采用超声波结合蓝牙实现高精度信标位置追踪的机器人的制作方法

本发明涉及一种机器人，尤其涉及一种采用超声波结合蓝牙实现高精度信标位置追踪的机器人。

背景技术：

目前的机器人对目标的自动跟踪采用2种目标定位方式，一种定位方式是通过电磁波强度来进行定位，这种方式精度较低，特别是在定位信标方位角上面，误差很大，很难满足使用要求；另一种方式是通过摄像头进行定位，成本太高，功耗也很高，而且容易受环境光线的干扰。

技术实现要素：

为了克服上述缺点, 本发明提供了一种采用超声波结合蓝牙实现高精度信标位置追踪的机器人。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种采用超声波结合蓝牙实现高精度信标位置追踪的机器人，由信标与其配套，其特征是：所述机器人内置左超声波发送模块、右超声波发送模块、蓝牙通信模块；所述信标内置信标蓝牙通信模块和超声波接收模块；机器人通过蓝牙通信模块发送测距命令，信标则启动超声波接收模块；机器人再分时发送超声波信号；信标收到超声波信号后，分别测量计算出左超声波发送模块和信标的距离以及右超声波发送模块和信标的距离，然后再通过蓝牙通信模块把所测的这两个距离传给机器人；机器人接着根据所测的左超声波发送模块和信标的距离以及右超声波发送模块和信标的距离，高精度地计算出机器人和信标之间的距离和方位角。

进一步地，机器人和信标之间的距离和方位角是通过解三角函数计算出来的。

本发明的有益效果是，本发明能高精度地测量出机器人和信标之间的距离和方位角，其距离精度为：±1毫米，方位角精度为：±0.5度。

附图说明

下面结合附图和实施对本发明进一步说明。图1是本发明的原理图。图2是计算距离和方位角原理图。

图1中，1为机器人，2为蓝牙通信模块，3为左超声波发送模块，4为左超声波发送模块和信标的距离，5为超声波接收模块，6为信标蓝牙通信模块，7为信标，8为右超声波发送模块，9为右超声波发送模块和信标的距离。

具体实施方式

在图1中，一种采用超声波结合蓝牙实现高精度信标位置追踪的机器人1，由信标7与其配套，其特征是：所述机器人1内置左超声波发送模块3、右超声波发送模块5、蓝牙通信模块2；信标7内置信标蓝牙通信模块6和超声波接收模块5；机器人1通过蓝牙通信模块2发送测距命令，信标7则启动超声波接收模块5；机器人1再分时发送超声波信号；信标7收到超声波信号后，分别测量计算出左超声波发送模块和信标的距离4以及右超声波发送模块和信标的距离9，然后再通过蓝牙通信模块6把所测的这两个距离传给机器人1；机器人1接着根据所测的左超声波发送模块和信标的距离4以及右超声波发送模块和信标的距离9，计算出机器人1和信标7 的距离和方位角。

进一步地，机器人1和信标7之间的距离和方位角是通过解三角函数计算出来的。

进一步地，在图2中，W为左超声波发送模块和右边超声波发送模块之间的距离，

L为左超声波发送模块和信标距离，R为右超声波发送模块和信标距离。

已知三角形的3条边长，求2条边之间的夹角的方法包含在下面的运算中：

A+B=R

B=R-A

B*B=R*R-2*R*A+A*A (1)

A*A+T*T=W*W (2)

B*B+T*T=L*L (3)

(2)，(3)式相减得：A*A-B*B=W*W-L*L (4)

(1)代入(4)： A*A-R*R+2*A*R-A*A=W*W-L*L

解得： A=R* (W*W-L*L+R*R)/2

根据A和W可以求得夹角α：

α=arccos（A/W）=arccos{（W*W-L*L+R*R)/（2*R*W）}

因为左超声波发送模块和右超声波发送模块安装在对称位置，根据下面运算即可得出机器人和信标之间的距离d：

D=R-A/2

同上原理，目前知道三角形3条边长，可以求得机器人和信标之间的方位角θ：

θ=arccos{（W*W/4-L*L+d*d)/(d*W)}

由距离d的结果可知机器人和信标之间的距离，由方位角θ的结果可知机器人和信标之间的方向，实测其距离精度高达：±1毫米，方位角精度高达：±0.5度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。