CN104750008B - 一种ZigBee网络中的农业机器人无线遥控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种ZigBee网络中的农业机器人无线遥控系统，遥控命令经串口发射模块，传输给农业机器人主控制器后，主控制器调用ZigBee网络中数据节点的相关信息，同时向农业机器人本体发送相关的运动控制命令。本发明不仅能遥控农业机器人单机运行，自动导航和规划路径，进行作业，还能通过ZigBee网络，进行组团群控，高效配合完成农机作业，同时还利用视觉反馈信号、防碰撞传感模块对农业机器人工作路径进行实时调整，提高了农业机器人的工作效率，减轻了操作人员的工作强度。

Description

一种ZigBee网络中的农业机器人无线遥控系统

技术领域

本发明属于机器人控制技术领域，涉及一种ZigBee网络中的农业机器人无线遥控系统。

背景技术

农业生产过程，劳动强度大，效率低，成本高，随着我国社会的老龄化、城镇化，以及土地流转政策的实施进程，农村劳动力结构性短缺，劳动力成本不断提高，在这样的背景下，家庭农场、公司化农场的出现，使得农机自动化、智能化程度低的问题凸显。

小块农田的耕作，一台农业机器就足以应付，但对于成片农田、或者大面积的农业大棚内的耕作来讲，任务比较繁重，而单位时间内的高质高效的农业劳作，会降低农产品成本，增加农产品的有效供给量，提升农产品竞争力。

在信息化的时代背景下，农机的自动化、智能化水平的具体体现，就是农业机器人的应用。现有的农业机器人大部分是手动遥控，个别可以远程遥控的农业机器人，只可以单机运转，组成一个团队，并协同工作的农业机器人目前比较少。想要把现有机器人组团工作，必然涉及到机器人控制系统的改造，重新布线，必然带来农业机器人结构改变，一是成本比较高，二是时间比较长。外加的无线控制系统，在不改变农业机器人机械结构的同时，可有效控制机器人单机、组团工作，是一种有效的改革思路。

农业机器人的实际应用，离不开有效的传感网络，而农业机械对价格比较敏感，所以，在一种价格便宜的传感信息网络中，能遥控、组团工作的农业机器人控制系统，很有研发的必要。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议，遵循IEEE802.15.4标准的规定，功耗低，成本小，工作在250kbps的通讯速率，相邻节点间传输距离范围10～100m之间，通过路由和节点通信接力，传输距离将可更远，最多可组成65000个节点的大网，能满足农业环境中大范围、多点数据采集的需求。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题与缺陷，本发明的目的在于提供一种农业机器人在ZigBee网络中的远程控制方法，操作人员通过遥控终端发射控制命令，使农业机器人灵活、高效工作，减轻操作人员在恶劣工作环境下的工作强度。

实现上述发明目的的技术方案是一种ZigBee网络中的农业机器人无线遥控系统，包括一个串口数据发射器，一个农业机器人主控制器，一个ZigBee数据收发模块，一个无线网络，一个农业机器人，至少六个以上的ZigBee数据节点，农业机器人主控制器和ZigBee数据收发模块安装在农业机器人上。

所述的ZigBee数据节点，包括农业机器人工作区域内的一个以上的土壤温度、湿度等信息的测量节点，三个以上的作业区域的边界信息测量节点，至少一个以上的作业区域空气温度、湿度、风力、风向、降水量信息的测量节点。

所述的ZigBee数据收发模块，包括一个ZigBee协调器，一个身份识别模块，一个存储单元Ⅰ，一个作业环境信息模块，一个气象信息模块，以及其他外设和其它传感模块，存储单元Ⅰ通过总线与ZigBee协调器连接，用于存储ZigBee数据收发模块收发数据过程中的信息，身份识别模块是一个标识了标识农业机器人的细节信息的ZigBee终端，作业环境信息模块汇总了农业机器人作业区域的各种信息，然后再通过ZigBee协调器，上传给农业机器人主控制器，气象信息模块，包括一个气象数据采集ZigBee终端，一个数据采集电路，一个温度传感器，一个湿度传感器，一个雨量传感器，一个风向传感器，一个风速传感器和一个气压传感器，温度传感器、湿度传感器、雨量传感器、风向传感器、风速传感器和气压传感器，与数据采集电路电路连接，数据采集电路与气象数据采集ZigBee终端电路连接，身份识别模块、作业环境信息模块、气象信息模块，在ZigBee协调器的发起、协调下，与 ZigBee数据节点，共同组成遵守ZigBee通讯协议的无线网络，将农业机器人的作业环境信息、气象信息，身份检测信息等，传输给农业机器人主控制器。

所述的农业机器人主控制器，包括一个串口接收模块，一个总线控制器，一个触摸屏Ⅰ，一个导航定位模块，一个系统自检模块，一个存储单元Ⅱ，一个轨迹规划模块和一个中央处理器Ⅰ，串口接收模块通过UART接口，与中央处理器Ⅰ连接，总线控制器、触摸屏Ⅰ、导航定位模块、系统自检模块、存储单元Ⅱ和轨迹规划模块，通过总线与中央处理器Ⅰ连接。

所述的农业机器人，包括一个农业机器人控制模块，一个运动控制模块，一个图像处理模块，一个农业机器人机械本体，运动控制模块和图像处理模块通过总线，与农业机器人控制模块连接，运动控制模块驱动农业机器人机械本体做具体的运动，农业机器人控制模块包括一个中央处理器Ⅱ，一个触摸屏Ⅱ，一个DSP模块，一个存储单元Ⅲ，一个防碰撞模块，触摸屏Ⅱ、DSP模块、存储单元Ⅲ和防碰撞模块，通过总线与中央处理器Ⅱ连接。

所述的串口数据发射器，把操作者在遥控终端的编辑的控制命令转化为数据信息，并发射出去，农业机器人主控制器通过串口接收模块，接收到控制信息后，调动 ZigBee数据收发模块，获取农业机器人身份信息，若符合控制信息中的身份检测信息，则驱动ZigBee协调器，建立ZigBee网络，获取作业环境信息、气象信息等，同时进行系统自检，以及导航定位、运动轨迹规划等计算，把运算结果发送给农业机器人，控制其按要求单机工作。

所述的遥控终端，是iPAD，或者是笔记本电脑，或者是台式机，或者是智能手机。

本发明还有一个目的，是提供上述农业机器人在ZigBee网络中的无线遥控系统的另外一种实施方式，包括一个串口数据发射器，一个主机主控制器，至少一个从机主控制器，一个主机ZigBee数据收发模块，至少一个从机ZigBee路由器，一个无线网络，一个农业机器人主机，至少一个农业机器人从机，至少六个以上的ZigBee数据节点，主机主控制器和主机ZigBee数据收发模块，安装在农业机器人主机上，从机主控制器和从机ZigBee路由器，安装在农业机器人从机上。

所述的ZigBee数据节点，包括农业机器人主机和农业机器人从机的工作区域内的一个以上的土壤温度、湿度等信息的测量节点，三个以上的作业区域的边界信息测量节点，一个主机气象信息模块节点，一个从机气象信息模块,一个固定在农业机器人主机上的，用于标识主机类型、功能、耕作精度、服务年限、维修记录，身份号码等信息的主机身份识别模块，一个固定在农业机器人从机上的，用于标识从机类型、功能、耕作精度、服务年限、维修记录，身份号码等信息的从机身份识别模块等。

所述的主机ZigBee数据收发模块,包括一个主机ZigBee协调器，一个主机身份识别模块，一个主机存储单元Ⅱ，一个主机作业环境信息模块，一个主机气象信息模块，以及主机其他外设和主机其它传感模块，主机存储单元Ⅱ通过总线与主机ZigBee协调器连接，用于存储主机ZigBee数据收发模块收发数据过程中的信息，主机身份识别模块是一个标识了农业机器人主机细节信息的ZigBee终端，主机作业环境信息模块汇总了农业机器人主机作业区域的各种信息，然后再通过主机ZigBee协调器，上传给主机主控制器，主机气象信息模块，包括一个气象数据采集ZigBee终端，一个数据采集电路，一个温度传感器，一个湿度传感器，一个雨量传感器，一个风向传感器，一个风速传感器和一个气压传感器，温度传感器、湿度传感器、雨量传感器、风向传感器、风速传感器和气压传感器，与数据采集电路电路连接，数据采集电路与气象数据采集ZigBee终端电路连接，主机身份识别模块、主机作业环境信息模块、主机气象信息模块，在主机ZigBee协调器的发起、协调下，与 ZigBee数据节点，共同组成遵守ZigBee通讯协议的无线网络，将农业机器人主机的作业环境信息、气象信息，身份检测信息等，传输给主机主控制器。

所述的从机ZigBee数据收发模块，包括一个从机ZigBee路由器，一个从机身份识别模块，一个存储单元Ⅳ，一个从机作业环境信息模块，一个从机气象信息模块和从机其它传感模块，存储单元Ⅳ通过总线与从机ZigBee路由器连接，用于存储从机ZigBee数据收发模块收发数据过程中的信息，从机身份识别模块是一个标识了农业机器人从机细节信息的ZigBee终端，从机作业环境信息模块汇总了农业机器人从机作业区域的各种信息，然后再通过从机ZigBee路由器，上传给主机ZigBee协调器，从机气象信息模块，同样也包括一个气象数据采集ZigBee终端，一个数据采集电路，一个温度传感器，一个湿度传感器，一个雨量传感器，一个风向传感器，一个风速传感器和一个气压传感器，温度传感器、湿度传感器、雨量传感器、风向传感器、风速传感器和气压传感器，与相对应的数据采集电路电路连接，数据采集电路与相对应的气象数据采集ZigBee终端电路连接，从机身份识别模块、从机作业环境信息模块、从机气象信息模块，在从机ZigBee路由器的路由分配下，与主机ZigBee协调器、ZigBee数据节点，共同组成遵守ZigBee通讯协议的无线网络，接收主机主控制器的控制命令，同时把农业机器人从机的环境信息、气象信息，身份检测信息，以及作业情况信息，传输给主机主控制器。

所述的主机主控制器，包括一个主机串口接收模块，一个主机总线控制器，一个主机触摸屏Ⅰ，一个主机导航定位模块，一个主机系统自检模块，一个主机存储单元Ⅱ，一个主机轨迹规划模块和一个主机中央处理器Ⅰ，主机串口接收模块通过相对应的UART接口，与主机中央处理器Ⅰ连接，主机总线控制器、主机触摸屏Ⅰ、主机导航定位模块、主机系统自检模块、主机存储单元Ⅱ和主机轨迹规划模块，通过总线与主机中央处理器Ⅰ连接。

所述从机主控制器，包括一个从机串口接收模块，一个从机总线控制器，一个从机触摸屏Ⅲ，一个从机导航定位模块，一个从机自检模块，一个从机存储单元Ⅴ，一个从机轨迹规划模块和一个从机中央处理器Ⅲ，从机串口接收模块通过相对应的UART接口，与从机中央处理器Ⅲ连接，从机总线控制器、从机触摸屏Ⅲ、从机导航定位模块、从机自检模块、从机存储单元Ⅴ和从机轨迹规划模块，通过总线与从机中央处理器Ⅲ连接。

所述的农业机器人主机，包括一个农业机器人本体控制器，一个运动控制模块，一个图像处理模块，一个农业机器人机械本体，运动控制模块和图像处理模块通过总线，与农业机器人控制模块连接，运动控制模块驱动农业机器人机械本体做具体的运动，农业机器人本体控制器包括一个中央处理器Ⅱ，一个触摸屏Ⅱ，一个DSP模块，一个存储单元Ⅲ，一个防碰撞模块，触摸屏Ⅱ、DSP模块、存储单元Ⅲ和防碰撞模块，通过总线与中央处理器Ⅱ连接。

所述的农业机器人从机，包括一个农业机器人本体控制器，一个运动控制模块，一个图像处理模块，一个农业机器人机械本体，从机运动控制模块和从机图像处理模块通过总线，与农业机器人本体控制器连接，运动控制模块驱动农业机器人机械本体做具体的运动，农业机器人本体控制器包括一个中央处理器Ⅱ，一个触摸屏Ⅱ，一个DSP模块，一个存储单元Ⅲ，一个防碰撞模块，触摸屏Ⅱ、DSP模块、存储单元Ⅲ和防碰撞模块，通过总线与中央处理器Ⅱ连接。

所述的主机ZigBee数据收发模块和从机ZigBee数据收发模块，电路结构完全一致。

所述的农业机器人主机主控制器和从机主控制器，电路结构完全一致。

所述的串口数据发射器，把操作者在遥控终端的编辑的控制命令转化为数据信息，并发射出去，农业机器人主机主控制器通过主机串口接收模块，接收到控制信息后，调动主机ZigBee数据收发模块，获取农业机器人主机身份信息，若符合控制信息中的农业机器人群控的主机身份检测信息，进行主机系统自检，驱动主机ZigBee协调器，选择一个信道和网络标识，然后建立ZigBee网络，获取主机周围的从机个数、位置信息，调动从机自检并汇集，并完成群控作业队形编队，在此过程中，从机上的ZigBee协调器器件，按照 ZigBee网络协议，成为从机ZigBee路由器，成为主机和从机通讯的纽带，在主机的农业机器人主控制器和从机主控制器之间，传递信息，从机不再从从机串口接收模块接受控制命令，农业机器人主机主控制器获取农业机器人主机和农业机器人从机的作业环境信息、气象信息，以及导航定位、群控作业队形后，进行主、从机的运动轨迹规划计算，把运算结果发送给农业机器人主机，以及从机Ⅱ、从机Ⅲ、从机Ⅳ等，控制其按要求群控作业。

所述的遥控终端，可以是iPAD，也可以是笔记本电脑，还可以是台式机，还可以是智能手机。

综上所述，本发明提供的ZigBee网络中的农业机器人无线遥控系统，不仅能遥控农业机器人单机运行，自动设计和规划工作路径，使其按照遥控命令要求进行作业，还能通过ZigBee网络，调动周围信息，进行组团群控，高效配合完成农机作业，在此过程中，农业机器人还能利用视觉反馈信号、防碰撞传感模块对其工作路径进行实时调整，实现了良好的互动，提高了农业机器人的工作效率，减轻了操作人员的工作强度。

附图说明

图1是ZigBee网络中的农业机器人遥控工作示意图。

图2 是农业机器人单机工作示意图；

图3是农业机器人单机工作的控制示意图；

图4是农业机器人单机工作时的控制框图；

图5是农业机器人群控工作示意图；

图6是农业机器人群控工作时的控制示意图；

图7是农业机器人群控工作时主机控制示意图；

图8是农业机器人群控工作时从机控制示意图；

图9是农业机器人本体控制示意图；

图10是作业环境信息模块的信息获取示意图；

图11是气象信息获取模块的信息获取示意图。

附图标记

1.操作人员；2.遥控终端；21.iPAD；22.笔记本电脑；23.台式机；24智能手机，3.串口数据发射器；4.数据信息；44.主机数据信息；42.从机数据信息；5.农业机器人主控制器；51.串口接收模块；52.总线控制器；53.触摸屏Ⅰ；54.导航定位模块；55.系统自检模块；56.存储单元Ⅱ；57.轨迹规划模块；58.中央处理器Ⅰ；6.ZigBee数据收发模块；61.ZigBee协调器；62.其他外设；63.身份识别模块；64.存储单元Ⅰ；65.作业环境信息模块；66.气象信息模块；661.气象数据采集ZigBee终端；662.数据采集电路；6631.温度传感器；6632.湿度传感器；6633.雨量传感器；6634.风向传感器；6635.风速传感器；6636.气压传感器；67.其它传感模块；7.ZigBee数据终端；71.ZigBee数据终端Ⅰ；72.ZigBee数据终端Ⅱ；7N.ZigBee数据终端N；8.无线网络；8A1.无线网络AⅠ；8A2.无线网络AⅡ；8A3.无线网络AⅢ；8B1.无线网络BⅠ；8B2.无线网络BⅡ；9.农业机器人；91.农业机器人本体控制器；911.中央处理器Ⅱ；912.触摸屏Ⅱ；913.DSP模块；914.存储单元Ⅲ；915.防碰撞模块；92.运动控制模块；93.图像处理模块；94.农业机器人机械本体；9A1.农业机器人AⅠ；9A2.农业机器人AⅡ；9A3.农业机器人AⅢ； 9B11.农业机器人主机Ⅰ；9B115.主机主控制器；9B1151.主机串口接收模块；9B1152.主机总线控制器；9B1153. 主机触摸屏Ⅰ；9B1154.主机导航定位模块；9B1155.主机系统自检模块；9B1156.主机存储单元Ⅰ； 9B1157.主机轨迹规划模块；9B1158.主机中央处理器Ⅰ；9B116.主机ZigBee数据收发模块；9B1161.主机ZigBee协调器；9B1162.主机其他外设Ⅰ；9B1163.主机身份识别模块；9B1164.主机存储单元Ⅱ；9B1165.主机作业环境信息模块；9B1166.主机气象信息模块； 9B119.农业机器人主机；9B12.从机Ⅱ；9B125.从机主控制器；9B1251.从机串口接收模块；9B1252.从机总线控制器；9B1253.从机触摸屏Ⅲ；9B1254.从机导航定位模块；9B1255.从机系统自检模块；9B1256.存储单元Ⅴ； 9B1257.从机轨迹规划模块；9B1258.从机中央处理器Ⅰ；9B126.从机ZigBee数据收发模块；9B1212.从机ZigBee路由器；9B1262.其他外设Ⅱ；9B1263.从机身份识别模块；9B1264.存储单元Ⅳ；9B1265.从机作业环境信息模块；9B1266.从机气象信息模块；9B1267.从机其它传感模块； 9B129.农业机器人从机；9B13.从机Ⅲ；9B1312.从机ZigBee路由器Ⅱ； 9B135.从机主控制器Ⅲ；9B14.从机Ⅳ；9B1412.从机ZigBee路由器Ⅲ；9B145.从机主控制器Ⅳ；9B21.农业机器人主机Ⅱ；9B22.从机ⅡⅡ；9B23. 从机ⅡⅢ；9B24.从机ⅡⅣ；10.遥控操作区；11.农业机器人工作区域；12.ZigBee 路由器；下面是结合附图对所述的一种ZigBee网络中的农业机器人无线遥控系统进一步说明。

具体实施方式

图1是本发明的ZigBee网络中的农业机器人遥控信息传输示意图。操作人员1，在遥控操作区10，通过控制终端2，下达农业机器人的相关工作命令，该命令信息经过处理之后，成为数据信息4，经串口发射模块3，传输给农业机器人主控制器5，农业机器人主控制器5接收该命令信息后，向ZigBee数据收发模块6调用ZigBee网络8中的数据节点7 的相关信息，同时向农业机器人9发送相关的运动控制命令。

图2 是农业机器人单机工作示意图；图3是农业机器人单机工作的控制示意图；图4是农业机器人单机工作时的控制框图；图9是农业机器人本体控制示意图；图10是作业环境信息模块的信息获取示意图；图11是气象信息获取模块的信息获取示意图。

图2、3、4、9、10、11给出了本发明的ZigBee网络中的农业机器人无线遥控系统的第一种实施方式。

参见图2，农业机器人9A1、9A2、9A3，在农业机器人工作区域11中单机工作，分别调用各自附近的ZigBee节点，构成独立的的独立ZigBee网络8A1、8A2、8A3。

参见图3、图4，本发明的ZigBee网络中的农业机器人无线遥控系统，包括一个串口数据发射器3，一个农业机器人主控制器5，一个ZigBee数据收发模块6，一个无线网络 8，一个农业机器人9，至少六个以上的ZigBee数据节点7，农业机器人主控制器5和ZigBee数据收发模块6安装在农业机器人9上。

参见图3、图4、图10，所述的ZigBee数据节点7，包括农业机器人9工作区域内的一个以上的土壤温度、湿度等信息的测量节点，三个以上的作业区域的边界信息测量节点，至少一个以上的作业区域空气温度、湿度、风力、风向、降水量等信息的测量节点，一个固定在农业机器人9上的，用于标识农业机器人的类型、功能、耕作精度、服务年限、维修记录，身份号码等信息的身份识别模块63等。

参见图4、图11，所述的ZigBee数据收发模块6，包括一个ZigBee协调器61，一个身份识别模块63，一个存储单元Ⅰ64，一个作业环境信息模块65，一个气象信息模块66，以及其他外设62和其它传感模块67，存储单元Ⅰ64通过总线与ZigBee协调器61连接，用于存储ZigBee数据收发模块6收发数据过程中的信息，身份识别模块63是一个标识了标识农业机器人9的细节信息的ZigBee终端，作业环境信息模块65汇总了农业机器人9的作业区域各种信息，然后再通过ZigBee协调器61，上传给农业机器人主控制器5，气象信息模块66，包括一个气象数据采集ZigBee终端661，一个数据采集电路662，一个温度传感器 6631，一个湿度传感器6632，一个雨量传感器6633，一个风向传感器6634，一个风速传感器 6635和一个气压传感器6636，温度传感器6631、湿度传感器6632、雨量传感器6633、风向传感器6634、风速传感器6635和气压传感器6636，与数据采集电路662电路连接，数据采集电路662与气象数据采集ZigBee终端661电路连接，身份识别模块63、作业环境信息模块 65、气象信息模块66，在ZigBee协调器61的发起、协调下，与ZigBee数据节点7，共同组成遵守ZigBee通讯协议的无线网络8，将农业机器人9的作业环境信息、气象信息，身份检测信息等，传输给农业机器人主控制器5。

参见图4，所述的农业机器人主控制器5，包括一个串口接收模块51，一个总线控制器52，一个触摸屏Ⅰ53，一个导航定位模块54，一个系统自检模块55，一个存储单元Ⅱ56，一个轨迹规划模块57和一个中央处理器Ⅰ58，串口接收模块51通过UART接口，与中央处理器Ⅰ58连接，总线控制器52、触摸屏Ⅰ53、导航定位模块54、系统自检模块55、存储单元Ⅱ56和轨迹规划模块57，通过总线与中央处理器Ⅰ58连接。

参见图9，所述的农业机器人9，包括一个农业机器人控制模块91，一个运动控制模块92，一个图像处理模块93，一个农业机器人机械本体94，运动控制模块92和图像处理模块93通过总线，与农业机器人控制模块91连接，运动控制模块92驱动农业机器人机械本体94做具体的运动，农业机器人控制模块91，包括一个中央处理器Ⅱ911，一个触摸屏Ⅱ912，一个DSP模块913，一个存储单元Ⅲ914，一个防碰撞模块915，触摸屏Ⅱ912、DSP模块913、存储单元Ⅲ914和防碰撞模块915，通过总线与中央处理器Ⅱ911连接。

参见图3、图4、图9、图10、图11，所述的串口数据发射器3，把操作者1在遥控终端2的编辑的控制命令转化为数据信息4，并发射出去，农业机器人主控制器5通过串口接收模块51，接收到控制信息后，调动ZigBee数据收发模块6，获取农业机器人身份信息，若符合控制信息中的身份检测信息，则驱动ZigBee协调器61，建立ZigBee网络，获取作业环境信息、气象信息等，同时进行系统自检，以及导航定位、运动轨迹规划等计算，把运算结果发送给农业机器人9，控制其按要求单机工作。

参见图3，所述的遥控终端2，可以是iPAD21，也可以是笔记本电脑22，还可以是台式机23，还可以是智能手机24。

图5、6、7、 8、9、10、11给出了本发明的ZigBee网络中的农业机器人无线遥控系统的第二种实施方式。

参见图5，在农业机器人工作区域11，农业机器人9B11作为农业机器人主机1，与农业机器人从机9B12、9B13、9B14共同组成一个农业机器人群控团队，9B21作为农业机器人主机2，农业机器人从机9B22、9B23、9B24共同组成另外一个农业机器人群控团队，两个机器人群控团队，各自调用周围的ZigBee节点，组成独立的ZigBee网络8B1、8B2。

参见图6，本发明的ZigBee网络中的农业机器人无线遥控系统，包括一个串口数据发射器3，一个主机主控制器9B115，至少一个从机主控制器9B125，一个主机ZigBee数据收发模块9B116，至少一个从机ZigBee路由器9B1212，一个无线网络8，一个农业机器人主机9B119，至少一个农业机器人从机9B129，至少六个以上的ZigBee数据节点7，主机主控制器9B115和主机ZigBee数据收发模块9B116，安装在农业机器人主机9B119,上，从机主控制器9B125和从机ZigBee路由器9B1212，安装在农业机器人从机9B129上。

参见图6、7、8、10，所述的ZigBee数据节点（7），包括农业机器人主机9B119和农业机器人从机9B129的工作区域内的一个以上的土壤温度、湿度等信息的测量节点，三个以上的作业区域的边界信息测量节点，一个主机气象信息模块9B1166节点，一个从机气象信息模块9B1266一个固定在农业机器人主机9B119上的，用于标识主机类型、功能、耕作精度、服务年限、维修记录，身份号码等信息的主机身份识别模块9B1163，一个固定在农业机器人从机9B129上的，用于标识从机类型、功能、耕作精度、服务年限、维修记录，身份号码等信息的从机身份识别模块9B1263等。

参见图7、11，所述的主机ZigBee数据收发模块9B116，包括一个主机ZigBee协调器9B1161，一个主机身份识别模9B1163，一个主机存储单元Ⅱ9B1164，一个主机作业环境信息模块9B1165，一个主机气象信息模块9B1166，以及主机其他外设Ⅰ9B1162和主机其它传感模块9B1167，主机存储单元Ⅱ9B1164通过总线与主机ZigBee协调器9B1161连接，用于存储主机ZigBee数据收发模块9B116收发数据过程中的信息，主机身份识别模块 9B1163是一个标识了农业机器人主机9B119细节信息的ZigBee终端，主机作业环境信息模块9B1165汇总了农业机器人主机9B119作业区域的各种信息，然后再通过主机ZigBee协调器9B1161，上传给主机主控制器9B115，主机气象信息模块9B1166，包括一个气象数据采集ZigBee终端661，一个数据采集电路662，一个温度传感器6631，一个湿度传感器6632，一个雨量传感器6633，一个风向传感器6634，一个风速传感器6635和一个气压传感器 6636，温度传感器6631、湿度传感器6632、雨量传感器6633、风向传感器6634、风速传感器 6635和气压传感器6636，与数据采集电路662电路连接，数据采集电路662与气象数据采集ZigBee终端661电路连接，主机身份识别模块9B1163、主机作业环境信息模块9B1165、主机气象信息模块9B1166，在主机ZigBee协调器9B1161的发起、协调下，与ZigBee数据节点7，共同组成遵守ZigBee通讯协议的无线网络8，将农业机器人主机9B119的作业环境信息、气象信息，身份检测信息等，传输给主机主控制器9B115。

参见图8、11，所述的从机ZigBee数据收发模块9B126，包括一个从机ZigBee路由器9B1212，一个从机身份识别模块9B1263，一个存储单元Ⅳ9B1264，一个从机作业环境信息模块9B1265，一个从机气象信息模块9B1266，以及其他外设Ⅱ9B1262和从机其它传感模块9B1267，存储单元Ⅳ9B1264通过总线与从机ZigBee路由器9B12121连接，用于存储从机ZigBee数据收发模块9B126收发数据过程中的信息，从机身份识别模块9B1263，是一个标识了农业机器人从机9B129细节信息的ZigBee终端，从机作业环境信息模块9B1265汇总了农业机器人从机9B129作业区域的各种信息，然后再通过从机ZigBee路由器9B1212，上传给主机ZigBee协调器9B1161，从机气象信息模块9B1266，包括一个气象数据采集ZigBee终端661，一个数据采集电路662，一个温度传感器6631，一个湿度传感器6632，一个雨量传感器6633，一个风向传感器6634，一个风速传感器6635和一个气压传感器6636，温度传感器6631、湿度传感器6632、雨量传感器6633、风向传感器6634、风速传感器6635和气压传感器6636，与数据采集电路662电路连接，数据采集电路662与气象数据采集ZigBee终端661电路连接，从机身份识别模块9B1263、从机作业环境信息模块9B1265、从机气象信息模块9B1266，在从机ZigBee路由器9B1212的路由分配下，与主机ZigBee协调器9B1161、ZigBee数据节点7，共同组成遵守ZigBee通讯协议的无线网络8，接收主机主控制器9B115 的控制命令，同时把农业机器人从机9B129的环境信息、气象信息，身份检测信息，以及作业情况信息，传输给主机主控制器9B115。

参见图7，所述的主机主控制器9B115，包括一个主机串口接收模块9B1151，一个主机总线控制器9B1152，一个主机触摸屏Ⅰ9B1153，一个主机导航定位模块9B1154，一个主机系统自检模块9B1155，一个主机存储单元Ⅰ9B1156，一个主机轨迹规划模块9B1157 和一个主机中央处理器Ⅰ9B1158，主机串口接收模块9B1151通UART接口，与主机中央处理器Ⅰ9B1158连接，主机总线控制器9B1152、主机触摸屏Ⅰ9B1153、主机导航定位模块9B1154、主机系统自检模块9B1155、主机存储单元Ⅰ9B1156和主机轨迹规划模块9B1157，通过总线与主机中央处理器Ⅰ9B1158连接。

参见图8，所述从机主控制器9B125，包括一个从机串口接收模块9B1251，一个从机总线控制器9B1252，一个从机触摸屏Ⅲ9B1253，一个从机导航定位模块9B1254，一个从机自检模块9B1255，一个从机存储单元Ⅴ9B1256，一个从机轨迹规划模块9B1257和一个从机中央处理器Ⅲ9B1258，从机串口接收模块9B1251通过UART接口，与从机中央处理器Ⅲ9B1258连接，从机总线控制器9B1252、从机触摸屏Ⅲ9B1253、从机导航定位模块9B1254、从机自检模块9B1255、从机存储单元Ⅴ9B1256和从机轨迹规划模块9B1257，通过总线与从机中央处理器Ⅲ9B1258连接。

参见图7、9，所述的农业机器人主机9B119，包括一个农业机器人本体控制器91，一个运动控制模块92，一个图像处理模块93，一个农业机器人机械本体94，运动控制模块 92和图像处理模块93通过总线，与农业机器人控制模块91连接，运动控制模块92驱动农业机器人机械本体94做具体的运动，农业机器人控制模块91包括一个中央处理器Ⅱ911，一个触摸屏Ⅱ912，一个DSP模块913，一个存储单元Ⅲ914，一个防碰撞模块915，触摸屏Ⅱ912、DSP模块913、存储单元Ⅲ914和防碰撞模块915，通过总线与中央处理器Ⅱ911连接。

参见图8、9，所述的农业机器人从机1219，包括一个农业机器人本体控制器91，一个运动控制模块92，一个图像处理模块93，一个农业机器人机械本体94，运动控制模块92和图像处理模块93通过总线，与农业机器人控制模块91连接，运动控制模块92驱动农业机器人机械本体94做具体的运动，农业机器人控制模块91包括一个中央处理器Ⅱ911，一个触摸屏Ⅱ912，一个DSP模块913，一个存储单元Ⅲ914，一个防碰撞模块915，触摸屏Ⅱ912、DSP模块913、存储单元Ⅲ914和防碰撞模块915，通过总线与中央处理器Ⅱ911连接。

参见图7、8，所述的主机ZigBee数据收发模块9B116和从机ZigBee数据收发模块9B126，电路结构完全一致，所述的农业机器人主机主控制器9B115和从机主控制器9B125，电路结构完全一致。

参见图5、6、7、 8、9、10、11，所述的串口数据发射器3，把操作者1在遥控终端2 的编辑的控制命令转化为数据信息4，并发射出去，农业机器人主机主控制器9B115通过主机串口接收模块9B1151，接收到控制信息4后，调动主机ZigBee数据收发模块9B116，获取农业机器人主机9B119身份信息，若符合控制信息中的农业机器人群控的主机身份检测信息，进行主机系统自检，驱动主机ZigBee协调器9B1161，选择一个信道和网络标识，然后建立ZigBee网络，获取主机周围的从机个数、位置信息，调动从机自检并汇集，并完成群控作业队形编队，在此过程中，从机上的ZigBee协调器器件，按照ZigBee网络协议，成为从机ZigBee路由器9B1212，成为主机和从机通讯的纽带，在主机的农业机器人主控制器 9B115和从机主控制器9B125之间，传递信息，从机不再从从机串口接收模块9B1251接受控制命令，农业机器人主机主控制器9B115获取农业机器人主机9B119和农业机器人从机9B129的作业环境信息、气象信息，以及导航定位、群控作业队形后，进行主、从机的运动轨迹规划计算，把运算结果发送给农业机器人主机9B119，以及从机Ⅱ9B12、从机Ⅲ9B13、从机Ⅳ9B14等，控制其按要求群控作业。

参见图6，所述的遥控终端2，可以是iPAD21，也可以是笔记本电脑22，还可以是台式机23，还可以是智能手机24。

综上所述，本发明的ZigBee网络中的农业机器人无线遥控系统，不仅能遥控农业机器人单机运行，自动设计和规划工作路径，使其按照遥控命令要求进行作业，还能通过ZigBee网络，调动周围信息，进行组团群控，高效配合完成农机作业，在此过程中，农业机器人还能利用视觉反馈信号、防碰撞传感模块对其工作路径进行实时调整，实现了良好的互动，提高了农业机器人的工作效率，减轻了操作人员的工作强度。

本发明的本发明的ZigBee网络中的农业机器人无线遥控系统，可以不改变现有农机的控制架构和控制电路，不用重新布线，不改变农机的机械本体布局，对其进行升级改造，使其快速成为一台农业机器人，提高控制精确度和工作效率，同时也可以在多台农业机器人中间，快速搭建农业机器人工作群组，提高农机作业的时效性，以及单个劳动力的生产率，间接提高农产品产量，降低农产品价格。

根据上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更和修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种ZigBee网络中的农业机器人无线遥控系统，其特征在于，该系统包括一个串口数据发射器（3），一个农业机器人主控制器（5），一个ZigBee数据收发模块（6），一个无线网络（8），一个农业机器人（9），若干个ZigBee数据节点（7），所述的农业机器人主控制器（5）和ZigBee数据收发模块（6）安装在农业机器人（9）上；

所述的ZigBee数据节点（7），包括农业机器人（9）工作区域内的一个以上的土壤温度、湿度信息的测量节点，三个以上的作业区域的边界信息测量节点，至少一个以上的作业区域空气温度、湿度、风力、风向、降水量信息的测量节点；

所述的ZigBee数据收发模块（6），包括一个ZigBee协调器（61），一个身份识别模块（63），一个存储单元Ⅰ（64），一个作业环境信息模块（65），一个气象信息模块（66），和其它传感模块（67），存储单元Ⅰ（64）通过总线与ZigBee协调器（61）连接，用于存储ZigBee数据收发模块（6）收发数据过程中的信息，身份识别模块（63）是一个标识了标识农业机器人（9）的细节信息的ZigBee终端，作业环境信息模块（65）汇总了农业机器人（9）作业区域的各种信息，然后再通过ZigBee协调器（61），上传给农业机器人主控制器（5），气象信息模块（66），包括一个气象数据采集ZigBee终端（661），一个数据采集电路（662），一个温度传感器（6631），一个湿度传感器（6632），一个雨量传感器（6633），一个风向传感器（6634），一个风速传感器（6635）和一个气压传感器（6636），温度传感器（6631）、湿度传感器（6632）、雨量传感器（6633）、风向传感器（6634）、风速传感器（6635）和气压传感器（6636），与数据采集电路（662）电路连接，数据采集电路（662）与气象数据采集ZigBee 终端（661）电路连接，身份识别模块（63）、作业环境信息模块（65）、气象信息模块（66），在 ZigBee协调器（61）的发起、协调下，与ZigBee数据节点（7），共同组成遵守ZigBee通讯协议的无线网络（8），将农业机器人（9）的作业环境信息、气象信息，身份检测信息，传输给农业机器人主控制器（5）；

所述的农业机器人主控制器（5），包括一个串口接收模块（51），一个总线控制器（52），一个触摸屏Ⅰ（53），一个导航定位模块（54），一个系统自检模块（55），一个存储单元 Ⅱ（56），一个轨迹规划模块（57）和一个中央处理器Ⅰ（58），串口接收模块（51）通过UART 接口，与中央处理器Ⅰ（58）连接，总线控制器（52）、触摸屏Ⅰ（53）、导航定位模块（54）、系统自检模块（55）、存储单元Ⅱ（56）和轨迹规划模块（57），通过总线与中央处理器Ⅰ（58）连接；

所述的农业机器人（9），包括一个农业机器人控制模块（91），一个运动控制模块（92），一个图像处理模块（93），一个农业机器人机械本体（94），运动控制模块（92）和图像处理模块（93）通过总线，与农业机器人控制模块（91）连接，运动控制模块（92）驱动农业机器人机械本体（94）做具体的运动，农业机器人控制模块（91）包括一个中央处理器Ⅱ（911），一个触摸屏Ⅱ（912），一个DSP模块（913），一个存储单元Ⅲ（914），一个防碰撞模块（915），触摸屏Ⅱ（912）、DSP模块（913）、存储单元Ⅲ（914）和防碰撞模块（915），通过总线与中央处理器 Ⅱ（911）连接；

所述的串口数据发射器（3），把操作者（1）在遥控终端（2）的编辑的控制命令转化为数据信息（4），并发射出去，农业机器人主控制器（5）通过串口接收模块（51），接收到控制信息后，调动ZigBee数据收发模块（6），获取农业机器人身份信息，若符合控制信息中的身份检测信息，则驱动ZigBee协调器（61），建立ZigBee网络，获取作业环境信息、气象信息，同时进行系统自检，以及导航定位、运动轨迹规划计算，把运算结果发送给农业机器人（9），控制其按要求单机工作。

2.根据权利要求1所述的ZigBee网络中的农业机器人无线遥控系统，其特征在于，所述的遥控终端（2）是iPAD（21）或者是笔记本电脑（22）或者是台式机（23）或者是智能手机（24）。

3.一种ZigBee网络中的农业机器人无线遥控系统，其特征在于，该系统包括一个串口数据发射器（3），一个主机主控制器（9B115），至少一个从机主控制器（9B125），一个主机ZigBee数据收发模块（9B116），至少一个从机ZigBee路由器（9B1212），一个无线网络（8），一个农业机器人主机（9B119），至少一个农业机器人从机（9B129），至少六个以上的ZigBee 数据节点（7），主机主控制器（9B115）和主机ZigBee数据收发模块（9B116），安装在农业机器人主机（9B119）上，从机主控制器（9B125）和从机ZigBee路由器（9B1212），安装在农业机器人从机（9B129）上；

所述的ZigBee数据节点（7），包括农业机器人主机（9B119）和农业机器人从机（9B129）的工作区域内的一个以上的土壤温度、湿度信息的测量节点，三个以上的作业区域的边界信息测量节点，一个主机气象信息模块（9B1166）节点；

所述的主机ZigBee数据收发模块（9B116），包括一个主机ZigBee协调器（9B1161），一个主机身份识别模块（9B1163），一个主机存储单元Ⅱ（9B1164），一个主机作业环境信息模块（9B1165），一个主机气象信息模块（9B1166）和主机其它传感模块（9B1167），主机存储单元Ⅱ（9B1164）通过总线与主机ZigBee协调器（9B1161）连接，用于存储主机ZigBee数据收发模块（9B116）收发数据过程中的信息，主机身份识别模块（9B1163）是一个标识了农业机器人主机（9B119）细节信息的ZigBee终端，主机作业环境信息模块（9B1165）汇总了农业机器人主机（9B119）作业区域的各种信息，然后再通过主机 ZigBee协调器（9B1161），上传给主机主控制器（9B115），主机气象信息模块（9B1166），包括一个气象数据采集ZigBee终端（661），一个数据采集电路（662），一个温度传感器（6631），一个湿度传感器（6632），一个雨量传感器（6633），一个风向传感器（6634），一个风速传感器（6635）和一个气压传感器（6636），温度传感器（6631）、湿度传感器（6632）、雨量传感器（6633）、风向传感器（6634）、风速传感器（6635）和气压传感器（6636），与数据采集电路（662）电路连接，数据采集电路（662）与气象数据采集ZigBee终端（661）电路连接，主机身份识别模块（9B1163）、主机作业环境信息模块（9B1165）、主机气象信息模块（9B1166），在主机ZigBee协调器（9B1161）的发起、协调下，与ZigBee数据节点（7），共同组成遵守ZigBee通讯协议的无线网络（8），将农业机器人主机（9B119）的作业环境信息、气象信息，身份检测信息，传输给主机主控制器（9B115）；从机ZigBee数据收发模块（9B126），包括一个从机ZigBee路由器（9B1212），一个从机身份识别模块（9B1263），一个存储单元Ⅳ（9B1264），一个从机作业环境信息模块（9B1265），一个从机气象信息模块（9B1266）和从机其它传感模块（9B1267），存储单元Ⅳ（9B1264）通过总线与从机ZigBee路由器（9B1212）连接，用于存储从机ZigBee数据收发模块（9B126）收发数据过程中的信息，从机身份识别模块（9B1263）是一个标识了农业机器人从机（9B129）细节信息的ZigBee终端，从机作业环境信息模块（9B1265）汇总了农业机器人从机（9B129）作业区域的各种信息，然后再通过从机ZigBee 路由器（9B1212），上传给主机ZigBee协调器（9B1161），从机气象信息模块（9B1266），同样也包括一个气象数据采集ZigBee终端（661），一个数据采集电路（662），一个温度传感器（6631），一个湿度传感器（6632），一个雨量传感器（6633），一个风向传感器（6634），一个风速传感器（6635）和一个气压传感器（6636），温度传感器（6631）、湿度传感器（6632）、雨量传感器（6633）、风向传感器（6634）、风速传感器（6635）和气压传感器（6636），与相对应的数据采集电路（662）电路连接，数据采集电路（662）与相对应的气象数据采集ZigBee终端（661）电路连接，从机身份识别模块（9B1263）、从机作业环境信息模块（9B1265）、从机气象信息模块（9B1266），在从机ZigBee路由器（9B1212）的路由分配下，与主机ZigBee协调器（9B1161）、ZigBee数据节点（7），共同组成遵守ZigBee通讯协议的无线网络（8），接收主机主控制器（9B115）的控制命令，同时把农业机器人从机（9B129）的环境信息、气象信息，身份检测信息，以及作业情况信息，传输给主机主控制器（9B115）；

所述的主机主控制器（9B115），包括一个主机串口接收模块（9B1151），一个主机总线控制器（9B1152），一个主机触摸屏Ⅰ（9B1153），一个主机导航定位模块（9B1154），一个主机系统自检模块（9B1155），一个主机存储单元Ⅰ（9B1156），一个主机轨迹规划模块（9B1157）和一个主机中央处理器Ⅰ（9B1158），主机串口接收模块（9B1151）通过相对应的 UART接口，与主机中央处理器Ⅰ（9B1158）连接，主机总线控制器（9B1152）、主机触摸屏 Ⅰ（9B1153）、主机导航定位模块（9B1154）、主机系统自检模块（9B1155）、主机存储单元Ⅰ（9B1156）和主机轨迹规划模块（9B1157），通过总线与主机中央处理器Ⅰ（9B1158）连接；所述从机主控制器（9B125），包括一个从机串口接收模块（9B1251），一个从机总线控制器（9B1252），一个从机触摸屏Ⅲ（9B1253），一个从机导航定位模块（9B1254），一个从机自检模块（9B1255），一个从机存储单元Ⅴ（9B1256），一个从机轨迹规划模块（9B1257）和一个从机中央处理器Ⅲ（9B1258），从机串口接收模块（9B1251）通过相对应的UART接口，与从机中央处理器Ⅲ（9B1258）连接，从机总线控制器（9B1252）、从机触摸屏Ⅲ（9B1253）、从机导航定位模块（9B1254）、从机自检模块（9B1255）、从机存储单元Ⅴ（9B1256）和从机轨迹规划模块（9B1257），通过总线与从机中央处理器Ⅲ（9B1258）连接；

所述的农业机器人主机（9B119），包括一个农业机器人本体控制器（91），一个运动控制模块（92），一个图像处理模块（93），一个农业机器人机械本体（94），运动控制模块（92）和图像处理模块（93）通过总线，与农业机器人本体控制器（91）连接，运动控制模块（92）驱动农业机器人机械本体（94）做具体的运动；

所述的农业机器人从机（9B129），同样也包括一个农业机器人本体控制器（91），一个运动控制模块（92），一个图像处理模块（93），一个农业机器人机械本体（94），所述农业机器人从机（9B129）的运动控制模块（92）和所述农业机器人从机（9B129）的图像处理模块（93）通过总线，与所述农业机器人从机（9B129）的农业机器人本体控制器（91）连接，所述农业机器人从机（9B129）的运动控制模块（92）驱动所述农业机器人从机（9B129）的农业机器人机械本体（94）做具体的运动；所述农业机器人从机（9B129）的农业机器人本体控制器（91）包括一个中央处理器Ⅱ（911），一个触摸屏Ⅱ（912），一个DSP模块（913），一个存储单元Ⅲ（914），一个防碰撞模块（915），触摸屏Ⅱ（912）、DSP模块（913）、存储单元Ⅲ（914）和防碰撞模块（915），通过总线与中央处理器Ⅱ（911）连接。

4.根据权利要求3所述的一种ZigBee网络中的农业机器人无线遥控系统，其特征在于，所述的主机ZigBee数据收发模块（9B116）和从机ZigBee数据收发模块（9B126），电路结构完全一致。

5.根据权利要求3所述的一种ZigBee网络中的农业机器人无线遥控系统，其特征在于，所述的农业机器人的主机主控制器（9B115）和从机主控制器（9B125），电路结构完全一致。