[实用新型]一种移动机器人航位角推算装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种移动机器人航位角推算装置，属于机器人导航定位领域，通过其获得机器人运行时准确的航位角信息。

背景技术

目前，绝大多数航位推算中通常采用方向传感器陀螺仪提供航位角。陀螺仪寻北精度高，但价格昂贵、体积大、对使用环境要求高(如要求载体静止、无振动)、且误差随时间积累，因此不适合于要求低成本的机器人航位角推算。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种体积小、低功耗、易于安装，且温度特性好、实时性和抗告饶能力强、误差不随时间积累性价比较高的移动机器人航位角推算装置。

为了实现本实用新型的发明目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种移动机器人航位角推算装置，它包括：

地磁场检测电路，用于输出同地磁场沿载体坐标系分量成正比的差分电压模拟信号；

信号调理电路，用于把上述模拟电压信号进行放大、滤波；

A/D转换电路，用于把信号调理电路调理过的模拟电压信号进行数字转换；

中央控制电路，对A/D转换电路输出的数字信号数字滤波，进行数值计算、误差校正，准确得出航向角，将数据显示到液晶屏上；

同时中央控制电路与串口通信电路连接，串口通信电路与交互接口连接；

电源模块为所述各电路供电。

所述地磁场检测电路为二维磁阻传感器应用电路。

所述电源模块为DC/DC隔离电源模块，它直接为液晶屏、中央控制电路和串口通信电路供电；同时，电源模块还经两个基准稳压电路分别为A/D转换电路和信号调理电路供电。

所述串口通信电路为RS232接口。

本实用新型采用二维磁阻传感器输出地磁场在机器人运行水平面上的变化引起磁阻传感器的Y轴电压变化和X轴电压变化，由于磁阻传感器在线性区输出的电压和外加磁场成正比(安装航位角推算装置，要以二维磁阻传感器X轴和Y轴分别对应东、北向坐标轴安装)。H为地磁场，Hx、Hy分别是H在X、Y方向的水平分量，通过两个分量的反正切值可以求出机器人与磁北极夹角B，再减去一个磁北极与地理北极北夹角R(可查)，就得出机器人行进方向与地理北极的夹角，也就是我们说的航位角Q。

温度变化引起灵敏度温度系数变化时，磁阻传感器在X轴向和Y轴向的输出增益的变化是成正比的。因此，在航向的计算中，此因素可以互相抵消掉。即温度变化对航向精度无影响。此外，航向是以地球水平面东、北两轴向的地磁分量为基础的，磁阻传感器必须测量出这些值，且排除附近的磁源或干扰。干扰的大小取决于磁阻传感器安装的平台材质、连接头和它附近的铁质。对叠加磁场的干扰可以通过校正将其补偿掉。通常使用的校正方法是：让安装有磁阻传感器的车辆在水平面上作环形运动，然后找出磁阻传感器X、Y轴输出的最大和最小值；接着确定出原点偏移值；最好根据偏移量进行补偿。

本实用新型的有益效果是：结构简单，使用方便，体积小、低功耗、易于安装，且温度特性好、实时性和抗告饶能力强、误差不随时间积累，性价比较高。

附图说明

图1为本实用新型移动机器人航向角推算装置实施例的原理框图。

图2为本实用新型航向角推算装置电路原理框图。

图3为本实用新型航位角推算原理示意图。

图4为航位角推算流程图。

其中，1.地磁场检测电路，2.信号调理电路，3.A/D转换电路，4.中央控制电路，5.串口通信电路，6.交互接口，7.DC/DC隔离电源模块，8.液晶屏，9.基准稳压电路。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。

图1基于二维磁阻传感器的移动机器人航位角推算装置原理框图，它包括地磁场检测电路1，用于输出同地磁场沿载体坐标系分量成正比的差分电压模拟信号；地磁场检测电路1为二维磁阻传感器。

信号调理电路2，用于把上述模拟电压信号进行放大、滤波；

A/D转换电路3，用于把信号调理电路调理过的模拟电压信号进行数字转换；

中央控制电路4，对A/D转换电路3输出的数字信号数字滤波，进行数值计算、误差校正，准确得出航向角，将数据显示到液晶屏8上；

同时中央控制电路4与串口通信电路5连接，串口通信电路5与交互接口6连接；串口通信电路5为RS232接口。

电源模块为DC/DC隔离电源模块7，它直接为液晶屏8、中央控制电路4和串口通信电路5供电；同时，DC/DC隔离电源模块7还经两个基准稳压电路9分别为A/D转换电路3和信号调理电路2供电。