CN111002310A - 适用于机械臂与pc间的数据通信方法及*** - Google Patents

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周振华
吕天予
刘铁龙
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Abstract

本发明提供了一种适用于机械臂与PC间的数据通信方法及***，包括：建立UDP连接步骤：底层通信采用UDP协议传输，在在UDP报文之前添加数据报文头；添加Type字段步骤：添加Type字段至所述数据报文头，利用Type字段划分数据类型，使用设定编码算法。实现使用频率最大的数据类型对应的type字段。本发明可以保证在医疗机械臂的使用场景中的数据传输安全；本发明可以实现长数据传输过程中的批次传输、断点续传、传输频率智能控制。

Description

适用于机械臂与PC间的数据通信方法及***
技术领域
本发明涉及数据通信领域，具体地，涉及适用于机械臂与PC间的数据通信方法及***，尤其是一种用于机械臂有限资源下数据通信方法。
背景技术
传统的PC与机械臂的数据交互方式为直接使用TCP或UDP发送协议，使用TCP协议可以保证数据的可靠性但是会占用更多的机械臂***资源，数据包的传输效率也低。使用UDP协议可以高效传输数据的同时机械臂***资源的占用率也较小，但是UDP数据传输不可靠，无法在医疗机械臂的使用场景中保证数据的安全传输。
专利文献109861927A公开了一种传输层多路径通信方法，包括以下步骤：S1，在网络协议的应用层和传输层之间部署MPTUP层，所述MPTUP层向上对应用层提供接口，向下利用多条路径建立TCP主流和多条UDP子流进行传输层多路径通信；S2，通过第一预设方式在连接发起方和连接接受方之间发起连接，其中，握手过程中SYN、SYN/ACK和ACK报文均携带MP_CAPABLE字段；S3，所述连接发起方与所述连接接受方通过TCP连接进行数据通信，在所述连接发起方与所述连接接受方均支持MPTUP传输层多路径传输时，所述连接发起方或所述连接接受方建立所述UDP子流，并通过所述UDP子流发送和接收数据；S4，所述连接接受方或所述连接发起方断开所述UDP子流；S5，所述连接发起方或所述连接接受方停止所述MPTUP传输层多路径传输，以第二预设方式结束数据通信。该专利在医疗机械臂的使用场景中并不可靠，无法在医疗机械臂的使用场景中保证数据的安全传输。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于机械臂与PC间的数据通信方法及***。
根据本发明提供的一种适用于机械臂与PC间的数据通信方法，包括：建立UDP连接步骤：底层通信采用UDP协议传输，在UDP报文之前添加数据报文头；添加Type字段步骤：添加Type字段至所述数据报文头，利用Type字段划分数据类型，使用设定编码算法。实现使用频率最大的数据类型对应的type字段最短。
优选地，所述Type字段为变长字段，Type字段长度小于8bit。
优选地，还包括：添加Random字段步骤：添加Random字段至所述数据报文头，所述Random字段为定长字段；所述Random字段的长度为32位。
优选地，还包括：添加Seq字段步骤：添加Seq字段至所述数据报文头，利用Seq字段在发送长数据时，拆分数据；所述Seq字段为定长字段；所述Seq字段的长度为32位；所述长数据为长度大于1742字节的长数据。
优选地，添加Seq字段步骤还包括：长数据拆分为快步骤：利用Seq字段将长数据拆分为一个或者多个块；记录编号步骤：利用Seq字段记录块的编号。
优选地，块的大小为1000字节。
优选地，还包括：添加Check字段步骤：添加Check字段至所述数据报文头，记录发送校验信息于Check字段；所述发送校验信息为利用设定校验算法校验发送方所发送数据后获取的发送校验信息。
优选地，所述Check字段为变长字段；所述Check字段的长度为64位或者128位。
优选地，还包括：获取接收校验数据步骤：接收方接收到数据后校验接收到的数据，获得接受校验数据；校验信息比对步骤：将接受校验数据与发送校验数据进行对比，获得校验比较信息；校验控制步骤：根据校验比较信息，输出重新发送控制信息或者校验一致信息。
根据本发明提供的一种适用于机械臂与PC间的数据通信***，其特征在于，包括：传输控制模块；所述传输控制模块能够执行适用于机械臂与PC间的数据通信方法。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明可以保证在医疗机械臂的使用场景中的数据传输安全；
2、本发明可以实现长数据传输过程中的批次传输、断点续传、传输频率智能控制；
3、通过对重要数据的头部添加random字段，实现了数据在传输过程中的送达反馈；
4、通过添加seq字段保证了长数据在切片传输中的断点续传，通过添加check字段保证了数据传输过程中的一致性；
5、通过使用相关的编码算法实现了附加信息最小化；
6、传输过程中定期反馈机器当前的状态，使得数据发送的频率可控，从而保证对机械臂影响最小化。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的流程示意图。
图2为本发明中的数据报文头示意图。
图3为本发明中的元数据发送流程示意图。
图4为本发明中的长数据发送流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1-图4所示，根据本发明提供的一种适用于机械臂与PC间的数据通信方法，包括：建立UDP连接步骤：底层通信采用UDP协议传输，在UDP报文之前添加数据报文头；添加Type字段步骤：添加Type字段至所述数据报文头，利用Type字段划分数据类型，使用设定编码算法。实现使用特定频率的数据类型对应的type字段最短。
底层通信方式为udp协议传输，在udp报文之前添加报文头，配合传输控制模块实现相关功能。该数据报文头长度不固定，通过相应算法保证数据报文头的最短化。该数据报文头由四个字段组成：Type字段、Random字段、Seq字段、check字段。Type字段为变长字段，必选。该字段长度小于8bit。该字段的作用为划分数据类型，使用相关编码算法，实现使用频率最大的数据类型对应的Type字段最短。
优选地，所述Type字段为变长字段，Type字段长度小于8位。具体地，在一个实施例中，Type字段长度为4位。
优选地，还包括：添加Random字段步骤：添加Random字段至所述数据报文头，所述Random字段为定长字段；所述Random字段的长度为32位。Random字段可以保证数据传输过程中地可靠性。当PC需要将数据可靠的发送给机械臂时，在报文头添加一个随机数，在记录下该随机数后发送该数据。当机械臂接收到该数据后返回给PC接收到的这个随机数。如果在规定时间内PC没有得到机械臂的回复后重新发送该数据。
优选地，还包括：添加Seq字段步骤：添加Seq字段至所述数据报文头，利用Seq字段在发送长数据时，拆分数据；所述Seq字段为定长字段；所述Seq字段的长度为32位；所述长数据为长度大于1742字节的长数据。具体地，在一个实施例中，长数据的长度为2277字节。
优选地，添加Seq字段步骤还包括：长数据拆分为快步骤：利用Seq字段将长数据拆分为一个或者多个块；记录编号步骤：利用Seq字段记录块的编号。
具体地，在一个实施例中，使用seq字段来记录块的编号，PC将块发送给机械臂，发送方式与元数据发送方式相同。机械臂接收到块数据后根据该字段使用传输控制模块将数据块拼装为原数据。当块缺失时请求PC重新发送缺失块。
优选地，块的大小为1000字节。
优选地，还包括：添加Check字段步骤：添加Check字段至所述数据报文头，记录发送校验信息于Check字段；所述发送校验信息为利用设定校验算法校验发送方所发送数据后获取的发送校验信息。
优选地，所述Check字段为变长字段；所述Check字段的长度为64位或者128位。
优选地，还包括：获取接收校验数据步骤：接收方接收到数据后校验接收到的数据，获得接受校验数据；校验信息比对步骤：将接受校验数据与发送校验数据进行对比，获得校验比较信息；校验控制步骤：根据校验比较信息，输出重新发送控制信息或者校验一致信息。
通过对重要数据的头部添加random字段，实现了数据在传输过程中的送达反馈；通过添加seq字段保证了长数据在切片传输中的断点续传，通过添加check字段保证了数据传输过程中的一致性；通过使用相关的编码算法实现了附加信息最小化；传输过程中定期反馈机器当前的状态，使得数据发送的频率可控，从而保证对机械臂影响最小化。
本发明提供的一种适用于机械臂与PC间的数据通信方法实施例可以理解为本发明提供的一种适用于机械臂与PC间的数据通信***的实施例。
根据本发明提供的一种适用于机械臂与PC间的数据通信***，其特征在于，包括：传输控制模块；所述传输控制模块能够执行适用于机械臂与PC间的数据通信方法。
传输控制模块具有以下的功能：建立Udp Socket连接、长数据拆分组装、数据一致性校验、数据包送达反馈、传输频率智能控制。
本发明可以保证在医疗机械臂的使用场景中的数据传输安全；本发明可以实现长数据传输过程中的批次传输、断点续传、传输频率智能控制；本发明设计合理，使用方便。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的***及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的***及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的***及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种适用于机械臂与PC间的数据通信方法，其特征在于，包括：
建立UDP连接步骤：底层通信采用UDP协议传输，在UDP报文之前添加数据报文头；
添加Type字段步骤：添加Type字段至所述数据报文头，利用Type字段划分数据类型，使用设定编码算法实现使用特定频率的数据类型对应的Type字段。
2.根据权利要求1所述的适用于机械臂与PC间的数据通信方法，其特征在于，所述Type字段为变长字段，Type字段长度小于8位。
3.根据权利要求1所述的适用于机械臂与PC间的数据通信方法，其特征在于，还包括：添加Random字段步骤：添加Random字段至所述数据报文头，
所述Random字段为定长字段；
所述Random字段的长度为32位。
4.根据权利要求1所述的适用于机械臂与PC间的数据通信方法，其特征在于，还包括：添加Seq字段步骤：添加Seq字段至所述数据报文头，利用Seq字段在发送长数据时，拆分数据；
所述Seq字段为定长字段；
所述Seq字段的长度为32位；
所述长数据为长度大于1742字节的长数据。
5.根据权利要求4所述的适用于机械臂与PC间的数据通信方法，其特征在于，添加Seq字段步骤还包括：
长数据拆分为快步骤：利用Seq字段将长数据拆分为一个或者多个块；
记录编号步骤：利用Seq字段记录块的编号。
6.根据权利要求5所述的适用于机械臂与PC间的数据通信方法，其特征在于，块的大小为1000字节。
7.根据权利要求1所述的适用于机械臂与PC间的数据通信方法，其特征在于，还包括：添加Check字段步骤：添加Check字段至所述数据报文头，记录发送校验信息于Check字段；
所述发送校验信息为利用设定校验算法校验发送方所发送数据后获取的发送校验信息。
8.根据权利要求7所述的适用于机械臂与PC间的数据通信方法，其特征在于，所述Check字段为变长字段；
所述Check字段的长度为64位或者128位。
9.根据权利要求7所述的适用于机械臂与PC间的数据通信方法，其特征在于，还包括：
获取接收校验数据步骤：接收方校验接收到的数据，获得接受校验数据；
校验信息比对步骤：将接受校验数据与发送校验数据进行对比，获得校验比较信息；
校验控制步骤：根据校验比较信息，输出重新发送控制信息或者校验一致信息。
10.一种适用于机械臂与PC间的数据通信***，其特征在于，包括：传输控制模块；
所述传输控制模块能够执行权利要求1至9中任一项所述的适用于机械臂与PC间的数据通信方法。
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