CN106444752A - 一种基于无线定位的机器人智能跟随系统及智能跟随方法 - Google Patents

一种基于无线定位的机器人智能跟随系统及智能跟随方法 Download PDF

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刘耀金
曾逸
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Abstract

本发明涉及一种基于无线定位的机器人智能跟随系统及智能跟随方法，所述智能跟随系统包括：智能手持终端、位置发送模块、位置接收模块、信息处理模块、机器人本体；所述智能手持终端用于接收GPS位置信号并将GPS位置信息传送给位置发送模块；所述位置发送模块安装在智能手持终端上；所述位置接收模块安装于机器人本体上；所述信息处理模块安装于机器人本体上，用于获取位置接收模块传送来的GPS位置信息，计算并控制机器人本体按照设定规则移动。本发明具有本体能够自动跟随智能手持终端移动，不需要拖拽，精确定高、设计简单、成本低；能够适应各种路面包括坡路、阶梯等复杂路段，行走平稳安全的特点。

Description

一种基于无线定位的机器人智能跟随系统及智能跟随方法
技术领域
本发明涉及机器人控制领域，尤其涉及一种基于无线定位的智能跟随系统及智能跟随方法。
背景技术
随着现代社会的发展，越来越多的工作发展需要用到机器人，但真正能给人们日常生活带来方便和“亲民”的机器人却寥寥无几，比如在春运的车站，人潮涌动，人们都大包小包的带着行李，背着或提着挎着；建筑工地上，沉重木料、沙石、水泥让运送的工人们苦不堪言；工厂仓库里，仓库工人们正辛劳地搬运一件件货物。
而同时现在手机及智能手持终端如IPAD等的功能越来越强大，能够通过语音打电话，启动关闭手机软件，连接网络即可连接GPS信号，通过系统内部计算实现自身精确定位，并可通过蓝牙等无线方式将自身定位发送给其他通过无线相连接系统。
基于手机及智能手持终端的功能强大，普及率高，携带方便等特点，能让手机及智能手持终端应用到很多的领域。
发明内容
鉴于背景技术中提到的实际问题，本发明提出一种基于无线定位的机器人智能跟随系统，旨在解决机器人自主判断自身位置，自动跟进的问题。
本发明的技术内容为：
一种基于无线定位的机器人智能跟随系统，包括：智能手持终端、位置发送模块、位置接收模块、信息处理模块、机器人本体；
所述智能手持终端用于接收GPS位置信号并将GPS位置信息传送给位置发送模块；
所述位置发送模块安装在智能手持终端上，用于获取智能手持终端GPS位置信息，并将GPS位置信息通过无线方式发送给位置接收模块；
所述位置接收模块安装于机器人本体上，用于接收位置发送模块通过无线方式发送来的GPS位置信息并传送给信息处理模块；
所述信息处理模块安装于机器人本体上，用于获取位置接收模块传送来的GPS位置信息，计算并控制机器人本体按照设定规则移动；
优选地，所述基于无线定位的机器人智能跟随系统还包括电子罗盘，所述电子罗盘安装于机器人本体上；
所述机器人智能跟随系统智能跟随过程为：
所述电子罗盘采集机器人本体所处地理位置方向信息并传送给信息处理模块，信息处理模块根据所述地理位置方向信息并以获取到的初始GPS位置信息为原点建立平面算法坐标系；
所述电子罗盘采集机器人本体的移动方向朝向信息并传送给信息处理模块，信息处理模块接收机器人本体的移动方向朝向信息并计算所述机器人本体的移动方向朝向与所述平面算法坐标的坐标轴夹角；
所述智能手持终端移动位置后将接收到的GPS位置信息传输给信息发送模块，经由信息接收模块接收后，传输给信息处理模块；信息处理模块根据获取的GPS位置信息计算该GPS位置在所述平面算法坐标系中的坐标位置及该坐标与所述平面算法坐标系坐标轴夹角；
所述信息处理模块计算机器人本体的移动方向朝向指向智能手持终端移动位置后的GPS坐标位置所应该转过的角度；
所述信息处理模块计算机器人本体在所述平面算法坐标系中达到智能手持终端移动位置后的GPS坐标位置所应移动的距离；
所述信息处理模块控制所述机器人本体移动至智能手持终端移动位置后的GPS坐标位置；
依次循环，实现机器人智能跟随。
优选地，所述信息处理模块计算机器人本体在所述平面算法坐标系中达到智能手持终端移动位置后的GPS坐标位置所应移动的距离；
具体为：
信息处理模块建立X、Y轴平面算法坐标系，并以获取到的初始GPS位置建立坐标原点,设定初始位置坐标为A(x0,y0)；
信息处理模块计算机器人本体移动方向朝向与Y轴的夹角α；
智能手持终端移动位置后在平面算法坐标系中的坐标
B(x1,y1)；A点与B点形成的直线与Y轴的夹角为β，则
则机器人本体的移动方向朝向指向B点应转过的角度为α+β；定义DIS为A到B的距离，则所述信息处理模块控制所述机器人本体移动DIS距离到达B点；
优选地，所述位置发送模块为蓝牙发送装置，所述位置接收模块为蓝牙接收装置；
优选地，所述位置发送模块为wifi发送装置，所述位置接收模块为wifi接收装置；
优选地，所述位置发送模块可实现近距离通信的无线频率发送装置，所述位置接收模块为可实现近距离通信的无线频率接收装置。
优选地，所述智能手持终端为智能手机或者IPAD或者便携式电脑；
本发明还提供一种基于无线定位的机器人智能跟随方法，所述智能跟随方法包括如下步骤：
智能手持终端接收并发送初始GPS位置信息给机器人本体；
机器人本体接收初始GPS位置信息，并以此GPS位置为原点,设定初始位置坐标为A(x0,y0)；以电子罗盘采集到的方向信息为基础定义X、Y轴方向，建立平面算法坐标系；
机器人本体采用电子罗盘采集方向信息及机器人本体移动方向朝向,信息处理模块计算机器人本体移动方向朝向与Y轴的夹角α；
智能手持终端移动位置并发送移动位置后的GPS位置信息给机器人本体；机器人本体接收所述移动位置后的GPS位置信息，并计算该GPS位置信息在所述平面算法坐标系中的坐标B(x1,y1)；
信息处理模块计算A点与B点形成的直线与Y轴的夹角为β，则信息处理模块计算机器人本体的移动方向朝向指向B点应转过的角度为α+β；定义DIS为A到B的距离，则信息处理模块计算
信息处理模块控制所述机器人本体移动方向朝向转过α+β角度，并移动DIS距离到达B点；
依次反复，机器人实现智能跟随。
优选地，所述智能手持终端接收并发送初始GPS位置信息给机器人本体是通过蓝牙或wifi或可实现近距离通信的无线频率无线方式发送；机器人本体接收GPS位置信息通过蓝牙或wifi或可实现近距离通信的无线频率无线方式接收；
优选地，所述智能手持终端为智能手机或IPAD或便携式电脑。
有益效果
本发明的基于无线定位的机器人智能跟随系统及智能跟随方法涉及的机器人本体能够自动跟随智能手持终端移动，不需要拖拽，精确定高、设计简单、成本低；能够适应各种路面包括坡路、阶梯等复杂路段，行走平稳安全。
附图说明
图1为基于无线定位的机器人智能跟随系统原理示意框图；
图2为基于无线定位的机器人智能跟随系统位置计算示意图；
图3为基于无线定位的机器人智能跟随过程示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、2、3所示，一种基于无线定位的机器人智能跟随系统，包括：智能手持终端、位置发送模块、位置接收模块、信息处理模块、机器人本体；
所述智能手持终端用于接收GPS位置信号并将GPS位置信息传送给位置发送模块；所述手持终端一般为智能手机、IPAD及便携式电脑等；
所述便携式电脑指携带GPS信息并可通过无线方式发射信号的智能装备。
所述位置发送模块安装在智能手持终端上，用于获取智能手持终端GPS位置信息，并将GPS位置信息通过无线方式发送给位置接收模块；所述无线方式一般为通过蓝牙、wifi、可实现近距离通信的无线频率等各种近距离无线传输方式，所述可实现近距离通信的无线频率包括433MHz、5G、5.8G等无线频率；所述的智能手持终端与机器人本体上分别需要安装该无线的发送装置及无线的接收装置，并需在使用前进行匹配配对连接；
所述位置接收模块安装于机器人本体上，用于接收位置发送模块通过无线方式发送来的GPS位置信息并传送给信息处理模块；
所述信息处理模块安装于机器人本体上，用于获取位置接收模块传送来的GPS位置信息，计算并控制机器人本体按照设定规则移动；
所述基于无线定位的机器人智能跟随系统还包括电子罗盘，所述电子罗盘安装于机器人本体上；所述电子罗盘一般为可以测定方向并可输出方向测定结果的方向检测设备；
所述机器人智能跟随系统智能跟随过程为：
如图3所示，步骤001、002，所述电子罗盘采集机器人本体所处地理位置方向信息并传送给信息处理模块，信息处理模块根据所述地理位置方向信息并以获取到的初始GPS位置信息为原点建立平面算法坐标系；
如图2所示，具体为：信息处理模块建立X、Y轴平面算法坐标系，并以获取到的初始GPS位置建立坐标原点,设定初始位置坐标为A(x0,y0)；
如图3所示，步骤003，所述电子罗盘采集机器人本体的移动方向朝向信息并传送给信息处理模块，信息处理模块接收机器人本体的移动方向朝向信息并计算所述机器人本体的移动方向朝向与所述平面算法坐标的坐标轴夹角；所述的机器人本体的移动方向朝向具体指的是机器人本体自身正常移动时朝向；
如图2所示，具体为：信息处理模块计算机器人本体移动方向朝向与Y轴的夹角α；
如图3所示，步骤004、005，所述智能手持终端移动位置后将接收到的GPS位置信息传输给信息发送模块，经由信息接收模块接收后，传输给信息处理模块；信息处理模块根据获取的GPS位置信息计算该GPS位置在所述平面算法坐标系中的坐标位置及该坐标与所述平面算法坐标系坐标轴夹角；
如图2所示，具体为：智能手持终端移动位置后在平面算法坐标系中的坐标B(x1,y1)；A点与B点形成的直线与Y轴的夹角为β，则
如图3所示，步骤006，所述信息处理模块计算机器人本体的移动方向朝向指向智能手持终端移动位置后的GPS坐标位置所应该转过的角度；
如图2所示，具体为：则机器人本体的移动方向朝向指向B点应转过的角度为α+β；
如图3所示，步骤006，所述信息处理模块计算机器人本体在所述平面算法坐标系中达到智能手持终端移动位置后的GPS坐标位置所应移动的距离；
如图2所示，具体为：定义DIS为A到B的距离，则
所述信息处理模块控制所述机器人本体移动至智能手持终端移动位置后的GPS坐标位置；
如图2所示，具体为：所述信息处理模块控制所述机器人本体移动DIS距离到达B点；
依次循环，实现机器人智能跟随。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变形，而且性能或用途相同，都应视为本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种基于无线定位的机器人智能跟随系统，其特征在于，包括：智能手持终端、位置发送模块、位置接收模块、信息处理模块、机器人本体；
所述智能手持终端用于接收GPS位置信号并将GPS位置信息传送给位置发送模块；
所述位置发送模块安装在智能手持终端上，用于获取智能手持终端GPS位置信息，并将GPS位置信息通过无线方式发送给位置接收模块；
所述位置接收模块安装于机器人本体上，用于接收位置发送模块通过无线方式发送来的GPS位置信息并传送给信息处理模块；
所述信息处理模块安装于机器人本体上，用于获取位置接收模块传送来的GPS位置信息，计算并控制机器人本体按照设定规则移动。
2.如权利要求1所述基于无线定位的机器人智能跟随系统，其特征在于，所述基于无线定位的机器人智能跟随系统还包括电子罗盘，所述电子罗盘安装于机器人本体上；
所述机器人智能跟随系统智能跟随过程为：
所述电子罗盘采集机器人本体所处地理位置方向信息并传送给信息处理模块，信息处理模块根据所述地理位置方向信息并以获取到的初始GPS位置信息为原点建立平面算法坐标系；
所述电子罗盘采集机器人本体的移动方向朝向信息并传送给信息处理模块，信息处理模块接收机器人本体的移动方向朝向信息并计算所述机器人本体的移动方向朝向与所述平面算法坐标的坐标轴夹角；
所述智能手持终端移动位置后将接收到的GPS位置信息传输给信息发送模块，经由信息接收模块接收后，传输给信息处理模块；信息处理模块根据获取的GPS位置信息计算该GPS位置在所述平面算法坐标系中的坐标位置及该坐标与所述平面算法坐标系坐标轴夹角；
所述信息处理模块计算机器人本体的移动方向朝向指向智能手持终端移动位置后的GPS坐标位置所应该转过的角度；
所述信息处理模块计算机器人本体在所述平面算法坐标系中达到智能手持终端移动位置后的GPS坐标位置所应移动的距离；
所述信息处理模块控制所述机器人本体移动至智能手持终端移动位置后的GPS坐标位置；
依次循环，实现机器人智能跟随。
3.如权利要求2所述基于无线定位的机器人智能跟随系统，其特征在于，所述信息处理模块计算机器人本体在所述平面算法坐标系中达到智能手持终端移动位置后的GPS坐标位置所应移动的距离；
具体为：
信息处理模块建立X、Y轴平面算法坐标系，并以获取到的初始GPS位置建立坐标原点,设定初始位置坐标为A(x0,y0)；
信息处理模块计算机器人本体移动方向朝向与Y轴的夹角α；
智能手持终端移动位置后在平面算法坐标系中的坐标B(x1,y1)；A点与B点形成的直线与Y轴的夹角为β，则
则机器人本体的移动方向朝向指向B点应转过的角度为α+β；
定义DIS为A到B的距离，则
所述信息处理模块控制所述机器人本体移动DIS距离到达B点。
4.如权利要求1或2或3所述基于无线定位的机器人智能跟随系统，其特征在于，所述位置发送模块为蓝牙发送装置，所述位置接收模块为蓝牙接收装置。
5.如权利要求1或2或3所述基于无线定位的机器人智能跟随系统，其特征在于，所述位置发送模块为wifi发送装置，所述位置接收模块为wifi接收装置。
6.如权利要求1或2或3所述基于无线定位的机器人智能跟随系统，其特征在于，所述位置发送模块为可实现近距离通信的无线频率发送装置，所述位置接收模块为可实现近距离通信的无线频率接收装置。
7.如权利要求1或2或3所述基于无线定位的机器人智能跟随系统，其特征在于，所述智能手持终端为智能手机或者IPAD或者便携式电脑。
8.一种基于无线定位的机器人智能跟随方法，其特征在于，所述智能跟随方法包括如下步骤：
智能手持终端接收并发送初始GPS位置信息给机器人本体；
机器人本体接收初始GPS位置信息，并以此GPS位置为原点,设定初始位置坐标为A(x0,y0)；以电子罗盘采集到的方向信息为基础定义X、Y轴方向，建立平面算法坐标系；
机器人本体采用电子罗盘采集方向信息及机器人本体移动方向朝向,信息处理模块计算机器人本体移动方向朝向与Y轴的夹角α；
智能手持终端移动位置并发送移动位置后的GPS位置信息给机器人本体；机器人本体接收所述移动位置后的GPS位置信息，并计算该GPS位置信息在所述平面算法坐标系中的坐标B(x1,y1)；
信息处理模块计算A点与B点形成的直线与Y轴的夹角为β，则信息处理模块计算机器人本体的移动方向朝向指向B点应转过的角度为α+β；定义DIS为A到B的距离，则信息处理模块计算
信息处理模块控制所述机器人本体移动方向朝向转过α+β角度，并移动DIS距离到达B点；
依次反复，实现机器人智能跟随。
9.如权利要求8所述基于无线定位的机器人智能跟随方法，其特征在于，所述智能手持终端接收并发送初始GPS位置信息给机器人本体是通过蓝牙或wifi或可实现近距离通信的无线频率无线方式发送；机器人本体接收GPS位置信息通过蓝牙或wifi或可实现近距离通信的无线频率无线方式接收。
10.如权利要求8所述基于无线定位的机器人智能跟随方法，其特征在于，所述智能手持终端为智能手机或IPAD或便携式电脑。
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