一种高速数据采集系统技术方案

本发明专利技术为了提高可移动机器人对位置信息的采集效率，提供了一种高速数据采集系统，用于可移动的机器人的行动控制，包括控制模块、距离计算模块、多个信号发射模块、多个信号接收模块、多个计时模块，以及多个脉冲产生模块。本发明专利技术具有如下的有益效果：采用数字信号实现对位置信息这种模拟信号的采集控制，提高了控制的灵活性；基于对超声波频率的控制和调整，能够极大地提高超声波信号的接收效率和针对性；根据超声波发射与返回的时间差调整同样方向的超声波的采集频率，能够降低对控制模块的资源占用，提高机器人控制系统资源的利用效率等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人自动控制
，更具体地，涉及一种高速数据采集系统。
技术介绍
随着现代科学技术的发展，可移动的机器人的智能化程度越来越高，其执行任务时对所需的数据来源和数据处理速度也提出了越来越高的要求。现有的提高数据获取速度的方法主要集中在对于数据采集电路方面的改进。例如，模数转换器作为模拟信号和数字信号的桥梁，其应用日趋广泛。当前不断涌现的新理论、新算法，加之数字信号处理器件性能的提高，推动了数据采集系统的发展。目前常用数据采集系统的速率一般在几MSps?几百MSps (Mill1n samples per second，百万抽样/秒)，经模数转换后的数据通过缓冲存储器送入到性能较低的DSP (Digital SignalProcessing，数字信号处理)处理器，或者通过各种总线送入微机，于是所采集的数据得不到及时的处理，难以满足数据采集实时性的要求，并且所采用的采样控制接口电路需要占用大量的DSP资源和总线资源。在传统的数据采集系统中，AD的控制和数据的转存可通过微处理器来进行控制。这种方式用于高速数据采集系统将会浪费大量的CPU(Centralprocessing unit，中央处理器)资源，而对于MCU (Micro Controller Unit，微型控制单元，也称为单片微型计算机)来说，根本不可能控制高速数据的采集和存储过程。近几年随着数字革命的推进，数据存储技术也取得了迅猛的发展。在电子和计算机技术飞速发展今天，数字信号处理技术已经成为信息获取的最重要的手段之一。同时各应用领域对数字信号处理的实时性，集成度和灵活性也提出了更高的要求。己有的低速，非实时的数据采集处理系统很难满足这种高端需求。因此，基于数字技术的高速数据采集已经成为机器人今后的智能控制中潜力巨大的发展和研宄方向。
技术实现思路
本专利技术为了提高可移动机器人对位置信息的采集效率，提供了一种高速数据采集系统，用于可移动的机器人的行动控制，包括控制模块、距离计算模块、多个信号发射模块、多个信号接收模块、多个计时模块，以及多个脉冲产生模块，所述控制模块控制信号发射模块发射超声波，所述信号接收模块根据预设的条件接收反射回来的超声波，所述计时模块采集从信号发射模块发射超声波到信号接收模块接收反射回来的超声波期间经历的时间差，所述脉冲产生模块根据上述各个计时模块采集到的时间差产生不同频率的脉冲，供所述控制模块作为控制信号发射模块的使能信号，所述控制模块根据所述计时模块采集结果修改所述预设的条件，所述距离计算模块根据所述时间差计算机器人运动方向上与障碍物之间的距离。进一步地，所述信号发射模块的数量小于或等于信号接收模块的数量。进一步地，所述高速数据采集系统还包括频率调整模块和信号发射次数计数模块，频率调整模块根据信号发射次数计数模块的输出值设置信号发射模块发射的超声波的频率并记录该频率。进一步地，所述信号接收模块的数量与所述计时模块的数量相同。进一步地，所述信号发射模块的数量小于或等于所述脉冲产生模块的数量。进一步地，所述信号接收模块根据频率调整模块中记录的频率，接收反射回来的具有对应频率的超声波。进一步地，所述计时模块采集到时间差时，所述控制模块控制将该时间差相关的超声波的频率从所述预设的条件中删除。进一步地，所述控制模块将被记录的频率添加到所述的预设的条件中。进一步地，信号接收模块均包括高速ADC。进一步地，所述控制模块采用FPGA。本专利技术的有益效果包括:(I)采用数字信号实现对位置信息这种模拟信号的采集控制，提高了控制的灵活性；(2)基于对超声波频率的控制和调整，能够极大地提尚超声波彳目号的接收效率和针对性；(3)根据超声波发射与返回的时间差调整同样方向的超声波的采集频率，能够降低对控制模块的资源占用，提高机器人控制系统资源的利用效率；(4)通过对超声波发射、接收等处理的控制效率的提高，减少了无用方向或不关心方向的信号采集次数，提高了数据采集的效率，从而间接地提高了数据采集的速度，达到了“高速采集”的目的。【附图说明】图1示出了根据本专利技术的优选实施例的高速数据采集系统的结构框图。【具体实施方式】在可移动的机器人的行动控制过程中，需要根据机器人所处环境确定机器人在行动过程中的行动路线。对于位置信息和行动路线上的障碍物信息的采集，本专利技术提供的一种高速数据采集系统如图1所示。根据本专利技术的优选实施例，该高速数据采集系统包括控制模块、距离计算模块、多个信号发射模块、多个信号接收模块、多个计时模块，以及多个脉冲产生模块。各个模块的连接关系见图1。所述控制模块采用FPGA。其中，控制模块控制信号发射模块发射超声波，所述信号接收模块根据预设的条件接收反射回来的超声波。超声波由于具有良好的方向确定性，因此，可以用于给机器人探测行动(例如，移动)方向上的障碍物的存在情况以及检测障碍物与机器人之间的距离。信号发射模块与信号接收模块一一对应或少于信号接收模块，有助于机器人探测行动路线上不同方向的障碍物的情形并根据这些不同方向上的情形确定行动路线的改变，例如，行动方向、行动速度等的调整。在信号发射模块发射超声波信号时，每个信号发射模块发射的超声波的频率均不相同。这样就能够帮助信号接收模块在接收反射回来的超声波时对该超声波属于哪个信号发射模块所发射的这一信息给予有利的和准确的确认。具体来讲，该信号发射模块产生的不同的频率是这样实现的:所述高速数据采集系统还包括频率调整模块和信号发射次数计数模块。信号发射次数计数模块在每次信号发射模块发射超声波信号以后均将计数值加一；所述频率调整模块根据该计数值乘以一预先设定的系数得到所述的各个信号发射模块中在接下来要发射超声波的信号发射模块所发射的超声波的频率。频率调整模块根据信号发射次数计数模块的输出值(即上述的乘积)设置信号发射模块发射的超声波的频率。也就是说，该计数值与上述预先设定的系数之间的乘积被由频率调整模块反馈给信号发射模块并由信号发射模块生成该频率的超声波。在本专利技术的优选实施例中，机器人具有超声波当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速数据采集系统，用于可移动的机器人的行动控制，其特征在于，包括控制模块、距离计算模块、多个信号发射模块、多个信号接收模块、多个计时模块，以及多个脉冲产生模块，所述控制模块控制信号发射模块发射超声波，所述信号接收模块根据预设的条件接收反射回来的超声波，所述计时模块采集从信号发射模块发射超声波到信号接收模块接收反射回来的超声波期间经历的时间差，所述脉冲产生模块根据上述各个计时模块采集到的时间差产生不同频率的脉冲，供所述控制模块作为控制信号发射模块的使能信号，所述控制模块根据所述计时模块采集结果修改所述预设的条件，所述距离计算模块根据所述时间差计算机器人运动方向上与障碍物之间的距离。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胥天龙，刘洋，余帅，
申请(专利权)人：成都吉普斯能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51