專利名稱：一種戶外移動機(jī)器人的導(dǎo)航單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種戶外移動機(jī)器人的導(dǎo)航單
J Li o
背景技術(shù)：
隨著計算機(jī)技術(shù)和傳感技術(shù)的發(fā) 展，移動機(jī)器人平臺的研究得到廣泛關(guān)注。近年來，自主移動機(jī)器人在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)及社會服務(wù)業(yè)等領(lǐng)域得到越來越多的重視，成為了機(jī)器人學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)問題。在自主移動機(jī)器人的研究中，導(dǎo)航方法的研究是核心問題。目前常見的導(dǎo)航方式有電磁導(dǎo)航、光反射導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航等。其中電磁導(dǎo)航技術(shù)簡單實用，但成本高，改造和維護(hù)困難；視覺導(dǎo)航雖然獲得的信息豐富，但是圖像處理計算量大，實時性差始終是一個瓶頸問題；光反射導(dǎo)航的原理是在路徑上連續(xù)鋪設(shè)光反射條，是一種方式簡單、價格便宜的導(dǎo)航系統(tǒng)，但在路徑上連續(xù)鋪設(shè)反射條的方式在某些場合下并不適用，因此，這種導(dǎo)航方式還有很大的改進(jìn)空間。

實用新型內(nèi)容本實用新型針對上述缺陷公開了一種戶外移動機(jī)器人的導(dǎo)航單元。它的結(jié)構(gòu)如下第一激光發(fā)射板、第一接收板和信號調(diào)理電路依次串聯(lián)連接，第二激光發(fā)射板、第二接收板和/[目號調(diào)理電路依次串聯(lián)連接,彳目號調(diào)理電路、彳目號檢測電路、編碼電路、解碼電路和第二單片機(jī)依次串聯(lián)連接；第一激光發(fā)射板和第二激光發(fā)射板分別安裝在機(jī)器人行走道路的路頭和路尾，在機(jī)器人的前部和后部分別安裝第一接收板和第二接收板，信號調(diào)理電路、信號檢測電路、編碼電路、解碼電路和第二單片機(jī)均安裝在機(jī)器人上。所述第一激光發(fā)射板和第二激光發(fā)射板的結(jié)構(gòu)均為電池供電模塊分別連接RS-485通信模塊、第一單片機(jī)和激光調(diào)制發(fā)射模塊，第一單片機(jī)的一端通過光耦連接RS-485通信模塊，另一端連接激光調(diào)制發(fā)射模塊。所述第一接收板和第二接收板的結(jié)構(gòu)均由24塊硅光電池片組成，24塊硅光電池片分為上下兩排，其中上排為第I上硅光電池片到第12上硅光電池片，下排為 第I下硅光電池片到第12下娃光電池片，第K上娃光電池片和第K下娃光電池片位于同一列，第K上硅光電池片和第K下硅光電池片串聯(lián)，K為1-12。所述第一單片機(jī)為ATtinyll單片機(jī)。所述第二單片機(jī)為ATmega32單片機(jī)。所述編碼電路為3片74LS138譯碼器組成的24線_5線編碼電路。本實用新型的有益效果為由于此導(dǎo)航單元只需要在機(jī)器人行走的道路的路頭和路尾放置激光發(fā)射板，無需像傳統(tǒng)光學(xué)導(dǎo)航方法一樣在路徑上連續(xù)鋪設(shè)光反射條，因此此導(dǎo)航單元所需材料大大減少，降低了成本。此外在較長的路徑上，導(dǎo)航精度不亞于傳統(tǒng)的光學(xué)導(dǎo)航方法。
圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是第一激光發(fā)射板和第二激光發(fā)射板的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是第一接收板和第二接收板的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進(jìn)一步說明。如圖I所不,一種戶外移動機(jī)器人的導(dǎo)航單兀的結(jié)構(gòu)如下第一激光發(fā)射板、第一接收板和信號調(diào)理電路依次串聯(lián)連接，第二激光發(fā)射板、第二接收板和信號調(diào)理電路依次串聯(lián)連接，信號調(diào)理電路、信號檢測電路、編碼電路、解碼電路和第二單片機(jī)依 次串聯(lián)連接；信號調(diào)理電路、信號檢測電路和編碼電路構(gòu)成編碼檢測電路，解碼電路和第二單片機(jī)構(gòu)成信號處理模塊。第一激光發(fā)射板和第二激光發(fā)射板分別安裝在機(jī)器人行走道路的路頭和路尾，在機(jī)器人的前部和后部分別安裝第一接收板和第二接收板，信號調(diào)理電路、信號檢測電路、編碼電路、解碼電路和第二單片機(jī)均安裝在機(jī)器人上。如圖2所示，第一激光發(fā)射板和第二激光發(fā)射板的結(jié)構(gòu)均為電池供電模塊分別連接RS-485通信模塊、第一單片機(jī)和激光調(diào)制發(fā)射模塊，第一單片機(jī)的一端通過光耦I(lǐng)連接RS-485通信模塊，另一端連接激光調(diào)制發(fā)射模塊。如圖3所示，第一接收板和第二接收板的結(jié)構(gòu)均由24塊硅光電池片組成，24塊硅光電池片分為上下兩排，其中上排為第I上硅光電池片到第12上硅光電池片，下排為 第I下娃光電池片到第12下娃光電池片，第K上娃光電池片和第K下娃光電池片位于同一列，第K上硅光電池片和第K下硅光電池片串聯(lián)，K為1-12。第一單片機(jī)為ATtinyll單片機(jī)。第二單片機(jī)為ATmega32單片機(jī)。編碼電路為3片74LS138譯碼器組成的24線-5線編碼電路。本實用新型的工作過程如下在第一激光發(fā)射板和第二激光發(fā)射板中，電池供電模塊米用LM1117-5將電池輸出穩(wěn)壓到5V后，為第一激光發(fā)射板或第二激光發(fā)射板供電(為RS-485通信模塊、第一單片機(jī)和激光調(diào)制發(fā)射模塊提供電源)，RS-485通信模塊與附近道路的發(fā)射板通信(每個機(jī)器人占用一個機(jī)器人行走道路，附近道路是指附近的機(jī)器人行走道路)，光耦I(lǐng)起到光電隔離的作用(指隔離第一單片機(jī)和RS-485通信模塊)，激光調(diào)制發(fā)射模塊裝有三個激光管，第一單片機(jī)控制三個激光管的調(diào)制和發(fā)射，可以通過第一單片機(jī)控制這三個激光管的通斷以及發(fā)射激光的頻率。第一激光發(fā)射板和第二激光發(fā)射板發(fā)送固定頻率(回避太陽光線的干擾，比如設(shè)定為180KHZ)的激光，第一接收板和第二接收板分別接受來自第一激光發(fā)射板和第二激光發(fā)射板的信號(激光信號)，第一接收板和第二接收板上共輸出24路信號(第一接收板和第二接收板各自輸出12路信號，因為第一接收板或第二接收板中，第K上硅光電池片和第K下硅光電池片串聯(lián)，兩者共輸出一路信號)，信號調(diào)理電路包括信號放大電路和濾波電路，可將直流信號濾除，同時將太陽光中電磁波的高頻信號濾除，第一接收板和第二接收板上輸出的24路信號經(jīng)信號調(diào)理電路變換成穩(wěn)定的TTL電平，信號檢測電路檢測這24路信號(第一接收板和第二接收板各自輸出的12路信號經(jīng)信號調(diào)理電路變換后輸出的信號)中哪一路為高電平信號，編碼電路將上述檢測結(jié)果編碼成5位二進(jìn)制數(shù)，并將編碼結(jié)果傳送給信號處理模塊。解碼電路將二進(jìn)制編碼結(jié)果解析后傳送給第二單片機(jī)，由第 二單片機(jī)根據(jù)解碼結(jié)果，計算出機(jī)器人當(dāng)前的朝向角和在水平方向上的位置坐標(biāo)。
權(quán)利要求1.一種戶外移動機(jī)器人的導(dǎo)航單元，其特征在于，它的結(jié)構(gòu)如下第一激光發(fā)射板、第一接收板和信號調(diào)理電路依次串聯(lián)連接，第二激光發(fā)射板、第二接收板和信號調(diào)理電路依次串聯(lián)連接，信號調(diào)理電路、信號檢測電路、編碼電路、解碼電路和第二單片機(jī)依次串聯(lián)連接; 第一激光發(fā)射板和第二激光發(fā)射板分別安裝在機(jī)器人行走道路的路頭和路尾，在機(jī)器人的前部和后部分別安裝第一接收板和第二接收板，信號調(diào)理電路、信號檢測電路、編碼電路、解碼電路和第二單片機(jī)均安裝在機(jī)器人上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種戶外移動機(jī)器人的導(dǎo)航單元，其特征在于，所述第一激光發(fā)射板和第二激光發(fā)射板的結(jié)構(gòu)均為電池供電模塊分別連接RS-485通信模塊、第一單片機(jī)和激光調(diào)制發(fā)射模塊，第一單片機(jī)的一端通過光耦(I)連接RS-485通信模塊，另一端連接激光調(diào)制發(fā)射模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種戶外移動機(jī)器人的導(dǎo)航單元，其特征在于，所述第一接收板和第二接收板的結(jié)構(gòu)均由24塊硅光電池片組成，24塊硅光電池片分為上下兩排，其中上排為第I上硅光電池片到第12上硅光電池片，下排為第I下硅光電池片到第12下硅光電池片，第K上娃光電池片和第K下娃光電池片位于同一列,第K上娃光電池片和第K下娃光電池片串聯(lián)，K為1-12。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種戶外移動機(jī)器人的導(dǎo)航單元，其特征在于，所述第一單片機(jī)為ATtinyll單片機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種戶外移動機(jī)器人的導(dǎo)航單元，其特征在于，所述第二單片機(jī)為ATmega32單片機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種戶外移動機(jī)器人的導(dǎo)航單元，其特征在于，所述編碼電路為3片74LS138譯碼器組成的24線-5線編碼電路。
專利摘要本實用新型公開了屬于機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域的一種戶外移動機(jī)器人的導(dǎo)航單元。它的結(jié)構(gòu)如下第一激光發(fā)射板、第一接收板和信號調(diào)理電路依次串聯(lián)連接，第二激光發(fā)射板、第二接收板和信號調(diào)理電路依次串聯(lián)連接，信號調(diào)理電路、信號檢測電路、編碼電路、解碼電路和第二單片機(jī)依次串聯(lián)連接；第一激光發(fā)射板和第二激光發(fā)射板分別安裝在機(jī)器人行走道路的路頭和路尾，在機(jī)器人的前部和后部分別安裝第一接收板和第二接收板，信號調(diào)理電路、信號檢測電路、編碼電路、解碼電路和第二單片機(jī)均安裝在機(jī)器人上。本實用新型的有益效果為此導(dǎo)航單元所需材料大大減少，降低了成本。此外在較長的路徑上，導(dǎo)航精度不亞于傳統(tǒng)的光學(xué)導(dǎo)航方法。
文檔編號G01C21/00GK202442716SQ201220010809
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者余弦, 張學(xué)龍, 朱耀春, 李大偉, 李曉, 王艷萍, 趙巍偉, 郇凱翔, 郝世昱, 雷少博 申請人:華北電力大學(xué)