[发明专利]一种动物机器人自主导航系统及方法

说明书

本发明公开了一种动物机器人自主导航系统及方法，系统包括设置于被控动物身上的GPS模块、多通道神经信号刺激模块和控制模块，GPS模块，被配置为接收GPS卫星信号，并将动物机器人当前的位置信息输出到控制模块；控制模块，被配置为接收GPS模块的当前位置信息，并与设定的目标位置信息相对比，确定导航线路，形成控制指令，多通道神经信号刺激模块，被配置为包括镜像电流源、升压电路和模拟多路开关，通过连接的镜像电流源、升压电路以获取恒定电流，根据控制指令选择模拟多路开关的相应通道输出恒定电流作用于被控动物的神经控制区域，以实现仿真神经编码信息的输出，实现导航。

技术领域

本发明涉及一种动物机器人自主导航系统及方法。

背景技术

动物机器人是指利用动物体的运动机能和动力供应体制，从动物的感受或者神经支配入手，将运动功能和现代电子技术、传感技术、网络控制等技术结合来实现对动物运动的人为控制。为了能够实现动物机器人的实用化，自动控制器的设计尤为关键。

现在国内各大高校实验室对动物机器人的控制主要通过无线遥控设备发送相关指令，例如：CN 101127152 A专利公开了一种动物机器人无线遥控装置，利用GPS进行定位和通过GPRS技术传输数据，操控人员通过电脑显示当前的位置，与预定航线比较后发送指令给遥控装置控制动物机器人的运动路线，由于控制命令是需要人工判断然后通过GPRS传送信息实现的，这就造成一定的延时，不能准确的控制动物的运动轨迹。浙江大学开发的一种动物机器人的语音导航系统(CN 103593048A)，操控人员发送的语音指令通过电脑分析后，由无线发射器发送到微刺激器进行控制，这个方法人机交互比较好，但该方法不能进行远距离控制。2013年南京航空航天大学使用3G通信方式控制鸽子飞行，前提是在3G网络覆盖的地方才可以控制，像一些偏远山区、森林以及地震过后进行抢险工作的环境下都是没有3G信号的，而且这种远程控制方式不能准确定位，难以实现动物实时准确的导航控制。

目前动物机器人遥控方式还有使用蓝牙、ZigBee、射频方式和无线数据广播系统等技术。而这些通信技术控制范围有限(500米)，且可靠性也不高，在发出命令后，容易丢失，还容易受到障碍物的影响。因此，这些通信方式的控制范围一般局限于实验室中，难以实现商业应用。

综上所述，为了实现远程自主导航，解决定位不准确、人工导航遥控距离短和活动范围小的问题，本发明设计了一种小型的动物机器人自主导航系统，能够实现远程超视距实时导航、准确定位和扩大活动范围的功能。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种动物机器人自主导航系统及方法，本发明能够解决现有技术中存在的定位不准确、人工导航遥控距离短和活动范围小的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种动物机器人自主导航系统，包括设置于被控动物身上的GPS模块、多通道神经信号刺激模块和控制模块，其中：

所述GPS模块，被配置为接收GPS卫星信号，并将动物机器人当前的位置信息输出到控制模块；

所述控制模块，被配置为接收GPS模块的当前位置信息，并与设定的目标位置信息相对比，确定导航线路，形成控制指令，传输给多通道神经信号刺激模块；

所述多通道神经信号刺激模块，被配置为包括镜像电流源、升压电路和模拟多路开关，通过连接的镜像电流源、升压电路以获取恒定电流，根据控制指令选择模拟多路开关的相应通道输出恒定电流作用于被控动物的神经控制区域，以实现仿真神经编码信息的输出，实现导航。

进一步的，所述GPS模块通过陶瓷天线将接收到的GPS卫星信号转换为NMEA-0183协议的数据格式，并经过串口UART将位置和运动状态信息输出到控制模块。