一種近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，包括：定位跟隨模塊和定位目標(biāo)模塊；定位目標(biāo)模塊由用戶攜帶在身上；定位跟隨模塊確定位置，并跟隨運(yùn)動(dòng)，用戶走到哪里，定位跟隨模塊也跟隨到哪里。本發(fā)明設(shè)置定位跟隨模塊和定位目標(biāo)模塊，定位目標(biāo)模塊由用戶攜帶在身上；定位跟隨模塊確定其位置，并跟隨運(yùn)動(dòng)，用戶走到哪里，定位跟隨模塊也跟隨到哪里；本發(fā)明采用價(jià)格低廉的傳感器和單片機(jī)系統(tǒng)，成本較低，易實(shí)現(xiàn)，方便使用者運(yùn)輸、攜帶物品。在娛樂(lè)、商業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥、助殘等很多行業(yè)都可以使用，并能推廣及應(yīng)用到人們的日常生活中，方便人們的生活，造福社會(huì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子定位【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]跟蹤定位技術(shù)包括雷達(dá)、GPS、視頻識(shí)別和聲音識(shí)別等手段。都是在和被定位目標(biāo)沒(méi)有物理連接的情況下確定其位置。人們根據(jù)追蹤定位系統(tǒng)返回的結(jié)果，了解定位目標(biāo)的行動(dòng)、狀態(tài)等信息。目前，定位技術(shù)在軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等行業(yè)均發(fā)揮了巨大的作用，而在民用方面也逐漸顯示出驚人的潛力，例如GPS定位手表等產(chǎn)品的問(wèn)世，為人們掌握小孩及老人的位置提供大大的幫助。然而這些技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來(lái)有的成本高昂，如雷達(dá)；有的需要特殊的外部環(huán)境支持，如GPS ;有的技術(shù)復(fù)雜，如視頻、聲音識(shí)別技術(shù)。因此，很難推廣及應(yīng)用到人們的日常生活中。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有的近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成本高，技術(shù)復(fù)雜，不能推廣到人們的日常生活中的問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，該近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)包括:定位跟隨模塊和定位目標(biāo)模塊；定位目標(biāo)模塊由用戶攜帶在身上；定位跟隨模塊確定位置，并跟隨運(yùn)動(dòng)，用戶走到哪里，定位跟隨模塊也跟隨到哪里，定位跟隨模塊和定位目標(biāo)模塊分為推和拉兩種工作模式，拉模式是指定位跟隨模塊跟著定位目標(biāo)模塊前進(jìn)或左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)；推模式，是指通過(guò)定位目標(biāo)模塊向定位跟隨模塊靠近，定位跟隨模塊向反方向運(yùn)動(dòng)。
[0005]進(jìn)一步，定位跟隨模塊包括第一 2.4G無(wú)線收發(fā)模塊、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器、第一MCU控制模塊、第一超聲波模塊；
[0006]第一 2.4G無(wú)線收發(fā)模塊，用于模塊間通信，工作過(guò)程中，通過(guò)nRF24L01發(fā)送、接收編碼，確定工作狀態(tài)，輸出同步啟動(dòng)信號(hào)；
[0007]馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器，用于調(diào)整模塊方向，采用雙通道馬達(dá)驅(qū)動(dòng)IC MX1508 ；
[0008]第一 MCU控制模塊,用于控制第一 2.4G無(wú)線收發(fā)模塊、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器、第一超聲波模塊；采用51單片機(jī)、ARM或DSP小型CPU來(lái)實(shí)現(xiàn)；
[0009]第一超聲波模塊，用于確認(rèn)方向和距離，選用HC-SR04超聲波測(cè)距模塊，提供2cm-400cm的非接觸式距離感測(cè)功能；包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。
[0010]進(jìn)一步，第一超聲波模塊設(shè)置有發(fā)送喇叭，用于發(fā)送超聲波信號(hào)。
[0011]進(jìn)一步，定位跟隨模塊設(shè)置八個(gè)(不同方向的η個(gè))第一超聲波模塊。
[0012]進(jìn)一步，定位目標(biāo)模塊包括第二 2.4G無(wú)線收發(fā)模塊、第二MCU控制模塊、第二超聲波模塊；第二 2.4G無(wú)線收發(fā)模塊用于發(fā)送2.4G信號(hào)；第二超聲波模塊用于接收超聲波信號(hào)。
[0013]第二 2.4G無(wú)線收發(fā)模塊，用于模塊間通信，通過(guò)nRF24L01發(fā)送、接收編碼，確定工作狀態(tài)，輸出同步啟動(dòng)信號(hào)；
[0014]第一 MCU控制模塊，用于控制第二 2.4G無(wú)線收發(fā)模塊、第二超聲波模塊；采用51單片機(jī)、ARM或DSP小型CPU來(lái)實(shí)現(xiàn)；
[0015]第二超聲波模塊，用于確認(rèn)方向和距離，選用HC-SR04超聲波測(cè)距模塊，提供2cm-400cm的非接觸式距離感測(cè)功能；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。
[0016]進(jìn)一步，第二超聲波模塊采用接收喇叭，用于接收超聲波信號(hào)。
[0017]進(jìn)一步，定位目標(biāo)模塊設(shè)置一個(gè)第二超聲波模塊。
[0018]進(jìn)一步，定位跟隨模塊的實(shí)現(xiàn)流程包括以下步驟:
[0019]第一步:啟動(dòng)；
[0020]第二步:計(jì)數(shù)器置零，開(kāi)始計(jì)數(shù)，一共有八個(gè)(不同方向的η個(gè))發(fā)送超聲波的喇口八，i從O開(kāi)始，計(jì)數(shù)到8為一個(gè)循環(huán)；
[0021]第三步:定位跟隨模塊發(fā)送2.4G，并通過(guò)第i個(gè)喇叭發(fā)送超聲波信號(hào)；
[0022]第四步:判斷目標(biāo)模塊應(yīng)答超時(shí)與否，若超時(shí)進(jìn)入第五步，若未超時(shí)進(jìn)入第六步；
[0023]第五步:記錄該距離值；
[0024]第六步:計(jì)數(shù)器加I ;
[0025]第七步:判斷是否完成一個(gè)循環(huán)，i = η則進(jìn)入第八步，否則返回第三步；
[0026]第八步:根據(jù)所有返回值計(jì)算當(dāng)前目標(biāo)方向、距離；
[0027]第九步:判斷當(dāng)前距離是否大于lm，若是進(jìn)入第十步，否則返回第二步；
[0028]第十步:驅(qū)動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)向或前行。
[0029]進(jìn)一步，定位目標(biāo)模塊的實(shí)現(xiàn)流程包括以下步驟:
[0030]第一步:啟動(dòng)；
[0031]第二步:判斷是否接收2.4G數(shù)據(jù)，若是進(jìn)入第三步；
[0032]第三步:定位目標(biāo)模塊接收到2.4G，啟動(dòng)接收超聲波信號(hào)；
[0033]第四步:判斷是否50ms內(nèi)接收到超聲波信號(hào)，若是進(jìn)入第五步，否則進(jìn)入第六步；
[0034]第五步:計(jì)算距離，通過(guò)2.4G發(fā)送距離值；
[0035]第六步:通過(guò)2.4G發(fā)送超時(shí)標(biāo)志。
[0036]進(jìn)一步，該近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法包括以下步驟:
[0037]步驟一，定位目標(biāo)模塊處在接收2.4G無(wú)線數(shù)據(jù)狀態(tài)；
[0038]定位跟隨模塊發(fā)送2.4G無(wú)線數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中包含匹配編碼、發(fā)送喇叭編號(hào)η和校驗(yàn)碼，同時(shí)啟動(dòng)編號(hào)為η的喇叭發(fā)送超聲波信號(hào)；啟動(dòng)發(fā)送超聲波完成后，設(shè)置2.4G通信模塊處于接收狀態(tài)；
[0039]步驟二，定位目標(biāo)模塊接收到數(shù)據(jù)后啟動(dòng)超聲波模塊的接收喇叭；
[0040]接收喇叭接收到超聲波信號(hào)后，關(guān)閉超聲波接收狀態(tài)，定位目標(biāo)模塊根據(jù)接收時(shí)間t和超聲波傳播速度v,340m/s,由公式L = t*v計(jì)算出距離值,然后再啟動(dòng)發(fā)送2.4G無(wú)線數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)中包含匹配編碼、發(fā)送喇叭編號(hào)η、距離值和校驗(yàn)碼，發(fā)送無(wú)線數(shù)據(jù)完成后，設(shè)置2.4G通信模塊處于接收狀態(tài)，等待接收下一個(gè)數(shù)據(jù)；
[0041]如果50ms內(nèi)，接收喇叭沒(méi)有接收到超聲波信號(hào)，將步驟三中的距離值設(shè)置成0，然后發(fā)送；
[0042]步驟三，定位跟隨模塊接收到2.4G無(wú)線數(shù)據(jù)后，記錄距離值，然后重復(fù)上述步驟啟動(dòng)發(fā)送其他編號(hào)的超聲波喇叭，記錄完成所有方向的距離值后，如果該值為O則忽略，根據(jù)這些值計(jì)算定位目標(biāo)模塊的具體相對(duì)位置，再控制馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器調(diào)整定位跟隨模塊的運(yùn)動(dòng)方向和速度，實(shí)現(xiàn)跟隨功能。
[0043]本發(fā)明提供的近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，設(shè)置定位跟隨模塊和定位目標(biāo)模塊，定位目標(biāo)模塊由用戶攜帶在身上；定位跟隨模塊確定其位置，并跟隨運(yùn)動(dòng)，用戶走到哪里，定位跟隨模塊也跟隨到哪里；本發(fā)明采用價(jià)格低廉的傳感器和單片機(jī)系統(tǒng)，成本較低，易實(shí)現(xiàn)，方便使用者運(yùn)輸、攜帶物品。在娛樂(lè)、商業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥、助殘等很多行業(yè)都可以使用，并能推廣及應(yīng)用到人們的日常生活中，方便人們的生活，造福社會(huì)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0044]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的定位跟隨模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖中:1、第一 2.4G無(wú)線收發(fā)模塊；2、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器；3、第一 MCU控制模塊；4、第一超聲波模塊；
[0046]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的定位目標(biāo)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖中:5、第二2.4G無(wú)線收發(fā)模塊；6、第二 MCU控制模塊；7、第二超聲波模塊；
[0048]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的定位跟隨模塊的軟件流程圖；
[0049]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的定位目標(biāo)模塊的軟件流程圖；
[0050]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)的具體應(yīng)用示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0051]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0052]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。
[0053]本發(fā)明實(shí)施例的近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，設(shè)置定位跟隨模塊和定位目標(biāo)模塊；
[0054]定位跟隨模塊組成:
[0055]第一 2.4G無(wú)線收發(fā)模塊I ;
[0056]該模塊基于NRF24L01芯片，nRF24L01是一款工作在2.4?2.5GHz世界通用ISM頻段的單片無(wú)線收發(fā)器芯片無(wú)線收發(fā)器包括:頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型SchockBurstTM模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器調(diào)制器解調(diào)器，輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過(guò)SPI接口進(jìn)行設(shè)置；極低的電流消耗，當(dāng)工作在發(fā)射模式下發(fā)射功率為_(kāi)6dBm時(shí)電流消耗為9.0mA，接收模式時(shí)為12.3mA，掉電模式和待機(jī)模式下電流消耗更低；
[0057]用于模塊間通信，工作過(guò)程中，通過(guò)nRF24L01發(fā)送、接收編碼，確定工作狀態(tài)；由于該模塊傳輸速度極快(接近光速)，因此利用該信號(hào)作為同步啟動(dòng)信號(hào)；
[0058]馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器2:
[0059]該模塊用于調(diào)整模塊方向，可采用常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)芯片，如雙通道馬達(dá)驅(qū)動(dòng)ICMX1508，該芯片適用于2-4節(jié)電池電流較小的遙控車(chē)，根據(jù)產(chǎn)品用處不同也可以選用其他類(lèi)似功能
-H-* I I
心片；
[0060]第一 MCU控制模塊3:
[0061]MCU用于控制第一 2.4G無(wú)線收發(fā)模塊1、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器2、第一超聲波模塊4 ;可以采用51單片機(jī)、ARM、DSP等小型CPU來(lái)實(shí)現(xiàn)；在測(cè)試階段使用的單片機(jī)型號(hào)為C8051f340 ；
[0062]第一超聲波模塊4:
[0063]該模塊用于確認(rèn)方向和距離，選用常見(jiàn)的HC-SR04超聲波測(cè)距模塊，該模塊可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測(cè)功能；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路；
[0064]如圖1所示，該模塊有T(發(fā)送)和R(接收)兩個(gè)喇叭，在定位跟隨模塊不需要R喇叭，只保留T喇叭用于發(fā)送超聲波信號(hào)即可；
[0065]每個(gè)喇叭的發(fā)送角度有限，約為60°，定位目標(biāo)模塊不在該區(qū)域內(nèi)則無(wú)法進(jìn)行有效定位，因此定位跟隨模塊共設(shè)置了 8個(gè)T (發(fā)送)喇叭，目的是對(duì)8個(gè)不同方向進(jìn)行識(shí)別判斷，也可以根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用增加或減少喇叭數(shù)目；
[0066]定位目標(biāo)模塊組成:
[0067]第二 2.4G無(wú)線收發(fā)模塊5 ；
[0068]該模塊基于NRF24L01芯片，nRF24L01是一款工作在2.4?2.5GHz世界通用ISM頻段的單片無(wú)線收發(fā)器芯片無(wú)線收發(fā)器包括:頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型SchockBurstTM模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器調(diào)制器解調(diào)器，輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過(guò)SPI接口進(jìn)行設(shè)置；極低的電流消耗，當(dāng)工作在發(fā)射模式下發(fā)射功率為_(kāi)6dBm時(shí)電流消耗為9.0mA，接收模式時(shí)為12.3mA，掉電模式和待機(jī)模式下電流消耗更低；
[0069]用于模塊間通信，工作過(guò)程中，通過(guò)nRF24L01發(fā)送、接收編碼，確定工作狀態(tài)；由于該模塊傳輸速度極快(接近光速)，因此利用該信號(hào)作為同步啟動(dòng)信號(hào)；
[0070]第一 MCU控制模塊6:
[0071]MCU用于控制第二 2.4G無(wú)線收發(fā)模塊5、第二超聲波模塊7 ;可以采用51單片機(jī)、ARM、DSP等小型CPU來(lái)實(shí)現(xiàn)；在測(cè)試階段使用的單片機(jī)型號(hào)為C8051f340 ；
[0072]第二超聲波模塊7:該模塊用于確認(rèn)方向和距離，選用常見(jiàn)的HC-SR04超聲波測(cè)距模塊，該模塊可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測(cè)功能；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路；同樣選用HC-SR04超聲波測(cè)距模塊，但是只保留R喇叭用于接收超聲波信號(hào)；
[0073]本發(fā)明的近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)工作流程:
[0074]定位目標(biāo)模塊處在接收2.4G無(wú)線數(shù)據(jù)狀態(tài)；
[0075]定位跟隨模塊發(fā)送2.4G無(wú)線數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中包含匹配編碼、發(fā)送喇叭編號(hào)η和校驗(yàn)碼，同時(shí)啟動(dòng)編號(hào)為η的喇叭發(fā)送超聲波信號(hào)；啟動(dòng)發(fā)送超聲波完成后，設(shè)置2.4G通信模塊處于接收狀態(tài)；
[0076]由于2.4G無(wú)線通信速度極快(接近光速)，傳輸時(shí)間可忽略不記，定位目標(biāo)模塊接收到數(shù)據(jù)后啟動(dòng)超聲波模塊的接收喇叭；
[0077]接收喇叭接收到超聲波信號(hào)后，關(guān)閉超聲波接收狀態(tài)，定位目標(biāo)模塊根據(jù)接收時(shí)間t和超聲波傳播速度V (約等于聲速340m/s)，由公式L = t*v計(jì)算出距離值，然后再啟動(dòng)發(fā)送2.4G無(wú)線數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)中包含匹配編碼、發(fā)送喇叭編號(hào)η、距離值和校驗(yàn)碼，發(fā)送無(wú)線數(shù)據(jù)完成后，設(shè)置2.4G通信模塊處于接收狀態(tài)，等待接收下一個(gè)數(shù)據(jù)；
[0078]如果50ms內(nèi)，接收喇叭沒(méi)有接收到超聲波信號(hào)，將步驟(4)中的距離值設(shè)置成0，然后發(fā)送；
[0079]定位跟隨模塊接收到2.4G無(wú)線數(shù)據(jù)后，記錄該距離值，然后重復(fù)上述步驟啟動(dòng)發(fā)送其他編號(hào)的超聲波喇叭，記錄完成所有方向的距離值后(如果該值為O則忽略)，根據(jù)這些值計(jì)算定位目標(biāo)模塊的具體相對(duì)位置，再控制馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器調(diào)整定位跟隨模塊的運(yùn)動(dòng)方向和速度，實(shí)現(xiàn)跟隨功能。
[0080]如圖5所示:定位目標(biāo)模塊當(dāng)前位于T2和T3方向中間，而Tl方向距離值為0，因此定位跟隨模塊計(jì)算的時(shí)候只需要用到距離值L2和L3，如果把T2方向當(dāng)作模塊中心方向，則定位跟隨模塊應(yīng)該向T3方向稍作調(diào)整。
[0081 ] 本發(fā)明的具體實(shí)施例:
[0082]如圖1和圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)主要由:一種新型近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)主要由硬件部分和軟件部分兩個(gè)部分組成。所述的硬件部分包括定位跟隨模塊和定位目標(biāo)模塊；所述的定位目標(biāo)模塊由用戶攜帶在身上；所述的定位跟隨模塊確定其位置，并跟隨其運(yùn)動(dòng)，用戶走到哪里，定位跟隨模塊也跟隨到哪里；每個(gè)硬件部分上都會(huì)有所述的軟件部分與之相匹配。具體實(shí)施方案和流程如下:
[0083]1、硬件具體方案
[0084]本模塊由定位跟隨模塊和定位目標(biāo)模塊兩部分組成。所述的定位跟隨模塊包括第一 2.4G無(wú)線收發(fā)模塊1、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器2、第一 MCU控制模塊3、八個(gè)(不同方向的η個(gè))第一超聲波模塊4 ；
[0085]所述的定位目標(biāo)模塊包括第二 2.4G無(wú)線收發(fā)模塊5、第二 MCU控制模塊6、一個(gè)第二超聲波模塊6 ;所述的第一 2.4G無(wú)線收發(fā)模塊I和第二 2.4G無(wú)線收發(fā)模塊5用于發(fā)送2.4G信號(hào)；所述的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器2用于驅(qū)動(dòng)定位跟隨模塊根據(jù)目標(biāo)模塊位置發(fā)生移動(dòng)；第一超聲波模塊4和第二超聲波模塊6用于發(fā)送和接收超聲波信號(hào)；
[0086]定位跟隨模塊和定位目標(biāo)模塊，可應(yīng)用于童車(chē)，購(gòu)物車(chē)，行李車(chē)，工廠運(yùn)料車(chē)，醫(yī)院運(yùn)藥車(chē)等相關(guān)行業(yè)，給人們帶來(lái)極大的方便。
[0087]定位跟隨模塊周期性依次通過(guò)第一超聲波模塊發(fā)送超聲波信號(hào)，每個(gè)第一超聲波模塊發(fā)送范圍約為60°，4米遠(yuǎn)，定位目標(biāo)模塊的第二超聲波模塊接收到信號(hào)后計(jì)算出該方向的距離，然后將其發(fā)送給定位跟隨模塊。定位跟隨模塊根據(jù)每個(gè)方向的距離，計(jì)算運(yùn)動(dòng)方向，然后控制馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器，使模塊左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)或者前進(jìn)后退。模塊可以分為推和拉兩種工作模式，拉模式就是指定位跟隨模塊跟著定位目標(biāo)模塊前進(jìn)或左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)；推模式，就是指通過(guò)定位目標(biāo)模塊向定位跟隨模塊靠近，定位跟隨模塊向反方向運(yùn)動(dòng)。
[0088]2.軟件工作流程
[0089]a)定位跟隨模塊的軟件部分的實(shí)現(xiàn)流程，如圖3所示:
[0090]第一步:啟動(dòng)；
[0091]第二步:計(jì)數(shù)器置零，開(kāi)始計(jì)數(shù)，一共有八個(gè)(不同方向的η個(gè))發(fā)送超聲波的喇口八，i從O開(kāi)始，計(jì)數(shù)到8為一個(gè)循環(huán)；
[0092]第三步:定位跟隨模塊發(fā)送2.4G，并通過(guò)第i個(gè)喇叭發(fā)送超聲波信號(hào)；
[0093]第四步:判斷目標(biāo)模塊應(yīng)答超時(shí)與否，若超時(shí)進(jìn)入第五步，若未超時(shí)進(jìn)入第六步；
[0094]第五步:記錄該距離值；
[0095]第六步:計(jì)數(shù)器加I ;
[0096]第七步:判斷是否完成一個(gè)循環(huán)，i = 8則進(jìn)入第八步，否則返回第三步；
[0097]第八步:根據(jù)所有返回值計(jì)算當(dāng)前目標(biāo)方向、距離；
[0098]第九步:判斷當(dāng)前距離是否大于lm，若是進(jìn)入第十步，否則返回第二步；
[0099]第十步:驅(qū)動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)向或前行。
[0100]b)定位目標(biāo)模塊的軟件部分的實(shí)現(xiàn)流程，如圖4所示:
[0101]第一步:啟動(dòng)；
[0102]第二步:判斷是否接收2.4G數(shù)據(jù)，若是進(jìn)入第三步；
[0103]第三步:定位目標(biāo)模塊接收到2.4G，啟動(dòng)接收超聲波信號(hào)；
[0104]第四步:判斷是否50ms內(nèi)接收到超聲波信號(hào)，若是進(jìn)入第五步，否則進(jìn)入第六步；
[0105]第五步:計(jì)算距離，通過(guò)2.4G發(fā)送距離值；
[0106]第六步:通過(guò)2.4G發(fā)送超時(shí)標(biāo)志；
[0107]本發(fā)明的近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，采用價(jià)格低廉的傳感器和單片機(jī)系統(tǒng)，成本較低，易實(shí)現(xiàn)，方便使用者運(yùn)輸、攜帶物品。在娛樂(lè)、商業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥、助殘等很多行業(yè)都可以使用，并能推廣及應(yīng)用到人們的日常生活中，方便人們的生活，造福社會(huì)。
[0108]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，其特征在于，該近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)包括:定位跟隨模塊和定位目標(biāo)模塊；定位目標(biāo)模塊由用戶攜帶在身上；定位跟隨模塊確定位置，并跟隨運(yùn)動(dòng)，用戶走到哪里，定位跟隨模塊也跟隨到哪里，定位跟隨模塊和定位目標(biāo)模塊分為推和拉兩種工作模式，拉模式是指定位跟隨模塊跟著定位目標(biāo)模塊前進(jìn)或左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)；推模式，是指通過(guò)定位目標(biāo)模塊向定位跟隨模塊靠近，定位跟隨模塊向反方向運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，其特征在于，定位跟隨模塊包括第一2.4G無(wú)線收發(fā)模塊、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器、第一 MCU控制模塊、第一超聲波模塊； 第一 2.4G無(wú)線收發(fā)模塊，用于模塊間通信，工作過(guò)程中，通過(guò)nRF24L01發(fā)送、接收編碼，確定工作狀態(tài)，輸出同步啟動(dòng)信號(hào)； 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器，用于調(diào)整模塊方向，采用雙通道馬達(dá)驅(qū)動(dòng)IC MX1508 ； 第一 MCU控制模塊，用于控制第一 2.4G無(wú)線收發(fā)模塊、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器、第一超聲波模塊；采用51單片機(jī)、ARM或DSP小型CPU來(lái)實(shí)現(xiàn)； 第一超聲波模塊，用于確認(rèn)方向和距離，選用HC-SR04超聲波測(cè)距模塊，提供2cm-400cm的非接觸式距離感測(cè)功能；包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。
3.如權(quán)利要求1所述的近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，其特征在于，第一超聲波模塊設(shè)置有發(fā)送喇叭，用于發(fā)送超聲波信號(hào)。
4.如權(quán)利要求2所述的近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，其特征在于，定位跟隨模塊設(shè)置八個(gè)第一超聲波模塊。
5.如權(quán)利要求1所述的近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，其特征在于，定位目標(biāo)模塊包括第二2.4G無(wú)線收發(fā)模塊、第二 MCU控制模塊、第二超聲波模塊；第二 2.4G無(wú)線收發(fā)模塊用于發(fā)送2.4G信號(hào)；第二超聲波模塊用于接收超聲波信號(hào)； 第二 2.4G無(wú)線收發(fā)模塊，用于模塊間通信，通過(guò)nRF24L01發(fā)送、接收編碼，確定工作狀態(tài)，輸出同步啟動(dòng)信號(hào)； 第一 MCU控制模塊，用于控制第二 2.4G無(wú)線收發(fā)模塊、第二超聲波模塊；采用51單片機(jī)、ARM或DSP小型CPU來(lái)實(shí)現(xiàn)； 第二超聲波模塊，用于確認(rèn)方向和距離，選用HC-SR04超聲波測(cè)距模塊，提供2cm-400cm的非接觸式距離感測(cè)功能；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。
6.如權(quán)利要求5所述的近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，其特征在于，第二超聲波模塊采用接收喇叭，用于接收超聲波信號(hào)。
7.如權(quán)利要求5所述的近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，其特征在于，定位目標(biāo)模塊設(shè)置一個(gè)第二超聲波模塊。
8.如權(quán)利要求1所述的近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，其特征在于，定位跟隨模塊的實(shí)現(xiàn)流程包括以下步驟: 第一步:啟動(dòng)； 第二步:計(jì)數(shù)器置零，開(kāi)始計(jì)數(shù)，一共有八個(gè)發(fā)送超聲波的喇叭，i從O開(kāi)始，計(jì)數(shù)到η為一個(gè)循環(huán)； 第三步:定位跟隨模塊發(fā)送2.4G，并通過(guò)第i個(gè)喇叭發(fā)送超聲波信號(hào)； 第四步:判斷目標(biāo)模塊應(yīng)答超時(shí)與否，若超時(shí)進(jìn)入第五步，若未超時(shí)進(jìn)入第六步； 第五步:記錄該距離值； 第六步:計(jì)數(shù)器加I; 第七步:判斷是否完成一個(gè)循環(huán)，i = η則進(jìn)入第八步，否則返回第三步； 第八步:根據(jù)所有返回值計(jì)算當(dāng)前目標(biāo)方向、距離； 第九步:判斷當(dāng)前距離是否大于lm，若是進(jìn)入第十步，否則返回第二步； 第十步:驅(qū)動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)向或前行。
9.如權(quán)利要求1所述的近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，其特征在于，定位目標(biāo)模塊的實(shí)現(xiàn)流程包括以下步驟: 第一步:啟動(dòng)； 第二步:判斷是否接收2.4G數(shù)據(jù)，若是進(jìn)入第三步； 第三步:定位目標(biāo)模塊接收到2.4G，啟動(dòng)接收超聲波信號(hào)； 第四步:判斷是否50ms內(nèi)接收到超聲波信號(hào)，若是進(jìn)入第五步，否則進(jìn)入第六步； 第五步:計(jì)算距離，通過(guò)2.4G發(fā)送距離值； 第六步:通過(guò)2.4G發(fā)送超時(shí)標(biāo)志。
10.如權(quán)利要求1所述的近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)，其特征在于，該近距離自動(dòng)跟隨系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法包括以下步驟: 步驟一，定位目標(biāo)模塊處在接收2.4G無(wú)線數(shù)據(jù)狀態(tài)； 定位跟隨模塊發(fā)送2.4G無(wú)線數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中包含匹配編碼、發(fā)送喇叭編號(hào)η和校驗(yàn)碼，同時(shí)啟動(dòng)編號(hào)為η的喇叭發(fā)送超聲波信號(hào)；啟動(dòng)發(fā)送超聲波完成后，設(shè)置2.4G通信模塊處于接收狀態(tài)； 步驟二，定位目標(biāo)模塊接收到數(shù)據(jù)后啟動(dòng)超聲波模塊的接收喇叭； 接收喇叭接收到超聲波信號(hào)后，關(guān)閉超聲波接收狀態(tài)，定位目標(biāo)模塊根據(jù)接收時(shí)間t和超聲波傳播速度v,340m/s,由公式L = t*v計(jì)算出距離值,然后再啟動(dòng)發(fā)送2.4G無(wú)線數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)中包含匹配編碼、發(fā)送喇叭編號(hào)η、距離值和校驗(yàn)碼，發(fā)送無(wú)線數(shù)據(jù)完成后，設(shè)置2.4G通信模塊處于接收狀態(tài)，等待接收下一個(gè)數(shù)據(jù)； 如果50ms內(nèi)，接收喇叭沒(méi)有接收到超聲波信號(hào)，將步驟三中的距離值設(shè)置成0，然后發(fā)送； 步驟三，定位跟隨模塊接收到2.4G無(wú)線數(shù)據(jù)后，記錄距離值，然后重復(fù)上述步驟啟動(dòng)發(fā)送其他編號(hào)的超聲波喇叭，記錄完成所有方向的距離值后，如果該值為O則忽略，根據(jù)這些值計(jì)算定位目標(biāo)模塊的具體相對(duì)位置，再控制馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器調(diào)整定位跟隨模塊的運(yùn)動(dòng)方向和速度，實(shí)現(xiàn)跟隨功能。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK104281160SQ201410497205
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】任鋼 申請(qǐng)人:任鋼