機器人及機器人定位行走系統的製作方法

2023-10-11 19:33:09

本實用新型涉及機器人技術領域，具體的說，涉及一種機器人及機器人定位行走系統。

背景技術：

隨著智能識別技術的不斷發展，移動機器人已經被越來越多的應用在各種場景中。

移動機器人在行進過程中需要解決如下三個問題：①機器人現在何處？②機器人要往何處行進？③機器人要如何到達該處？其中第一個問題涉及機器人的導航系統的定位及其跟蹤問題，第二個和第三個問題涉及導航系統的路徑規劃問題。移動機器人定位技術的目的就是解決上面的第一個問題。

目前的移動機器人定位傳感器的種類很多，比如裡程計、陀螺、羅盤、攝像頭、雷射雷達等。移動機器人為了定位精確，將會使用多種定位傳感器。其中涉及的算法複雜參數融合難度大，一般只有資深工程師才能勝任此工作，而且只適用於室外。在室內由於信號不穩定等因素，位置定位不精確。

綜上所述，目前機器人位置定位的缺點如下：使用多種傳感器，技術複雜，造價成本高，各種算法參數融合難度大，而且受環境因素影響大。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種機器人及機器人定位行走系統，以解決現有的機器人位置定位存在造價成本高，各種算法參數融合難度大，而且受環境因素影響大的技術問題。

本實用新型提供一種機器人，包括位置讀寫器和行走機構；

所述位置讀寫器讀取位於所述機器人周圍的位置標籤的標籤信息，並計算所述機器人與每個位置標籤之間的距離；

所述行走機構驅動所述機器人進行行走。

優選的是，所述位置讀寫器為射頻識別讀寫器。

進一步的是，所述射頻識別讀寫器的工作頻段為840-960MHz。

本實用新型還提供一種機器人定位行走系統，包括上位機、若干個位置標籤，以及上述的機器人。

進一步的是，所述上位機根據所述機器人與各個位置標籤之間的距離，計算所述機器人所處的位置。

進一步的是，所述上位機包括通信模塊；

所述通信模塊向所述機器人發送行進指令。

進一步的是，所述上位機還包括顯示器；

所述顯示器顯示所述機器人和所述位置標籤的位置，以及所述機器人的行進路線。

優選的是，所述位置標籤為射頻識別標籤。

優選的是，所述射頻識別標籤由阻燃劑層壓材料製成。

本實用新型帶來了以下有益效果：本實用新型提供的機器人包括位置讀寫器和行走機構。其中，位置讀寫器讀取位於機器人周圍的位置標籤的標籤信息，並計算機器人與每個位置標籤之間的距離。因為，位置標籤的位置是固定不變的，所以根據機器人與每個位置標籤之間的距離，即可推算出機器人當前所處的位置，並由行走機構驅動機器人按一定的路線進行行走。因此，本實用新型提供的機器人僅採用位置標籤的識別即可實現機器人的位置定位，算法簡單易行，而且受環境的影響很小。

本實用新型的其它特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。本實用新型的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

附圖說明

為了更清楚的說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要的附圖做簡單的介紹：

圖1是本實用新型實施例提供的機器人的示意圖；

圖2是本實用新型實施例提供的機器人定位行走系統的示意圖。

具體實施方式

以下將結合附圖及實施例來詳細說明本實用新型的實施方式，藉此對本實用新型如何應用技術手段來解決技術問題，並達成技術效果的實現過程能充分理解並據以實施。需要說明的是，只要不構成衝突，本實用新型中的各個實施例以及各實施例中的各個特徵可以相互結合，所形成的技術方案均在本實用新型的保護範圍之內。

如圖1所示，本實用新型實施例提供一種機器人，其中包括位置讀寫器11和行走機構12等部件。

位置讀寫器11讀取位於機器人周圍的位置標籤的標籤信息，並計算機器人與每個位置標籤之間的距離。

行走機構12驅動機器人進行行走。具體可以是由電機驅動的機械腿行走機構，也可以是由電機驅動的車輪式行走機構。

作為一個優選方案，本實施例中的位置讀寫器11為射頻識別(Radio Frequency Identification，簡稱RFID)讀寫器。RFID讀寫器是一種工作於超高頻(UHF)頻段的射頻識別設備，一般工作於840-960MHz(全球各地區有不同的標準)頻段，超高頻系統通過電磁場來傳輸能量。通過電磁波反射耦合的方式來讀取機器人周圍的位置標籤內的存儲信息，擁有遠距離讀取以及群讀的優勢，無源的超高頻RFID相對於有源2.4G設備，位置標籤中無需使用電池，成本低廉，配合RFID讀寫器，可以在很大程度上降低項目成本。而隨著超高頻RFID技術水平的不斷提高，在多標籤防衝撞算法上也能夠得到不斷優化。

本實用新型實施例提供的機器人包括RFID讀寫器和行走機構。其中，RFID讀寫器讀取位於機器人周圍的位置標籤的標籤信息，並計算機器人與每個位置標籤之間的距離。因為位置標籤的位置是固定不變的，所以根據機器人與每個位置標籤之間的距離，即可推算出機器人當前所處的位置，並由行走機構驅動機器人按一定的路線進行行走。因此，本實用新型提供的機器人僅採用位置標籤的識別即可實現機器人的位置定位，算法簡單易行，而且受環境的影響很小。

如圖2所示，本實用新型實施例還提供一種機器人定位行走系統，包括上位機2、若干個位置標籤3，以及上述的機器人1。

進一步的是，上位機2可以根據機器人1與各個位置標籤3之間的距離，計算機器人所處的位置。上位機2中包括通信模塊21和顯示器22，通信模塊21向機器人發送行進指令，顯示器22顯示機器人1和位置標籤3的位置，以及機器人1的行進路線。

本實施例中，上位機2採用C++語言編寫，編寫軟體是Microsoft Visual Studio2013，可輕鬆地在兩種模式之間切換滾動條的行為。在欄模式中，可直接查看機器人位置等注釋、更改所在位置和跟蹤錯誤。在圖模式中，滾動條顯示原始碼的實時預覽，而將滑鼠懸停在代碼上即可在工具提示中更詳細地預覽這段代碼，然後單擊代碼所在位置即可導航到該位置，這樣便於代碼的編寫和調試。

機器人1採用STM32作為控制主晶片配合RFID讀寫器使用，STM32系列基於專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計的ARM Cortex-M3內核。STM32編程採用調用庫函數的方式，方便開發人員的學習核開發，可以很方便的就能開發出一個項目。

本實施例中的位置標籤3為射頻識別(RFID)標籤。具體為RFID超高頻抗金屬標籤，由耐用的阻燃劑-4(FR-4)層壓材料做成，可承受200℃的高溫(可放入油中)、高溼度和高達15bar的壓力。此外，這款標籤還可承受振動和機械衝擊，能夠抵抗化學危險品，如硫酸和鹽水。因此，RFID抗金屬標籤可以在高溫環境中工作，性能穩定。

本實施例中，機器人行走的路線規劃依據如下：根據環境和用戶要求，由於規劃的路線不用考慮環境的因素，因此能夠很好的達到用戶的要求，帶來很好的項目實施性。在RFID標籤布置中，根據規劃好的路線，進行均勻布置標籤，從而精確定位機器人的位置。

機器人按照規劃好的線路行走並移動，通過上位機的圖形顯示就能夠實時的觀看機器人行走的位置，位置的定位是通過內置於機器人內的RFID讀寫器讀取RFID標籤的ID信息，並通過WiFi或其他通信方式將此信息傳輸給上位機，上位機接收到RFID的標籤信息，將會解析此信息，通過RFID標籤的信號強度獲取機器人離標籤的距離，通過的一定的算法計算出行走的位置，上位機能夠定位機器人行走的實時位置，並在顯示器上實時顯示。

通過上位機對機器人位置的實時顯示，就能通過上位機控制機器人在相應的位置完成相應的動作，比如讀取溫溼度的信息，拍攝現場設備狀況等，同時也能保證機器人行走的安全。

本實用新型實施例中，採用無源超高頻RFID讀寫器和無源超高頻RFID抗金屬標籤，上位機通過讀寫器讀取標籤唯一ID號信息，根據標籤的信號強度計算出移動機器人距離。因此，本實用新型實施例提供的技術方案使用簡單，不需要大量的數據計算和融合就能夠獲取移動機器人位置，造價成本低。由於使用超高頻RFID讀寫器和抗金屬標籤，因此可以在室內複雜環境使用，相比於現有技術，本實施例中的定位方式室內室外都可以使用。

本實施例提供的機器人定位行走系統，採用超高頻RFID讀寫器結合抗金屬標籤實現機器人的位置定位，機器人可以按照規劃路線行走，在整個定位行走過程，通過RFID讀寫器獲取標籤ID的信息，同時使用信號強度信息定位方式通過上位機顯示出機器人實時位置。這樣就可以實時追蹤機器人的行走位置，並及時調整和控制機器人的動作和狀態。

雖然本實用新型所公開的實施方式如上，但所述的內容只是為了便於理解本實用新型而採用的實施方式，並非用以限定本實用新型。任何本實用新型所屬技術領域內的技術人員，在不脫離本實用新型所公開的精神和範圍的前提下，可以在實施的形式上及細節上作任何的修改與變化，但本實用新型的專利保護範圍，仍須以所附的權利要求書所界定的範圍為準。