲取到主機(jī)對從機(jī)的操作構(gòu)建為對應(yīng)的3字節(jié)控制指令；
[0034]步驟13:將3字節(jié)操作指令放入以0x55為起始位，Oxaa為停止位的消息幀中；
[0035]步驟14:通過網(wǎng)線將主機(jī)控制幀發(fā)送至機(jī)器人的數(shù)據(jù)傳輸模塊；
[0036]步驟15:數(shù)據(jù)傳輸模塊解析控制消息幀，將控制指令發(fā)生至智能機(jī)器人主控板；
[0037]其中3個(gè)字節(jié)的控制指令的構(gòu)建具體構(gòu)建方式如下:
[0038]行走模塊控制指令格式設(shè)計(jì)為:0χ000ΧΧΧ，第二個(gè)字節(jié)控制地下機(jī)器人的行走方式，0x01控制前行，0x02控制后退，0x03控制左轉(zhuǎn)，0x04控制右轉(zhuǎn)，0x05控制停止;最后一個(gè)字節(jié)控制機(jī)器人的行走速度。
[0039]機(jī)械臂模塊控制指令格式設(shè)計(jì)為:0x010X0X，第二字節(jié)控制地下機(jī)器人的機(jī)械臂上的4個(gè)具體電機(jī)，分別用0x01、0x02、0x03和0x04表示；第三個(gè)字節(jié)控制電力運(yùn)行方式，0x01表示電機(jī)正轉(zhuǎn)，0x02表示電機(jī)反轉(zhuǎn)，0x03表示電機(jī)停止。
[0040]清潔模塊控制指令格式設(shè)計(jì)為:0χ020ΧΧΧ，第二字節(jié)控制地下機(jī)器人的清潔模塊中的具體3個(gè)舵機(jī)，分別用0χ01、0χ02和0x03表示;第三個(gè)字節(jié)控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動的角度。
[0041]輔助模塊控制指令格式設(shè)計(jì)為:0χ030ΧΧΧ，第二個(gè)字節(jié)控制輔助模塊中的具體部分，0x01控制攝像頭、0x02控制轉(zhuǎn)動攝像頭的舵機(jī)，0x03表示控制LED照明燈;第三字節(jié)控制工作方式，對應(yīng)攝像頭和LED燈來說，0x00控制關(guān)攝像頭、0x01控制開攝像頭;對于舵機(jī)，控制其轉(zhuǎn)動角度。
[0042]第二:從機(jī)向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)消息幀，智能機(jī)器人主控板將機(jī)器人傳感器采集到的地下管道數(shù)據(jù)通過發(fā)送給數(shù)據(jù)傳輸模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊將數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)幀，發(fā)生至主機(jī)，從機(jī)向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀步驟如圖3所示
[0043]步驟21:智能機(jī)器人主控板接收傳感器模塊數(shù)據(jù)；
[0044]步驟22:智能機(jī)器人主控板將傳感器模塊數(shù)據(jù)發(fā)生至數(shù)據(jù)傳輸模塊；
[0045]步驟23:數(shù)據(jù)傳輸模塊構(gòu)建為對應(yīng)的3字節(jié)的數(shù)據(jù)信息，并將3字節(jié)數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)消息幀，其起始位為(Oxff)，停止位為(Oxff);
[0046]步驟24:數(shù)據(jù)傳輸模塊通過網(wǎng)線將數(shù)據(jù)消息幀發(fā)送至主機(jī)；
[0047]步驟25:主機(jī)解析數(shù)據(jù)消息幀，獲取到傳感器數(shù)據(jù)；
[0048]其中3個(gè)字節(jié)的傳感器數(shù)據(jù)的構(gòu)建具體構(gòu)建方式如下:
[0049]其3個(gè)數(shù)據(jù)指令設(shè)計(jì)為:0χ0ΧΧΧΧΧ，第一個(gè)字節(jié)表示具體傳感器數(shù)據(jù):0x01表示一氧化碳，0x02表示硫化氫，0x03表示甲烷;兩個(gè)字節(jié)分別表示數(shù)據(jù)的高字節(jié)和低字節(jié)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種地下管道機(jī)器人有線通訊協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方法，包括機(jī)器人控制主機(jī)向地下管道機(jī)器人發(fā)送控制數(shù)據(jù)幀;管道機(jī)器人向控制主機(jī)發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)幀； 步驟I，主機(jī)向管道機(jī)器人發(fā)送控制數(shù)據(jù)幀，具體包括: 步驟11.監(jiān)聽主機(jī)對機(jī)器人的操作； 步驟12.獲取到主機(jī)對從機(jī)的操作構(gòu)建為對應(yīng)的3字節(jié)控制指令 步驟13.將3字節(jié)操作指令放入以0x55為起始位，Oxaa為停止位的主機(jī)控制幀中； 步驟14.通過網(wǎng)線將主機(jī)控制幀發(fā)送至機(jī)器人的數(shù)據(jù)傳輸模塊； 步驟15.數(shù)據(jù)傳輸模塊解析控制消息幀，將控制指令發(fā)生至機(jī)器人控制模塊； 步驟2，管道機(jī)器人向主機(jī)發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)幀，具體包括: 步驟21:智能機(jī)器人主控板接收傳感器模塊數(shù)據(jù)； 步驟22:智能機(jī)器人主控板將傳感器模塊數(shù)據(jù)發(fā)生至數(shù)據(jù)傳輸模塊； 步驟23:數(shù)據(jù)傳輸模塊構(gòu)建為對應(yīng)的3字節(jié)的數(shù)據(jù)信息，并將3字節(jié)數(shù)據(jù)封裝成數(shù)據(jù)消息幀，其起始位為(Oxff)，停止位為(Oxff); 步驟24:數(shù)據(jù)傳輸模塊通過網(wǎng)線將數(shù)據(jù)消息幀發(fā)送至主機(jī)； 步驟25:主機(jī)解析數(shù)據(jù)消息幀，獲取到傳感器數(shù)據(jù)。2.如權(quán)利要求1所述一種地下管道機(jī)器人有線通訊協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方法，其所述步驟11的3字節(jié)控制指令的構(gòu)建方法如下: 第I個(gè)字節(jié)表示控制機(jī)器人的不同的模塊，0x00表示控制行走模塊，0x01表示控制機(jī)械臂模塊，0x02表示控制清潔模塊，0x03表示控制輔助模塊； 其中行走模塊控制指令格式設(shè)計(jì)為:OxOOOXXX，第二個(gè)字節(jié)控制地下機(jī)器人的行走方式，0x01控制前行，0x02控制后退，0x03控制左轉(zhuǎn)，0x04控制右轉(zhuǎn)，0x05控制停止;最后一個(gè)字節(jié)控制機(jī)器人的行走速度； 中機(jī)械臂模塊控制指令格式設(shè)計(jì)為:0x010X0X，第二字節(jié)控制地下機(jī)器人的機(jī)械臂上的4個(gè)具體電機(jī)，分別用0x01、0x02、0x03和0x04表示;第三個(gè)字節(jié)控制電力運(yùn)行方式，0x01表示電機(jī)正轉(zhuǎn)，0x02表示電機(jī)反轉(zhuǎn)，0x03表示電機(jī)停止； 其中清潔模塊控制指令格式設(shè)計(jì)為:0x020XXX，第二字節(jié)控制地下機(jī)器人的清潔模塊中的具體3個(gè)舵機(jī)，分別用0x01、0x02和0x03表示;第三個(gè)字節(jié)控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動的角度； 其中輔助模塊控制指令格式設(shè)計(jì)為:0x030XXX，第二個(gè)字節(jié)控制輔助模塊中的具體部分，0x01控制攝像頭、0x02控制轉(zhuǎn)動攝像頭的舵機(jī)，0x03表示控制LED照明燈;第三字節(jié)控制工作方式，對應(yīng)攝像頭和LED燈來說，0x00控制關(guān)攝像頭、0x01控制開攝像頭;對于舵機(jī)，控制其轉(zhuǎn)動角度。3.如權(quán)利要求1所述一種地下管道機(jī)器人有線通訊協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方法，其所述步驟21的3字節(jié)控制指令的構(gòu)建方法如下: 其3個(gè)數(shù)據(jù)指令設(shè)計(jì)為:OxOXXXXX，第一個(gè)字節(jié)表示具體傳感器數(shù)據(jù):0x01表示一氧化碳，0x02表示硫化氫，0x03表示甲烷;兩個(gè)字節(jié)分別表示數(shù)據(jù)的高字節(jié)和低字節(jié)。
【文檔編號】G08C19/30GK105938651SQ201610395761
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】毛科技, 金洪波, 鄔錦彬
【申請人】浙江工業(yè)大學(xué)