[发明专利]一种动物机器人自主导航系统及方法

权利要求书

1.一种动物机器人自主导航系统，其特征是：包括设置于被控动物身上的GPS模块、多通道神经信号刺激模块和控制模块，其中：所述GPS模块，被配置为接收GPS卫星信号，并将动物机器人当前的位置信息输出到控制模块；所述控制模块，被配置为接收GPS模块的当前位置信息，并与设定的目标位置信息相对比，确定导航线路，形成控制指令，传输给多通道神经信号刺激模块；所述多通道神经信号刺激模块，被配置为包括镜像电流源、升压电路和模拟多路开关，通过连接的镜像电流源、升压电路以获取恒定电流，根据控制指令选择模拟多路开关的相应通道输出恒定电流作用于被控动物的神经控制区域，以实现仿真神经编码信息的输出，实现导航；

所述镜像电流源包括两个威尔逊电流源和控制器，第一威尔逊电流源的输入端为基准电流源，控制器连接并调节第一威尔逊电流源和第二威尔逊电流源，进而调节脉冲的幅值，第二威尔逊电流源以第一威尔逊电流源的输出作为基准电流，其输出电流值与基准电流源的输入值一致。

2.如权利要求1所述的一种动物机器人自主导航系统，其特征是：所述GPS模块通过陶瓷天线将接收到的GPS卫星信号转换为NMEA-0183协议的数据格式，并经过串口UART将位置和运动状态信息输出到控制模块。

3.如权利要求1所述的一种动物机器人自主导航系统，其特征是：所述第二威尔逊电流源的输入端连接有电容，以防止输入电源电路的波动对恒流源电路造成影响。

4.如权利要求1所述的一种动物机器人自主导航系统，其特征是：所述第二威尔逊电流源与第一威尔逊电流源之间设置有电阻，以分担部分压降，保护威尔逊电流源中的三极管，使三极管工作在合适的电压区间。

5.基于如权利要求1-4中任一所述的系统的导航方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)在被控动物机器人身上设置自主导航系统，设定好目标位置信息后启动，设定各IO口的初始状态，打开中断允许；

(2)对GPS初始化，对卫星的捕获、跟踪和电文获取，以获取动物机器人准确的位置信息，并将进行传输给控制模块；

(3)对GPS提供的目标位置信息与指定路径进行比较，并控制多通道神经信号刺激模块向动物发送模拟信息，使动物机器人沿指定的航线运动；

(4)当动物机器人到达目标位置后，输出停止刺激信号。

6.如权利要求5所述的导航方法，其特征是：所述步骤(3)中，控制模块建立以当前位置信息为坐标原点，目标位置为终点的直角坐标系，确定导航线路，生成控制指令。

7.如权利要求5所述的导航方法，其特征是：所述步骤(3)中，根据目标位置所在的象限，依据逐点比较直线插补原理确定导航路线。

8.如权利要求5所述的导航方法，其特征是：所述步骤(3)中，利用控制模块发送的控制指令，生成相应的多通道神经信号，模拟多路开关发送适宜的恒流脉冲，刺激被控动物机器人两侧的古纹状体后部强迫动物机器人运动。

9.如权利要求5所述的导航方法，其特征是：所述步骤(4)中，在飞行过程中判断当前位置和目标位置距离是否在一定范围内，如果是，则说明已到达终点，停止刺激，发送控制命令刺激动物相应核团，控制动物停止运动；如果不是重复这一过程继续导航直至到达目标位置。