基于RSSI和三角位置的移动机器人定位充电基座的智能方法技术

一种基于RSSI和三角位置的移动机器人定位充电基座的智能方法，移动机器人包括驱动轮和与驱动轮连接的驱动电机，设置在移动机器人前端的充电电极公端以及主控电子装置设置，充电基座包括设置充电电极母端、电源插孔，以及充电控制电子装置，充电控制电子装置设置控制器和与控制器连接的第一WIFI模块，主控电子装置设置处理器和与处理器连接的第二WIFI模块，以及设置在处理器中的充电基座定向控制方法，包括5个步骤：1.设置链表L，存储当前位置的坐标和到第一WIFI模块的距离；2.第二WIFI模块接入第一WIFI模块的网络，实时获取第二WIFI模块接收到的无线信号强度值R；惯性导航系统实时计算坐标和方向；3.直线前进；障碍物检测；任务完成及电量判断；4.存储坐标和距离数据；5.计算充电基座的坐标和方向。

【技术实现步骤摘要】
基于RSSI和三角位置的移动机器人定位充电基座的智能方法
本专利技术涉及一种基于RSSI和三角位置的移动机器人定位充电基座的智能方法，属于移动机器人领域。
技术介绍
移动机器人已经开始应用在我们的生活中，比如吸尘机器人和割草机器人，机器人的应用一定程度上减轻了日常的劳动负担，是未来技术发展的趋势。目前，移动机器人技术的发展还不是很完善，比如吸尘机器人和割草机器人，在工作结束或者电池耗尽的时候，需要寻找充电基座进行充电。目前常用的方式是沿工作区域的边界进行搜寻，比如吸尘机器人可以沿着墙边搜寻充电基座，而充电基座是靠墙设置的；割草机器人是工作在草坪上，而草坪的周围铺设了交流电缆，充电基座设置在电缆上，所以割草机器人沿着电缆也可以找到充电基座。这种方式在环境复杂，或者面积较大的情况下，平均状况下需要花很长时间才能回到充电基座，并且很可能出现这种情况，充电基座近在咫尺，移动机器人还要从反方向去搜寻。另外，也有采用随机搜集的方式，比如一些吸尘机器人，这种方式效率低下，经常失败。随着技术的发展，目前移动机器人开始装配二维甚至三维激光雷达用于环境检测和地图建立，但是这种方式成本非常高，传感器本身的价格已经远远超过目前移动机器人的成本。也有采用图像传感器进行环境检测与地图建立的，这种方式对硬件计算能力要求高，并且对环境光照条件要求苛刻。而无线wifi网络已经普及到每个家庭及办公环境，其硬件成本非常低，开发资料也很丰富，基于无线wifi网络信号的强弱来进行移动机器人的位姿计算成为一个发展方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足之处，根据大范围无线信号的强度信息来计算当前位置到充电基座的距离，并结合位置数据，直接计算充电基座的位置和方向，缩短了移动机器人定位充电基座的时间，提高了效率。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：基于RSSI和三角位置的移动机器人定位充电基座的智能方法，所述的移动机器人包括驱动轮和与所述的驱动轮连接的驱动电机以及设置在所述的移动机器人前端的充电电极公端，所述的移动机器人内部设置主控电子装置，所述的主控电子装置包括进行集中控制的处理器，与所述的处理器连接的电机驱动电路，所述的电机驱动电路与所述的驱动电机连接，与所述的处理器连接的障碍物检测电路，用于进行避障和路径规划，与所述的处理器连接的标志信号接收装置，用于接收充电基座发出的特征信号，与所述的处理器连接的惯性导航系统，用于计算所述的移动机器人的位置(x,y)和方向θ，还包括与所述的处理器连接的充电电路，所述的充电电路与所述的充电电极公端连接，所述的充电电路输出连接所述的充电电池，所述充电电池输出连接第二电源电路，所述的第二电源电路为后续电路提供电源；所述的充电基座包括充电电极母端、电源插孔，以及充电控制电子装置，所述的充电控制电子装置设置了进行集中控制的控制器，与所述电源插孔连接的第一电源电路和滤波电路，与所述的滤波电路连接的开关管，所述的开关管由所述的控制器控制，输出连接电流检测电路，所述的电流检测电路连接所述的充电电极母端，所述的电流检测电路将电流信号转换成电压信号给所述的控制器，还包括与所述的控制器连接的标志信号发射装置，用于发射特征信号，所述的充电控制电子装置，设置与所述的控制器连接的第一WIFI模块，所述的第一WIFI模块设置为AP模式，所述的主控电子装置设置与所述的处理器连接的第二WIFI模块，所述的第二WIFI模块设置为STA模式，所述的处理器可获取所述的第二WIFI模块接收到的无线信号强度值RSSI，记为R，以及设置在所述的处理器中的充电基座定位智能方法，所述的充电基座定位智能方法包括以下步骤：（1）设置链表L={a0，a1，a2}，并进行初始化L=0，其中ai={x,y，d}，i=0,1,2，其中，(x，y)为当前位置的坐标，d为当前位置到所述的第一WIFI模块的距离；（2）所述的处理器控制所述的第二WIFI模块接入所述的第一WIFI模块的网络，所述的处理器实时获取所述的第二WIFI模块接收到的无线信号强度值R；所述的惯性导航系统实时计算所述的移动机器人的坐标(x,y)和方向θ；（3）所述的移动机器人直线前进；遇到障碍物或者需要转向时，执行步骤4；当任务完成或者电量不足时，执行步骤5；（4）存储数据：a0=a1，a1=a2，a2.x=x，a2.y=y，a2.d=10^[(P-R)/(10×n)]，其中，P为距离所述的第二WIFI模块一米的位置测得的无线信号强度值RSSI，n为环境参数，对于家庭环境可设置为2；旋转方向以后，返回步骤3；（5）采用数据处理算法，计算所述的充电基座的坐标(x0，y0)和方向β0。步骤5中，所述的数据处理算法设置为：建立以(a0.x，a0.y)为圆心，a0.d为半径的圆形C0的方程：(x-a0.x)2+(y-a0.y)2=a0.d2；建立以(a1.x，a1.y)为圆心，a1.d为半径的圆形C1的方程：(x-a1.x)2+(y-a1.y)2=a1.d2；建立以(a2.x，a2.y)为圆心，a2.d为半径的圆形C2的方程：(x-a2.x)2+(y-a2.y)2=a2.d2；根据圆形C0和圆形C1的方程，求解得到圆形C0和圆形C1的交点所在的直线L01的方程：，其中，；根据圆形C0和圆形C2的方程，求解得到圆形C0和圆形C2的交点所在的直线L02方程：，其中，；根据直线L01和直线L02的方程，可计算出所述的充电基座的坐标：，；所以从当前位置到所述的充电基座的方向β0=arctan(y0-y)/(x0-x)。实施本专利技术的积极效果是：1、无线信号覆盖范围广，并且信号强度跟距离相关，可以帮助移动机器人迅速确定充电基座的位置和方向，缩短回归充电的时间；2、不需要环境设置及改造，成本低。附图说明图1是充电基座定向过程示意图；图2是主控电子装置的原理框图；图3是充电控制电子装置的原理框图。具体实施方式现结合附图对本专利技术作进一步说明：参照图1－3，基于RSSI和三角位置的移动机器人定位充电基座的智能方法，所述的移动机器人21包括驱动轮和与所述的驱动轮连接的驱动电机11以及设置在所述的移动机器人21前端的充电电极公端6。基于所述的驱动轮，所述的移动机器人21可以实现自由移动，可以设置为两个驱动轮和一个支撑轮；所述的充电电极公端6设置为两个分开的铜质电极，与外部电源连接时进行充电。所述的移动机器人21内部设置主控电子装置，所述的主控电子装置包括进行集中控制的处理器1，所述的处理器1可采用低功耗微处理器，具体可采用TI公司的MSP430，或者普通处理器，比如ST公司的32位ARM处理器STM32F103C8T6；与所述的处理器1连接的电机驱动电路7，所述的电机驱动电路7与所述的驱动电机11连接，在所述的处理器1的控制下，所述的电机驱动电路7带动所述的驱动电机11，所述的驱动电机11带动所述的驱动轮，实现所述的移动机器人21的自由移动；与所述的处理器1连接的障碍物检测电路8，用于进行避障和路径规划，可以采用超声波或者红外传感器或者两种传感器的组合；与所述的处理器1连接的标志信号接收装置9，用于接收充电基座20发出的特征信号；与所述的处理器1连接的惯性导航系统10，设置为安装在所述的驱动电机11上的编码本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于RSSI和三角位置的移动机器人定位充电基座的智能方法，所述的移动机器人包括驱动轮和与所述的驱动轮连接的驱动电机以及设置在所述的移动机器人前端的充电电极公端，所述的移动机器人内部设置主控电子装置，所述的主控电子装置包括进行集中控制的处理器，与所述的处理器连接的电机驱动电路，所述的电机驱动电路与所述的驱动电机连接，与所述的处理器连接的障碍物检测电路，用于进行避障和路径规划，与所述的处理器连接的标志信号接收装置，用于接收充电基座发出的特征信号，与所述的处理器连接的惯性导航系统，用于计算所述的移动机器人的位置(x,y)和方向θ，还包括与所述的处理器连接的充电电路，所述的充电电路与所述的充电电极公端连接，所述的充电电路输出连接所述的充电电池，所述充电电池输出连接第二电源电路，所述的第二电源电路为后续电路提供电源；所述的充电基座包括充电电极母端、电源插孔，以及充电控制电子装置，所述的充电控制电子装置设置了进行集中控制的控制器，与所述电源插孔连接的第一电源电路和滤波电路，与所述的滤波电路连接的开关管，所述的开关管由所述的控制器控制，输出连接电流检测电路，所述的电流检测电路连接所述的充电电极母端，所述的电流检测电路将电流信号转换成电压信号给所述的控制器，还包括与所述的控制器连接的标志信号发射装置，用于发射特征信号，其特征在于：所述的充电控制电子装置，设置与所述的控制器连接的第一WIFI模块，所述的第一WIFI模块设置为AP模式，所述的主控电子装置设置与所述的处理器连接的第二WIFI模块，所述的第二WIFI模块设置为STA模式，所述的处理器可获取所述的第二WIFI模块接收到的无线信号强度值RSSI，记为R，以及设置在所述的处理器中的充电基座定位智能方法，所述的充电基座定位智能方法包括以下步骤：1、设置链表L={a0，a1，a2}，并进行初始化L=0，其中ai={x,y，d}，i=0,1,2，其中，(x，y)为当前位置的坐标，d为当前位置到所述的第一WIFI模块的距离；2、所述的处理器控制所述的第二WIFI模块接入所述的第一WIFI模块的网络，所述的处理器实时获取所述的第二WIFI模块接收到的无线信号强度值R；所述的惯性导航系统实时计算所述的移动机器人的坐标(x,y)和方向θ；3、所述的移动机器人直线前进；遇到障碍物或者需要转向时，执行步骤4；当任务完成或者电量不足时，执行步骤5；4、存储数据：a0=a1，a1=a2，a2.x=x，a2.y=y，a2.d=10^[(P‑R)/(10×n)]，其中，P为距离所述的第二WIFI模块一米的位置测得的无线信号强度值RSSI，n为环境参数，对于家庭环境可设置为2；旋转方向以后，返回步骤3；5、采用数据处理算法，计算所述的充电基座的坐标(x0，y0)和方向β0。...

【技术特征摘要】
1.基于RSSI和三角位置的移动机器人定位充电基座的智能方法，所述的移动机器人包括驱动轮和与所述的驱动轮连接的驱动电机以及设置在所述的移动机器人前端的充电电极公端，所述的移动机器人内部设置主控电子装置，所述的主控电子装置包括进行集中控制的处理器，与所述的处理器连接的电机驱动电路，所述的电机驱动电路与所述的驱动电机连接，与所述的处理器连接的障碍物检测电路，用于进行避障和路径规划，与所述的处理器连接的标志信号接收装置，用于接收充电基座发出的特征信号，与所述的处理器连接的惯性导航系统，用于计算所述的移动机器人的位置(x,y)和方向θ，还包括与所述的处理器连接的充电电路，所述的充电电路与所述的充电电极公端连接，所述的充电电路输出连接所述的充电电池，所述充电电池输出连接第二电源电路，所述的第二电源电路为后续电路提供电源；所述的充电基座包括充电电极母端、电源插孔，以及充电控制电子装置，所述的充电控制电子装置设置了进行集中控制的控制器，与所述电源插孔连接的第一电源电路和滤波电路，与所述的滤波电路连接的开关管，所述的开关管由所述的控制器控制，输出连接电流检测电路，所述的电流检测电路连接所述的充电电极母端，所述的电流检测电路将电流信号转换成电压信号给所述的控制器，还包括与所述的控制器连接的标志信号发射装置，用于发射特征信号，其特征在于：所述的充电控制电子装置，设置与所述的控制器连接的第一WIFI模块，所述的第一WIFI模块设置为AP模式，所述的主控电子装置设置与所述的处理器连接的第二WIFI模块，所述的第二WIFI模块设置为STA模式，所述的处理器可获取所述的第二WIFI模块接收到的无线信号强度值RSSI，记为R，以及设置在所述的处理器中的充电基座定位智能方法，所述的充电基座定位智能方法包括以下步骤：1、设置链表L={a0，a1，a2}，并进行初始化L=0，其中ai={...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑜，
申请(专利权)人：杭州晶一智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33