CN105842708A - 抗背景光干扰的机器人光电测距防撞系统及方法 - Google Patents

抗背景光干扰的机器人光电测距防撞系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗背景光干扰的机器人光电测距防撞系统及方法，该系统包括安装于机器人上的电光转换发射器件、光电转换接收器件、脉冲频率调制器、功率驱动器、频率解调器和信号放大器，所述脉冲频率调制器通过所述功率驱动器对所述电光转换发射器件发射出的光波信号进行脉冲频率调制，所述光电转换接收器件接收到的回波信号经所述信号放大器后，通过所述频率解调器进行脉冲频率解调，脉冲频率调制后的光波信号的光强度波动频率远大于背景光线的光强度波动频率。本发明通过调制解调的方法辨识背景光线与光电测距系统的光线，以达到消除背景光线干扰造成的误判。

Description

抗背景光干扰的机器人光电测距防撞系统及方法
技术领域
本发明涉及室内机器人技术领域，特别是涉及一种抗背景光干扰的机器人光电测距防撞系统及方法。
背景技术
随着智能机器人技术的不断发展，机器人所涉及的领域越来越广泛，在餐饮行业中机器人正受到人们的青睐，如炒菜机器人、迎宾机器人、送菜机器人等。机器人光电测距防撞系统用于探测本身离物体的距离以确定机器人自身的方位，其原理为：光电测距防撞系统设有电光转换发射器件和光电转换接收器件，电光转换发射器件发射出的光波信号直射到防撞物体上，防撞物体反射的回波信号被光电转换接收器件接收，根据光波信号和回波信号之间的间隔，即从机器人到防撞物体之间的往返时间t，就可以算出防撞物体的距离；但是，在环境背景光线的频谱和光电测距防撞系统的光波信号的频谱相近时，光电测距防撞系统会出现误判，即使没有物体出现在机器人运动方向的前方，光电转换接收器件也接收到了光波信号。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出一种抗背景光干扰的机器人光电测距防撞系统及方法，能够辨识背景光线与光电测距系统的光线，以达到消除背景光线干扰造成的误判。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种抗背景光干扰的机器人光电测距防撞系统，包括安装于机器人上的电光转换发射器件、光电转换接收器件、脉冲频率调制器、功率驱动器、频率解调器和信号放大器，所述脉冲频率调制器通过所述功率驱动器对所述电光转换发射器件发射出的光波信号进行脉冲频率调制，所述光电转换接收器件接收到的回波信号经所述信号放大器后，通过所述频率解调器进行脉冲频率解调，脉冲频率调制后的光波信号的光强度波动频率远大于背景光线的光强度波动频率。
进一步的，所述脉冲频率调制器与所述频率解调器的频率设置在同一频率上。
进一步的，所述电光转换发射器件的发射方向与光电转换接收器件的接收方向相同。
一种抗背景光干扰的机器人光电测距防撞方法，在机器人上安装电光转换发射器件、光电转换接收器件、脉冲频率调制器、功率驱动器、频率解调器和信号放大器所述脉冲频率调制器通过所述功率驱动器对所述电光转换发射器件发射出的光波信号进行脉冲频率调制，所述光电转换接收器件接收到的回波信号经所述信号放大器后，通过所述频率解调器进行脉冲频率解调；将脉冲频率调制器与频率解调器的频率设置在一个频率上，并使脉冲频率调制后的光波信号的光强度波动频率远大于背景光线的光强度波动频率；当测距范围没有防撞物体时，回波信号经频率解调器后输出低电平信号；当测距范围有防撞物体时，回波信号经频率解调器后输出高电平信号。
本发明的有益效果是：本发明提供一种抗背景光干扰的机器人光电测距防撞系统及方法，通过脉冲频率调制器对电光转换发射器件发射出的光波信号进行频率调制，通过频率解调器对回波信号进行频率解调，并使调制后的光波信号的光强度波动频率远大于背景光线的光强度波动频率，可辨识背景光线与光电测距系统的光线，达到安全避障且消除背景光线干扰造成的误判。
附图说明
图1为本发明工作原理框图；
结合附图，作以下说明：
1-电光转换发射器件，2-光电转换接收器件，3-脉冲频率调制器，4-功率驱动器，5-频率解调器，6-信号放大器，7-光波信号，8-回波信号，9-背景光线，10-防撞物体。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种抗背景光干扰的机器人光电测距防撞系统，包括安装于机器人上的电光转换发射器件1、光电转换接收器件2、脉冲频率调制器3、功率驱动器4、频率解调器5和信号放大器6，所述电光转换发射器件的发射方向与光电转换接收器件的接收方向相同。所述脉冲频率调制器与所述频率解调器的频率设置在同一频率上。所述脉冲频率调制器通过所述功率驱动器对所述电光转换发射器件发射出的光波信号7进行脉冲频率调制，所述光电转换接收器件接收到的回波信号8经所述信号放大器后，通过所述频率解调器进行脉冲频率解调，脉冲频率调制后的光波信号的光强度波动频率远大于背景光线的光强度波动频率。这样，通过脉冲频率调制器对电光转换发射器件发射出的光波信号进行频率调制，通过频率解调器对回波信号进行频率解调，并使调制后的光波信号的光强度波动频率远大于背景光线的光强度波动频率，可辨识背景光线与光电测距系统的光线，达到安全避障且消除背景光线干扰造成的误判。
一种抗背景光干扰的机器人光电测距防撞方法，在机器人上安装电光转换发射器件1、光电转换接收器件2、脉冲频率调制器3、功率驱动器4、频率解调器5和信号放大器6，所述脉冲频率调制器通过所述功率驱动器对所述电光转换发射器件发射出的光波信号7进行脉冲频率调制，所述光电转换接收器件接收到的回波信号8经所述信号放大器后，通过所述频率解调器进行脉冲频率解调；将脉冲频率调制器与频率解调器的频率设置在一个频率上，并使脉冲频率调制后的光波信号的光强度波动频率远大于背景光线9的光强度波动频率；当测距范围没有防撞物体10时，回波信号经频率解调器后输出低电平信号；当测距范围有防撞物体时，回波信号经频率解调器后输出高电平信号。比如，背景光线的光强度波动频率设为f0，则选择f1远大于f0，f1是脉冲频率调制后的光波信号的光强度波动频率和频率解调器的解调频率；这样，当光电测距系统测距范围没有防撞物体时，因f0<<f1，回波信号经频率解调器后输出是低电平信号；当光电测距系统测距范围有防撞物体时，回波信号经频率解调器后输出是高电平信号；这样，可通过调制解调的方法辨识背景光线与光电测距系统的光线，以达到消除背景光线干扰造成的误判。
以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种抗背景光干扰的机器人光电测距防撞系统，其特征在于：包括安装于机器人上的电光转换发射器件(1)、光电转换接收器件(2)、脉冲频率调制器(3)、功率驱动器(4)、频率解调器(5)和信号放大器(6)，所述脉冲频率调制器通过所述功率驱动器对所述电光转换发射器件发射出的光波信号(7)进行脉冲频率调制，所述光电转换接收器件接收到的回波信号(8)经所述信号放大器后，通过所述频率解调器进行脉冲频率解调，脉冲频率调制后的光波信号的光强度波动频率远大于背景光线(9)的光强度波动频率。
2.根据权利要求1所述的抗背景光干扰的机器人光电测距防撞系统，其特征在于：所述脉冲频率调制器与所述频率解调器的频率设置在同一频率上。
3.根据权利要求1所述的抗背景光干扰的机器人光电测距防撞系统，其特征在于：所述电光转换发射器件的发射方向与光电转换接收器件的接收方向相同。
4.一种抗背景光干扰的机器人光电测距防撞方法，其特征在于：在机器人上安装电光转换发射器件(1)、光电转换接收器件(2)、脉冲频率调制器(3)、功率驱动器(4)、频率解调器(5)和信号放大器(6)，所述脉冲频率调制器通过所述功率驱动器对所述电光转换发射器件发射出的光波信号(7)进行脉冲频率调制，所述光电转换接收器件接收到的回波信号(8)经所述信号放大器后，通过所述频率解调器进行脉冲频率解调；将脉冲频率调制器与频率解调器的频率设置在一个频率上，并使脉冲频率调制后的光波信号的光强度波动频率远大于背景光线的光强度波动频率；当测距范围没有防撞物体时，回波信号经频率解调器后输出低电平信号；当测距范围有防撞物体时，回波信号经频率解调器后输出高电平信号。
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