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采用超聲波結(jié)合WIFI實現(xiàn)高精度信標(biāo)位置追蹤的機器人的制作方法

文檔序號:12456800閱讀:514來源:國知局
采用超聲波結(jié)合WIFI實現(xiàn)高精度信標(biāo)位置追蹤的機器人的制作方法與工藝

本發(fā)明涉及一種機器人,尤其涉及一種采用超聲波結(jié)合WIFI實現(xiàn)高精度信標(biāo)位置追蹤的機器人。



背景技術(shù):

目前,GPS定位方法不適用于室內(nèi)定位;采用WIFI或藍牙信號強度進行定位精度較低,誤差太大,不能滿足使用要求;通過攝像頭進行定位,成本太高,功耗也很高,容易受環(huán)境光線的干擾;通過攝像頭進行定位成本太高,功耗也很高,容易受環(huán)境光線的干擾



技術(shù)實現(xiàn)要素:

為了克服上述缺點, 本發(fā)明提供了一種采用超聲波結(jié)合WIFI實現(xiàn)高精度信標(biāo)位置追蹤的機器人。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:

一種采用超聲波結(jié)合WIFI實現(xiàn)高精度信標(biāo)位置追蹤的機器人,其特征是:所述機器人內(nèi)置左超聲波發(fā)送模塊、右超聲波發(fā)送模塊、WIFI通信模塊;機器人通過WIFI通信模塊發(fā)送測距命令,信標(biāo)啟動超聲波接收模塊;機器人再分時發(fā)送超聲波信號;信標(biāo)收到超聲波信號后,分別測量計算出左超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)的距離以及右超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)的距離,然后再通過WIFI通信模塊把所測的這兩個距離傳給機器人;機器人接著根據(jù)所測的左超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)的距離以及右超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)的距離,高精度地計算出機器人和信標(biāo)的距離和方位。

進一步地,機器人和信標(biāo)之間的距離和方位是通過解三角函數(shù)計算出來的。

本發(fā)明的有益效果是,本發(fā)明是能高精度地測量出機器人和信標(biāo)的距離和方位的機器人,其測量距離精度:±1毫米,方位精度:±0.5度。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明的原理圖,圖2是機器人和信標(biāo)之間的距離和方位計算原理圖。

圖1中,1為機器人,2為WIFI通信模塊,3為左超聲波發(fā)送模塊,4為左超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)的距離,5為超聲波接收模塊,6為信標(biāo)WIFI通信模塊,7為信標(biāo),8為右超聲波發(fā)送模塊,9為右超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)的距離。

具體實施方式

在圖1中,一種采用超聲波結(jié)合WIFI實現(xiàn)高精度信標(biāo)位置追蹤的機器人1,其特征是:所述機器人1內(nèi)置左超聲波發(fā)送模塊3、右超聲波發(fā)送模塊5、WIFI通信模塊2;機器人1通過WIFI通信模塊2發(fā)送測距命令,信標(biāo)7啟動超聲波接收模塊5;機器人1再分時發(fā)送超聲波信號;信標(biāo)7收到超聲波信號后,分別測量計算出左超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)的距離4以及右超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)的距離9,然后再通過WIFI通信模塊6把所測的這兩個距離傳給機器人1;機器人1接著根據(jù)所測的左超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)的距離4以及右超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)的距離9,計算出機器人1和信標(biāo)7的距離和方位。

進一步地,機器人1和信標(biāo)7之間的距離和方位是通過解三角函數(shù)計算出來的。

進一步地,在圖2中,W為左超聲波發(fā)送模塊和右邊超聲波發(fā)送模塊之間的距離,

L為左超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)距離,R為右超聲波發(fā)送模塊和信標(biāo)距離。

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式相減得:A*A-B*B=W*W-L*L (4)

1式代入4式:A*A-R*R+2*A*R-A*A=W*W-L*L

解得:A=(W*W-L*L+R*R)/2*R

根據(jù)A和W可以求得夾角α:

α=arccos(A/W)=arccos{(W*W-L1*L1+L2*L2)/(2*L2*W)}

確定左超聲波發(fā)送模塊和右超聲波發(fā)送模塊安裝在對稱位置,根據(jù)下面運算可以求出信標(biāo)距離d:

D=R-A/2

同上可以求得信標(biāo)方位角θ:

θ=arccos{(W*W/4-L1*L1+d*d)/(d*W)}

2、由以上公式即可計算出距離d和夾角θ:

由距離d的結(jié)果可知機器人和信標(biāo)之間的距離,由夾角θ的結(jié)果可知機器人和信標(biāo)之間的方向,實測其距離精度:±1毫米,方位精度:±0.5度。

以上所述,僅是本發(fā)明的較佳實施例而已,并非對本發(fā)明作任何形式上的限制,任何未脫離本發(fā)明方案內(nèi)容,依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾,均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。

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