[发明专利]可重构无线移动传感器网络模块化节点装置及其控制电路

说明书

技术领域

本发明属于无线移动传感器网络技术领域，尤其涉及一种可重构无线移动传感器网络模块化节点装置及其控制电路

背景技术

近年来，无线传感器网络越来越引起世人的关注，在军事、环境、健康、空间探索、抢险救灾方面得到了越来越多的应用。但是传统的无线传感器网络需要预先部署在监测场所，因此限制了无线传感器网络的应用。例如火灾现场或者发生毒气泄漏，人和设备无法进入事发现场，如果传统的无线传感网络节点也未事先部署，现场信息采集的任务就无法完成。

无线移动传感器网络则弥补了传统无线传感网络的不足，其节点是可移动，而非静态的。不仅能在突发事件发生之后能进入人无法进入的危险现场，而且在一些复杂的地形中也可以实现自部署。无线移动传感器网络中一个节点因为故障或者电能消耗完而无法正常工作的时候，为了能完成现场信息采集的任务，其他节点可以重新自部署，采用新的通信拓扑结构。

无线移动传感器网络节点的移动方式可以是轮式、履带式。履带式要比轮式移动方式的越野能力更强。但是，履带式移动节点如果碰到自身高度更高的障碍或者比自身长度更长的沟壑，也无能为力。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种多步态、可适应复杂环境的可重构无线移动传感器网络模块化节点装置。

本发明包括相互转动连接的第一转动臂和第二转动臂，以及用于驱动所述两个转动臂相对转动的转动臂驱动机构；每个转动臂包括相互转动连接的第一摆动臂和第二摆动臂，以及用于驱动所述两个摆动臂相对转动的摆动臂驱动机构。

优选地，所述两个转动臂之间的转角范围是0～360°；所述每个转动臂中两个摆动臂之间的转角范围是0～180°。

优选地，所述每个转动臂的第一摆动臂和第二摆动臂均是由第一侧板、第二侧板和底板组成；所述第一摆动臂的第一侧板与所述第二摆动臂的第一侧板面面相对，通过第一转动轴转动连接；所述第一摆动臂的第二侧板与所述第二摆动臂的第二侧板面面相对，通过第二转动轴转动连接；所述第一转动臂中的第一摆动臂的底板与所述第二转动臂中的第一摆动臂的底板面面相对，通过第三转动轴转动连接。

优选地，所述每个摆动臂驱动机构包括一摆动臂驱动电机；所述第一转动轴是一联轴器，所述联轴器的盘状部分固定连接在所述第二摆动臂的第一侧板上，所述联轴器的轴状部分贯穿第一摆动臂的第一侧板，与所述摆动臂驱动电机的输出轴相互连接；所述每个摆动臂驱动电机借助于一摆动臂驱动电机连接架连接在对应的转动臂上。

优选地，所述转动臂驱动机构包括夹板、夹板柱、驱动齿轮、从动齿轮、转动臂驱动电机；所述夹板通过若干根夹板柱连接在所述第二转动臂中的第一摆动臂的底板上；上述第三转动轴贯穿第一转动臂中的第一摆动臂的底板、第二转动臂中的第一摆动臂的底板和夹板，所述第三转动轴的一端与第一转动臂中的第一摆动臂的底板固定连接；所述驱动齿轮和从动齿轮布置在第二转动臂中的第一摆动臂的底板和夹板之间，驱动齿轮和从动齿轮相互啮合，所述从动齿轮固定连接在第三转动轴上；所述转动臂驱动电机连接在夹板上，转动臂驱动电机的输出轴贯穿夹板与驱动齿轮相互连接。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种可重构无线移动传感器网络模块化节点装置的控制电路，其包括第一控制电路和第二控制电路；所述第一控制电路用于控制第二摆动臂的摆动臂驱动电机的正转、反转和停止，以及用于控制转动臂驱动电机的正转、反转和停止；所述第二控制电路用于控制第一摆动臂的摆动臂驱动电机的正转、反转和停止。

优选地，所述第一控制电路和第二控制电路的结构相同，每个控制电路包括无线通信处理模块和环境感知传感器，无线通信处理模块包括无线通信模块、控制处理单元、存储单元；无线通信模块实现数据包的收发，控制处理单元用于数据处理和协调各单元模块间的运行，存储单元用于存储系统运行过程中产生的数据。

优选地，环境感知传感器包括温湿度传感器和光照传感器，无线通信处理模块可控制环境感知传感器将采集的数据存储于存储单元中。

优选地，所述无线通信处理模块是型号为JN5139R1的JENNIC无线通信处理模块；所述温湿度传感器的型号是SHT11；所述光照传感器是型号为MJ5616的光敏电阻。

本发明中的节点装置结构紧凑、活动灵活，在驱动机构驱动下能实现不同姿态爬行，旋转关节相对旋转实现运动方向的调整；模块化节点装置为三自由度的机械装置；三自由度的机械设计保证活动灵活，适应不同自然环境，实现各种功能；三自由度的模块化节点可以有效地实现多节点对接和多节点形态控制。