一种区域机器人智能定位系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种区域机器人智能定位系统及方法，机器人包括左轮和右轮，包括控制左轮的左轮电机控制电路、控制右轮的右轮电机控制电路、输出控制信号给所述左轮电机控制电路和右轮电机控制电路的单片机小车控制系统、单片机发射端控制系统、连接于所述单片机发射端控制系统和单片机小车控制系统之间的超声波发送电路、超声波接收电路、无线发送模块以及无线接收模块；方法包括：通过区域机器人进行定位时，采用三点定位的方式，检测时，用超声波作为测量媒介，通过超声波进行测距。本发明专利技术通过采用超声波技术和无线技术，利用声波对射方式来测距，通过无线技术来确立超声波发出的时刻，可实现直线定位，结构简单，精度高，响应时间快。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种区域机器人智能定位系统，尤其涉及一种区域机器人智能定位系 统及方法。
技术介绍
随着全球定位系统和机器人技术的快速发展，人们对于多功能和高精度定位的要 求已达到了前所未有的深度和广度，其实现形式也愈加丰富，人们可以通过车载导航系统、 便携式导航系统等，实现对于自身位置的掌控。但是随之也对多种技术在不同领域的应用 提出了新的思路首先是对于小范围高精度的定位要求，例如人们希望在仓库、大厅等室内 实现定位功能。其次是对于GPS系统的补充，例如在隧道等卫星信号无法到达的区域内实 现定位等等。再者，人们希望机器人能够帮助人类完成更多重要的工作，由此提出了机器人 定位系统的相关问题和解决方案。为了解决局部区域的定位功能和高的系统安全度，本发 明的申请人致力于建立一种用于区域机器人移动定位的小型系统及方法，这种小系统及其 定位方法能够达到较高的精度和较快的响应时间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种区域机器人智能定位系统及 方法，通过采用超声波技术和无线技术，利用声波对射方式来测距，通过三点定位的方式实 现直线定位，结构简单，精度高，响应时间快。实现上述目的的技术方案是本专利技术之一的一种区域机器人智能定位系统，机器人包括左轮和右轮，其中，包括 控制左轮的左轮电机控制电路、控制右轮的右轮电机控制电路、输出控制信号给所述左轮 电机控制电路和右轮电机控制电路的单片机小车控制系统、单片机发射端控制系统、连接 于所述单片机发射端控制系统和单片机小车控制系统之间的超声波发送电路、超声波接收 电路、无线发送模块以及无线接收模块，其中所述的超声波发送电路接收来自单片机发射端控制系统的超声波控制信号，输出 超声波信号给所述的超声波接收电路；所述的超声波接收电路接收来自超声波发送电路的超声波信号，对该信号进行放 大和整流，输出超声波信号给所述的单片机小车控制系统；所述的无线发送模块接收来自单片机小车控制系统的无线信号，输出信号给所述 的无线接收模块；所述的无线接收模块接收来自无线发送模块的信号，输出无线信号给所述的单片 机发射端控制系统。上述的区域机器人智能定位系统，其中，所述的无线发送模块和所述的无线接收 模块上还分别加设有天线。本专利技术之二的一种区域机器人智能定位方法，其中，通过区域机器人进行定位时，采用三点定位的方式，即通过测得被检测物体到三个参照点之间的距离，得到被测物体在 区域中的位置，检测时，用超声波作为测量媒介，通过超声波进行测距。上述的区域机器人智能定位方法，其中，通过超声波进行测距时，采取对射式测距 的方法，即距离L =(声速V*时间T)。上述的区域机器人智能定位方法，其中，采用对射式测距的方法时，采用发射超声 波信号，通过一无线装置来确立超声波发出时刻。上述的区域机器人智能定位方法，其中，在采用三点定位的方式进行定位时，采用 三点发射一点接收的方式。本专利技术的有益效果是本专利技术应用于区域机器人移动定位中，采用了超声波技术 和无线技术来实现准确定位，采用三点定位的方式，由于超声波指向性强，能量消耗缓慢， 在介质中传播的距离较远，因而利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到 实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，超声波技术成本低、结构简单易于 实现；通过采用无线技术来确立超声波发出的时刻，由于无线技术是以光速传播的，其传播 时间对于小范围区域可以忽略不计，正好满足了本系统架构的要求。附图说明图1是本专利技术之一的区域机器人智能定位系统的结构示意图。 具体实施例方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。请参阅图1，图中示出了本专利技术之一的，机器 人包括左轮(图中未示出)和右轮(图中未示出)，区域机器人移动定位系统包括控制左轮 的左轮电机控制电路1、控制右轮的右轮电机控制电路2、输出控制信号给左轮电机控制电 路1和右轮电机控制电路2的单片机小车控制系统3、单片机发射端控制系统4、连接于单 片机发射端控制系统4和单片机小车控制系统3之间的超声波发送电路5、超声波接收电路 6、无线发送模块7以及无线接收模块8，其中超声波发送电路5接收来自单片机发射端控制系统4的超声波控制信号，输出超 声波信号给超声波接收电路6 ；超声波接收电路6接收来自超声波发送电路5的超声波信号，对该信号进行放大 和整流，输出超声波信号给单片机小车控制系统3 ；无线发送模块7接收来自单片机小车控制系统3的无线信号，输出信号给无线接 收模块8 ；无线接收模块8接收来自无线发送模块7的信号，输出无线信号给单片机发射端 控制系统4。无线发送模块7和无线接收模块8均采用了 315MHz无线发送和接收模块，为了达 到更好的发送和接收效果，分别加了 248mm天线(图中未示出)。本实施例中，单片机小车控制系统3和单片机发射端控制系统4均采用AVR Mega48单片机。本专利技术的工作原理参照GPS系统的构架理念，采取三点定位的方式，即由通过测得被检测物体到三个参照点之间的距离，从而得到被测物体在区域中的位置，用超声波作 为测量媒介，采取对射式测距的方法，即L=(声速V*时间T)，L为距离。通过在移动的机 器人上装超声波接收电路6，实现三点发射一点接收的方式，而三点发射一点接收的方式， 需要考虑接收端如何捕捉信号的问题，因此本专利技术引入了无线技术，由于无线技术是以光 速传播的，速度快，对于小范围区域可以忽略，因此，能够很好的、准确地捕捉信号。本专利技术之二的一种区域机器人智能定位方法，通过区域机器人进行定位时，采用 三点定位的方式，即通过测得被检测物体到三个参照点之间的距离，得到被测物体在区域 中的位置，检测时，用超声波作为测量媒介，通过超声波进行测距，通过超声波进行测距时， 采取对射式测距的方法，即距离L =(声速V*时间T)。在采用对射式测距的方法时，采用发射超声波信号，通过一无线装置来确立超声 波发出时刻。在采用三点定位的方式进行定位时，采用三点发射一点接收的方式，这样只需考 虑接收端如何捕捉信号的问题，而不需要考虑如何扫描的问题。在确立单点接收后，就引出了对于多点信号的区分问题。本专利技术采用时分来进行 区分。按时间区分的方式，优点在于可以较为简单的控制方式，即各发射点依次发出信号。对于采用对射式测距方式有一个最为重要的技术难点在于解决如何确立超声波 发出时刻的问题。因为发射点和接收点不是同一单片机系统，因此接收端并不能直接得知 发送端发出超声波的时刻。借鉴打雷和闪电的关系，本专利技术系统引入无线技术，由于无线技 术是以光速传播的，其传播时间对于小范围区域可以忽略不计，正好满足了系统的设计要 求。为了尽可能减少无线数据发送的对系统运行的影响，本实施例中采用了串口技术。其 过程为机器人在平时发出OxOF的控制码，这样可以排除无线的干扰，在需要发射端发出超 声波数据时，发出0x55的控制码，接收端在瞬间接收到无线信号后，第一点立刻返回超声 波信号，第二点隔开一小段时间返回超声波信号，依次类推，实现机器人和各参考点之间的通{曰。本专利技术的在区域机器人定位系统及方法可以由一点拓展到三点定位，最终实现区 域精确定位。以上结合附图实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上 述说明对本专利技术做出种种变化例。因而，实施例中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种区域机器人智能定位系统，机器人包括左轮和右轮，其特征在于，包括控制左轮的左轮电机控制电路、控制右轮的右轮电机控制电路、输出控制信号给所述左轮电机控制电路和右轮电机控制电路的单片机小车控制系统、单片机发射端控制系统、连接于所述单片机发射端控制系统和单片机小车控制系统之间的超声波发送电路、超声波接收电路、无线发送模块以及无线接收模块，其中：所述的超声波发送电路接收来自单片机发射端控制系统的超声波控制信号，输出超声波信号给所述的超声波接收电路；所述的超声波接收电路接收来自超声波发送电路的超声波信号，对该信号进行放大和整流，输出超声波信号给所述的单片机小车控制系统；所述的无线发送模块接收来自单片机小车控制系统的无线信号，输出信号给所述的无线接收模块；所述的无线接收模块接收来自无线发送模块的信号，输出无线信号给所述的单片机发射端控制系统。

【技术特征摘要】
一种区域机器人智能定位系统，机器人包括左轮和右轮，其特征在于，包括控制左轮的左轮电机控制电路、控制右轮的右轮电机控制电路、输出控制信号给所述左轮电机控制电路和右轮电机控制电路的单片机小车控制系统、单片机发射端控制系统、连接于所述单片机发射端控制系统和单片机小车控制系统之间的超声波发送电路、超声波接收电路、无线发送模块以及无线接收模块，其中所述的超声波发送电路接收来自单片机发射端控制系统的超声波控制信号，输出超声波信号给所述的超声波接收电路；所述的超声波接收电路接收来自超声波发送电路的超声波信号，对该信号进行放大和整流，输出超声波信号给所述的单片机小车控制系统；所述的无线发送模块接收来自单片机小车控制系统的无线信号，输出信号给所述的无线接收模块；所述的无线接收模块接收来自无线发送模块的信号，输出无线信号给所述的单片机发射端控制系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：李荣正，黄逸捷，林琦彬，徐哲昕，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]