[发明专利]一种基于环形红外阵列的自动跟随系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种基于环形红外阵列的自动跟随系统及其工作方法，该自动跟随系统包括跟随用移动机器人，所述移动机器人包括驱动轮、嵌入式硬件主控制器，所述主控制器包括主控芯片；还包括基于环形红外阵列的测距模块、移动机器人的目标定位和通讯模块、基于PI D反馈控制的机器人运动跟随模块三个模块；其中，所述基于环形红外阵列的测距模块主要包括多个红外测距传感器及设置在嵌入式硬件主控制器中的数据采集电路；多个所述红外测距传感器呈环形阵列设置；本发明利用距离罗盘设计自动跟随系统，通过传感器测得的目标相对距离以及偏航角，利用PID控制器使得跟随用移动机器人与目标机器人间保持设定的相对距离和相对角度。

技术领域

本发明属于仿生技术领域，具体涉及一种基于环形红外阵列的自动跟随系统及其工作方法。

背景技术

目前，智能机器人等领域常使用视觉定位进行定位、路径规划或目标跟踪，视觉定位可以在很多复杂环境中识别目标，识别精度高，但是通过图像处理技术进行导航需要处理器将采集到大量的数据进行分析比对，对微型控制器的处理速度有较高的要求。

现有技术中，视觉定位主要利用相机、激光雷达、惯导等传感设备作为环境感知传感器，进行环境感知实现对目标的定位与跟随，然而综合运用此类硬件设备到智能车上成本十分高昂，远超出了原改装车自身的价格，这对于智能车的普及带来了十分大的阻碍。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于环形红外阵列的自动跟随系统及其工作方法，以解决背景技术中所提出的缺陷或问题。

为实现上述发明目的，本发明的实施例提供一种基于环形红外阵列的自动跟随系统，包括跟随用移动机器人，所述移动机器人包括驱动轮、嵌入式硬件主控制器，所述主控制器包括主控芯片；其特征在于，还包括基于环形红外阵列的测距模块、移动机器人的目标定位和通讯模块、基于P I D反馈控制的机器人运动跟随模块三个模块；

其中，所述基于环形红外阵列的测距模块主要包括多个红外测距传感器及设置在嵌入式硬件主控制器中的数据采集电路；多个所述红外测距传感器呈环形阵列设置；每一所述红外测距传感器包括红外发射器及红外接收器，多个所述红外发射器用于从多个角度对障碍物发射红外光束，多个所述红外接收器用于接受从障碍物上反射回来的红外光束，所述数据采集电路用于将红外测距传感器所监测到的数据信号传输给嵌入式硬件主控制器；

所述移动机器人的目标定位和通讯模块主要包括设置在嵌入式硬件主控制器中的数据处理模块和无线通讯模块；所述数据处理模块用于对数据采集电路所传入的数据进行分析处理；所述无线通讯模块用于将多个红外测距传感器采集到的数据传输给上位机；

所述基于P I D反馈控制的机器人运动跟随模块，包括设置在嵌入式硬件主控制器中的运动控制单元和设置在移动机器人下方的控制电机组；所述运动控制单元根据嵌入式硬件主控制器所发出控制信号来控制电机组的启停、转动方向及转动速度，所述控制电机组带动移动移动机器人的驱动轮行进。

进一步的，所述数据采集电路包括放大滤波电路、模数转换电路；所述红外测距传感器在实现对障碍物距离的测量后产生的电信号进入嵌入硬件的数据采集电路，该电信号经放大滤波电路放大滤波后进入嵌入式硬件中的模数转换通道，再通过模数转换后计算出障碍的距离数据从而实现对障碍物距离的测量。

进一步的，多个所述红外测距传感器按环形阵列排布安装在移动机器人顶部并组成一个大视场环形距离罗盘，用于获取全方位距离信息。

进一步的，所述无线通讯模块将上位机、主控芯片组成分布式测控系统，利用其可组成星型、树型和蜂窝型网状网络结构的特点，来处理和储存所测数据，以便后续的数据分析。

进一步的，所述上位机设置为电脑计算机，所述上位机可实现对数据可视化分析。

进一步的，所述红外测距传感器的个数为16个，16个所述红外测距传感器环状均布在距离罗盘上。