[发明专利]一种室内智能机器人精确位置感知系统及其感知方法

摘要

本发明公开了室内智能机器人精确位置感知系统及其方法，感知系统包括由发射端旋转机械结构和发射端电子处理单元组成的发射装置以及由接收端旋转机械结构和接收端电子处理单元组成的接收装置；发射端旋转机械结构包括精密减速步进马达、圆盘、挡板、槽形光耦以及导光器件，接收端旋转机械结构包括精密减速步进马达、圆盘、挡板、槽形光耦以及PSD器件；本发明工作时，需先对发射装置和接收装置的高度进行调整，并使得调整后发射装置发射的红外线可在接收装置PSD器件上形成光斑；本发明的应用之一是可以为机器人提供精确的室内定位，从而使机器人可以在比较远的距离上精确地感知自身姿态，包括距离和方位角。

主权项

室内智能机器人精确位置感知系统；其特征在于：包括一发射装置，所述发射装置由发射端旋转机械结构和控制发射端旋转机械结构工作以及产生红外信号相关的发射端电子处理单元组成；所述发射端旋转机械结构包括精密减速步进马达、圆盘、挡板、槽形光耦以及导光器件，所述圆盘固定在精密减速步进马达上，所述导光器件设置在圆盘上表面上；所述挡板的一端和圆盘连接在一起，所述挡板的另一端置于槽形光耦的U型槽内，每转一周，槽形光耦被遮挡一次；所述发射端电子处理单元包括一发射端精密减速步进马达控制器单元，所述发射端精密减速步进马达控制器单元用与对精密减速步进马达进行驱动；一发射端初始位置检测单元，所述发射端初始位置检测单元每转一圈收到一个脉冲，用于定期对红外发射端的自身角度进行修正，防止步进马达失步引起的误差；一发射端红外单元，所述发射端红外单元输出调制红外信号，以及控制两束红外线交替工作；一发射端无线收发通信单元，所述发射端无线收发通信单元用于将参数传递到接收装置；以及发射端中央处理器单元，所述发射端中央处理单元处理发射端所有的机械控制，初始位置检测以及信号处理；一接收装置，所述接收装置为安装在机器人顶上的旋转红外信标接收装置，且随机器人移动；所述接收装置由接收端旋转机械结构和控制接收端旋转机械结构工作以及PSD器件信号处理和姿态计算的接收端电子处理单元组成；所述接收端旋转机械结构包括精密减速步进马达、圆盘、挡板、槽形光耦以及PSD器件，所述圆盘固定在精密减速步进马达上，所述PSD器件设置在圆盘上表面上；所述挡板的一端和圆盘连接在一起，所述挡板的另一端置于槽形光耦的U型槽内，每转一周，槽形光耦被遮挡一次；所述接收端电子处理单元包括一接收端精密减速步进马达控制器单元，所述接收端精密减速步进马达控制器单元用与对精密减速步进马达进行驱动；一接收端初始位置检测单元，所述接收端初始位置检测单元每转一圈收到一个脉冲，这里是将机器人作为参考对象，认为相对静止，此单元是用来确定开始时候PSD器件和接收端之间的夹角；一PSD光斑检测单元，通过放大器获得电压数据，检测当前的光斑位置，并去除各种误差；一接收端无线收发通信单元，所述接收端无线收发通信单元用于接收发射端过来的信息包，以获取发射端的角度参数，并和发射端交互通信，间接影响发射端的精密减速步进马达工作方式；以及接收端中央处理器单元，用于对上述信息进行处理并输出结果。