[发明专利]面向无人推耙机的通信系统

说明书

一种面向无人推耙机的通信系统，包括运动控制通信部分、图像通信部分以及各模块间通信部分，运动控制通信部分用于控制推耙机的运动，所述运动控制通信部分中，向PLC发送控制指令功能；图像通讯部分用于向中控台反馈推耙机的位姿和向路径及定位与建图模块发送关键参数；各模块间通信部分采用ROS的topic通信机制和线程共享内存机制，将某一模块简化成一个进程，创建共享内存区域，在该模块内分别创建执行指定功能的对象，每一个对象到共享内存获取数据。本发明结合ROS特有的topic通信机制、socket网络通信、与PLC通信以及串口通信结合起来，保证了各模块间数据交互的高效性、正确性。

技术领域

本发明属于无人推耙机领域，具体涉及一种基于ROS(机器人操作系统)的通信系统，它将ROS下的通信方式、网络通信、串口通信以及PLC通信结合起来，对所规划的控制路径，经网络通信下达给PLC 对推耙机进行控制，并且将推耙机的各项状态、位置信息等反馈给中控台进行显示。

背景技术

随着我国经济的高速发展和大规模工程项目的开展，推耙机作为应用非常广泛的工程机械得到了高度的重视。由于推耙机的工作环境复杂且需要操作人员有较高的技术素养，并且，长期重复操作一系列控制动作，不但工作强度大，而且容易让人感到枯燥，易产生疲劳。

有很大数量的推耙机在船舱内进行辅助卸煤操作，该作业场所危险系数较高，而且在推耙散料时经常会扬起大量有毒、有害的高密度矿物粉尘，对操作人员的健康造成非常大的伤害；操作人员需要爬梯子进入船舱底部，还要躲避船舱上方的大型抓取机，极不安全。因此，无人推耙机的研发具有重大意义，不但可减少对操作人员的危害，也可提高工作效率。

智能推耙机目前正倾向于无人推耙技术，但路径规划、雷达定位、地图感知以及底层PLC执行单元需要进行通信的紧密配合。由于各模块之间的通信方式不一，不能较好的进行控制推耙机运动以及将推耙机实时的反馈给中控进行显示。

现有的通信技术方案都是将路径模块做出的控制规划经网络通信分条发送给PLC，这样每一次的控制指令均需要较长的时间下发，通讯频率较低。

发明内容

为了克服已有技术的不足，本发明提供了一种面向无人推耙机的通信系统，保证将获取到的地图定位信息以及根据地图信息做出的路径指令快速、高效的下达给PLC，能够满足推耙机在无人参与的情况下执行指定的任务；并且将推耙机的状态信息实时反馈给中控台进行显示，方便操作人员实时了解推耙机的工作状态。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种面向无人推耙机的通信系统，包括运动控制通信部分、图像通信部分以及各模块间通信部分，实行上位机、下位机与中控台之间的数据交互；

所述运动控制通信部分用于控制推耙机的运动，所述运动包括控制推耙机的前进、后退、左转、右转、推耙铲的升降操作，用于向PLC 下达控制指令、向中控台发送推耙机运动状态、提高通信频率、监听路径及定位与建图节点心跳、向下位机发送心跳、读取传感器数据；

所述运动控制通信部分中，向PLC发送控制指令功能，首先上位机的控制通讯模块接收路径模块的运动指令，将其转化成特有的字符串格式，经socket网络通信发送给下位机的通讯模块，下位机的通信模块接收到数据后，将其转化为16进制，并添加指定的帧头、帧尾，将其发送给PLC；向PLC发送写指令时，控制推耙机进行运动；向PLC 发送读指令时，是读取推耙机的运动状态，发往路径模块，便于其做出运动规划；为保证数据传输的稳定、可靠，上位机与下位机采用 socket的TCP网络协议，发送的字符串内容包括请求头、发送数据的次数、读/写操作、对应的PLC单元的地址值、要写入的数据以及请求尾，其中地址值和要写入的数据决定推耙机要做出的运动状态；

所述图像通讯部分用于向中控台反馈推耙机的位姿和向路径及定位与建图模块发送关键参数，包括接收中控台下发的参数、接收定位与建图模块的二维栅格地图和向中控台发送推耙机实时位姿；