[发明专利]一种机器人可见光实时定位装置及其定位方法

说明书

本发明涉及便携式照明装置领域，尤其涉及一种机器人可见光实时定位装置及其定位方法，采用单片机简单程序进行运算，不需要特定算法；采用滚轮检测系统，利用简单计数控制可见光频闪频率作为信号媒介，实时监测被测物体的运动轨迹，其精度可控制在较高水平，且系统计算量小；采用TCS230颜色传感器作为信号光频率的检测与输出，使得本发明定位系统的结构装置更加简便，不需要以硅光电池等器件另外搭建检测系统；信号发射模块与信号接收模块采用了起偏器和检偏器，能有效减少环境光对系统的影响。

技术领域

本发明涉及可见光通信技术领域，尤其涉及一种机器人可见光实时定位装置及其定位方法。

背景技术

近来，可见光通信由于其照明的同时进行通信，且通信速率高、带宽宽、保密性好等优点，已经成为了研究的热点。而可见光室内定位，正是在此基础上发展的。可见光室内定位随着不断的发展和推广，其实现定位方法的种类也越来越多，如AOA等等，但这些只能实现二维定位，对于三维定位，则需要基于各种算法的复杂计算，装置和技术较为复杂。因此，本发明提出一种利用RGB LED来进行通信的，结构简单、方法简便的室内机器人三维定位装置。

现有相近技术出自专利CN107991649A。该发明提供了一种利用三个LED光源作为发射端，利用摄像头和硅光电池作为接收端，以实现室内定位和可见光通信。具体涉及一种可见光室内定位装置，该装置包括LED控制系统和测量系统；LED控制系统包括高频信号采集模块、第一单片机ARM-LPC1768、LED控制模块及第一电源模块；高频信号采集模块包括信号输入端口、第一放大器，LED控制模块包括LED光源及第二放大器；测量系统包括位置传感器模块、信号传感器模块、第二单片机ARM-LPC1768及第二电源模块；位置传感器模块包括摄像头、树莓派，信号传感器模块包括硅光电池、第三放大器、第四放大器、比较器及信号输出端口所述LED控制系统和测量系统通过可见光进行通信。该发明通过OV5647（摄像头）采集光源位置，传输到树莓派，通过opencv算法（现有技术）进行图像处理，得到光源的相对位置，通过自制算法测算出传感器的绝对位置，经单片机处理后传输到LCD显示屏进行显示。

现有技术方案的设备结构复杂，需要用到三盏不同的LED灯等等，所用装置和IC器件很多，不够简便, 由于所用装置和仪器较多，成本较为昂贵；实现过程繁杂，上述技术是通过OV5647摄像头采集光源位置，传输到树莓派，通过opencv算法进行图像处理，得到光源的相对位置，通过自制算法测算出传感器的绝对位置，整个过程繁琐且难懂，难以达到产业化应用的要求。

发明内容

本发明的目的在于：1. 一种简单的机器人可见光室内定位方法，以及提供一种不需要复杂算法和复杂装置的可见光室内定位系统架构；

2. 提供一种精度可控的机器人可见光室内定位方法，且精度调节方法简单易懂；

3. 提供一种可运用在工厂、商店以及家庭等室内机器人定位技术。三维定位技术除了可以实时检测机器人的二维运动，还能检测第三维方向上的如机器人机械手臂的运动。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：包括驱动电源、运动底盘、机械手、总控制器、信号接收装置、信号发射装置，计数器模块，所述信号发射装置包括单片机处理模块、LED发射模块、滚轮检测模块；所述信号接收装置接收LED发射模块发射的光信号；所述滚轮检测模块包括安装在所述运动底盘的x轴方向滚轮检测模块和y轴方向滚轮检测模块，安装在所述机械手z轴方向滚轮检测模块，且x轴方向滚轮检测模块、y轴方向滚轮检测模块和z轴方向滚轮检测模块均由滚轮、定板、轴承、检测点、参考点、运动点组成，所述滚轮通过所述轴承与所述定板连接，所述检测点和参考点设置在所述定板上，所述运动点设置在滚轮上；所述检测点和参考点不重叠且不沿轴承处于同一直线上，所述运动点随着滚轮一起转动与所述检测点和参考点位置重合；所述计数器模块与所述运动点、检测点和参考点电连，所述总控制器与所述驱动电源、信号接收装置、信号发射装置和计数器模块电连接。