[發(fā)明專利]采用超聲波結(jié)合WIFI實現(xiàn)高精度信標(biāo)位置追蹤的機器人

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710064719.5
• 申請日: 2017-02-05
• 公開（公告）號: CN106772250A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡揚;鄔惠林
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東大倉機器人科技有限公司;鄔惠林
• 主分類號: G01S5/22
• 分類號: G01S5/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機器人，尤其涉及一種采用超聲波結(jié)合WIFI實現(xiàn)高精度信標(biāo)位置追蹤的機器人。

背景技術(shù)

目前，GPS定位方法不適用于室內(nèi)定位；采用WIFI或藍牙信號強度進行定位精度較低，誤差太大，不能滿足使用要求；通過攝像頭進行定位，成本太高，功耗也很高，容易受環(huán)境光線的干擾；通過攝像頭進行定位成本太高，功耗也很高，容易受環(huán)境光線的干擾

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述缺點, 本發(fā)明提供了一種采用超聲波結(jié)合WIFI實現(xiàn)高精度信標(biāo)位置追蹤的機器人。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：

一種采用超聲波結(jié)合WIFI實現(xiàn)高精度信標(biāo)位置追蹤的機器人，其特征是：所述機器人內(nèi)置左超聲波發(fā)送模塊、右超聲波發(fā)送模塊、WIFI通信模塊；機器人通過WIFI通信模塊發(fā)送測距命令，信標(biāo)啟動超聲波接收模塊；機器人再分時發(fā)送超聲波信號；信標(biāo)收到超聲波信號后，分別測量計算出左超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)的距離以及右超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)的距離，然后再通過WIFI通信模塊把所測的這兩個距離傳給機器人；機器人接著根據(jù)所測的左超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)的距離以及右超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)的距離，高精度地計算出機器人和信標(biāo)的距離和方位。

進一步地，機器人和信標(biāo)之間的距離和方位是通過解三角函數(shù)計算出來的。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明是能高精度地測量出機器人和信標(biāo)的距離和方位的機器人，其測量距離精度：±1毫米，方位精度：±0.5度。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明的原理圖，圖2是機器人和信標(biāo)之間的距離和方位計算原理圖。

圖1中，1為機器人，2為WIFI通信模塊，3為左超聲波發(fā)送模塊，4為左超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)的距離，5為超聲波接收模塊，6為信標(biāo)WIFI通信模塊，7為信標(biāo)，8為右超聲波發(fā)送模塊，9為右超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)的距離。

具體實施方式

在圖1中，一種采用超聲波結(jié)合WIFI實現(xiàn)高精度信標(biāo)位置追蹤的機器人1，其特征是：所述機器人1內(nèi)置左超聲波發(fā)送模塊3、右超聲波發(fā)送模塊5、WIFI通信模塊2；機器人1通過WIFI通信模塊2發(fā)送測距命令，信標(biāo)7啟動超聲波接收模塊5；機器人1再分時發(fā)送超聲波信號；信標(biāo)7收到超聲波信號后，分別測量計算出左超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)的距離4以及右超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)的距離9，然后再通過WIFI通信模塊6把所測的這兩個距離傳給機器人1；機器人1接著根據(jù)所測的左超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)的距離4以及右超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)的距離9，計算出機器人1和信標(biāo)7的距離和方位。

進一步地，機器人1和信標(biāo)7之間的距離和方位是通過解三角函數(shù)計算出來的。

進一步地，在圖2中，W為左超聲波發(fā)送模塊和右邊超聲波發(fā)送模塊之間的距離，

L為左超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)距離，R為右超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)距離。

A+B=R

B=R-A

B*B=R*R-2*R*A+A*A(1)

A*A+T*T=W*W (2)

B*B+T*T=L*L (3)

2，3式相減得：A*A-B*B=W*W-L*L(4)

1式代入4式：A*A-R*R+2*A*R-A*A=W*W-L*L

解得：A=(W*W-L*L+R*R)/2*R

根據(jù)A和W可以求得夾角α：

α=arccos（A/W）=arccos{（W*W-L1*L1+L2*L2)/（2*L2*W）}

確定左超聲波發(fā)送模塊和右超聲波發(fā)送模塊安裝在對稱位置，根據(jù)下面運算可以求出信標(biāo)距離d：

D=R-A/2

同上可以求得信標(biāo)方位角θ：

θ=arccos{（W*W/4-L1*L1+d*d)/(d*W)}

2、由以上公式即可計算出距離d和夾角θ：

由距離d的結(jié)果可知機器人和信標(biāo)之間的距離，由夾角θ的結(jié)果可知機器人和信標(biāo)之間的方向，實測其距離精度：±1毫米，方位精度：±0.5度。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何未脫離本發(fā)明方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。