專利名稱：一種掃地機(jī)器人智能導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)航系統(tǒng)，尤其涉及一種能準(zhǔn)確的定位掃地機(jī)器人的控制位置，通過控制掃地機(jī)器人的位置，方便而且不走重復(fù)路地將房間打掃干凈，有效地解放了人力的掃地機(jī)器人智能導(dǎo)航系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
掃地機(jī)有兩個(gè)后輪，分別用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，雖然用PID調(diào)節(jié)方式控制兩個(gè)輪子的速度一致，但由于打滑和機(jī)械誤差，掃地機(jī)每運(yùn)行一段距離就會(huì)發(fā)生偏移。也就是在實(shí)際運(yùn)行的過程中，無法走筆直的直線。這樣產(chǎn)生的問題便是當(dāng)多個(gè)回合走下來，掃地機(jī)將產(chǎn)生較大的偏轉(zhuǎn)。但是掃地的路徑覆蓋算法要求必須走直線，否則無法正常工作。為了克服這個(gè)困難，可以在掃地機(jī)內(nèi)部安裝MEMS陀螺儀解決，但是陀螺儀有漂移和累計(jì)誤差，以及AD轉(zhuǎn)換等引起的誤差，時(shí)間一長(zhǎng)也是會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。為此，需要提出一種定期糾正角度和位置的方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種能準(zhǔn)確的定位掃地機(jī)器人的控制位置，通過控制掃地機(jī)器人的位置，方便而且不走重復(fù)路地將房間打掃干凈，有效地解放了人力的掃地機(jī)器人智能導(dǎo)航系統(tǒng)。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的:一種掃地機(jī)器人智能導(dǎo)航系統(tǒng)，所述導(dǎo)航系統(tǒng)包括導(dǎo)航儀和掃地機(jī)，所述導(dǎo)航儀和掃地機(jī)均放在需要打掃的房間的水平地面上，所述導(dǎo)航儀放在需要打掃的房間的某一邊的中央處；在所述導(dǎo)航儀上安裝有紅外發(fā)光管和紅外接收頭，在所述導(dǎo)航儀上還安裝有噪聲波發(fā)射頭，在所述掃地機(jī)上安裝有紅外發(fā)光管和紅外接收頭，在所述掃地機(jī)上還安裝有噪聲波接收頭，所述掃地機(jī)包含兩個(gè)后輪，分別用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，用PID調(diào)節(jié)方式控制兩個(gè)輪子的速
度一致；所述導(dǎo)航儀發(fā)出紅外線和噪聲波，所述掃地機(jī)在房間的運(yùn)行角度始終和導(dǎo)航儀垂直，這樣每次經(jīng)過房間中央，掃地機(jī)將會(huì)獲得紅外和噪聲波信號(hào)，紅外和噪聲波信號(hào)計(jì)算出掃地機(jī)的位置。在本發(fā)明的具體實(shí)施例子中:掃地機(jī)在運(yùn)行的過程中，每過一段距離，通過掃地機(jī)上方的紅外發(fā)射管，發(fā)射測(cè)距請(qǐng)求數(shù)據(jù)包CQ1，物理通信方式為38Khz的調(diào)制紅外線；紅外線從需要打掃房間的天花板反射到導(dǎo)航儀，導(dǎo)航儀上方的紅外接收管經(jīng)過解調(diào)并處理，輸出解碼的波形，導(dǎo)航儀上的單片機(jī)分析波形，知道被請(qǐng)求測(cè)距；導(dǎo)航儀通過前方的噪聲波發(fā)射頭發(fā)出噪聲波，同時(shí)通過前方的紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線；由于這個(gè)紅外線發(fā)射角度為I度，因此基本沒發(fā)生散射，接近直線，同時(shí)也具有一定的范圍，也就是光柱是一個(gè)以I度為夾角的錐形光柱，這樣可以使得掃地機(jī)的紅外接收管容易對(duì)準(zhǔn)并接收到，紅外接收管接收到以后，就獲得了參考線LI ;噪聲波發(fā)射頭發(fā)射噪聲波后，經(jīng)過若干時(shí)間，到達(dá)掃地機(jī)的噪聲波接收管，掃地機(jī)內(nèi)的處理器分析計(jì)算出距離r，然后掃地機(jī)繼續(xù)前進(jìn)很小的距離L2，同時(shí)檢測(cè)到和導(dǎo)航儀之間的距離L3，獲得目前的水平姿態(tài)角，從而可以知道目前掃地機(jī)在房間內(nèi)的位置信息。在本發(fā)明的具體實(shí)施例子中:導(dǎo)航儀左右兩邊安裝了為了防止掃地機(jī)運(yùn)行的時(shí)候撞上導(dǎo)航儀，從而導(dǎo)致導(dǎo)航儀位移，影響位置基準(zhǔn)的紅外發(fā)射管。在本發(fā)明的具體實(shí)施例子中:在需要打掃的多個(gè)房間分別安裝一臺(tái)導(dǎo)航儀，每臺(tái)導(dǎo)航儀有不同的地址編碼，掃地機(jī)接收到多個(gè)應(yīng)答信息后，知道有多個(gè)房間打掃，從而進(jìn)入相應(yīng)的房間打掃。在本發(fā)明的具體實(shí)施例子中:在掃地機(jī)內(nèi)部安裝MEMS陀螺儀，在房間的角落或由于物體的阻擋，無法接收到導(dǎo)航儀發(fā)出的紅外和噪聲波信號(hào)的地方，采用MEMS陀螺儀并結(jié)合卡爾曼濾波算法可以保證每分鐘導(dǎo)航儀和掃地機(jī)之間的角度誤差在I度以內(nèi)。在本發(fā)明的具體實(shí)施例子中:所述掃地機(jī)上安裝的紅外發(fā)射管，射向正上方為120度發(fā)射角度，還有兩個(gè)紅外接收頭，接收頭正面朝向前方，另外一個(gè)接收頭是背面朝正前方。在本發(fā)明的具體實(shí)施例子中:所述在導(dǎo)航儀上有四個(gè)紅外發(fā)光管，分別射向正上方，正前方，左邊，右邊，其中正上方的發(fā)光管為120度發(fā)射角度；前方的紅外發(fā)射管通過一個(gè)長(zhǎng)的圓孔，發(fā)射角度為I度；左邊和右邊則采用30度的發(fā)射；左右兩邊的紅外發(fā)射功率很小，調(diào)整有效發(fā)射距離為8-12cm。在本發(fā)明的具體實(shí)施例子中:所述導(dǎo)航儀上安裝的紅外接收頭，為120度接收角度，正面朝上。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于:本發(fā)明提供的掃地機(jī)器人智能導(dǎo)航系統(tǒng)能準(zhǔn)確的定位掃地機(jī)器人的控制位置，通過控制掃地機(jī)器人的位置，方便而且不走重復(fù)路地將房間打掃干凈，有效地解放了人力，環(huán)保節(jié)能。


圖1是本發(fā)明提供的導(dǎo)航系統(tǒng)中導(dǎo)航儀和掃地機(jī)在房間工作情況示意圖。圖2是本發(fā)明提供的導(dǎo)航系統(tǒng)中導(dǎo)航儀和掃地機(jī)在工作時(shí)的測(cè)量掃地機(jī)的水平姿態(tài)角的示意圖之一。圖3是本發(fā)明提供的導(dǎo)航系統(tǒng)中導(dǎo)航儀和掃地機(jī)在工作時(shí)的測(cè)量掃地機(jī)的水平姿態(tài)角的示意圖之二。圖4是本發(fā)明提供的導(dǎo)航系統(tǒng)中導(dǎo)航儀和掃地機(jī)在工作時(shí)的測(cè)量掃地機(jī)的水平姿態(tài)角的示意圖之三。圖5為本發(fā)明提供的導(dǎo)航系統(tǒng)中導(dǎo)航儀和掃地機(jī)上安裝有紅外發(fā)光管和接收頭后的工作不意圖。圖6為本發(fā)明提供的紅外通信2個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)格式距離的示意圖。圖7為本發(fā)明提供的紅外通信“I”的占空比的示意圖。圖8為本發(fā)明提供的紅外通信“O”的占空比的示意圖。圖9為本發(fā)明提供的紅外通信的FPGA模塊間的邏輯結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖10為本發(fā)明提供的紅外通信38Kc的調(diào)試前和調(diào)制后的波形的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。圖1是本發(fā)明提供的導(dǎo)航系統(tǒng)中導(dǎo)航儀和掃地機(jī)在房間工作情況示意圖。如圖1所示:本發(fā)明提供的掃地機(jī)器人智能導(dǎo)航系統(tǒng)包括導(dǎo)航儀2和掃地機(jī)3，導(dǎo)航儀2和掃地機(jī)3均放在需要打掃的房間I的水平地面上，導(dǎo)航儀2放在需要打掃的房間的某一邊的中央處。圖5為本發(fā)明提供的導(dǎo)航系統(tǒng)中導(dǎo)航儀和掃地機(jī)上安裝有紅外發(fā)光管和接收頭后的工作示意圖。如圖5所示:在導(dǎo)航儀2上安裝有紅外發(fā)光管和紅外接收頭，在導(dǎo)航儀2上還安裝有噪聲波發(fā)射頭，在掃地機(jī)3上安裝有紅外發(fā)光管和紅外接收頭，在掃地機(jī)上還安裝有噪聲波接收頭。導(dǎo)航儀2發(fā)出紅外線和噪聲波，掃地機(jī)3在房間的運(yùn)行角度始終和導(dǎo)航儀2垂直，這樣每次經(jīng)過房間中央，掃地機(jī)3將會(huì)獲得紅外和噪聲波信號(hào)，紅外和噪聲波信號(hào)計(jì)算出掃地機(jī)3的位置。掃地機(jī)3有兩個(gè)后輪，分別用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，雖然用PID調(diào)節(jié)方式控制兩個(gè)輪子的速度一致，但由于打滑和機(jī)械誤差，掃地機(jī)每運(yùn)行一段距離就會(huì)發(fā)生偏移。也就是在實(shí)際運(yùn)行的過程中，無法走筆直的直線。這樣產(chǎn)生的問題便是當(dāng)多個(gè)回合走下來，掃地機(jī)將產(chǎn)生較大的偏轉(zhuǎn)。但是掃地的路徑覆蓋算法要求必須走直線，否則無法正常工作。為了克服這個(gè)困難，可以在掃地機(jī)內(nèi)部安裝MEMS陀螺儀解決，但是陀螺儀有漂移和累計(jì)誤差，以及AD轉(zhuǎn)換等引起的誤差，時(shí)間一長(zhǎng)也是會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。為此，可以采用本發(fā)明提供的掃地機(jī)器人智能導(dǎo)航系統(tǒng)開定期糾正掃地機(jī)的角度和位置。導(dǎo)航儀放在房間邊上的中央，發(fā)出紅外線和噪聲波。掃地機(jī)的運(yùn)行角度始終和導(dǎo)航儀垂直。掃地機(jī)從上往下，從右向左運(yùn)行。這樣每次經(jīng)過房間中央，掃地機(jī)將會(huì)獲得紅外和噪聲波信號(hào)，從而知道自己目前的位置。即使走偏了，也能及時(shí)糾正。內(nèi)部的陀螺儀還是有用的，因?yàn)樵谟行┪恢茫貏e是角落，由于物體的阻擋，無法接收到導(dǎo)航信息，這樣陀螺儀便能協(xié)助掃地機(jī)獲得方位信息。采用數(shù)字式高精度陀螺儀并結(jié)合卡爾曼濾波算法可以保證每分鐘誤差在I度以內(nèi)。這樣在角落工作10分鐘引起的誤差是10度左右。圖2是本發(fā)明提供的導(dǎo)航系統(tǒng)中導(dǎo)航儀和掃地機(jī)在工作時(shí)的測(cè)量掃地機(jī)的水平姿態(tài)角的示意圖之一。圖3是本發(fā)明提供的導(dǎo)航系統(tǒng)中導(dǎo)航儀和掃地機(jī)在工作時(shí)的測(cè)量掃地機(jī)的水平姿態(tài)角的示意圖之二。圖4是本發(fā)明提供的導(dǎo)航系統(tǒng)中導(dǎo)航儀和掃地機(jī)在工作時(shí)的測(cè)量掃地機(jī)的水平姿態(tài)角的示意圖之三。導(dǎo)航工作原理可以采用圖2-4來更具體的說明:如圖2-4中導(dǎo)航儀發(fā)出基本無散射的紅外線，如圖2-4中粗線所示(標(biāo)注為4)。同時(shí)也發(fā)出噪聲波，噪聲波具有一定的角度，圖2-4上是扇形的兩條邊(標(biāo)注為5)。紅外線5的作用是作參考基準(zhǔn)線，噪聲波4的作用是測(cè)距離。通過參考線和距離，可以測(cè)定方位。測(cè)定方位的原理為:當(dāng)掃地機(jī)找到參考線后，首先測(cè)到和導(dǎo)航儀之間的距離為L(zhǎng)I，這也是圓半徑r。然后向前走距離L2
然后測(cè)量到導(dǎo)航儀的距離是L3，假設(shè)控制L2走很小的距離，那么LI和L3之間的夾角將很小，從幾何關(guān)系圖上可以知道，LI和L3之間的扇形圓弧變化也很小，可以用直線L4代替圓弧。由于LI和L3的夾角很小，由于LI和L3很長(zhǎng)，因此可以認(rèn)為L(zhǎng)4和LI以及L3的夾角接近90度。假設(shè)L5=L3-r那么L2L4L5構(gòu)成直角三角形。通過求L2和L4之間的反正弦函數(shù)就可以獲得L2和L4的夾角a。然后α+90度便是LI和L2之間的夾角。從而知道目前掃地機(jī)的水平姿態(tài)角。下面是一個(gè)具體的實(shí)現(xiàn)方法:如圖5所示:導(dǎo)航儀和掃地機(jī)放在水平地面，在導(dǎo)航儀上有3個(gè)紅外發(fā)光管，分別射向正上方，正前方，左邊，右邊。其中正上方的發(fā)光管為120度發(fā)射角度。前方的紅外發(fā)射管通過一個(gè)長(zhǎng)的圓孔，發(fā)射角度為I度。左邊和右邊則采用30度的發(fā)射。但左右兩邊的紅外發(fā)射功率很小，調(diào)整有效發(fā)射距離為IOcm左右。導(dǎo)航儀上還安裝了一體化的紅外接收頭，為120度接收角度，正面朝上。另外，在導(dǎo)航儀上也安裝了噪聲波發(fā)射頭。掃地機(jī)上安裝有I個(gè)紅外發(fā)射管，射向正上方為120度發(fā)射角度。還有2個(gè)一體化的紅外接收頭，接收頭正面朝向前方。另外一個(gè)接收頭是面朝正前方。工作過程:首先，掃地機(jī)在運(yùn)行的過程中，每過一段距離，通過上方的紅外發(fā)射管，發(fā)射測(cè)距請(qǐng)求數(shù)據(jù)包CQ1，物理通信方式為38Khz的調(diào)制紅外線。紅外線從天花板反射到導(dǎo)航儀，導(dǎo)航儀上方的高增益一體化紅外接收管經(jīng)過解調(diào)并處理，輸出解碼的波形。導(dǎo)航儀上的單片機(jī)分析波形，知道被請(qǐng)求測(cè)距。導(dǎo)航儀通過前方的噪聲波發(fā)射頭發(fā)出噪聲波，同時(shí)通過前方的紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線。由于這個(gè)紅外線發(fā)射角度為I度，因此基本沒發(fā)生散射，接近直線，同時(shí)也具有一定的范圍。也就是光柱是一個(gè)以I度為夾角的錐形光柱。這樣可以使得掃地機(jī)的紅外接收管容易對(duì)準(zhǔn)并接收到。因?yàn)槿绻眉す夥炊菀滓鹗瞻l(fā)管之間對(duì)準(zhǔn)精度要求過高的問題。紅外接收管接收到以后，就獲得了參考線LI。噪聲波發(fā)射頭發(fā)射噪聲波后，經(jīng)過若干時(shí)間，到達(dá)掃地機(jī)的噪聲波接收管，掃地機(jī)內(nèi)的處理器分析計(jì)算出距離r。然后掃地機(jī)繼續(xù)前進(jìn)很小的距離L2，同時(shí)檢測(cè)到和導(dǎo)航儀之間的距離L3，按照前面提到的檢測(cè)原理，可以獲得目前的水平姿態(tài)角。從而可以知道目前在房間內(nèi)的位置信息。導(dǎo)航儀左右兩邊安裝的紅外發(fā)射管是為了防止掃地機(jī)運(yùn)行的時(shí)候撞上導(dǎo)航儀，從而導(dǎo)致導(dǎo)航儀位移，影響位置基準(zhǔn)。當(dāng)掃地機(jī)從左邊或者右邊接近導(dǎo)航儀，通過控制導(dǎo)航儀發(fā)射紅外的強(qiáng)度，可以在一定距離內(nèi)探測(cè)到紅外信號(hào)，從而可以避開導(dǎo)航儀。導(dǎo)航儀的另外一個(gè)功能是多個(gè)房間之間的導(dǎo)航。多個(gè)房間分別安裝導(dǎo)航儀，各自有不同的地址編碼，掃地機(jī)接收到多個(gè)應(yīng)答信息后，可以知道有多個(gè)房間打掃，從而為進(jìn)入相應(yīng)的房間做準(zhǔn)備。導(dǎo)航儀和掃地機(jī)之間的通信:種類A 信息方向基準(zhǔn)請(qǐng)求掃地機(jī)到導(dǎo)航儀基準(zhǔn)應(yīng)答導(dǎo)航儀到掃地機(jī)種類A是立刻發(fā)生，是為了測(cè)量獲得距離。掃地機(jī)發(fā)出請(qǐng)求信息后，便馬上開始接收導(dǎo)航儀發(fā)出的噪聲波，通過時(shí)間差得到距離。
種類B導(dǎo)航儀身份請(qǐng)求掃地機(jī)到導(dǎo)航儀導(dǎo)航儀應(yīng)答 導(dǎo)航儀到掃地機(jī)種類B是導(dǎo)航儀延遲一段隨機(jī)時(shí)間應(yīng)答，因?yàn)槎鄠€(gè)房間可能有導(dǎo)航儀，掃地機(jī)要清掃多個(gè)房間的時(shí)候，在門的交界處可同時(shí)收到2個(gè)應(yīng)答信號(hào)，為了防止接收沖突，采用延遲隨機(jī)時(shí)間的方式。通信數(shù)據(jù)格式:采用2個(gè)字節(jié)0x5151表示基準(zhǔn)請(qǐng)求0x5152表示導(dǎo)航儀身份請(qǐng)求0x22FF表示基準(zhǔn)應(yīng)答0x33xx表示身份回答xx是身份號(hào)下面是基于CPLD的紅外遙控編解碼嵌入式中央處理器通常要處理很多事務(wù)，而紅外遙控則要占用比較多的處理器時(shí)間，而且要求對(duì)信號(hào)處理的優(yōu)先級(jí)別很高。而在不少運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用場(chǎng)合如果紅外處理的時(shí)間過于頻繁以及占用時(shí)間過長(zhǎng)，必將影響到系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。而采用硬件來實(shí)現(xiàn)紅外的遙控信息處理，將大大減輕處理器的負(fù)擔(dān)。但是通用的紅外編解碼硬件芯片通信格式固定，不能滿足自定義的格式要求。其次，在不少系統(tǒng)中已經(jīng)擁有CPLD，如果再加紅外芯片，必將增加成本。因此，用CPLD中的一部分來實(shí)現(xiàn)紅外通信是一種不錯(cuò)的選擇。紅外遙控分為發(fā)送和接收兩個(gè)部分。發(fā)送的信息通過38K調(diào)制后通過紅外發(fā)射頭發(fā)射出去。因此，這里需要解決的是如何將信息進(jìn)行編碼，并調(diào)制。紅外通信格式一般為如圖6，首先是大約9ms的低電平，然后是4.5ms的高電平，然后是數(shù)據(jù)，這里定義為16bit的數(shù)據(jù)，通信結(jié)束后信號(hào)線為高。中間的數(shù)據(jù)通信格式如下；對(duì)于O,定義如面2/3是低電平，后面1/3是聞電平，如圖7所不。對(duì)于1，定義前面1/3是低電平，后面2/3是高電平，如圖8所示。因此需要將每個(gè)比特對(duì)應(yīng)的時(shí)間分為3份，在每一份時(shí)間的開始計(jì)算目前需要發(fā)高電平還是低電平。定義每個(gè)比特的時(shí)間占1.5ms，分為三份則每份占0.5ms，這樣編碼發(fā)生的時(shí)鐘周期為0.5ms ο最后這些編碼被38K調(diào)制后輸出。假設(shè)CPLD的輸入時(shí)鐘是8Mhz，首先需要分頻為38K，采用VHDL編寫代碼進(jìn)行分頻。對(duì)應(yīng)的VHDL代碼如下；其中en2是使能信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種掃地機(jī)器人智能導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:所述導(dǎo)航系統(tǒng)包括導(dǎo)航儀和掃地機(jī)，所述導(dǎo)航儀和掃地機(jī)均放在需要打掃的房間的水平地面上，所述導(dǎo)航儀放在需要打掃的房間的某一邊的中央處； 在所述導(dǎo)航儀上安裝有紅外發(fā)光管和紅外接收頭，在所述導(dǎo)航儀上還安裝有噪聲波發(fā)射頭， 在所述掃地機(jī)上安裝有紅外發(fā)光管和紅外接收頭，在所述掃地機(jī)上還安裝有噪聲波接收頭， 所述掃地機(jī)包含兩個(gè)后輪，分別用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，用PID調(diào)節(jié)方式控制兩個(gè)輪子的速度一致； 所述導(dǎo)航儀發(fā)出紅外線和噪聲波，所述掃地機(jī)在房間的運(yùn)行角度始終和導(dǎo)航儀垂直，這樣每次經(jīng)過房間中央，掃地機(jī)將會(huì)獲得紅外和噪聲波信號(hào)，紅外和噪聲波信號(hào)計(jì)算出掃地機(jī)的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃地機(jī)器人智能導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:掃地機(jī)在運(yùn)行的過程中，每過一段距離，通過掃地機(jī)上方的紅外發(fā)射管，發(fā)射測(cè)距請(qǐng)求數(shù)據(jù)包CQ1，物理通信方式為38Khz的調(diào)制紅外線；紅外線從需要打掃房間的天花板反射到導(dǎo)航儀，導(dǎo)航儀上方的紅外接收管經(jīng)過解調(diào)并處理，輸出解碼的波形，導(dǎo)航儀上的單片機(jī)分析波形，知道被請(qǐng)求測(cè)距；導(dǎo)航儀通過前方的噪聲波發(fā)射頭發(fā)出噪聲波，同時(shí)通過前方的紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線，由于這個(gè)紅外線發(fā)射角度為I度，因此基本沒發(fā)生散射，接近直線，同時(shí)也具有一定的范圍，也就是光柱是一個(gè)以I度為夾角的錐形光柱，這樣可以使得掃地機(jī)的紅外接收管容易對(duì)準(zhǔn)并接收到，紅外接收管接收到以后，就獲得了參考線LI ;噪聲波發(fā)射頭發(fā)射噪聲波后，經(jīng)過若干時(shí)間，到達(dá)掃地機(jī)的噪聲波接收管，掃地機(jī)內(nèi)的處理器分析計(jì)算出距離r，然后掃地機(jī)繼續(xù)前進(jìn)很小的距離L2，同時(shí)檢測(cè)到和導(dǎo)航儀之間的距離L3，獲得目前的水平姿態(tài)角，從而可以知道目前掃地機(jī)在房間內(nèi)的位置信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃地機(jī)器人智能導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:導(dǎo)航儀左右兩邊安裝了為了防止掃地機(jī)運(yùn)行的時(shí)候撞上導(dǎo)航儀，從而導(dǎo)致導(dǎo)航儀位移，影響位置基準(zhǔn)的紅外發(fā)身寸管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃地機(jī)器人智能導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:在需要打掃的多個(gè)房間分別安裝一臺(tái)導(dǎo)航儀，每臺(tái)導(dǎo)航儀有不同的地址編碼，掃地機(jī)接收到多個(gè)應(yīng)答信息后，知道有多個(gè)房間打掃，從而進(jìn)入相應(yīng)的房間打掃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃地機(jī)器人智能導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:在掃地機(jī)內(nèi)部安裝MEMS陀螺儀，在房間的角落或由于物體的阻擋，無法接收到導(dǎo)航儀發(fā)出的紅外和噪聲波信號(hào)的地方，采用MEMS陀螺儀并結(jié)合卡爾曼濾波算法可以保證每分鐘導(dǎo)航儀和掃地機(jī)之間的角度誤差在I度以內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃地機(jī)器人智能導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:所述掃地機(jī)上安裝的紅外發(fā)射管，射向正上方為120度發(fā)射角度，還有兩個(gè)紅外接收頭，接收頭正面朝向前方，另外一個(gè)接收頭是背面朝正前方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃地機(jī)器人智能導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:所述在導(dǎo)航儀上有四個(gè)紅外發(fā)光管，分別射向正上方，正前方，左邊，右邊，其中正上方的發(fā)光管為120度發(fā)射角度；前方的紅外發(fā)射管通過一個(gè)長(zhǎng)的圓孔，發(fā)射角度為I度；左邊和右邊則采用30度的發(fā)射；左右兩邊的紅外發(fā)射功率很小，調(diào)整有效發(fā)射距離為8-12cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃地機(jī)器人智能導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:所述導(dǎo)航儀上安裝的紅外接收頭，為12 0度接收角度，正面朝上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種掃地機(jī)器人智能導(dǎo)航系統(tǒng)，包括導(dǎo)航儀和掃地機(jī)，導(dǎo)航儀放在需要打掃的房間的某一邊的中央處；在導(dǎo)航儀上安裝有紅外發(fā)光管和紅外接收頭，在導(dǎo)航儀上還安裝有噪聲波發(fā)射頭，在掃地機(jī)上安裝有紅外發(fā)光管和紅外接收頭，在掃地機(jī)上還安裝有噪聲波接收頭，掃地機(jī)包含兩個(gè)后輪，分別用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，用PID調(diào)節(jié)方式控制兩個(gè)輪子的速度一致；導(dǎo)航儀發(fā)出紅外線和噪聲波，掃地機(jī)在房間的運(yùn)行角度始終和導(dǎo)航儀垂直，這樣每次經(jīng)過房間中央，掃地機(jī)將會(huì)獲得紅外和噪聲波信號(hào)，紅外和噪聲波信號(hào)計(jì)算出掃地機(jī)的位置。本發(fā)明能準(zhǔn)確的定位掃地機(jī)器人的控制位置，通過控制掃地機(jī)器人的位置，方便而且不走重復(fù)路地將房間打掃干凈，有效地解放了人力。
文檔編號(hào)G05D1/02GK103197678SQ201310087158
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者王真星 申請(qǐng)人:上海第二工業(yè)大學(xué)