[发明专利]一种基于单点定位技术的移动机器人打印系统

权利要求书

1.一种基于单点定位技术的移动机器人打印系统，其特征在于，由激光自动跟踪仪、移动打印机器人和控制中心构成；激光自动跟踪仪包含跟踪测距单元和通讯单元，移动打印机器人包含运动单元、控制单元、棱镜、直线滑动单元、多轴机械臂、喷墨打印单元和通讯单元；控制中心包含计算机和通讯单元；

所述移动打印机器人上的多轴机械臂，其前端安装有一个打印喷头，控制单元控制机械臂将打印喷头移动到需要的坐标，朝向需要的角度，从而实现朝任意方向打印；控制中心根据目标坐标和目标方向，结合移动打印机器人的坐标和朝向，计算得到机械臂需要调整的角度，然后通过移动打印机器人上的通讯单元，将机械臂需要调整的角度和打印图案，发送给移动打印机器人上的控制单元，控制单元控制机械臂调整角度，并将打印喷头移动到目标坐标和方向，打印所需的图案；

其中，所述单点定位通过如下方式实现：激光自动跟踪仪位于打印区域之外，移动打印机器人位于打印区域中，激光自动跟踪仪跟踪到移动打印机器人上的棱镜，并测量得到一组激光自动跟踪仪与棱镜之间的相对距离和角度；移动打印机器人移动一段距离后，或是移动打印机器人静止时，棱镜在直线滑轨上移动到滑轨的另一端，激光自动跟踪仪跟踪到移动打印机器人上的棱镜，并测量得到第二组激光自动跟踪仪与棱镜之间的相对距离和角度；激光自动跟踪仪通过其上的通讯单元将两组测量距离和角度数据，传送给控制中心，控制中心通过其上的通讯单元接收数据，并结合棱镜在直线滑轨上移动的距离，计算出移动打印机器人的坐标和朝向，实现单点定位；

以激光自动跟踪仪为原点建立（x，y）坐标系，其中，所述“激光自动跟踪仪与棱镜之间的角度”是指激光自动跟踪仪到棱镜的连线与上述（x，y）坐标系中x轴正方向之间夹角的角度。

2.根据权利要求1所述的基于单点定位技术的移动机器人打印系统，其特征在于，所述的激光自动跟踪仪中的跟踪测距单元使用自动跟踪测距全站仪，全站仪通过螺丝固定的方式，安装在专用三脚架上，然后架设在水平地面上；激光自动跟踪仪中的通讯单元使用WLAN通讯模块，激光自动跟踪仪的WLAN通讯模块通过螺丝固定的方式，安装在三脚架侧面；全站仪与该WLAN通讯模块之间使用串行通讯方式，通过三芯串口线进行连接；全站仪通过光学方法跟踪移动打印机器人上的棱镜、并测量自动跟踪测距全站仪与棱镜之间相对距离和角度，测量得到的距离和角度，通过串口传送给所述激光自动跟踪仪中的通讯单元，激光自动跟踪仪中的通讯单元通过WLAN方式，传送给控制中心。

3.根据权利要求2所述的基于单点定位技术的移动机器人打印系统，其特征在于，控制中心中的计算机使用台式计算机，平放在打印区域以外地面上；控制中心中的通讯单元使用WLAN通讯模块，控制中心中的WLAN通讯模块平放在台式计算机机箱上；台式计算机与WLAN通讯模块之间使用串行通讯方式，通过三芯串口线进行连接；

控制中心的通讯单元通过WLAN方式，接收到全站仪测量得到的距离和角度，然后通过串口传送给计算机；计算机接收到距离和角度数据后，结合两次测量数据，计算得到移动打印机器人的坐标和方向；计算机再根据打印目标的坐标和方向，计算得到移动打印机器人需要移动的距离和方向，并通过串口将需要移动的距离和方向传送给控制中心的通讯单元，控制中心的通讯单元通过WLAN方式，传送给移动打印机器人；移动打印机器人到达打印目标坐标和方向后，计算机根据打印目标平面的位置和角度，计算得到机械臂需要转动的角度，并通过串口将转动角度传送给控制中心的通讯单元，控制中心的通讯单元通过WLAN方式，传送给移动打印机器人；机械臂完成转动、打印喷头朝向打印目标表面后，计算机将需要打印的图案，通过串口传送给控制中心的通讯单元，控制中心的通讯单元通过WLAN方式，传送给移动打印机器人完成打印。