[发明专利]用于机器人跟踪与避障的超声波传感器系统的控制方法

摘要

本发明公开了一种用于机器人跟踪与避障的超声波传感器系统的控制方法，本发明仅使用超声波传感器就同时实现了避障与跟踪双功能，有效降低了系统成本，采用本发明的控制方法，还可以有效降低超声波传感器之间的噪声干扰，提高传感器的可靠性，并且，本发明所述控制方法逻辑简单，容易实现。

主权项

1.一种用于机器人跟踪与避障的超声波传感器系统的控制方法，其特征在于：所述超声波传感器系统中包括三种传感器，分别为：避障用超声波传感器SA、跟踪用超声波传感器ST和用来接收目标信息的超声波传感器SR，所有超声波传感器的最大测距均为S，超声波的传播速度均为V，所述控制方法包括以下步骤：第一步，信号同步及目标位置计算，具体步骤包括：a.t1时刻，控制器关闭用来接收目标信息的超声波传感器SR的接收功能，控制用来接收目标信息的超声波传感器SR发送超声波信号，等待Δt时间，开启用来接收目标信息的超声波传感器SR的接收功能；b.同时开启跟踪用超声波传感器ST的发射、接收功能，跟踪用超声波传感器ST接收到用来接收目标信息的超声波传感器SR的超声波信号后，等待Δt时间，发射超声波信号；c.用来接收目标信息的超声波传感器SR在接收到跟踪用超声波传感器ST的超声波信号后，记录当前时间t2；d.跟踪用超声波传感器ST相对于用来接收目标信息的超声波传感器SR的距离为：L＝(t2‑t1‑Δt)×t2通过多个用来接收目标信息的超声波传感器SR得到的L，可进一步求得跟踪用超声波传感器ST相对于用来接收目标信息的超声波传感器SR的距离与偏角信息，即移动目标相对于移动机器人的位置信息；其中，Δt的取值满足：Δt≥2S/V第二步，将移动机器人上安装的避障用超声波传感器SA依次编号为1，2，…，K，再将第一步中计算所得的目标位置与移动机器人中心连线，设距离连线最近的两个避障超声波传感器SA的编号为i，i+1，此时，将跟踪用超声波传感器ST编号为新的i+1，原来的i+1号跟踪用超声波传感器ST以及后续的跟踪用超声波传感器ST重新编号为i+2，i+3，...，K+1；第三步，为降低超声波传感器之间的干扰，对1，2，…，K+1编号的超声波传感器采用分组策略控制，具体步骤包括：a.从i号传感器开始，以连续N个超声波传感器为一组，其中，N≥n，n满足：将每组中的N个超声波传感器重新依次编号为1，2，3，......，N；其中，α为相邻两个超声波传感器的安装偏角；θ为超声波传感器的辐射角度；n为每一组的超声波传感器的最小数量；α_i+j为第i号与第j号这两个超声波传感器之间的安装偏角；b.第一次分组后，将整个探测系统中编号相同的超声波传感器作为一组，重新分组为G1，G2，.....，GN，不考虑超声波的折射时，Gi组的超声波传感器可同时工作而不相互影响；若取N＝n，将使得超声波探测系统的采样频率最高；c.相邻的Gi组工作之间插入时间间隔Δt，由于超声波传感器最大有效探测距离的限制，传感器发射的超声波将在Δt时间后能量消耗殆尽，避免了不同组之间的超声波干扰；第四步，完成一次数据采集后，运算跟踪和避障算法，然后跳至第二步循环。