[发明专利]基于红外线和超声波的自主充电系统

摘要

本发明公开了一种基于红外线和超声波的自主充电系统，系统包括超声红外发射板模块、超声红外接收板模块和机器人自主充电运动控制算法模块；通过超声红外接收板模块对红外线和超声波数据进行实时采集，并根据采集到的数据计算出机器人相对于固定点(充电桩)的实时位置信息，根据得到的机器人实时位置信息，控制器不断的控制并调整机器人的运动速度及运动方向，最终将机器人引导到充电桩进行充电。本发明逻辑简单、代码量小，无需复杂的算法程序，对处理器的性能要求不高，不需要在控制器中嵌入操作系统，能够准确的计算出机器人相对于充电桩的实时坐标信息，能够满足机器人实现自主充电任务的功能需求。

主权项

基于红外线和超声波的自主充电系统，系统包括超声红外发射板模块、超声红外接收板模块和机器人自主充电运动控制算法模块；所述超声红外发射板模块上电后，先对超声红外发射板模块中的处理器进行初始化，具体为：超声波和红外线发射控制管脚的初始化；第一定时器初始化用于产生40KHz的超声波载波；第二定时器初始化用于产生56KHz的红外线载波；20ms第一软件定时器初始化；初始化完成后，开启第一软件定时器，第一软件定时器到时间后开始控制第一红外发射管和第一超声发射板发送红外线和超声波，第一软件定时器再次到时间后开始控制第一红外发射管和第二超声发射板发射红外线和超声波；第一超声发射板和第二超声发射板发送的超声波载波数量不一样，用于接收端区分接收到的超声数据为第一超声发射板或第二超声发射板发出；第一软件定时器循环工作，第一超声发射板和第二超声发射板轮流向外发射超声波；所述超声红外接收板模块上电后，先对超声红外接收板模块中的处理器进行初始化，具体包括：初始化第一外部中断，用于接收红外线信号；初始化第二外部中断，用于接收超声波信号；初始化第一硬件定时器，用于记录超声波从发射端到接收端之间传播的时间；初始化第二硬件定时器，用于记录接收端接收到的超声波载波的脉冲数量；A点和B点代表充电桩上的第一超声发射板和第二超声发射板,O点为AB的中点，为第一红外线发射管的位置，也是机器人的运动目标点；C点表示机器人的位置，以O点为原点建立坐标系；所述机器人自主充电运动控制算法模块控制机器人开始自主充电时，先对自主充电任务线程进行初始化，初始化200ms的第一软件定时器，然后开启第一软件定时器，当第一软件定时器到达定时时间后，处理器通过串口和“超声接收板”进行通信，以获取机器人到充电桩的距离AC和BC，并计算出C点相对于O点的坐标值，然后判断C点坐标x的值，等于0时说明机器人C点和充电桩O点刚好正对应，控制机器人向后直行；大于0时说明机器人C点在充电桩O点的左侧，控制机器人向右后方运行；小于0时说明机器人C点在充电桩O点的右侧，控制机器人向左后方运行；然后继续判断软件定时器是否到时间，如果到时间重复以上控制过程，每隔200ms机器人获取一次实时位置信息，根据实时位置信息调整机器人的运动方向，直到完全对准充电桩，完成对接开始充电。