[发明专利]一种基于无线传感器网络的智能机器人竞速计分系统

说明书

本发明公开了一种基于无线传感器网络的智能机器人竞速计分系统。本发明所述系统硬件包括激光发射模块、激光接收模块USB‑无线网关模块。激光接收、发射模块成对布置于路径的起点、终点。各模块以射频片上系统为控制核心。USB‑无线网关模块使用USB接口与计算机连接，在计算机上位机软件中显示计时数据，可根据当前状态选择性关闭激光收发模块以降低功耗。激光收发模块以电池供电，使用激光对射传感器检测机器人穿过一对激光发射、接收模块触发计时。激光接收模块向USB‑无线网关发送本地时间戳，以提高计时准确性。本发明适用于半尺寸电脑鼠、古典电脑鼠、循迹自走车等新兴智能机器人竞赛计分中，缩小系统体积，解决了计时可靠性问题。

【技术领域】本发明公开了一种基于无线传感器网络的智能机器人竞速计分系统，属于通信技术领域。

【背景技术】

近年来，智能机器人竞速比赛(半尺寸电脑鼠、古典电脑鼠、循迹自走车等)日趋火热，参赛的机器人也越来越小型化、高速化。其中半尺寸电脑鼠的竞赛迷宫墙面只有84mm长、30mm高，6mm厚，要在狭小的一块迷宫板内塞入探测、无线收发电路，以及供电用的电池。某些新型的机器人移动速度可达8m/s，对探测传感器有极高的要求。随着竞赛规模的扩大，要求计分系统能够在多场地无冲突运行，系统续航时间也要足够长。由于场地规格、参赛机器人设计的限制，计分系统不能影响竞赛场地的外观、不能干扰参数机器人的传感器，而计分系统要能抵抗环境中的干扰。

计分系统应至少能探测机器人何时穿过起点和终点，按照竞赛规则设定的计分公式计算成绩，整个过程应自动完成，不需操作人员干预。现有技术中多采用超声波模组探测机器人的是否穿过起点终点，对竞赛用墙面影响较大，曾出现过机器人将计分系统传感器判断为迷宫开口的问题；超声波传感器体积较大，不能安装进半尺寸电脑鼠迷宫内；其检测精度不佳，对新型的古典电脑鼠无法做出有效检测。无线传输环节也因环境电磁干扰等问题发现过触发信号未能有效传输等问题。为解决竞赛计时计分的问题，需要一套稳定、可靠、精准、易用的智能机器人竞速计分系统。

【发明内容】

本发明旨在提供一种精度及可靠性满足智能机器人竞速竞赛需求的计分系统方案，对该项竞赛计分工作进行保障，具体包括如下部分：

1.硬件部分包含一个USB-无线网关模块与2对激光发射模块、激光接收模块，各模块组成如下：

(1)激光发射模块、激光接收模块、USB-无线网关模块均以射频片上系统为核心。

(2)激光发射模块、激光接收模块使用锂电池供电。

(3)USB-无线网关模块使用USB供电及传输信息。

(4)激光发射模块使用半导体激光器产生激光；激光接收模块使用PIN管接收激光，使用窄带滤光片滤除干扰。

2.通过如下软件手段提高精度与可靠性：

(1)上位机软件程序可实时显示当前计时成绩，可以远程关闭部分激光收发模块以降低功耗。

(2)各模块以2.4GHz私有协议进行组网通信，多组计分系统可占用不同信道同时运行，互不干扰。

(3)各激光接收模块触发后发送本地时间戳，传输失败后重传不会影响计时准确性。

(4)USB-无线网关模块定时广播心跳帧，检测各激光收发模块状态，同步各模块的本地时间。

【本发明的优点和积极效果】

与现有技术相比，本发明具有如下优点和积极效果：

第一，消除了计分系统对机器人运行的干扰。

第二，计时的精准度和可靠性有所提升。

第三，压缩系统体积同时提高了续航时间。

【附图说明】