[发明专利]一种LEGO机器人自主定位用闪烁红外光源装置与定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人玩具领域，涉及一种基于三角形求解算法的机器人自主定位装置，尤其涉及一种LEGO(乐高，品牌)机器人自主定位用闪烁红外光源，适用于LEGO机器人构件组成的单个及多机器人系统。

背景技术

现有玩具机器人(如LEGO机器人)的定位十分简单，常见有两类，一类是通过光电探测沿着场地上特定图案行进(例如白色场地的黑色宽线条，或类似国际象棋棋盘的栅格场地)；另一类是朝着红外光线体的所在方向前进(例如足球机器人，足球本身就是个红外发光源，机器人则朝着足球所在地点前进)。上述方法存在的缺点是：因场地打滑、测量误差以及误差积累等因素的存在，严重影响机器人的定位精度

虽然在单机器人中上述定位方法及装置所引起的误差尚可接受，但在多机器人系统中，机器人之间相对位置的计算依赖于每个机器人的定位信息，这导致积累效应十分明显，上述传统定位方法和装置已不适用。

发明内容

本发明的目的是为了解决已有技术中玩具机器人的定位精度低的问题，提出一种闪烁红外光源装置及定位方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明的一种LEGO机器人自主定位用闪烁红外光源装置，包括：马达、支架、灯罩、白炽灯、灯座，它们之间的连接关系为：马达、灯座固定在支架上，马达的传动轴连接灯罩，灯罩上刻有纵向狭缝，简称栅孔，其数目可根据具体需要确定。灯罩上装有转动轴，连接马达后可以旋转，由于灯罩上的栅孔，灯罩旋转后就会使灯罩内部白炽灯发出的红外光线按一定频率被遮挡，从而整个光源就会在各个方向上发出闪烁的红外光线；外围部件有LEGO机器人，在该机器人的红外传感器前端固定有定向导管，如图3所示。该导管内壁覆盖有吸收红外线的物质，目的是减弱与导管不平行方向的入射红外线强度，从而使方向测量更精确；在机器人控制核心部件NXT上装有控制机器人的定位软件。

定位方法原理如下：

机器人活动形场地为正方形，如图4所示，机器人所在位置点P与正方形场地三个顶点D、A、B所成的两个夹角∠APB和∠DPA分别记为α和β；∠PAB记为θ，定义场地的边长为a，则通过求解三角形可以得到机器人的横纵坐标X和Y满足如下定位公式：

tanθ=-1-cotβ1-cotαX=atan(θ-β)+tanθ=(1+tanθtanβ)2tanθ+tan2θtanβ-tanβaY=Xtanθ]]>

于是只要测得α和β就可计算出tanθ，进而定位机器人。

本发明的一种LEGO机器人自主定位用闪烁红外光源装置定位方法的具体步骤如下：