一种环形传感阵列的定位系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于定位技术领域，具体地涉及移动机器人和AGV等的定位技术领域。
【背景技术】
[0002]自主移动机器人和自动引导小车的应用越来越普遍，定位导航是确保其更加移动自如工作的关键，目前，国内外研宄和应用比较多的定位导航方式有以下几种:
[0003]第一种是以磁条方式导航，利用一排或多排磁传感器检测磁条的相对位置从而控制机器人或者小车始终跟着磁条移动。优点是成本低，设计简单，不足是机器人或者小车只能跟着磁条运动，且无法依赖磁传感器准确的获取当前位置。
[0004]第二种是基于超宽带定位；基于超宽带定位技术具有较高的定位精度，主要由接收器、参考标签和主动标签构成。定时接收机接收标签发射的信号，并过滤掉各种噪声，最后通过TDOA延时测距进行定位。基于超宽带定位技术具有发射功率低、穿透力强、无载波等优点，但是它造价太高，以及可能受到电磁干扰影响可靠性等原因，无法适宜大规模应用。
[0005]第三种是基于惯性传感器的室内定位，它利用陀螺仪和加速度计通过对加速度的三次积分得到机器人的坐标角度，由于纯在误差累积的问题，无法保证长时间的准确定位。
[0006]第四种是激光雷达定位，激光雷达能够很好的进行室内定位，但是造价昂贵。第五种是摄像头定位，摄像头进行室内地位算法复杂，可靠性低，比较难以成熟的运用，成本相对还是较高。
[0007]如果能够开发出一种能够精确的获取位置和姿态，不产生误差累计，设计简单，成本低，可靠性高的定位导航传感系统和对应的定位导航方法，将是十分有意义的。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的是避免上述技术所存在的不足之处，提供一种实现成本低、定位准确度高的定位导航系统，该定位系统由环形传感阵列模块，传感器信号采集模块，处理电路模块。将该定位系统放置于有网格的平面上，通过检测环形传感阵列模块与线相交的信号，移动时，该定位系统就能得到自身相对于网格的位移和旋转的角度，从而得到定位系统的精确位置。
[0009]本实用新型的原理如下:如图1所示，当定位系统移动时，围绕环形传感阵列模块一周的传感器便会检测网格线是否在其下面，如果环形传感阵列模块与网格线相交，则检测到网格线的对应传感器会改变。而这种改变与定位板的位移及角度变化具有某种对应关系，同时还和定位板与网格的相对位置有关，从而通过建立数学模型，我们便能找到这种对应关系，进而可以求出定位板的位置姿态。
[0010]本实用新型的环形传感阵列的定位系统包括:环形传感阵列模块，传感器信号采集模块，处理电路模块。环形传感阵列模块的传感器阵列呈环形排列，可以为一环或多环，环的形状可以是圆形或者椭圆形或者其他形状的封闭环形。将该定位系统放置于有网格的平面上，通过检测环形传感阵列模块检测到网格的信号，移动时，该定位系统就能得到自身相对于网格的位移和旋转的角度，从而得到定位系统的精确位置。处理电路模块采集传感器数据，通过数据处理得到坐标位置和角度，并将数据通过某种通信协议传给上位机，用于定位导航。
[0011]环形传感阵列的定位系统可以在平面中三个自由度运动；分别是X方向的运动、Y方向的运动，定位板自身的旋转角。
[0012]环形传感阵列模块的传感器阵列呈环形排列，可以为一环或多环，环的形状可以是圆形或者椭圆形或者其他形状的封闭环形。
[0013]一般布置为单环传感器阵列圆环形布置，地面网格线为正方形网格。相邻的传感器之间的间距小于定位时参照的网格线的宽度。环形的直径大于参照的正方形网格线的边长。
[0014]上述中的定位时参照的正方形网格，在实际中，可以是现成的每块地板所组成的网格，也可以是人为的在地面上标记的网格，还可以是天花板所组成的格。
[0015]环形传感阵列的定位系统还可以包括有线或无线通讯模块，它通过有线或无线的方式进行数据的收发，它与微处理芯片相连，无线通讯模块包含Wifi无线模块、Zigbee无线模块、蓝牙无线模块、2.4G无线模块、GPRS无线模块。
[0016]如前所述的两种环形传感阵列的定位系统，它们都还可以包括应用模块，应用模块是能实现某种应用功能的装置，如机械手臂、吸尘器模块。
[0017]本实用新型的优点如下:
[0018]1.设备实现成本低，利于投入日常应用。定位系统采用的传感器可以是光电传感器或者磁传感器，相比激光、雷达、陀螺仪等定位用的传感器而言，成本大大降低，利于投入量产。
[0019]2.本实用新型能够精确的获取位置和姿态，不产生误差累计，设计简单，可靠性高，能够广泛应用自主移动设备在室内外的定位导航。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型实施例原理示意图；其中，图1标记所对应的名称:1-定位板，2-运动后的定位板，3-网格线，4-定位时参照的网格，5-定位板上与网格线相交的传感器。
[0021]图2为实施例所述的定位板。
[0022]【具体实施方式】:
[0023]为使本发明所述环形传感阵列的定位系统的定位方法更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
[0024]环形传感阵列的定位系统实施例:
[0025]—种室内扫地机器人，它包含:驱动部件，定位板，光电传感器，信号米集模块，微处理器、无线通讯模块、吸尘器模块。
[0026]驱动部件，它由一个三足机器人来完成，主要根据无线控制或者主人设定的方式，在室内进行逐行式的运动。它可沿X方向的运动、Y方向的运动，还可以旋转角绕自身旋转。
[0027]定位板，如图2所示，它为环形，它的边缘它安装着光电传感器，它固定在驱动部件上。
[0028]光电传感器，它采用光敏三极管，数量介于20个到150个，它在定位板上呈环形布置，环形的直径大于定位时参照的正方形网格线的边长，相邻的光电传感器之间的间距小于定位时参照的正方形网格线的宽度。
[0029]信号采集模块采集光电传感器信号。
[0030]上述中的定位时参照的正方形网格，在实际中，选择现成的每块地板所组成的网格。
[0031]无线通讯模块，选用Zigbee无线模块。
[0032]吸尘器模块，用于完成对尘土的吸收和对垃圾的处理，它以固定于驱动部件上。
[0033]按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种环形传感阵列的定位系统，该系统包括:环形传感阵列模块，传感器信号采集模块，处理电路模块，其特征在于: 环形传感阵列模块由多个能够感应网格的传感元件环形布置在模块外壳，传感元件包含光电传感器、磁检测元件，传感元件与传感器信号采集模块相连接，环形传感阵列布置包含一环或多环，环的形状包含圆形、椭圆形、封闭环形；相邻的传感元件之间的间距小于定位时参照的网格线的宽度，环形的直径大于参照的正方形网格线的边长； 传感器信号采集模块与处理电路模块相连，它采集环形传感阵列模块感应到的网格信号，它可以集成在传感元件上，也可为单独的模块。2.根据权利要求1所述的环形传感阵列的定位系统，还包括有线和无线通讯模块，其特征在于，它通过有线或无线的方式进行数据的收发，它与处理电路模块相连，无线通讯模块包含Wifi无线模块、Zigbee无线模块、蓝牙无线模块、2.4G无线模块、GPRS无线模块。3.根据权利要求1或2所述的环形传感阵列的定位系统，还包括应用模块，其特征在于所述应用模块为能实现某种应用功能的装置，如机械手臂、吸尘器模块，它与处理电路模块相连。
【专利摘要】本实用新型公开了一种环形传感阵列的定位系统，所述系统包括环形传感阵列模块，传感器信号采集模块，处理电路模块；环形传感阵列模块的传感器阵列呈环形排列。将该面定位系统放置于有网格的平上，通过检测环形传感阵列模块检测到网格的信号，通过数据处理得到坐标位置和角度，并将数据通过某种通信协议传给上位机，移动时，该定位系统就能得到自身相对于网格的位移和旋转的角度，从而得到定位系统的精确位置。本实用新型能够精确的获取位置和姿态，不产生误差累积，设计简单，成本低，可靠性高，能够广泛应用自主移动设备在室内外的定位导航。
【IPC分类】G01C21/00, G01C21/20
【公开号】CN204649206
【申请号】CN201520396548
【发明人】刘述亮, 王越, 杨文斯, 陈俊儒, 高喆, 于旺, 庄秋彬, 李琳, 陈鑫, 刘露, 陈定罡, 王道川, 张瑞, 陈东, 李总华
【申请人】刘述亮
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月10日