一種環(huán)形傳感陣列的定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于定位技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及移動(dòng)機(jī)器人和AGV等的定位技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]自主移動(dòng)機(jī)器人和自動(dòng)引導(dǎo)小車的應(yīng)用越來越普遍，定位導(dǎo)航是確保其更加移動(dòng)自如工作的關(guān)鍵，目前，國內(nèi)外研宄和應(yīng)用比較多的定位導(dǎo)航方式有以下幾種:
[0003]第一種是以磁條方式導(dǎo)航，利用一排或多排磁傳感器檢測(cè)磁條的相對(duì)位置從而控制機(jī)器人或者小車始終跟著磁條移動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是成本低，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，不足是機(jī)器人或者小車只能跟著磁條運(yùn)動(dòng)，且無法依賴磁傳感器準(zhǔn)確的獲取當(dāng)前位置。
[0004]第二種是基于超寬帶定位；基于超寬帶定位技術(shù)具有較高的定位精度，主要由接收器、參考標(biāo)簽和主動(dòng)標(biāo)簽構(gòu)成。定時(shí)接收機(jī)接收標(biāo)簽發(fā)射的信號(hào)，并過濾掉各種噪聲，最后通過TDOA延時(shí)測(cè)距進(jìn)行定位?；诔瑢拵Фㄎ患夹g(shù)具有發(fā)射功率低、穿透力強(qiáng)、無載波等優(yōu)點(diǎn)，但是它造價(jià)太高，以及可能受到電磁干擾影響可靠性等原因，無法適宜大規(guī)模應(yīng)用。
[0005]第三種是基于慣性傳感器的室內(nèi)定位，它利用陀螺儀和加速度計(jì)通過對(duì)加速度的三次積分得到機(jī)器人的坐標(biāo)角度，由于純?cè)谡`差累積的問題，無法保證長(zhǎng)時(shí)間的準(zhǔn)確定位。
[0006]第四種是激光雷達(dá)定位，激光雷達(dá)能夠很好的進(jìn)行室內(nèi)定位，但是造價(jià)昂貴。第五種是攝像頭定位，攝像頭進(jìn)行室內(nèi)地位算法復(fù)雜，可靠性低，比較難以成熟的運(yùn)用，成本相對(duì)還是較高。
[0007]如果能夠開發(fā)出一種能夠精確的獲取位置和姿態(tài)，不產(chǎn)生誤差累計(jì)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高的定位導(dǎo)航傳感系統(tǒng)和對(duì)應(yīng)的定位導(dǎo)航方法，將是十分有意義的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型的目的是避免上述技術(shù)所存在的不足之處，提供一種實(shí)現(xiàn)成本低、定位準(zhǔn)確度高的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)由環(huán)形傳感陣列模塊，傳感器信號(hào)采集模塊，處理電路模塊。將該定位系統(tǒng)放置于有網(wǎng)格的平面上，通過檢測(cè)環(huán)形傳感陣列模塊與線相交的信號(hào)，移動(dòng)時(shí)，該定位系統(tǒng)就能得到自身相對(duì)于網(wǎng)格的位移和旋轉(zhuǎn)的角度，從而得到定位系統(tǒng)的精確位置。
[0009]本實(shí)用新型的原理如下:如圖1所示，當(dāng)定位系統(tǒng)移動(dòng)時(shí)，圍繞環(huán)形傳感陣列模塊一周的傳感器便會(huì)檢測(cè)網(wǎng)格線是否在其下面，如果環(huán)形傳感陣列模塊與網(wǎng)格線相交，則檢測(cè)到網(wǎng)格線的對(duì)應(yīng)傳感器會(huì)改變。而這種改變與定位板的位移及角度變化具有某種對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)還和定位板與網(wǎng)格的相對(duì)位置有關(guān)，從而通過建立數(shù)學(xué)模型，我們便能找到這種對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而可以求出定位板的位置姿態(tài)。
[0010]本實(shí)用新型的環(huán)形傳感陣列的定位系統(tǒng)包括:環(huán)形傳感陣列模塊，傳感器信號(hào)采集模塊，處理電路模塊。環(huán)形傳感陣列模塊的傳感器陣列呈環(huán)形排列，可以為一環(huán)或多環(huán)，環(huán)的形狀可以是圓形或者橢圓形或者其他形狀的封閉環(huán)形。將該定位系統(tǒng)放置于有網(wǎng)格的平面上，通過檢測(cè)環(huán)形傳感陣列模塊檢測(cè)到網(wǎng)格的信號(hào)，移動(dòng)時(shí)，該定位系統(tǒng)就能得到自身相對(duì)于網(wǎng)格的位移和旋轉(zhuǎn)的角度，從而得到定位系統(tǒng)的精確位置。處理電路模塊采集傳感器數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理得到坐標(biāo)位置和角度，并將數(shù)據(jù)通過某種通信協(xié)議傳給上位機(jī)，用于定位導(dǎo)航。
[0011]環(huán)形傳感陣列的定位系統(tǒng)可以在平面中三個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)；分別是X方向的運(yùn)動(dòng)、Y方向的運(yùn)動(dòng)，定位板自身的旋轉(zhuǎn)角。
[0012]環(huán)形傳感陣列模塊的傳感器陣列呈環(huán)形排列，可以為一環(huán)或多環(huán)，環(huán)的形狀可以是圓形或者橢圓形或者其他形狀的封閉環(huán)形。
[0013]一般布置為單環(huán)傳感器陣列圓環(huán)形布置，地面網(wǎng)格線為正方形網(wǎng)格。相鄰的傳感器之間的間距小于定位時(shí)參照的網(wǎng)格線的寬度。環(huán)形的直徑大于參照的正方形網(wǎng)格線的邊長(zhǎng)。
[0014]上述中的定位時(shí)參照的正方形網(wǎng)格，在實(shí)際中，可以是現(xiàn)成的每塊地板所組成的網(wǎng)格，也可以是人為的在地面上標(biāo)記的網(wǎng)格，還可以是天花板所組成的格。
[0015]環(huán)形傳感陣列的定位系統(tǒng)還可以包括有線或無線通訊模塊，它通過有線或無線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)，它與微處理芯片相連，無線通訊模塊包含Wifi無線模塊、Zigbee無線模塊、藍(lán)牙無線模塊、2.4G無線模塊、GPRS無線模塊。
[0016]如前所述的兩種環(huán)形傳感陣列的定位系統(tǒng)，它們都還可以包括應(yīng)用模塊，應(yīng)用模塊是能實(shí)現(xiàn)某種應(yīng)用功能的裝置，如機(jī)械手臂、吸塵器模塊。
[0017]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0018]1.設(shè)備實(shí)現(xiàn)成本低，利于投入日常應(yīng)用。定位系統(tǒng)采用的傳感器可以是光電傳感器或者磁傳感器，相比激光、雷達(dá)、陀螺儀等定位用的傳感器而言，成本大大降低，利于投入量產(chǎn)。
[0019]2.本實(shí)用新型能夠精確的獲取位置和姿態(tài)，不產(chǎn)生誤差累計(jì)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可靠性高，能夠廣泛應(yīng)用自主移動(dòng)設(shè)備在室內(nèi)外的定位導(dǎo)航。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例原理示意圖；其中，圖1標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的名稱:1-定位板，2-運(yùn)動(dòng)后的定位板，3-網(wǎng)格線，4-定位時(shí)參照的網(wǎng)格，5-定位板上與網(wǎng)格線相交的傳感器。
[0021]圖2為實(shí)施例所述的定位板。
[0022]【具體實(shí)施方式】:
[0023]為使本發(fā)明所述環(huán)形傳感陣列的定位系統(tǒng)的定位方法更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0024]環(huán)形傳感陣列的定位系統(tǒng)實(shí)施例:
[0025]—種室內(nèi)掃地機(jī)器人，它包含:驅(qū)動(dòng)部件，定位板，光電傳感器，信號(hào)米集模塊，微處理器、無線通訊模塊、吸塵器模塊。
[0026]驅(qū)動(dòng)部件，它由一個(gè)三足機(jī)器人來完成，主要根據(jù)無線控制或者主人設(shè)定的方式，在室內(nèi)進(jìn)行逐行式的運(yùn)動(dòng)。它可沿X方向的運(yùn)動(dòng)、Y方向的運(yùn)動(dòng)，還可以旋轉(zhuǎn)角繞自身旋轉(zhuǎn)。
[0027]定位板，如圖2所示，它為環(huán)形，它的邊緣它安裝著光電傳感器，它固定在驅(qū)動(dòng)部件上。
[0028]光電傳感器，它采用光敏三極管，數(shù)量介于20個(gè)到150個(gè)，它在定位板上呈環(huán)形布置，環(huán)形的直徑大于定位時(shí)參照的正方形網(wǎng)格線的邊長(zhǎng)，相鄰的光電傳感器之間的間距小于定位時(shí)參照的正方形網(wǎng)格線的寬度。
[0029]信號(hào)采集模塊采集光電傳感器信號(hào)。
[0030]上述中的定位時(shí)參照的正方形網(wǎng)格，在實(shí)際中，選擇現(xiàn)成的每塊地板所組成的網(wǎng)格。
[0031]無線通訊模塊，選用Zigbee無線模塊。
[0032]吸塵器模塊，用于完成對(duì)塵土的吸收和對(duì)垃圾的處理，它以固定于驅(qū)動(dòng)部件上。
[0033]按照上述實(shí)施例，便可很好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。值得說明的是，基于上述設(shè)計(jì)原理的前提下，為解決同樣的技術(shù)問題，即使在本發(fā)明所公開的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上做出的一些無實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)或潤(rùn)色，所采用的技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)仍然與本發(fā)明一樣，故其也應(yīng)當(dāng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種環(huán)形傳感陣列的定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:環(huán)形傳感陣列模塊，傳感器信號(hào)采集模塊，處理電路模塊，其特征在于: 環(huán)形傳感陣列模塊由多個(gè)能夠感應(yīng)網(wǎng)格的傳感元件環(huán)形布置在模塊外殼，傳感元件包含光電傳感器、磁檢測(cè)元件，傳感元件與傳感器信號(hào)采集模塊相連接，環(huán)形傳感陣列布置包含一環(huán)或多環(huán)，環(huán)的形狀包含圓形、橢圓形、封閉環(huán)形；相鄰的傳感元件之間的間距小于定位時(shí)參照的網(wǎng)格線的寬度，環(huán)形的直徑大于參照的正方形網(wǎng)格線的邊長(zhǎng)； 傳感器信號(hào)采集模塊與處理電路模塊相連，它采集環(huán)形傳感陣列模塊感應(yīng)到的網(wǎng)格信號(hào)，它可以集成在傳感元件上，也可為單獨(dú)的模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形傳感陣列的定位系統(tǒng)，還包括有線和無線通訊模塊，其特征在于，它通過有線或無線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)，它與處理電路模塊相連，無線通訊模塊包含Wifi無線模塊、Zigbee無線模塊、藍(lán)牙無線模塊、2.4G無線模塊、GPRS無線模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)形傳感陣列的定位系統(tǒng)，還包括應(yīng)用模塊，其特征在于所述應(yīng)用模塊為能實(shí)現(xiàn)某種應(yīng)用功能的裝置，如機(jī)械手臂、吸塵器模塊，它與處理電路模塊相連。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種環(huán)形傳感陣列的定位系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括環(huán)形傳感陣列模塊，傳感器信號(hào)采集模塊，處理電路模塊；環(huán)形傳感陣列模塊的傳感器陣列呈環(huán)形排列。將該面定位系統(tǒng)放置于有網(wǎng)格的平上，通過檢測(cè)環(huán)形傳感陣列模塊檢測(cè)到網(wǎng)格的信號(hào)，通過數(shù)據(jù)處理得到坐標(biāo)位置和角度，并將數(shù)據(jù)通過某種通信協(xié)議傳給上位機(jī)，移動(dòng)時(shí)，該定位系統(tǒng)就能得到自身相對(duì)于網(wǎng)格的位移和旋轉(zhuǎn)的角度，從而得到定位系統(tǒng)的精確位置。本實(shí)用新型能夠精確的獲取位置和姿態(tài)，不產(chǎn)生誤差累積，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高，能夠廣泛應(yīng)用自主移動(dòng)設(shè)備在室內(nèi)外的定位導(dǎo)航。
【IPC分類】G01C21/00, G01C21/20
【公開號(hào)】CN204649206
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520396548
【發(fā)明人】劉述亮, 王越, 楊文斯, 陳俊儒, 高喆, 于旺, 莊秋彬, 李琳, 陳鑫, 劉露, 陳定罡, 王道川, 張瑞, 陳東, 李總?cè)A
【申請(qǐng)人】劉述亮
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月10日