CN114077251A - 用于机器人迷宫的计时系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及通信领域，尤其涉及一种用于机器人迷宫的计时系统。所述系统包括起点信号检测装置、终点信号检测装置、信号接收装置和上位计时装置；起点信号检测装置包括位于迷宫起点并且相对设置的起点激光发射模块和起点光照度检测模块，激光发射模块向起点光照检测模块发射激光，当寻迹机器人通过起点遮挡激光时，起点光照度检测模块检测到的激光强度小于第一阈值，向信号接收装置发送起点信号，同理，终点信号检测装置发送终点信号，上位计时装置根据起点信号和终点信号计时。本发明中激光发射模块射出的激光光束方向性高，避免光束散射产生的干扰，从而提高了计时系统的准确性，起点光照度检测模块检测速度快，提高了计时系统的响应速度。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种用于机器人迷宫的计时系统。
背景技术
微型寻迹机器人竞赛通常使用自动计时系统辅助裁判对选手的竞赛情况计时。现有的自动计时系统是在迷宫起点和终点安装超声波测距装置，其原理是：将超声波测距装置放置在迷宫挡板一侧，超声波测距装置测量前方障碍物与超声波探头的距离，当微型寻迹机器人经过，此时测得的距离小于设定值，经控制器判断后，发送起点信号或终点信号。
这种检测方式存在一定缺陷，具体表现为：由于超声波测距装置的测距耗时长，响应速度慢，当微型寻迹机器人高速冲刺时，容易造成起点信号和终点信号的漏检测，导致计时失败。超声波测距装置的探测角度大，容易探测到迷宫的底板，此时测得的距离小于设定值，造成误检测，进而导致计时失败。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于机器人迷宫的计时系统，通过检测激光发射模块发射的激光强度判断是否有机器人通过，提高了计时系统的准确性和响应速度。
本发明实施例提供了一种用于机器人迷宫的计时系统，所述系统包括起点信号检测装置、终点信号检测装置、信号接收装置和上位计时装置；
所述起点信号检测装置包括位于迷宫起点并且相对设置的起点激光发射模块和起点光照度检测模块；所述起点光照度检测模块，用于当检测到的激光强度小于第一阈值时，向所述信号接收装置发送起点信号；
所述终点信号检测装置包括位于迷宫终点并且相对设置的终点激光发射模块和终点光照度检测模块；所述终点光照度检测模块，用于当检测到的激光强度小于第二阈值时，向所述信号接收装置发送终点信号；
所述信号接收装置，用于将所述起点信号和所述终点信号发送给所述上位计时装置；
所述上位计时装置，用于根据所述起点信号和所述终点信号计算寻迹机器人通过迷宫的时间。
其中一种可能的实现方式中，所述起点激光发射模块包括：
起点激光发射头，用于向所述起点光照度检测模块所在的方向按照第一发射强度发射激光光束；
第一电源电路，用于连接所述起点激光发射头并为其提供电能。
其中一种可能的实现方式中，所述起点光照度检测模块包括：
起点光照度传感单元，用于检测所述起点激光发射头所发射激光光束的第一激光强度；
起点控制单元，用于当检测到所述第一激光强度小于第一阈值时，发送第一控制信号；
起点无线通信单元，用于当接收到所述第一控制信号时，向所述信号检测装置发送起点信号；
第二电源电路，为所述起点光照度检测模块中的用电元器件提供电能。
其中一种可能的实现方式中，所述终点激光发射模块包括：
终点激光发射头，用于向所述终点光照度检测模块所在的方向按照第二发射强度发射激光光束；
第三电源电路，用于连接所述终点激光发射头并为其提供电能。
其中一种可能的实现方式中，所述终点光照度检测模块包括：
终点光照度传感单元，用于检测所述终点激光发射头所发射激光光束的第二激光强度终点控制单元，用于当检测到所述第二激光强度小于第二阈值时，发送第二控制信号；
终点无线通信单元，用于当接收到所述第二控制信号时，向所述信号检测装置发送终点信号；
第四电源电路，为所述终点光照度检测模块中的用电元器件提供电能。
其中一种可能的实现方式中，所述起点信号检测装置和终点信号检测装置承载于不同的印制线路板PCB上，所述PCB上除了包括所述起点光照度检测模块、终端光照度检测模块、起点激光发射模块和终点激光发射模块还包括：蓝色发光二极管和红色发光二极管。
其中一种可能的实现方式中，所述信号接收装置包括：无线通信接收单元，用于接收所述起点信号和终点信号；
信号转换电路，按照通用串行总线USB协议对所述无线通信接收单元接收的起点信号或终点信号进行转换；
USB接口，用于将所述信号接收装置和所述上位计时装置连接，上位计时装置通过所述USB接口给信号接收装置供电。
其中一种可能的实现方式中，所述信号接收装置承载于第一PCB上，所述第一PCB上除了包括所述无线通信接收单元、所述信号转换电路和所述USB接口之外，还包括：红色指示灯和蓝色指示灯；并且，
所述USB接口为B型USB接口母座。
其中一种可能的实现方式中，所述起点无线通信单元、终点无线通信单元和无线通信接收单元均为远距离无线电LoRa无线通信单元。
本发明实施例提供的用于机器人迷宫的计时系统，通过检测激光发射模块发射的激光强度判断是否有机器人通过，激光发射模块射出的激光光束方向性高，避免光束散射产生的干扰，从而提高了计时系统的准确性，起点光照度检测模块检测速度快，提高了计时系统的响应速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种用于机器人迷宫的计时系统的结构示意图；
图2A为本发明实施例提供的一种起点激光发射模块的结构示意图；
图2B为本发明实施例提供的一种起点光照度检测模块的结构示意图；
图3A为本发明实施例提供的一种终点激光发射模块的结构示意图；
图3B为本发明实施例提供的一种终点光照度检测模块的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种信号接收装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种光照度检测模块模型的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种激光发射模块模型的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种信号接收装置模型的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种用于机器人迷宫的计时系统工作流程图。
具体实施方式
为了更好的理解本说明书的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本说明书保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明书。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
图1为本发明实施例提供的一种用于机器人迷宫的计时系统的结构示意图。如图1所示，所述系统包括起点信号检测装置10、终点信号检测装置20、信号接收装置30和上位计时装置40。
起点信号检测装置10包括位于迷宫起点并且相对设置的起点激光发射模块110和起点光照度检测模块120。
起点信号检测装置10的工作流程包括：起点激光发射模块110向起点光照度检测模块120发射激光光束，起点光照度检测模块120检测该激光光束的激光强度。当微型寻迹机器人经过起点并遮挡到激光光束时，起点光照度检测模块120检测到激光强度会变小，当激光强度小于第一阈值时，起点光照度检测模块120立即向信号接收装置30发送起点信号。
终点信号检测装置20的工作流程可以包括：终点激光发射模块210向终点光照度检测模块220发射激光光束，终点光照度检测模块220检测该激光光束的激光强度。当微型寻迹机器人经过终点并遮挡到激光光束时，终点光照度检测模块220检测到激光强度会变小，当激光强度小于第一阈值时，终点光照度检测模块220立即向信号接收装置30发送终点信号。
本发明实施例提供的用于机器人迷宫的计时系统通过检测激光强度变化发送起点信号和终点信号，起点信号检测装置10和终点信号检测装置20检测速度快，避免了起点信号和终点信号漏检测，提高了计时系统的响应速度。起点激光发射模块110和终点激光发射模块210射出的激光光束方向性高、避免光束散射产生的干扰，从而提高了计时系统的准确性。
图2A为本发明实施例提供的一种起点激光发射模块的结构示意图。如图2所示，起点激光发射模块包括起点激光发射头12和第一电源电路11。第一电源电路11可以包括一块第一电池以及与第一电池相连的第一电源管理芯片，第一电源电路11与起点激光发射头12连接并为起点激光发射头12供电。起点激光发射头向起点光照度检测模块所在的方向按照第一发射强度发射激光光束。
图2B为本发明实施例提供的一种起点光照度检测模块的结构示意图。如图2所示，起点光照度检测模块包括第二电源电路21、起点控制单元22、起点光照度传感单元23和起点无线通信单元24。第二电源电路21可以包括一块第二电池以及与第二电池相连的第一电源管理芯片，第二电源电路21为起点光照度检测模块中的用电元器件提供电能。起点光照度传感单元23用于检测起点激光发射头所发射激光光束的第一激光强度。起点控制单元22，用于当检测到所述第一激光强度小于第一阈值时，发送第一控制信号。起点无线通信单元24为远距离无线电(Long Range Radio，LoRo)无线通信单元用于当接收到所述第一控制信号时，向所述信号检测装置发送起点信号。
图3A为本发明实施例提供的一种终点激光发射模块的结构示意图。如图3A所示，终点激光发射模块包括终点激光发射头32和第三电源电路31。第三电源电路31可以包括一块第三电池以及与第三电池相连的第三电源管理芯片，第三电源电路31与终点激光发射头32连接并为终点激光发射头32供电。终点激光发射头向终点光照度检测模块所在的方向按照第二发射强度发射激光光束。
图3B为本发明实施例提供的一种终点光照度检测模块的结构示意图。如图3B所示，终点光照度检测模块包括第四电源电路41、终点控制单元42、终点光照度传感单元43和终点无线通信单元44。第四电源电路41可以包括一块第四电池以及与第四电池相连的第四电源管理芯片，第四电源电路41为终点光照度检测模块中的用电元器件提供电能。终点光照度传感单元43用于检测终点激光发射头所发射激光光束的第二激光强度。终点控制单元42，用于当检测到所述第二激光强度小于第二阈值时，发送第二控制信号。终点无线通信单元44为LoRo无线通信单元用于当接收到所述第二控制信号时，向所述信号检测装置发送终点信号。
图4为本发明实施例提供的一种信号接收装置的结构示意图。如图4所示，信号接收装置包括无线通信接收单元410、信号转换电路420和USB接口430。其中，无线通信接收单元为LoRo无线通信单元，用于接收所述起点信号和终点信号。信号转换电路将无线通信接收单元接收的起点信号或终点信号转换为通用串行总线USB2.0协议，USB接口430为B型USB接口母座，用于将信号接收装置和上位计时装置连接，上位计时装置通过USB接口430给信号接收装置供电.图5为本发明实施例提供的一种光照度检测模块模型的结构示意图。如图5所示，光照度检测模块模型包括PCB50、锂电池51、电源管理芯片52、蜂鸣器53、USB充电接口54、开关55、光照度传感单元56、蓝色发光二极管57、红色发光二极管58和无线通信设备59。
光照度检测模块模型以PCB50为主体，安装在迷宫挡板内，该光照度检测模块模型可以为起点光照度检测模块的模型或终点光照度检测模块的模型。其中，PCB50呈矩形，长10cm、宽4.8cm；锂电池51的电压为3.7V，电源管理芯片52将锂电池51的电压转换为5V后给系统中电子器件供电；当锂电池51电压低于电压阈值时，电源管理芯片52驱动蜂鸣器53工作，实现欠压报警，通过USB充电接口54和电源管理芯片52可以给锂电池51充电；开关55控制锂电池51在工作模式和充电模式之间进行转换；光照度传感单元56用于感应激光光束的激光强度；当有起点信号或终点信号发出时，蓝色发光二极管57由常亮状态转为熄灭状态，红色发光二极管58由熄灭状态转为常亮状态；无线通信设备59用于发送所述起点信号或所述终点信号。
图6为本发明实施例提供的一种激光发射模块模型的结构示意图。如图6所示，激光发射模块模型包括PCB60、锂电池61、电源管理芯片62、蜂鸣器63、USB充电接口64、开关65、供电接口66。
激光发射模块模型以PCB60为主体，安装在迷宫挡板内，该激光发射模块模型可以为起点激光发射模块的模型或终点激光发射模块的模型。其中，PCB50呈矩形，长5cm、宽4.8cm；锂电池61、电源管理芯片62、蜂鸣器63、USB充电接口64和开关65构成电源电路；电源电路通过供电接口66为激光发射头供电。
图7为本发明实施例提供的一种信号接收装置模型的结构示意图。如图7所示，信号接收装置模型包括无线通信设备71、信号转换电路72、USB接口73、蓝色显示灯74、红色显示灯75和外接电线76。
USB接口73连接上位计时装置，并从上位计时装置获得电压为信号转换电路72和无线通信设备71供电，红色指示灯75点亮代表上电成功，信号接收装置处于工作状态。无线通信设备71与外接电线76连接，增强天线信号。当无线通信设备71接收到起点信号或终点信号时，蓝色指示灯74点亮，信号转换电路72将接收的数据转换为USB协议数据并通过USB接口73传输给上位计时装置。
图8为本发明实施例提供的一种用于机器人迷宫的计时系统工作流程图。如图8所示，本发明实施例提供的用于机器人迷宫的计时系统整体工作流程可以包括：
步骤801，实时感应起点激光强度。
步骤802，判断激光强度是否低于第一阈值。若是，进入步骤803，否则返回步骤801。
步骤803，向信号接收装置发送起点信号。
步骤804，实时感应终点激光强度。
步骤805，判断激光强度是否低于第二阈值。若是，进入步骤806，否则返回步骤804。
步骤806，向信号接收装置发送终点信号。
步骤807，将信号传输给上位计时装置。
在上述步骤之前还可以包括调试系统装置，将激光发射模块和光照度检测模块相对放置，调整激光发射头，使其射出的激光光束照射到对面的光照度传感模块上。信号接收装置通过USB接口与上位计时装置相连，红色指示灯亮起，表示供电正常，信号接收装置工作。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种用于机器人迷宫的计时系统，其特征在于，所述系统包括起点信号检测装置、终点信号检测装置、信号接收装置和上位计时装置；
所述起点信号检测装置，包括：位于迷宫起点并且相对设置的起点激光发射模块和起点光照度检测模块；所述起点光照度检测模块，用于当检测到的激光强度小于第一阈值时，向所述信号接收装置发送起点信号；
所述终点信号检测装置，包括：位于迷宫终点并且相对设置的终点激光发射模块和终点光照度检测模块；所述终点光照度检测模块，用于当检测到的激光强度小于第二阈值时，向所述信号接收装置发送终点信号；
所述信号接收装置，用于将所述起点信号和所述终点信号发送给所述上位计时装置；
所述上位计时装置，用于根据所述起点信号和所述终点信号计算寻迹机器人通过迷宫的时间。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述起点激光发射模块包括：
起点激光发射头，用于向所述起点光照度检测模块所在的方向按照第一发射强度发射激光光束；
第一电源电路，用于连接所述起点激光发射头并为其提供电能。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述起点光照度检测模块包括：
起点光照度传感单元，用于检测所述起点激光发射头所发射激光光束的第一激光强度；
起点控制单元，用于当检测到所述第一激光强度小于第一阈值时，发送第一控制信号；
起点无线通信单元，用于当接收到所述第一控制信号时，向所述信号检测装置发送起点信号；
第二电源电路，为所述起点光照度检测模块中的用电元器件提供电能。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述终点激光发射模块包括：
终点激光发射头，用于向所述终点光照度检测模块所在的方向按照第二发射强度发射激光光束；
第三电源电路，用于连接所述终点激光发射头并为其提供电能。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述终点光照度检测模块包括：
终点光照度传感单元，用于检测所述终点激光发射头所发射激光光束的第二激光强度；
终点控制单元，用于当检测到所述第二激光强度小于第二阈值时，发送第二控制信号；
终点无线通信单元，用于当接收到所述第二控制信号时，向所述信号检测装置发送终点信号；
第四电源电路，为所述终点光照度检测模块中的用电元器件提供电能。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述起点光照度检测模块承载于第一印制线路板PCB上，所述第一PCB上除了包括起点光照度传感单元、起点控制单元、起点无线通信单元和第二电源电路，还包括第一蓝色发光二极管和第一红色发光二极管；
所述终点光照度检测模块承载于第二PCB上，所述第二PCB上除了包括终点光照度传感单元、终点控制单元、终点无线通信单元和第四电源电路，还包括第二蓝色发光二极管和第二红色发光二极管。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述起点激光发射模块承载于第三PCB上，所述第三PCB上包括第一电源电路；
所述终点激光发射模块承载于第四PCB上，所述第四PCB上包括第三电源电路。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述信号接收装置包括：
无线通信接收单元，用于接收所述起点信号和终点信号；
信号转换电路，按照通用串行总线USB协议对所述无线通信接收单元接收的起点信号或终点信号进行转换；
USB接口，用于将所述信号接收装置和所述上位计时装置连接，上位计时装置通过所述USB接口给信号接收装置供电。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述信号接收装置承载于第五PCB上，所述第五PCB上除了包括所述无线通信接收单元、所述信号转换电路和所述USB接口之外，还包括：红色指示灯和蓝色指示灯；并且，
所述USB接口为B型USB接口母座。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述起点无线通信单元、终点无线通信单元和无线通信接收单元均为远距离无线电LoRa无线通信单元。
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