[发明专利]基于无线传感器网络的遥控救援机器人系统及控制方法

权利要求书

1.基于无线传感器网络的遥控救援机器人系统，其特征在于包括ZigBee无线传感器节点、移动机器人平台和机器人遥控操作装置，

所述ZigBee无线传感器节点包括控制器、环境监测传感器接口、工作指示灯、射频模块和电源模块，环境监测传感器接口连接环境监测传感器，包括温度传感器、光线传感器和有害气体传感器的输出，控制器的GPIO端口外接环境监测传感器接口，射频模块输入端连接到控制器的射频端口，电源模块的输出端接至控制器的电源接口，工作指示灯的输入接至控制器的IO口；

所述移动机器人平台包括控制器、六轮式移动底盘、摄像头模块、无线影音传输模块、节点投放模块、无线通信模块、大功率电机驱动模块和电源模块，摄像头模块包括云台和一个双面摄像头，摄像头固定在云台上，云台由两个舵机控制，节点投放模块包括倾斜底板、挡板、舵机和红外检测模块，舵机的控制端和红外检测模块的输出端均与控制器相连，电机驱动模块的输出连接移动底盘的电机驱动接口，电机驱动模块的输入与控制器相连，摄像头模块与控制器连接，输出端连接到无线影音传输模块上，其他各模块均直接与控制器IO端口连接；

所述机器人遥控操作装置包括控制器、摇杆手柄模块、视频管理模块、无线通信模块和电源模块，无线通信模块采用射频电路，射频电路输入端与控制器的射频输出端相连，影音管理模块的输入端与控制器的IO端口相连，摇杆手柄模块与控制器的IO端口相连。

2.权利要求1所述的基于无线传感器网络的遥控救援机器人系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：打开机器人电源开关，携带配置好的ZigBee无线传感器节点；

步骤2：通过遥控操作装置控制移动机器人平台的移动底盘行驶，根据摄像头实时传送图像操作机器人躲避障碍；

步骤3：机器人遥控操作装置的RSSI指示灯亮起时，投放节点作为中转，保持控制信号的强度；

步骤4：移动机器人平台进入灾难现场，根据实际地形，每行驶一段路程投放一个节点，在灾难现场组建一个ZigBee无线传感器网络，网络中的每个节点感知的环境信息都传输到机器人遥控操作装置，并由此传到上位机上；

步骤5：机器人平台在移动中发现伤员，投放一个节点，摄像头实时传送图像帮助救援人员迅速定位伤员的位置和周围的地理环境，节点上的环境传感器检测伤员所在位置环境信息。

3.根据权利要求2所述的基于无线传感器网络的遥控救援机器人系统的控制方法，其特征在于：所述ZigBee无线传感器节点执行如下步骤：

步骤1：初始化单片机，设置晶振频率和无线通信频率，配置各个IO端口的输入和输出，配置ZigBee协议；

步骤2：读取节点的通信信息，包括发射/接收控制信号和无线通信接收的信息；

步骤3：若节点处于无线接收状态，则不断循环读取发射/接收控制信号和无线通信接收的信息，若节点处于无线发射状态，则将要发送的信息写入无线通信寄存器，该寄存器在工作于发射模式时会将信息通过无线发射出去，发射完成后节点转为无线接收状态。

4.根据权利要求2所述的基于无线传感器网络的遥控救援机器人系统的控制方法，其特征在于：所述移动机器人平台执行如下步骤：

步骤1：初始化单片机，设置晶振频率和无线通信频率，配置IO端口和ZigBee协议；

步骤2：接收遥控操作装置发出的无线信号，并根据信号内容进行相应的操作；

步骤3：将控制摄像头传输图像的端口置1，即让该端口输出为高电平，该端口与无线影音传输模块的控制端相连，正常运行状态下一直保持高电平使图像一直传输，当需要停止传输时将其置0；

步骤4：发送一个指令已经执行完成的信号给机器人遥控操作装置，使指令得以确认同时遥控操作装置还可以根据此信号得出信号强度。

5.根据权利要求2所述的基于无线传感器网络的遥控救援机器人系统的控制方法，其特征在于：所述移动底盘行驶的控制流程如下：

步骤1：检测到无线通信接收的信息的类型值为0；

步骤2：接收到的移动底盘控制信息中，第一位为移动模式标志位，判断该标志位确定移动底盘的是行驶方向是向前还是向后，该标志位为0时表示前进，为1时表示后退，转弯通过控制车轮的转动速度与方向来控制；

步骤3：根据接收的信息控制移动底盘行驶，向前、向后行驶原理相同，只需进行各底盘高控制端口的高低电平调换。