[发明专利]一种基于Zigbee组网的机器鱼集群编队控制系统及控制方法

说明书

一种基于Zigbee组网的机器鱼集群编队控制系统，包括PC端、第一通讯模块和水下仿生机器鱼集群；水下仿生机器鱼集群包括若干水下仿生机器鱼，水下仿生机器鱼包括机器鱼鱼体、第二通讯模块、单片机和三路驱动舵机；单片机通过串口与第二通讯模块相连，单片机与三路驱动舵机连接；PC端通过串口与第一通讯模块相连，第一通讯模块和第二通讯模块通过Zigbee网络连接。本系统融合STM32单片机控制器和搭载有Zigbee网络的CC2530芯片，并在STM32上连接激光避障传感器和手柄接收器，通过预先烧录板载程序，来实现机器鱼群的多种远程集群控制方法。为灵活应对实际环境，本设计发明设计基于Zigbee网络的广播以及组播方式切换进行水下机器鱼集群编队控制。

技术领域

本发明属于水下机器人控制系统领域，特别涉及一种基于Zigbee组网的机器鱼集群编队控制系统及控制方法。

背景技术

随着水下无人潜航器技术的发展和日渐成熟,单一水下无人潜航器已不能满足需求的发展,这就使多水下无人潜航器以集群的形式互相协作执行任务成为了水下无人潜航器发展的必然趋势。现在水下探测为单一的UUV水下无人潜航器进行探测，但是单一UUV探测效率低，探测范围窄、探测精度低问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Zigbee组网的机器鱼集群编队控制系统及控制方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于Zigbee组网的机器鱼集群编队控制系统，包括PC端、第一通讯模块和水下仿生机器鱼集群；水下仿生机器鱼集群包括若干水下仿生机器鱼，水下仿生机器鱼包括机器鱼鱼体、第二通讯模块、单片机和三路驱动舵机；单片机通过串口与第二通讯模块相连，单片机与三路驱动舵机连接；PC端通过串口与第一通讯模块相连，第一通讯模块和第二通讯模块通过Zigbee网络连接。

进一步的，水下机器鱼上还设有激光避障模块、电源模块和手柄接收模块，激光避障模块、电源模块和手柄接收模块均与单片机连接；激光避障模块为三路激光传感器。

进一步的，第一通讯模块为搭载Z-stack协议栈的CC2530通讯模块；第二通讯模块为搭载在鱼体上的CC2530的Zigbee通讯模块。

进一步的，单片机型号为STM32；STM32单片机通过串口USART1与第二通讯模块相连，STM32单片机通过GPIOB10、GPIOB11以及GPIOB12和三路驱动舵机连接。

进一步的，一种基于Zigbee组网的机器鱼集群编队控制系统的控制方法，包括以下步骤：

S1，开启水下仿生机器鱼电源；

S2，水下仿生机器鱼的CC2530通讯模块开始运转，自动向Zigbee网络发送组网申请并与相应组进行密码配对，如果配对成功则进入S4，否则进入S3；

S3，水下仿生机器鱼进入自主避障程序，通过与STM32单片机相连的三路激光传感器检测障碍物实现机器鱼自主避障控制，后返回S2；

S4，STM32单片机判断手柄接收模块是否有控制信号，有就进入S5，否则进入S7；

S5，水下仿生机器鱼接收手柄模块发送信号，并根据控制信号调用运动控制函数；

S6，此时的水下仿生机器鱼升级为主鱼，通过单片机串口发送运动控制数据至水下仿生机器鱼主鱼的CC2530通讯模块后，CC2530通讯模块通过Zigbee网络以组播、点播或广播模式发送给水下仿生机器鱼从鱼；

S7，水下仿生机器鱼从鱼将CC2530收到来自Zigbee网络的运动控制数据通过串口发送至STM32单片机，后调用运动函数以控制舵机；