採用六個超寬帶模塊實現室內精準定位的機器人的製作方法

2023-09-22 03:00:25

本發明涉及一種機器人，尤其涉及一種採用六個超寬帶模塊實現室內精準定位的機器人。

背景技術：

超寬帶，是一種新型的無線通信技術，它通過對具有很陡上升和下降時間的衝激脈衝進行直接調製，使信號具有ghz量級的帶寬，解決了困擾傳統無線技術多年的有關傳播方面的重大難題，具有對信道衰落不敏感、發射信號功率譜密度低、低截獲能力、系統複雜度低、能提供數釐米的定位精度等優點。在機器人身上只裝一個超寬帶模塊測距時，當有障礙物存在於超寬帶信標與超寬帶模塊之間時，測量出的距離明顯受到影響，導致定位失準。

技術實現要素：

為了克服上述缺點,本發明提供了一種採用六個超寬帶模塊實現室內精準定位的機器人。

本發明為實現上述目的所採用的技術方案是：

採用六個超寬帶模塊實現室內精準定位的機器人，由三個超寬帶信標與其配套，其特徵是：所述機器人身上的一個水平面上安裝有六個超寬帶模塊，且六個超寬帶模塊連接起來正好是個正六邊形；機器人中的單片機通過通訊總線連接這六個超寬帶模塊，並控制這六個超寬帶模塊與安裝在室內同一高度的三個超寬帶信標分別無線通訊，再從中獲取數據。

進一步地，機器人分別測出六個超寬帶模塊到某個超寬帶信標的距離，然後對所測出的距離進行綜合處理，減少障礙物對測距的影響，得出機器人在六個超寬帶模塊的中心點與所述超寬帶信標之間的精準距離；同樣測出機器人在這六個超寬帶模塊的中心點與另外兩個超寬帶信標之間的精準距離，根據所測3個精準距離值，再加上三個信標的安裝位置，最終計算出機器人在某一平面上的位置。

本發明的有益效果是，減少了障礙物對測距的影響，實現機器人室內精準定位。

附圖說明

下面結合附圖和實施對本發明進一步說明。圖1是本發明的原理圖，圖2是三角形圖，圖3是機器人在六個超寬帶模塊的中心點與三個超寬帶信標之間的測距原理圖。

圖中，1為超寬帶信標，2為超寬帶模塊，3為單片機，4為通訊總線，5為障礙物，6為機器人在六個超寬帶模塊的中心點，p1為超寬帶信標，p2為超寬帶信標，p3為超寬帶信標，h為機器人在六個超寬帶模塊的中心點到超寬帶信標p1、p2、p3組成的平面的垂直距離，m1為機器人在六個超寬帶模塊的中心點到超寬帶信標p1的距離，m2為機器人在六個超寬帶模塊的中心點到超寬帶信標p2的距離，m3為機器人在六個超寬帶模塊的中心點到超寬帶信標p3的距離。

具體實施方式

圖1中，採用六個超寬帶模塊實現室內精準定位的機器人，由三個超寬帶信標1與其配套，其特徵是：所述機器人身上的一個水平面上安裝有六個超寬帶模塊2a1、b1、a2、b2、a3、b3，且這六個超寬帶模塊2連接起來正好是個正六邊形；機器人中的單片機3通過通訊總線4連接六個超寬帶模塊2a1、b1、a2、b2、a3、b3，並控制六個超寬帶模塊2a1、b1、a2、b2、a3、b3，與安裝在室內同一高度的三個超寬帶信標p1、p2、p3分別無線通訊，再從中獲取數據。步驟如下：

1）機器人上的單片機3通過通訊總線4控制超寬帶模塊2a1、b1、a2、b2、a3、b3先後與某個超寬帶信標1進行測距，測出距離分別為la1、lb1、la2、lb2、la3、lb3；

2）比較la1、lb1、la2、lb2、la3、lb3的大小，得出最小值lmin；假設在本次測距中，最小值為la1=lmin；

3）計算lan-lmin，lbn-lmin（n=1-3，以下相同），若lan-lmin>2r（r是兩超寬帶模塊2之間的距離），則認為超寬帶模塊2an與超寬帶信標1之間存在障礙物，超寬帶模塊2an與超寬帶信標1測出的距離lan無效，超寬帶模塊2an及其對稱的超寬帶模塊2bn所測出的距離不參加運算；若lan-lmin2r,la3認為無效，所以la3和lb3不參與運算；

4）綜合計算距離，見圖2，根據三角形中線定理，得出：

ac*ac+bc*bc=2（ec*ec+ae*ae）

可得機器人在六個超寬帶模塊平面上的中心點6到所述超寬帶信標1的距離為：

由步驟3），若得出三組超寬帶模塊2都有效，則得出距離；若有一組超寬帶模塊2無效，則（n，m為有效距離的超寬帶模塊2組編號）；若有兩組超寬帶模塊2無效，則；在本次測距中，l=(l1+l2)/2；

在圖3中，根據前面機器人在六個超寬帶模塊平面上的中心點6到超寬帶信標p1、p2、p3的距離分別為m1、m2、m3。

已知的機器人在六個超寬帶模塊平面上的中心點6到三個超寬帶信標p1、p2、p3組成的平面的垂直距離為h，已知的超寬帶信標p1、p2、p3點的坐標分別為p1(x1，y1，h)，p2(x2，y2，h)，p3(x3，y3，h)，機器人在六個超寬帶模塊平面上的中心點6的坐標為(x，y，0)，根據勾股定理可得三個方程：

由上述三個方程可求得超寬帶模塊r點的坐標值數據：

這裡

。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，任何未脫離本發明方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。