一種灰度傳感器及一種基于灰度傳感器的循跡控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種灰度探測(cè)傳感器及一種基于灰度探測(cè)傳感器的循跡控制方法，包括灰度探測(cè)模塊、取樣觸發(fā)模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、計(jì)算比較模塊和輸出接口；取樣觸發(fā)模塊的輸出端與灰度探測(cè)模塊的控制端電連接；灰度探測(cè)模塊的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端電連接；模數(shù)轉(zhuǎn)換模器的輸出端與計(jì)算比較模塊的輸入端電連接；計(jì)算比較模塊的輸出端與輸出接口電連接。通過取樣觸發(fā)模塊發(fā)出取樣信號(hào)，使灰度探測(cè)模塊自動(dòng)取樣，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取樣、自動(dòng)計(jì)算灰度平均值，而當(dāng)前灰度值與灰度平均值進(jìn)行比較，輸出控制信號(hào)，機(jī)器人在循跡前進(jìn)時(shí)，依靠控制信號(hào)自動(dòng)進(jìn)行換向，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，使得機(jī)器人能夠更精確地循跡前進(jìn)，調(diào)節(jié)相當(dāng)簡(jiǎn)單。
【專利說明】一種灰度傳感器及一種基于灰度傳感器的循跡控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種灰度傳感器，尤其涉及一種灰度傳感器及一種基于灰度傳感器的循跡控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，灰度傳感器在檢測(cè)領(lǐng)域上有較為廣泛的應(yīng)用，通常是利用灰度傳感器獲取被測(cè)對(duì)象的實(shí)時(shí)灰度，通過對(duì)實(shí)時(shí)灰度的判斷來確定被測(cè)對(duì)象的表面是否符合標(biāo)準(zhǔn)。
[0003]灰度傳感器在機(jī)器人循跡前進(jìn)的控制上也有所應(yīng)用，在以往的機(jī)器人循跡前進(jìn)時(shí)，一般需要采用人工目測(cè)的方法調(diào)整灰度對(duì)比值，使用者只能憑借經(jīng)驗(yàn)粗略估計(jì)灰度比較狀態(tài)(灰度對(duì)比值的大小)，并進(jìn)行手工調(diào)節(jié)，通常是通過螺絲刀調(diào)節(jié)灰度傳感器上的可調(diào)電阻，這樣不僅調(diào)節(jié)相當(dāng)麻煩，而且容易出現(xiàn)灰度對(duì)比值偏差較大，造成機(jī)器人在循跡前進(jìn)時(shí)容易出錯(cuò)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種灰度傳感器及一種基于灰度傳感器的循跡控制方法，這種灰度傳感器調(diào)節(jié)相當(dāng)簡(jiǎn)單，能夠自動(dòng)計(jì)算灰度平均值，而且灰度平均值更加精確，使得機(jī)器人能夠更精確地循跡前進(jìn)。采用的技術(shù)方案如下:
一種灰度傳感器，包括灰度探測(cè)模塊，其特征是:還包括取樣觸發(fā)模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、計(jì)算比較模塊和輸出接口 ；取樣觸發(fā)模塊的輸出端與灰度探測(cè)模塊的控制端電連接；灰度探測(cè)模塊的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端電連接；模數(shù)轉(zhuǎn)換模器的輸出端與計(jì)算比較模塊的輸入端電連接；計(jì)算比較模塊的輸出端與輸出接口電連接。
[0005]取樣觸發(fā)模塊發(fā)出取樣信號(hào)給灰度探測(cè)模塊，灰度探測(cè)模塊在接收到來自取樣觸發(fā)模塊的取樣信號(hào)的情況下，探測(cè)被測(cè)對(duì)象的灰度，產(chǎn)生取樣灰度模擬信號(hào)；在其他情況下，灰度探測(cè)傳感器探測(cè)被測(cè)對(duì)象的灰度，產(chǎn)生當(dāng)前灰度模擬信號(hào)。
[0006]模數(shù)轉(zhuǎn)換器將來自灰度探測(cè)模塊的取樣灰度模擬信號(hào)和前灰度模擬信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為取樣灰度值和當(dāng)前灰度值。
[0007]計(jì)算比較模塊接收來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器的取樣灰度值和當(dāng)前灰度值，計(jì)算比較模塊計(jì)算兩次取樣灰度值的平均值，并儲(chǔ)存為灰度平均值，當(dāng)前灰度值與灰度平均值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出一個(gè)控制信號(hào)給輸出接口。
[0008]這種灰度傳感器，通過取樣觸發(fā)模塊發(fā)出取樣信號(hào)，使灰度探測(cè)模塊自動(dòng)取樣，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取樣、自動(dòng)計(jì)算灰度平均值(灰度比對(duì)值)，而實(shí)時(shí)的當(dāng)前灰度值與灰度平均值進(jìn)行比較，輸出控制信號(hào)，機(jī)器人在循跡前進(jìn)時(shí)，依靠控制信號(hào)自動(dòng)進(jìn)行換向，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，并且由于自動(dòng)計(jì)算灰度平均值，比以往人工目測(cè)調(diào)整灰度對(duì)比值更加精確，使得機(jī)器人能夠更精確地循跡前進(jìn)，而且只要通過取樣觸發(fā)模塊(一般包括觸發(fā)開關(guān))進(jìn)行觸發(fā)取樣即可，調(diào)節(jié)相當(dāng)簡(jiǎn)單。
[0009]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，還包括濾波器，濾波器電連接在所述灰度探測(cè)模塊與數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間。通過設(shè)置濾波器，對(duì)灰度探測(cè)傳感器發(fā)出的取樣灰度模擬信號(hào)和前灰度模擬信號(hào)進(jìn)行濾波，使得模數(shù)轉(zhuǎn)換后的取樣灰度值和當(dāng)前灰度值更加精確。
[0010]作為本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述計(jì)算比較模塊包括儲(chǔ)存器、平均值計(jì)算模塊和比較器；儲(chǔ)存器、比較器的一個(gè)輸入端與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端電連接，比較器的另一個(gè)輸入端與儲(chǔ)存器電連接，平均值計(jì)算模塊與儲(chǔ)存器電連接；比較器的輸出端與所述輸出接口電連接。儲(chǔ)存器接收來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器的取樣灰度值并進(jìn)行儲(chǔ)存；平均值計(jì)算模塊從儲(chǔ)存器讀取兩個(gè)取樣灰度值并計(jì)算兩個(gè)取樣灰度值的平均值，并返回給儲(chǔ)存器儲(chǔ)存為灰度平均值；比較器接收來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器的當(dāng)前灰度值和讀取儲(chǔ)存器的灰度平均值，將當(dāng)前灰度值與灰度平均值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出控制信號(hào)給輸出接口。上述比較器一般采用一個(gè)減法器。
[0011]作為本發(fā)明更進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述平均值計(jì)算模塊包括加法器和乘法器。加法器的兩個(gè)輸入端與所述儲(chǔ)存器電連接，加法器的輸出端與乘法器的輸入端電連接，乘法器的輸出端與儲(chǔ)存器電連接。加法器對(duì)兩個(gè)取樣灰度值進(jìn)行相加，輸出給乘法器與0.5相乘，乘法器的計(jì)算結(jié)果返回給儲(chǔ)存器。乘法器(multiplier)是一種完成兩個(gè)互不相關(guān)的模擬信號(hào)相乘作用的電子器件。它可以將兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)相乘。它是由更基本的加法器組成的。乘法器不僅作為乘法、除法、乘方和開方等模擬運(yùn)算的主要基本單元，而且還廣泛用于電子通信系統(tǒng)作為調(diào)制、解調(diào)、混頻、鑒相和自動(dòng)增益控制；另外還可用于濾波、波形形成和頻率控制等場(chǎng)合，因此是一種用途廣泛的功能電路。一個(gè)理想的通用乘法器，不應(yīng)當(dāng)對(duì)任何一個(gè)輸入信號(hào)的極性加以限制，也就是說，應(yīng)當(dāng)具有能完成四個(gè)象限的運(yùn)算功能的電路。硬件乘法器，其基礎(chǔ)就是加法器結(jié)構(gòu)，它已經(jīng)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中必不可少的一部分。乘法器的模型就是基于“移位和相加”的算法。在該算法中，乘法器中每一個(gè)比特位都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)局部乘積。第一個(gè)局部乘積由乘法器的LSB產(chǎn)生，第二個(gè)乘積由乘法器的第二位產(chǎn)生，以此類推。如果相應(yīng)的乘數(shù)比特位是1，那么局部乘積就是被乘數(shù)的值，如果相應(yīng)的乘數(shù)比特位是0，那么局部乘積全為O。每次局部乘積都向左移動(dòng)一位。乘法器可以用更普遍的方式來表示。每個(gè)輸入，局部乘積數(shù)，以及結(jié)果都被賦予了一個(gè)邏輯名稱(如Al、A2、B1、B2)，而這些名稱在電路原理圖中就作為了信號(hào)名稱。在原理圖的乘法例子中比較信號(hào)名稱，就可以找到乘法電路的行為特性。在乘法器電路中，乘數(shù)中的每一位都要和被乘數(shù)的每一位相與，并產(chǎn)生其相應(yīng)的乘積位。這些局部乘積要饋入到全加器的陣列中(合適的時(shí)候也可以用半加器)，同時(shí)加法器向左移位并表示出乘法結(jié)果。最后得到的乘積項(xiàng)在CLA電路中相加。注意，某些全加器電路會(huì)將信號(hào)帶入到進(jìn)位輸入端(用于替代鄰近位的進(jìn)位)。這就是一種全加器電路的應(yīng)用；全加器將其輸入端的任何三個(gè)比特相加。
[0012]作為本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述取樣觸發(fā)模塊包括電位上拉電阻、防抖電容、觸發(fā)開關(guān)和第一限流電阻；觸發(fā)開關(guān)與防抖電容并聯(lián)連接；電位上拉電阻的一端、第一限流電阻的一端均與防抖電容的同一端連接。在線路連接時(shí)，電源的正極連接在電壓上拉電阻的另一端，電源的負(fù)極連接在防抖電容的另一端。
[0013]作為本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述灰度探測(cè)模塊包括發(fā)光支路和取樣支路；發(fā)光支路包括串聯(lián)連接的發(fā)光二極管和第二限流電阻；取樣支路包括串聯(lián)連接的光敏電阻和第三限流電阻；光敏電阻與第三限流電阻之間的引出線為灰度探測(cè)模塊的輸出端。
[0014]作為本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案，還包括取樣狀態(tài)指示模塊，取樣狀態(tài)指示模塊包括取樣指示支路和當(dāng)前指示支路；取樣支路包括串聯(lián)連接的取樣指示燈和第四限流電阻；當(dāng)前指示支路包括串聯(lián)連接的當(dāng)前指示燈和第五限流電阻；取樣指示支路的一端與所述取樣觸發(fā)模塊的輸出端電連接；當(dāng)前指示支路的一端與所述灰度探測(cè)模塊的輸出端電連接。如果取樣指示燈和當(dāng)前指示燈同時(shí)亮起，說明正處于取樣狀態(tài)；如果僅僅當(dāng)前指示燈亮起，說明處于實(shí)時(shí)探測(cè)灰度的狀態(tài)。
[0015]作為本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、儲(chǔ)存器、平均值計(jì)算模塊和比較器集成為一個(gè)集成芯片。
[0016]一種基于灰度傳感器的循跡控制方法，其特征在于包括如下步驟:
(1)將機(jī)器人放置在線跡上，機(jī)器人上設(shè)置有至少一個(gè)灰度探測(cè)模塊；
(2)通過機(jī)器人上的灰度探測(cè)模塊，對(duì)線跡和線跡之外部分分別進(jìn)行取樣，產(chǎn)生兩個(gè)取樣灰度模擬量；
(3)兩個(gè)取樣灰度模擬量進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為兩個(gè)取樣灰度值；
(4)計(jì)算兩個(gè)取樣灰度值的平均值，標(biāo)記為取樣灰度平均值；
(5)通過機(jī)器人上的灰度探測(cè)模塊實(shí)時(shí)探測(cè)前進(jìn)方向上的灰度，產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)灰度模擬量，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，將實(shí)時(shí)灰度模擬量轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)灰度值；
(6)將實(shí)時(shí)灰度值與取樣灰度平均值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出方向控制信號(hào)給機(jī)器人；
(7 )機(jī)器人根據(jù)方向控制信號(hào)的指示，調(diào)整前進(jìn)方向，沿線跡前進(jìn)；
(8)回到步驟(5)。
[0017]自動(dòng)取樣，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取樣、自動(dòng)計(jì)算灰度平均值(灰度比對(duì)值)，而實(shí)時(shí)的當(dāng)前灰度值與灰度平均值進(jìn)行比較，輸出控制信號(hào)，機(jī)器人在循跡前進(jìn)時(shí)，依靠控制信號(hào)自動(dòng)進(jìn)行換向，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，并且由于自動(dòng)計(jì)算灰度平均值，t匕以往人工目測(cè)調(diào)整灰度對(duì)比值更加精確，使得機(jī)器人能夠更精確地循跡前進(jìn)。
[0018]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述機(jī)器人上僅設(shè)置一個(gè)灰度探測(cè)傳感器，所述步驟(6 )中，如果當(dāng)前的比較結(jié)果與上一次的比較結(jié)果相同，則所述步驟(7)中機(jī)器人沿原來方向前進(jìn)；如果當(dāng)前的比較結(jié)果與上一次的比較結(jié)果相反，則輸出一個(gè)相反方向的方向控制信號(hào)給機(jī)器人，所述步驟(7)中，機(jī)器人換向前進(jìn)，間隔一段時(shí)間后，步驟(6)再次輸出另一個(gè)相反方向的方向控制信號(hào)給機(jī)器人，步驟(7)中，機(jī)器人再次換向前進(jìn)。當(dāng)換向前進(jìn)時(shí)，采用躲離的方式前進(jìn)，并設(shè)定了躲離的時(shí)間，在躲離一段時(shí)間后，再次換向以逼近方式前進(jìn)，使得機(jī)器人能夠較精確地循跡前進(jìn)。
[0019]上述間隔一段時(shí)間，時(shí)間的長(zhǎng)短根據(jù)實(shí)際情況而定，在較粗較長(zhǎng)的線跡上，一般設(shè)置為0.5-2秒；在較細(xì)的線跡上，2-5毫秒。
[0020]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述機(jī)器人的左側(cè)和右側(cè)均設(shè)置有灰度探測(cè)傳感器，所述步驟(5)中，先采用其中一個(gè)灰度探測(cè)模塊實(shí)時(shí)探測(cè)前進(jìn)方向上的灰度；所述步驟(6)中，如果當(dāng)前的比較結(jié)果與上一次的比較結(jié)果相同，則所述步驟(7)中機(jī)器人沿原來方向前進(jìn)；如果當(dāng)前的比較結(jié)果與上一次的比較結(jié)果相反，則輸出一個(gè)相反方向的方向控制信號(hào)給機(jī)器人，所述步驟(7)中，機(jī)器人換向前進(jìn)，所述步驟(8)之前切換另一灰度探測(cè)進(jìn)行探測(cè)。采用交叉探測(cè)的方式來探測(cè)前進(jìn)方向上的灰度，而在換向控制上也采用交叉的方式，因此，機(jī)器人在前進(jìn)時(shí)體現(xiàn)為沿線跡交叉前進(jìn)，線跡處于機(jī)器人前進(jìn)線路上的中間位置，這種控制方式使得機(jī)器人更精確地循跡前進(jìn)。
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
通過取樣觸發(fā)模塊發(fā)出取樣信號(hào)，使灰度探測(cè)模塊自動(dòng)取樣，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取樣、自動(dòng)計(jì)算灰度平均值(灰度比對(duì)值)，而實(shí)時(shí)的當(dāng)前灰度值與灰度平均值進(jìn)行比較，輸出控制信號(hào)，機(jī)器人在循跡前進(jìn)時(shí)，依靠控制信號(hào)自動(dòng)進(jìn)行換向，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，并且由于自動(dòng)計(jì)算灰度平均值，比以往人工目測(cè)調(diào)整灰度對(duì)比值更加精確，使得機(jī)器人能夠更精確地循跡前進(jìn)，而且只要通過取樣觸發(fā)模塊(一般包括觸發(fā)開關(guān))進(jìn)行觸發(fā)取樣即可，調(diào)節(jié)相當(dāng)簡(jiǎn)單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的方框原理圖；
圖2是取樣觸發(fā)模塊的電路原理圖；
圖3是灰度探測(cè)模塊的電路原理圖；
圖4是取樣狀態(tài)指示模塊的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。
[0024]如圖1所示，這種自動(dòng)計(jì)算灰度平均值的灰度傳感器，包括灰度探測(cè)模塊1、取樣觸發(fā)模塊2、濾波器3、模數(shù)轉(zhuǎn)換器4、計(jì)算比較模塊5和輸出接口 6 ;取樣觸發(fā)模塊2的輸出端與灰度探測(cè)模塊I的控制端電連接；灰度探測(cè)模塊I的輸出端通過濾波器3與模數(shù)轉(zhuǎn)換器4的輸入端電連接；模數(shù)轉(zhuǎn)換模器4的輸出端與計(jì)算比較模塊5的輸入端電連接；計(jì)算比較模塊5的輸出端與輸出接口 6電連接。
[0025]如圖1所示，計(jì)算比較模塊5包括儲(chǔ)存器501、平均值計(jì)算模塊502和比較器503 ；儲(chǔ)存器501、比較器503的一個(gè)輸入端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器4的輸出端電連接，比較器503的另一個(gè)輸入端與儲(chǔ)存器501電連接，平均值計(jì)算模塊502與儲(chǔ)存器501電連接；比較器503的輸出端與輸出接口 6電連接。比較器503 —般采用一個(gè)減法器503。
[0026]平均值計(jì)算模塊502包括加法器5021和乘法器5022。加法器5021的兩個(gè)輸入端與儲(chǔ)存器501電連接，加法器5021的輸出端與乘法器5022的輸入端電連接，乘法器5022的輸出端與儲(chǔ)存器501電連接。
[0027]如圖2所示，取樣觸發(fā)模塊2包括電位上拉電阻201、防抖電容202、觸發(fā)開關(guān)203和第一限流電阻204 ;觸發(fā)開關(guān)203與防抖電容202并聯(lián)連接；電位上拉電阻201的一端、第一限流電阻204的一端均與防抖電容202的同一端連接。
[0028]灰度探測(cè)模塊I包括發(fā)光支路101和取樣支路102 ;發(fā)光支路101包括串聯(lián)連接的發(fā)光二極管1011和第二限流電阻1012 ;取樣支路102包括串聯(lián)連接的光敏電阻1021和第三限流電阻1022 ;光敏電阻1021與第三限流電阻1022之間的引出線1023為灰度探測(cè)模塊I的輸出端。
[0029]這種自動(dòng)計(jì)算灰度平均值的灰度傳感器還包括取樣狀態(tài)指示模塊7，取樣狀態(tài)指示模塊7包括取樣指示支路701和當(dāng)前指示支路702 ;取樣支路701包括串聯(lián)連接的取樣指示燈7011和第四限流電阻7012 ;當(dāng)前指示支路702包括串聯(lián)連接的當(dāng)前指示燈7021和第五限流7022電阻；取樣指示支路701的一端與取樣觸發(fā)模塊2的輸出端電連接；當(dāng)前指示支路702的一端與灰度探測(cè)模塊I的輸出端電連接。
[0030]取樣觸發(fā)模塊2發(fā)出取樣信號(hào)給灰度探測(cè)模塊1，灰度探測(cè)模塊I在接收到來自取樣觸發(fā)模塊2的取樣信號(hào)的情況下，探測(cè)被測(cè)對(duì)象(前進(jìn)方向上線跡或其他部分)的灰度，產(chǎn)生取樣灰度模擬信號(hào)；在其他情況下，灰度探測(cè)傳感器I探測(cè)被測(cè)對(duì)象(前進(jìn)方向上線跡或其他部分)的灰度，產(chǎn)生當(dāng)前灰度模擬信號(hào)。
[0031]模數(shù)轉(zhuǎn)換器4將來自灰度探測(cè)模塊的取樣灰度模擬信號(hào)和前灰度模擬信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為取樣灰度值和當(dāng)前灰度值。
[0032]計(jì)算比較模塊5接收來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器4的取樣灰度值和當(dāng)前灰度值，計(jì)算比較模塊計(jì)算兩次取樣灰度值的平均值，并儲(chǔ)存為灰度平均值，當(dāng)前灰度值與灰度平均值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出一個(gè)控制信號(hào)給輸出接口 6。
[0033]儲(chǔ)存器501接收來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器4的取樣灰度值并進(jìn)行儲(chǔ)存；平均值計(jì)算模塊502從儲(chǔ)存器501讀取兩個(gè)取樣灰度值并計(jì)算兩個(gè)取樣灰度值的平均值，并返回給儲(chǔ)存器501儲(chǔ)存為灰度平均值；比較器503 (減法器503)接收來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器4的當(dāng)前灰度值和讀取儲(chǔ)存器501的灰度平均值，將當(dāng)前灰度值與灰度平均值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出控制信號(hào)給輸出接口 6。
[0034]這種自動(dòng)計(jì)算灰度平均值的灰度傳感器，通過取樣觸發(fā)模塊2發(fā)出取樣信號(hào)，使灰度探測(cè)模塊I自動(dòng)取樣，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取樣、自動(dòng)計(jì)算灰度平均值(灰度比對(duì)值)，而實(shí)時(shí)的當(dāng)前灰度值與灰度平均值進(jìn)行比較，輸出控制信號(hào)，機(jī)器人在循跡前進(jìn)時(shí)，依靠控制信號(hào)自動(dòng)進(jìn)行換向，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，并且由于自動(dòng)計(jì)算灰度平均值，比以往人工目測(cè)調(diào)整灰度對(duì)比值更加精確，使得機(jī)器人能夠更精確地循跡前進(jìn)，而且只要通過取樣觸發(fā)模塊(一般包括觸發(fā)開關(guān))進(jìn)行觸發(fā)取樣即可，調(diào)節(jié)相當(dāng)簡(jiǎn)單。
[0035]在其他實(shí)施方式中，上述濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、儲(chǔ)存器、平均值計(jì)算模塊和比較器集成為一個(gè)集成芯片。
[0036]一種基于灰度傳感器的循跡控制方法，包括如下步驟:
(1)將機(jī)器人放置在線跡上，機(jī)器人上設(shè)置有至少一個(gè)灰度探測(cè)模塊；
(2)通過機(jī)器人上的灰度探測(cè)模塊，對(duì)線跡和線跡之外部分分別進(jìn)行取樣，產(chǎn)生兩個(gè)取樣灰度模擬量；
(3)兩個(gè)取樣灰度模擬量進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為兩個(gè)取樣灰度值；
(4)計(jì)算兩個(gè)取樣灰度值的平均值，標(biāo)記為取樣灰度平均值；
(5)通過機(jī)器人上的灰度探測(cè)模塊實(shí)時(shí)探測(cè)前進(jìn)方向上的灰度，產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)灰度模擬量，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，將實(shí)時(shí)灰度模擬量轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)灰度值；
(6)將實(shí)時(shí)灰度值與取樣灰度平均值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出方向控制信號(hào)給機(jī)器人；
(7 )機(jī)器人根據(jù)方向控制信號(hào)的指示，調(diào)整前進(jìn)方向，沿線跡前進(jìn)；
(8)回到步驟(5)。
[0037]在一種具體方案中，機(jī)器人上僅設(shè)置一個(gè)灰度探測(cè)傳感器，所述步驟(6)中，如果當(dāng)前的比較結(jié)果與上一次的比較結(jié)果相同，則所述步驟(7)中機(jī)器人沿原來方向前進(jìn)；如果當(dāng)前的比較結(jié)果與上一次的比較結(jié)果相反，則輸出一個(gè)相反方向的方向控制信號(hào)給機(jī)器人，所述步驟(7)中，機(jī)器人換向前進(jìn)，間隔I秒后，步驟(6)再次輸出另一個(gè)相反方向的方向控制信號(hào)給機(jī)器人，步驟(7)中，機(jī)器人再次換向前進(jìn)。當(dāng)換向前進(jìn)時(shí)，采用躲離的方式前進(jìn)，并設(shè)定了躲離的時(shí)間，在躲離一段時(shí)間后，再次換向以逼近方式前進(jìn)，使得機(jī)器人能夠較精確地循跡前進(jìn)。
[0038]在另一種具體方案中，機(jī)器人的左側(cè)和右側(cè)均設(shè)置有灰度探測(cè)傳感器，所述步驟
(5)中，先采用其中一個(gè)灰度探測(cè)模塊實(shí)時(shí)探測(cè)前進(jìn)方向上的灰度；所述步驟(6)中，如果當(dāng)前的比較結(jié)果與上一次的比較結(jié)果相同，則所述步驟(7)中機(jī)器人沿原來方向前進(jìn)；如果當(dāng)前的比較結(jié)果與上一次的比較結(jié)果相反，則輸出一個(gè)相反方向的方向控制信號(hào)給機(jī)器人，所述步驟(7)中，機(jī)器人換向前進(jìn)，所述步驟(8)之前切換另一灰度探測(cè)進(jìn)行探測(cè)。采用交叉探測(cè)的方式來探測(cè)前進(jìn)方向上的灰度，而在換向控制上也采用交叉的方式，因此，機(jī)器人在前進(jìn)時(shí)體現(xiàn)為沿線跡交叉前進(jìn)，線跡處于機(jī)器人前進(jìn)線路上的中間位置，這種控制方式使得機(jī)器人更精確地循跡前進(jìn)。
[0039]此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實(shí)施例，其各部分名稱等可以不同，凡依本發(fā)明專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效或簡(jiǎn)單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種灰度傳感器，包括灰度探測(cè)模塊，其特征是:還包括取樣觸發(fā)模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、計(jì)算比較模塊和輸出接口 ；取樣觸發(fā)模塊的輸出端與灰度探測(cè)模塊的控制端電連接；灰度探測(cè)模塊的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端電連接；模數(shù)轉(zhuǎn)換模器的輸出端與計(jì)算比較模塊的輸入端電連接；計(jì)算比較模塊的輸出端與輸出接口電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的灰度傳感器，其特征是:還包括濾波器，濾波器電連接在所述灰度探測(cè)模塊與數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間。
3.如權(quán)利要求1或2所述的灰度傳感器，其特征是:所述計(jì)算比較模塊包括儲(chǔ)存器、平均值計(jì)算模塊和比較器；儲(chǔ)存器、比較器的一個(gè)輸入端與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端電連接，比較器的另一個(gè)輸入端與儲(chǔ)存器電連接，平均值計(jì)算模塊與儲(chǔ)存器電連接；比較器的輸出端與所述輸出接口電連接。
4.如權(quán)利要求3所述的灰度傳感器，其特征是:所述平均值計(jì)算模塊包括加法器和乘法器。
5.如權(quán)利要求1或2所述的灰度傳感器，其特征是:所述取樣觸發(fā)模塊包括電位上拉電阻、防抖電容、觸發(fā)開關(guān)和第一限流電阻；觸發(fā)開關(guān)與防抖電容并聯(lián)連接；電位上拉電阻的一端、第一限流電阻的一端均與防抖電容的同一端連接。
6.如權(quán)利要求1或2所述的灰度傳感器，其特征是:所述灰度探測(cè)模塊包括發(fā)光支路和取樣支路；發(fā)光支路包括串聯(lián)連接的發(fā)光二極管和第二限流電阻；取樣支路包括串聯(lián)連接的光敏電阻和第三限流電阻；光敏電阻與第三限流電阻之間的引出線為灰度探測(cè)模塊的輸出端。
7.如權(quán)利要求1或2所述的灰度傳感器，其特征是:還包括取樣狀態(tài)指示模塊，取樣狀態(tài)指示模塊包括取樣指示支路和當(dāng)前指示支路；取樣支路包括串聯(lián)連接的取樣指示燈和第四限流電阻；當(dāng)前指示支路包括串聯(lián)連接的當(dāng)前指示燈和第五限流電阻；取樣指示支路的一端與所述取樣觸發(fā)模塊的輸出端電連接；當(dāng)前指示支路的一端與所述灰度探測(cè)模塊的輸出端電連接。
8.一種基于灰度傳感器的循跡控制方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將機(jī)器人放置在線跡上，機(jī)器人上設(shè)置有至少一個(gè)灰度探測(cè)模塊； (2)通過機(jī)器人上的灰度探測(cè)模塊，對(duì)線跡和線跡之外部分分別進(jìn)行取樣，產(chǎn)生兩個(gè)取樣灰度模擬量； (3)兩個(gè)取樣灰度模擬量進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為兩個(gè)取樣灰度值； (4)計(jì)算兩個(gè)取樣灰度值的平均值，標(biāo)記為取樣灰度平均值； (5)通過機(jī)器人上的灰度探測(cè)模塊實(shí)時(shí)探測(cè)前進(jìn)方向上的灰度，產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)灰度模擬量，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，將實(shí)時(shí)灰度模擬量轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)灰度值； (6)將實(shí)時(shí)灰度值與取樣灰度平均值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出方向控制信號(hào)給機(jī)器人； (7 )機(jī)器人根據(jù) 方向控制信號(hào)的指示，調(diào)整前進(jìn)方向，沿線跡前進(jìn)； (8)回到步驟(5)。
9.如權(quán)利要求8所述的基于灰度傳感器的循跡控制方法，其特征是:所述機(jī)器人上僅設(shè)置一個(gè)灰度探測(cè)傳感器，所述步驟(6)中，如果當(dāng)前的比較結(jié)果與上一次的比較結(jié)果相同，則所述步驟(7)中機(jī)器人沿原來方向前進(jìn)；如果當(dāng)前的比較結(jié)果與上一次的比較結(jié)果相反，則輸出一個(gè)相反方向的方向控制信號(hào)給機(jī)器人，所述步驟(7)中，機(jī)器人換向前進(jìn)，間隔一段時(shí)間后，步驟(6)再次輸出另一個(gè)相反方向的方向控制信號(hào)給機(jī)器人，步驟(7)中，機(jī)器人再次換向前進(jìn)。
10.如權(quán)利要求8所述的基于灰度傳感器的循跡控制方法，其特征是:所述機(jī)器人的左側(cè)和右側(cè)均設(shè)置有灰度探測(cè)傳感器，所述步驟(5)中，先采用其中一個(gè)灰度探測(cè)模塊實(shí)時(shí)探測(cè)前進(jìn)方向上的灰度；所述步驟(6)中，如果當(dāng)前的比較結(jié)果與上一次的比較結(jié)果相同，則所述步驟(7)中機(jī)器人沿原來方向前進(jìn)；如果當(dāng)前的比較結(jié)果與上一次的比較結(jié)果相反，則輸出一個(gè)相反方向的方向控制信號(hào)給機(jī)器人，所述步驟(7)中，機(jī)器人換向前進(jìn)，所述步驟(8)之前切換另一灰 度探測(cè)進(jìn)行探測(cè)。
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK103970136SQ201410164980
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】楊小莉, 謝欽福 申請(qǐng)人:汕頭市快暢計(jì)算機(jī)有限公司