[发明专利]采用超声波结合NRF24L01模块实现信标位置追踪的机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其涉及一种采用超声波结合NRF24L01模块实现信标位置追踪的机器人。

背景技术

目前，GPS定位方法不适用于室内定位；采用WIFI或蓝牙信号的强度进行定位精度较低，误差太大，不能满足使用要求；通过摄像头进行定位，成本太高，功耗也很高，容易受环境光线的干扰；利用串口WIFI进行通讯传输，速率较慢，不利于实时定位。

发明内容

为了克服上述缺点, 本发明提供了一种采用超声波结合NRF24L01模块实现信标位置追踪的机器人。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

采用超声波结合NRF24L01模块实现信标位置追踪的机器人，由信标与其配套，其特征是：所述机器人内置左超声波发送模块、右超声波发送模块、NRF24L01通信模块；机器人通过NRF24L01通信模块和信标通信，机器人发送测距命令，信标启动超声波接收模块；机器人接着分时发送左超声波信号和右超声波信号；信标收到超声波信号后，分别测量计算出左超声波发送模块和信标的距离以及右超声波发送模块和信标的距离，然后再通过NRF24L01通信模块把所测的这两个距离传给机器人；机器人接着根据所测的左超声波发送模块和信标的距离以及右超声波发送模块和信标的距离，高精度地计算出机器人和信标的距离和方位。

进一步地，机器人和信标之间的距离和方位是通过解三角函数计算出来的。

本发明的有益效果是，本发明是能高精度地测量出机器人和信标的距离和方位的机器人，其测量距离精度：±1毫米，方位精度：±0.5度。

附图说明

下面结合附图和实施对本发明进一步说明。图1是本发明的原理图，图2是机器人和信标之间的距离和方位计算原理图。

图1中，1为机器人，2为NRF24L01通信模块，3为左超声波发送模块，4为左超声波发送模块和信标的距离，5为超声波接收模块，6为信标用NRF24L01通信模块，7为信标，8为右超声波发送模块，9为右超声波发送模块和信标的距离。

具体实施方式

在图1中，采用超声波结合NRF24L01模块实现信标位置追踪的机器人，由信标7与其配套，其特征是：所述机器人1内置左超声波发送模块3、右超声波发送模块5、NRF24L01通信模块2；机器人1通过NRF24L01通信模块2和信标7通信，机器人1发送测距命令，信标7启动超声波接收模块5；机器人1接着分时发送左超声波信号和右超声波信号；信标7收到超声波信号后，分别测量计算出左超声波发送模块和信标的距离4以及右超声波发送模块和信标的距离9，然后再通过信标用NRF24L01通信模块6把所测的这两个距离传给机器人1；机器人1接着根据所测的左超声波发送模块和信标的距离4以及右超声波发送模块和信标的距离9，计算出机器人1和信标7的距离和方位。

进一步地，NRF24L01通信模块2是一款新型单片射频收发器件，工作于2.4 GHz～2.5 GHz ISM频段。NRF24L01通信模块2内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，并融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。NRF24L01通信模块2功耗低，在以-6 dBm的功率发射时，工作电流只有9 mA；接收时，工作电流只有12.3 mA。使用ShockBurst技术具有3大好处：降低了系统的平均工作电流（仅在发射时，短时间电流较大) ；短时间高速发射，数据在空中停留时间短，抗干扰性高；低的系统费用（低速微处理器也能进行高速射频发射）。

进一步地，机器人1和信标7之间的距离和方位是通过解三角函数计算出来的。

进一步地，在图2中，W为左超声波发送模块和右边超声波发送模块之间的距离，

L为左超声波发送模块和信标距离，R为右超声波发送模块和信标距离。

A+B=R

B=R-A

B*B=R*R-2*R*A+A*A(1)

A*A+T*T=W*W (2)

B*B+T*T=L*L (3)

2，3式相减得：A*A-B*B=W*W-L*L(4)

1式代入4式：A*A-R*R+2*A*R-A*A=W*W-L*L

解得：A=(W*W-L*L+R*R)/2*R

根据A和W可以求得夹角α：

α=arccos（A/W）=arccos{（W*W-L1*L1+L2*L2)/（2*L2*W）}