[發明專利]一種機器人的跟蹤定位系統

無效

• 申請號: 200810042311.9
• 申請日: 2008-08-29
• 公開（公告）號: CN101661102A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 金至卓
• 申請（專利權）人: 上海市上海中學
• 主分類號: G01S11/16
• 分類號: G01S11/16
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司
• 代理人: 季申清

技術領域

本發明涉及一種跟蹤定位系統，具體涉及一種機器人的跟蹤定位系統。

背景技術

在大賣場購物，我們希望手推車自己跟著我們走；在輸液時，我們希望不被禁錮在床上，在需要上廁所時希望輸液瓶自己跟著我們到處走......所以，我們需要一個能自動跟隨指定物體的機器人來完成我們的需要。目前機器人使用的機器人跟蹤系統一般有三類：一、超聲波定位，定向：使用三個超聲波接收機，跟蹤一個超聲波發射機。通過三個接收機測量得到的距離數據進行三角函數運算，計算出機器人與被跟蹤端的相對位置，實現跟蹤。但是超聲波覆蓋范圍小，由于波的干涉和衍射現象，容易互相產生干擾，造成偏差。二、激光制導：在被跟蹤端上放置一個激光發射器。在跟蹤端上放置三個光傳感器，對激光進行捕捉，從而計算出機器人與被跟蹤端的相對位置，實現跟蹤。但是存在距離判斷較差，容易漏目標，尋找目標比較困難的問題。三、攝像頭捕捉。使用視覺技術，加以圖象處理技術，跟蹤目標。受外界干擾大，制作復雜。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種機器人的跟蹤定位系統，以解決現有技術的上述問題。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現。

一種機器人跟蹤定位系統，其設備包括：信號采集模塊；至少4個信號接收模塊；至少3個信號發射模塊；若干外圍設備，相關計算軟件；所述的信號發射模塊及信號接收模塊所發射和接收的信號為電磁波信號和超聲波信號兩種不同的信號。

上述定位系統的模塊結構及數據流向為：

信號采集模塊包括電磁波信號接收器、電磁波信號發射器和與電腦通訊的串口通訊模塊。電磁波信號接收器采集來自信號接受模塊和信號發射模塊的電磁波信號；電磁波信號發射器給信號接收模塊和信號發射模塊發射電磁波信號；串口通訊模塊用于把收集來的數據傳給電腦做進一步的數據處理。

信號接收模塊包括電磁波信號接收器、超聲波信號接收器和電磁波信號發射器。電磁波信號接收器接收由信號采集模塊和信號發射模塊發射來的電磁波信號；超聲波信號接收器接收由信號發射模塊發射來的超聲波信號；電磁波信號發射器通過電磁波信號給信號采集模塊發射處理過的超聲波信號。

信號發射模塊包括電磁波發射器、超聲波發射器和電磁波接收器。電磁波發射器用于給信號接收模塊和信號采集模塊發射電磁波信號；超聲波發射器用于給信號接收模塊發射超聲波信號；電磁波接收器用于接收信號采集模塊發射來的電磁波信號。

具體實施方式

下面結合具體實施例進一步說明本發明的技術特點：

信號采集模塊包括電磁波信號接收器、電磁波信號發射器和與電腦通訊的串口通訊模塊。電磁波信號接收器采集來自信號接受模塊和信號發射模塊的電磁波信號；電磁波信號發射器給信號接收模塊和信號發射模塊發射電磁波信號；串口通訊模塊用于把收集來的數據傳給電腦做進一步的數據處理。

信號接收模塊包括電磁波信號接收器、超聲波信號接收器和電磁波信號發射器。電磁波信號接收器接收由信號采集模塊和信號發射模塊發射來的電磁波信號；超聲波信號接收器接收由信號發射模塊發射來的超聲波信號；電磁波信號發射器通過電磁波信號給信號采集模塊發射處理過的超聲波信號。

信號發射模塊包括電磁波發射器、超聲波發射器和電磁波接收器。電磁波發射器用于給信號接收模塊和信號采集模塊發射電磁波信號；超聲波發射器用于給信號接收模塊發射超聲波信號；電磁波接收器用于接收信號采集模塊發射來的電磁波信號。

A)通過發射源對接收源的定位

在地面確定發射源精確坐標，通過信號發射器分別向信號接收器發射電磁波信號和超聲波信號，利用接收到電磁波和超聲波兩種波的不同時間得到的時間差，計算出發射源和接收源的距離；又已知信號發射器的精確坐標，就可以得到信號接收器在XOY平面上的投影坐標。

B)通過接收源對發射源的定位

在得到各接收源的精確坐標后，通過信號接收器到某個信號發射器間的距離，及信號接收器的坐標利用公式計算得出發射源在XOY平面上的投影坐標。

通過本發明技術方案設計而成的機器人跟蹤定位系統，利用兩種不同波速的波在傳播指定的距離時所用的時間的差來計算距離的方法，從而進一步對發射源或接收源進行定位的系統。和現有技術相比，具有有操作簡單、定位方位全，反應時間短，定位精度高，可實現三維定位等優點。