基于TCP/IP协议的密闭苹果园多机器人通信系统技术方案

本发明专利技术涉及果园多机器人通信技术领域，提供了一种基于TCP/IP协议的密闭苹果园多机器人通信系统，包括至少三个果园机器人和AP通信模块；所述果园机器人至少包括无线通信模块、电源模块、工控机、底盘、CAN总线、驱动电机、传感器模块、显示屏；所述AP通信模块包括220V户外移动电源、PoE模块、无线AP；果园多机器人按照领航跟随的方式编队，每个机器人连接无线AP，通过静态IP地址配置，将领航机器人设置成Server，跟随机器人均设置成Client，利用TCP/IP协议实现果园多机器人间的相互通信。本发明专利技术提供的果园多机器人之间的全双工通信基于TCP/IP协议，扩展性强，可移植性高，同时采用Wi

【技术实现步骤摘要】
基于TCP/IP协议的密闭苹果园多机器人通信系统


[0001]本专利技术涉及果园多机器人通信
，具体涉及一种基于TCP/IP协议的密闭苹果园多机器人通信系统。

技术介绍

[0002]我国是世界上最大的苹果生产国，果园类型主要分为乔化密闭的传统果园和矮砧开放的现代果园。其中，传统果园种植面积约占果园种植总面积的75%。传统果园树间枝条交叉，低矮密闭，果农在园内作业时的通过性差。新果园成本投入较大，农民对果园全新管理方式的接受程度制约着现代果园的推进。对于果农合作社及苹果大面积种植户而言，苹果园类型大多仍为密闭果园，管理方式以人工为主，作业任务繁重，人工成本投入大。因而，大力发展果园自动化、提高密闭苹果园作业效率、降低人工成本迫在眉睫。
[0003]在复杂的密闭果园环境下，多机器人系统具有很好的自适应能力，能够通过相互配合协同作业。另外，多机器人之间可以相互通信，若其中一个机器人出现故障，其他机器人可以代替它继续执行任务，具有一定的可靠性。因此，农业多机器人研究开发日益成为当前农业机器人的研究热点。
[0004]通信是多机器人系统的关键技术之一，是实现多机器人协同作业的重要基础。目前，学者基于TCP/IP协议或改进路由协议对多机器人通信系统进行了研究，但大多在实验室环境下实现多机器人物理模型之间的通信，对多机器人系统在密闭苹果园中的通信研究尚未出现报道。而密闭苹果园环境复杂，通信系统更加庞大，对多机器人通信系统要求更高。因此，研究适合密闭苹果园多机器人的通信系统，为系统中各单体机器人间的协同合作奠定基础意义重大。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对上述问题，提供基于TCP/IP协议的密闭苹果园多机器人通信系统，采用Wi
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Fi通信，传输速度快且成本低，满足多机器人在密闭果园环境下协同作业的通信需求，且扩展性强，可移植性高。
[0006]为了解决上述存在的技术问题，本专利技术采用了以下方案：基于TCP/IP协议的密闭苹果园多机器人通信系统，其特征在于，包括至少三个果园机器人和AP通信模块；所述果园机器人至少包括无线通信模块、电源模块、工控机、底盘、CAN总线、驱动电机、传感器模块、显示屏；所述AP通信模块包括220V户外移动电源、PoE模块、无线AP；果园多机器人按照领航跟随的方式编队，每个机器人连接无线AP，通过静态IP地址配置，将领航机器人设置成Server，跟随机器人均设置成Client，完成无线局域网中基础网的组网模式，利用TCP/IP协议实现果园多机器人间的相互通信。
[0007]进一步地，所述静态IP地址配置流程包括：（1）编辑网络连接；（2）Add网络；
（3）创建新Wi
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Fi；（4）编辑新Wi
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Fi的名称、Wi
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Fi SSID以及mode；（5）编辑新Wi
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Fi的IPv4 Settings。
[0008]进一步地，所述利用TCP/IP协议实现果园多机器人之间的相互通信流程包括：（1）领航机器人创建Create SocketServer()；（2）领航机器人bind socket；（3）领航机器人调用listen_socket_fd监听跟随机器人发出的连接请求；（4）跟随机器人创建SocketClient()；（5）跟随机器人根据领航机器人的IP地址和端口号，调用connect()向领航机器人发出连接请求；（6）领航机器人接收到跟随机器人的连接请求；（7）跟随机器人连接成功；（8）领航机器人accept()；（9）跟随机器人开启keepalive属性；（10）跟随机器人向领航机器人发送传感器模块采集的自身位置、行驶速度、电源模块电量等信息，领航机器人接收信息；（11）领航机器人向跟随机器人发送传感器模块采集的自身位置、行驶速度、电源模块电量等信息，跟随机器人接收信息；（12）跟随机器人关闭；（13）领航机器人关闭。
[0009]进一步地，所述无线通信模块为无线路由器，所述工控机安装Ubuntu 16.04系统，所述传感器模块，用于采集果园机器人自身位置、行驶速度、电源模块电量等信息，所述显示屏用于显示传感器模块采集到的机器人信息，所述AP通信模块搭载在中间机器人上，所述无线AP型号为WISE
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5121。
[0010]本专利技术的有益效果在于：（1）采用Wi
‑
Fi通信，传输速度快且成本低，通信系统具有较高的有效性；（2）采用静态分配IP地址，设置简单明了，可在不常变动的网络中稳定性好，排错也相对容易；（3）采用广泛的TCP/IP协议传输数据，扩展性强，可移植性高；（4）使用keepalive保活机制，可以避免多机器人在密闭果园复杂环境下不可预料的异常的发生而引发的进程或者资源吊死，健壮性好。
附图说明
[0011]图1为本专利技术基于TCP/IP协议的密闭苹果园多机器人通信系统结构示意图；图2为本专利技术基于TCP/IP协议的密闭苹果园多机器人通信系统静态IP地址配置流程图；图3为本专利技术基于TCP/IP协议的密闭苹果园多机器人通信系统领航机器人与跟随机器人间的通信流程图。
具体实施方式
[0012]以下结合附图对本专利技术作进一步的详细说明：如图1所示，本专利技术提供了一种基于TCP/IP协议的密闭苹果园多机器人通信系统，包括至少三个果园机器人和AP通信模块；所述果园机器人至少包括无线通信模块、电源模块、工控机、底盘、CAN总线、驱动电机、传感器模块、显示屏；所述AP通信模块包括220V户外移动电源、PoE模块、无线AP；果园多机器人按照领航跟随的方式编队，每个机器人连接无线AP，通过静态IP地址配置，将领航机器人设置成Server，跟随机器人均设置成Client，利用TCP/IP协议实现果园多机器人间的相互通信。
[0013]如图2所示，在Ubuntu 16.04系统中进行果园机器人的IP地址配置，主要包括以下步骤：Step1、编辑网络连接，点击Edit Connections，进入Network Connections；Step2、Add新的网络连接；Step3、新网络类型配置中，Hardware选择Wi
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Fi进行创建；Step4、编辑新Wi
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Fi连接的名称、Wi
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Fi SSID以及mode，果园多机器人设置成一样的网络名称和SSID，领航机器人的mode设置为Server，跟随机器人设置为Server；Step5、编辑新Wi
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Fi连接的IPv4 Settings，其中Method选Manual，果园机器人Address前三位设置相同（如192.168.62.x，x不能设为1），Netmask统一设置为24，Gateway均为192.168.62.1，至此，完成果园多机器人通信系统静态IP地址配置。
[0014]如图3所示，果园多机器人通信系统领航机器人与跟随机器人间的通信流程主要包括以下步骤：Step1、领航机器人创本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于TCP/IP协议的密闭苹果园多机器人通信系统，其特征在于，包括至少三个果园机器人和AP通信模块；所述果园机器人至少包括无线通信模块、电源模块、工控机、底盘、CAN总线、驱动电机、传感器模块、显示屏；所述AP通信模块包括220V户外移动电源、PoE模块、无线AP；果园多机器人按照领航跟随的方式编队，每个机器人连接无线AP，通过静态IP地址配置，将领航机器人设置成Server，跟随机器人均设置成Client，完成无线局域网中基础网的组网模式，利用TCP/IP协议实现果园多机器人间的相互通信。2.根据权利要求1所述基于TCP/IP协议的密闭苹果园多机器人通信系统，其特征在于，所述静态IP地址配置流程包括：（1）编辑网络连接；（2）Add网络；（3）创建新Wi
‑
Fi；（4）编辑新Wi
‑
Fi的名称、Wi
‑
Fi SSID以及mode；（5）编辑新Wi
‑
Fi的IPv4 Settings。3.根据权利要求1所述基于TCP/IP协议的密闭苹果园多机器人通信系统，其特征在于，所述利用TCP/IP协议实现果园多机器人之间的相互通信流程包括：（1）领航机器人创建Create Socket...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨福增，刘恒，毛文菊，郭鹏举，李亚男，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：