本發明專利技術涉及一種掃地機器人智能導航系統，包括導航儀和掃地機，導航儀放在需要打掃的房間的某一邊的中央處；在導航儀上安裝有紅外發光管和紅外接收頭，在導航儀上還安裝有噪聲波發射頭，在掃地機上安裝有紅外發光管和紅外接收頭，在掃地機上還安裝有噪聲波接收頭，掃地機包含兩個后輪，分別用馬達驅動，用PID調節方式控制兩個輪子的速度一致；導航儀發出紅外線和噪聲波，掃地機在房間的運行角度始終和導航儀垂直，這樣每次經過房間中央，掃地機將會獲得紅外和噪聲波信號，紅外和噪聲波信號計算出掃地機的位置。本發明專利技術能準確的定位掃地機器人的控制位置，通過控制掃地機器人的位置，方便而且不走重復路地將房間打掃干凈，有效地解放了人力。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種導航系統，尤其涉及一種能準確的定位掃地機器人的控制位置，通過控制掃地機器人的位置，方便而且不走重復路地將房間打掃干凈，有效地解放了人力的掃地機器人智能導航系統。
技術介紹
掃地機有兩個后輪，分別用馬達驅動，雖然用PID調節方式控制兩個輪子的速度一致，但由于打滑和機械誤差，掃地機每運行一段距離就會發生偏移。也就是在實際運行的過程中，無法走筆直的直線。這樣產生的問題便是當多個回合走下來，掃地機將產生較大的偏轉。但是掃地的路徑覆蓋算法要求必須走直線，否則無法正常工作。為了克服這個困難，可以在掃地機內部安裝MEMS陀螺儀解決，但是陀螺儀有漂移和累計誤差，以及AD轉換等引起的誤差，時間一長也是會發生偏轉。為此，需要提出一種定期糾正角度和位置的方法。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術的主要目的在于提供一種能準確的定位掃地機器人的控制位置，通過控制掃地機器人的位置，方便而且不走重復路地將房間打掃干凈，有效地解放了人力的掃地機器人智能導航系統。本專利技術是通過下述技術方案來解決上述技術問題的:一種掃地機器人智能導航系統，所述導航系統包括導航儀和掃地機，所述導航儀和掃地機均放在需要打掃的房間的水平地面上，所述導航儀放在需要打掃的房間的某一邊的中央處；在所述導航儀上安裝有紅外發光管和紅外接收頭，在所述導航儀上還安裝有噪聲波發射頭，在所述掃地機上安裝有紅外發光管和紅外接收頭，在所述掃地機上還安裝有噪聲波接收頭，所述掃地機包含兩個后輪，分別用馬達驅動，用PID調節方式控制兩個輪子的速度一致；所述導航儀發出紅外線和噪聲波，所述掃地機在房間的運行角度始終和導航儀垂直，這樣每次經過房間中央，掃地機將會獲得紅外和噪聲波信號，紅外和噪聲波信號計算出掃地機的位置。在本專利技術的具體實施例子中:掃地機在運行的過程中，每過一段距離，通過掃地機上方的紅外發射管，發射測距請求數據包CQ1，物理通信方式為38Khz的調制紅外線；紅外線從需要打掃房間的天花板反射到導航儀，導航儀上方的紅外接收管經過解調并處理，輸出解碼的波形，導航儀上的單片機分析波形，知道被請求測距；導航儀通過前方的噪聲波發射頭發出噪聲波，同時通過前方的紅外發射管發射紅外線；由于這個紅外線發射角度為I度，因此基本沒發生散射，接近直線，同時也具有一定的范圍，也就是光柱是一個以I度為夾角的錐形光柱，這樣可以使得掃地機的紅外接收管容易對準并接收到，紅外接收管接收到以后，就獲得了參考線LI ;噪聲波發射頭發射噪聲波后，經過若干時間，到達掃地機的噪聲波接收管，掃地機內的處理器分析計算出距離r，然后掃地機繼續前進很小的距離L2，同時檢測到和導航儀之間的距離L3，獲得目前的水平姿態角，從而可以知道目前掃地機在房間內的位置信息。在本專利技術的具體實施例子中:導航儀左右兩邊安裝了為了防止掃地機運行的時候撞上導航儀，從而導致導航儀位移，影響位置基準的紅外發射管。在本專利技術的具體實施例子中:在需要打掃的多個房間分別安裝一臺導航儀，每臺導航儀有不同的地址編碼，掃地機接收到多個應答信息后，知道有多個房間打掃，從而進入相應的房間打掃。在本專利技術的具體實施例子中:在掃地機內部安裝MEMS陀螺儀，在房間的角落或由于物體的阻擋，無法接收到導航儀發出的紅外和噪聲波信號的地方，采用MEMS陀螺儀并結合卡爾曼濾波算法可以保證每分鐘導航儀和掃地機之間的角度誤差在I度以內。在本專利技術的具體實施例子中:所述掃地機上安裝的紅外發射管，射向正上方為120度發射角度，還有兩個紅外接收頭，接收頭正面朝向前方，另外一個接收頭是背面朝正前方。在本專利技術的具體實施例子中:所述在導航儀上有四個紅外發光管，分別射向正上方，正前方，左邊，右邊，其中正上方的發光管為120度發射角度；前方的紅外發射管通過一個長的圓孔，發射角度為I度；左邊和右邊則采用30度的發射；左右兩邊的紅外發射功率很小，調整有效發射距離為8-12cm。在本專利技術的具體實施例子中:所述導航儀上安裝的紅外接收頭，為120度接收角度，正面朝上。本專利技術的積極進步效果在于:本專利技術提供的掃地機器人智能導航系統能準確的定位掃地機器人的控制位置，通過控制掃地機器人的位置，方便而且不走重復路地將房間打掃干凈，有效地解放了人力，環保節能。附圖說明圖1是本專利技術提供的導航系統中導航儀和掃地機在房間工作情況示意圖。圖2是本專利技術提供的導航系統中導航儀和掃地機在工作時的測量掃地機的水平姿態角的示意圖之一。圖3是本專利技術提供的導航系統中導航儀和掃地機在工作時的測量掃地機的水平姿態角的示意圖之二。圖4是本專利技術提供的導航系統中導航儀和掃地機在工作時的測量掃地機的水平姿態角的示意圖之三。圖5為本專利技術提供的導航系統中導航儀和掃地機上安裝有紅外發光管和接收頭后的工作不意圖。圖6為本專利技術提供的紅外通信2個字節的數據格式距離的示意圖。圖7為本專利技術提供的紅外通信“I”的占空比的示意圖。圖8為本專利技術提供的紅外通信“O”的占空比的示意圖。圖9為本專利技術提供的紅外通信的FPGA模塊間的邏輯結構的示意圖。圖10為本專利技術提供的紅外通信38Kc的調試前和調制后的波形的示意圖。具體實施例方式下面結合附圖給出本專利技術較佳實施例，以詳細說明本專利技術的技術方案。圖1是本專利技術提供的導航系統中導航儀和掃地機在房間工作情況示意圖。如圖1所示:本專利技術提供的掃地機器人智能導航系統包括導航儀2和掃地機3，導航儀2和掃地機3均放在需要打掃的房間I的水平地面上，導航儀2放在需要打掃的房間的某一邊的中央處。圖5為本專利技術提供的導航系統中導航儀和掃地機上安裝有紅外發光管和接收頭后的工作示意圖。如圖5所示:在導航儀2上安裝有紅外發光管和紅外接收頭，在導航儀2上還安裝有噪聲波發射頭，在掃地機3上安裝有紅外發光管和紅外接收頭，在掃地機上還安裝有噪聲波接收頭。導航儀2發出紅外線和噪聲波，掃地機3在房間的運行角度始終和導航儀2垂直，這樣每次經過房間中央，掃地機3將會獲得紅外和噪聲波信號，紅外和噪聲波信號計算出掃地機3的位置。掃地機3有兩個后輪，分別用馬達驅動，雖然用PID調節方式控制兩個輪子的速度一致，但由于打滑和機械誤差，掃地機每運行一段距離就會發生偏移。也就是在實際運行的過程中，無法走筆直的直線。這樣產生的問題便是當多個回合走下來，掃地機將產生較大的偏轉。但是掃地的路徑覆蓋算法要求必須走直線，否則無法正常工作。為了克服這個困難，可以在掃地機內部安裝MEMS陀螺儀解決，但是陀螺儀有漂移和累計誤差，以及AD轉換等引起的誤差，時間一長也是會發生偏轉。為此，可以采用本專利技術提供的掃地機器人智能導航系統開定期糾正掃地機的角度和位置。導航儀放在房間邊上的中央，發出紅外線和噪聲波。掃地機的運行角度始終和導航儀垂直。掃地機從上往下，從右向左運行。這樣每次經過房間中央，掃地機將會獲得紅外和噪聲波信號，從而知道自己目前的位置。即使走偏了，也能及時糾正。內部的陀螺儀還是有用的，因為在有些位置，特別是角落，由于物體的阻擋，無法接收到導航信息，這樣陀螺儀便能協助掃地機獲得方位信息。采用數字式高精度陀螺儀并結合卡爾曼濾波算法可以保證每分鐘誤差在I度以內。這樣在角落工作10分鐘引起的誤差是10度左右。圖2是本專利技術提供的導航系統中導航儀和掃地機在工作時的測量掃地機的水平姿態角的示意圖之一。圖3是本專利技術提供的導航本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種掃地機器人智能導航系統，其特征在于：所述導航系統包括導航儀和掃地機，所述導航儀和掃地機均放在需要打掃的房間的水平地面上，所述導航儀放在需要打掃的房間的某一邊的中央處；在所述導航儀上安裝有紅外發光管和紅外接收頭，在所述導航儀上還安裝有噪聲波發射頭，在所述掃地機上安裝有紅外發光管和紅外接收頭，在所述掃地機上還安裝有噪聲波接收頭，所述掃地機包含兩個后輪，分別用馬達驅動，用PID調節方式控制兩個輪子的速度一致；所述導航儀發出紅外線和噪聲波，所述掃地機在房間的運行角度始終和導航儀垂直，這樣每次經過房間中央，掃地機將會獲得紅外和噪聲波信號，紅外和噪聲波信號計算出掃地機的位置。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王真星，
申請(專利權)人：上海第二工業大學，
類型：發明
國別省市：
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