[发明专利]研究信号强度指示和距离之间映射关系的实验方法及装置

权利要求书

1.一种研究信号强度指示和距离之间映射关系的实验装置，其特征是：地面上具有一个箱体结构（17），箱体结构（17）上部固定有工业机器人执行机构，工业机器人执行机构顶端固定有第一超声波收发器（1-1）和接收节点（14）；箱体结构（170内部固定有控制电路板（12），接收节点（14）及第一超声波收发探头（1-1）分别通过数据线和控制电路板（12）相连；第一超声波收发器（1-1）和接收节点（14）的外部有飘在空中的风筝（3），风筝（3）通过风筝线固定在箱体结构（17）上，风筝（3）面向地面的一侧上固定有发射节点（2），发射节点（2）上有第二超声波收发探头（1-2）；所述工业机器人执行机构转动微调使第一超声波收发探头（1-1）的空间位置和第二超声波收发探头（1-2）自动对准。

2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征是：所述工业机器人执行机构包括臂部（7）、腰部（8）、大臂步进电机（9）、回转步进电机（16）和基座（10），基座（10）水平固定在箱体结构17的上表面上，回转步进电机16垂直固定在基座（10）上表面上且输出轴连接腰部（8），腰部（8）底部中心位置开有圆柱形凹槽（19），在圆柱形凹槽（19）的侧翼各有一个卡槽（20），回转步进电机（16）输出轴上的对应位置设有配合卡槽（20）的卡榫，腰部（8）的顶部连接水平安装的大臂步进电机（9），腰部（8）的顶部铰接臂部（7），臂部（7）的顶部固定有超声波收发器支撑板（6），超声波收发器支撑板（6）上部固定有第一超声波收发器（1-1）和接收节点（14）；大臂步进电机（9）和回转步进电机（16）分别通过控制线和控制电路板（12）相连。

3.根据权利要求1所述的实验装置，其特征是：控制电路（12）包括电源模块、MCU控制处理单元、放大电路、检波电路、回转步进电机控制器及大臂步进电机控制器；接收节点（14）通过数据线和控制电路板（12）相连；第一超声波收发探头（1-1）内部的超声波接收头依次通过放大电路、检波电路与MCU控制处理单元相连，第一超声波收发探头（1-1）内部的超声波发射头通过检波电路同与MCU控制处理单元相连；大臂步进电机（9）通过控制线和大臂步进电机控制器相连，回转步进电机（16）通过控制线和回转步进电机控制器相连。

4.根据权利要求1所述的实验装置，其特征是：箱体结构（17）下端固定有带走轮的行走架（13），用于宏观调整第一超声波收发探头（1-1）的位置。

5.一种如权利要求1所述实验装置的实验方法，其特征是包括以下步骤：

A、调整工业机器人执行机构，控制电路板（12）控制第一超声波收发探头（1-1）发送一束测试超声波信号，待第二超声波收发探头（1-2）接收到信号后停止发送测试超声波，使第一超声波收发探头（1-1）和第二超声波收发探头（1-2）对准；

B、控制电路板（12）控制第一超声波收发探头（1-1）发送一束超声波，并记录此时的时间T₁，第二超声波收发探头（1-2）一旦接收到此超声波信号就返回一束超声波信号，控制电路板（12）记录第一超声波收发探头（1-1）接收到第二超声波收发探头（1-2）返回的超声波信号时的时间T₂，计算出两者的距离d₁= ，接收节点（14）将接收到的信号强度指示值传给控制电路板（12）；

C、改变风筝（3）的高度以改变第一、第二超声波收发探头（1-1、1-2）之间的距离，待风筝（3）在空中稳定之后，重复步骤A和B；

D、对多组信号强度指示值和其对应的距离进行数据拟合，分析出信号强度指示和距离之间映射关系。

6.根据权利要求4所述的实验方法，其特征是：步骤A中，控制电路（12）中的MCU控制处理单元发出一个电脉冲信号给回转步进电机控制器，回转步进电机驱动器驱动回转步进电机（16）带动腰部（8）回转，进而带动臂部（7）绕输出轴水平转动一个步距角；MCU控制处理单元连续发送多个脉冲波给大臂步进电机控制器，驱动大臂步进电机（9）绕其输出轴方向持续转动；回转步进电机（16）每水平转动一个步距角，大臂步进电机（9）带动臂部（7）绕其输出轴持续转动直至极限位置，最终完成第一、第二超声波收发探头（1-1、1-2）之间的自动对准。