本發(fā)明涉及信息與自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可自動(dòng)循跡的智能打印機(jī)器人。

背景技術(shù)：

隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，室內(nèi)定位技術(shù)、路徑規(guī)劃技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)的成熟應(yīng)用，具備自主導(dǎo)航循跡技術(shù)的產(chǎn)品開(kāi)始進(jìn)入了人們的視野，自動(dòng)駕駛的汽車、智能快遞機(jī)器人分揀系統(tǒng)以及循跡搬運(yùn)機(jī)器人的出現(xiàn)無(wú)不體現(xiàn)了智能循跡技術(shù)應(yīng)用前景與價(jià)值。

相比較于室外定位技術(shù)，室內(nèi)定位技術(shù)還不夠成熟，正是因?yàn)槟壳吧形闯霈F(xiàn)統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，市面上應(yīng)用室內(nèi)定位技術(shù)的產(chǎn)品存在著諸多解決方案，其中射頻識(shí)別(rfid)室內(nèi)定位技術(shù)就是其中一種部署成本較低、定位精度較高的技術(shù)方案，rfid利用讀取器天線發(fā)射電磁波的方式與物體、路徑上的電子標(biāo)簽進(jìn)行雙向通信，達(dá)到目標(biāo)識(shí)別與定位的技術(shù)，具有讀取速度快、非接觸、非視距的優(yōu)點(diǎn)，是室內(nèi)定位技術(shù)較理想的選擇。

循跡技術(shù)多用在自動(dòng)化生產(chǎn)線的物料配送機(jī)器人、商場(chǎng)導(dǎo)游機(jī)器人等領(lǐng)域，通過(guò)在機(jī)器人的作業(yè)區(qū)域規(guī)劃好給定的路線，這些路線上一般采用不同的顏色或者標(biāo)記區(qū)分，機(jī)器人采用特定的傳感器掃描路線區(qū)域，并將感應(yīng)信號(hào)反饋給主控單元進(jìn)行信號(hào)處理，從而控制機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電機(jī)修正路線實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循跡。目前，利用紅外線對(duì)不同物質(zhì)表面反射不同的特性實(shí)現(xiàn)室內(nèi)自走機(jī)器人的循跡是一種較為成熟的解決方案。

超聲波具有良好的方向性，較強(qiáng)的穿透能力，利用這一特性可以達(dá)到測(cè)距、避障的目的。

在實(shí)際的使用環(huán)境中，使用單一的傳感器獲取的數(shù)據(jù)容易受環(huán)境因素、傳感器本身誤差影響而出現(xiàn)較大的偏差，隨著芯片數(shù)據(jù)處理能力的提升以及多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的應(yīng)用，可以使用若干同類型或者多類型傳感器進(jìn)行錯(cuò)誤控制，增加采集數(shù)據(jù)的精度。

通常情況下，為了提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)的打印機(jī)往往被多臺(tái)主機(jī)共享使用。但是對(duì)于一些頻繁使用共享打印機(jī)的人員或者在大型的辦公區(qū)域，執(zhí)行一次打印任務(wù)，相關(guān)的人員需要來(lái)回跑動(dòng)，特別是在打印文檔需要多次修改打印或者打印時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，存在著效率低下的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種可自動(dòng)循跡的智能打印機(jī)器人，通過(guò)綜合應(yīng)用rfid室內(nèi)定位技術(shù)、紅外線循跡技術(shù)以及超聲波避障等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)打印機(jī)的自主定位與循跡，智能移動(dòng)化執(zhí)行打印作業(yè)，用戶在發(fā)出打印請(qǐng)求后，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)等待或者收取打印材料，因而大大減少了局域網(wǎng)內(nèi)用戶打印的人力浪費(fèi)，提高了工作效率。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種可智能移動(dòng)作業(yè)的打印機(jī)，通過(guò)采用紅外線、超聲波技術(shù)實(shí)現(xiàn)自主循跡避障，利用高效低成本的rfid技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)器的定點(diǎn)定位。整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路由循跡主控電路和打印主控電路組成。循跡主控電路包括循跡主控制器、循跡傳感器電路、避障傳感器電路、電子標(biāo)簽讀取器電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電源電路；打印主控電路包括打印主控制器、無(wú)線網(wǎng)卡模塊、打印單元模塊、lcd顯示屏、按鍵電路、電源電路。下面對(duì)各部分電路分別介紹。

循跡主控電路：1)循跡主控制器是打印機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循跡功能的核心控制電路，該控制器實(shí)時(shí)處理與循跡、避障相關(guān)的傳感器信號(hào)，輸出循跡避障算法控制信號(hào)至電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)使用其can總線接口與打印主控制器通信。硬件上一般采用32位微控制器即可滿足需求；2)循跡傳感器電路成對(duì)使用紅外線收發(fā)傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)記路線的識(shí)別；3)避障傳感器電路以超聲波測(cè)距模塊為核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)打印機(jī)器人四周障礙物距離信息的實(shí)時(shí)探測(cè)；4)電子標(biāo)簽讀取器電路用于獲取標(biāo)記路線上的電子位置標(biāo)簽信息，其中電子位置標(biāo)簽信息是整個(gè)路線內(nèi)唯一的靜態(tài)位置碼，該位置碼與位置對(duì)應(yīng)的主機(jī)ip綁定，當(dāng)局域網(wǎng)內(nèi)某個(gè)主機(jī)向打印機(jī)器人成功發(fā)送打印請(qǐng)求后，打印機(jī)器人會(huì)根據(jù)請(qǐng)求主機(jī)的ip查詢到對(duì)應(yīng)的電子位置標(biāo)簽位置碼，從而定位到主機(jī)位置；5)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路主要作用是實(shí)現(xiàn)循跡主控制器對(duì)于機(jī)器人動(dòng)力系統(tǒng)的精確控制，如啟停、正反轉(zhuǎn)等等；6)電源電路為該部分電路提供合適的電平與足夠的電流值。

打印主控電路：1)打印主控制器主要完成人機(jī)交互、控制打印單元電路、控制循跡主控電路等功能，因此是循跡主控電路的上位機(jī)，微控制器的處理性能要求要比循跡主控制器更高一些；2)無(wú)線網(wǎng)卡模塊是打印機(jī)器人為局域網(wǎng)內(nèi)主機(jī)共享打印機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信電路，是打印機(jī)器人成為網(wǎng)絡(luò)共享打印機(jī)的物理設(shè)備；3)打印單元模塊是打印機(jī)器人實(shí)現(xiàn)打印作業(yè)的控制電路；4)lcd顯示屏用于打印機(jī)器人工作狀態(tài)與配置信息的顯示；5)按鍵電路實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)打印機(jī)器人工作模式的配置；6)電源電路為該部分電路提供合適的電平與足夠的電流值。

所述智能打印機(jī)器人包括循跡移動(dòng)裝置、打印機(jī)裝置和地面顏色標(biāo)記軌跡帶；所述地面顏色標(biāo)記軌跡帶上設(shè)有電子位置標(biāo)簽；所述打印機(jī)裝置包括打印紙倉(cāng)、打印主機(jī)、打印出紙口和具有l(wèi)cd顯示屏和按鍵的系統(tǒng)控制面板；所述循跡移動(dòng)裝置包括避障、循跡傳感器探測(cè)窗、rfid位置標(biāo)簽讀取器、自動(dòng)循跡主控電路以及鋰電池倉(cāng)、電機(jī)及驅(qū)動(dòng)輪。

所述打印機(jī)裝置安裝于循跡移動(dòng)裝置上，在所述打印機(jī)裝置和循跡移動(dòng)裝置之間設(shè)有彈性緩沖裝置。

本發(fā)明綜合應(yīng)用了rfid室內(nèi)定位技術(shù)、紅外線循跡技術(shù)以及超聲波避障等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了可自動(dòng)循跡移動(dòng)作業(yè)的打印機(jī)器人。通過(guò)在工作區(qū)域標(biāo)記好路線與位置電子標(biāo)簽，電子位置標(biāo)簽中的位置碼信息與相近主機(jī)ip地址一一對(duì)應(yīng)，打印機(jī)器人通過(guò)無(wú)線網(wǎng)卡接入網(wǎng)絡(luò)并共享打印機(jī)，當(dāng)局域網(wǎng)內(nèi)某臺(tái)主機(jī)成功發(fā)送打印任務(wù)后，打印機(jī)器人執(zhí)行打印作業(yè)的同時(shí)通過(guò)目標(biāo)主機(jī)ip地址找到位置碼，與當(dāng)前位置碼比對(duì)后確認(rèn)是否開(kāi)始循跡移動(dòng)，確保打印完成的紙質(zhì)材料安全送至請(qǐng)求打印的主機(jī)處。打印過(guò)程中無(wú)需人員來(lái)回跑動(dòng)和等待打印機(jī)作業(yè)完成，大大減少了人力投入，提升了辦公自動(dòng)化程度，具有較強(qiáng)的發(fā)明價(jià)值與推廣意義。

附圖說(shuō)明

圖1是智能打印機(jī)器人電路組成框圖。

圖2是智能打印機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，循跡主控制器、打印主控制器可采用意法半導(dǎo)體公司arm系列stm32微控制器，前者是下位機(jī)(從機(jī))，使用103系列，后者是上位機(jī)(主機(jī))，使用407系列以提高處理器性能，均為32位微控制器滿足本系統(tǒng)的控制需求，另外主從機(jī)之間使用can總線進(jìn)行雙機(jī)通信；循跡傳感器以及避障傳感器分別使用工業(yè)級(jí)紅外線收發(fā)檢測(cè)傳感器和超聲波測(cè)距傳感器；無(wú)線網(wǎng)卡模塊使用支持ieee802.11無(wú)線局域網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)器。

如圖2所示，一種可自動(dòng)循跡的智能打印機(jī)器人，所述智能打印機(jī)器人包括循跡移動(dòng)裝置1、打印機(jī)裝置2和地面顏色標(biāo)記軌跡帶3；所述地面顏色標(biāo)記軌跡帶3上設(shè)有電子位置標(biāo)簽4；所述打印機(jī)裝置2包括打印紙倉(cāng)5、打印主機(jī)6、打印出紙口7和具有l(wèi)cd顯示屏和按鍵的系統(tǒng)控制面板8；所述循跡移動(dòng)裝置1包括避障、循跡傳感器探測(cè)窗9、rfid位置標(biāo)簽讀取器10、自動(dòng)循跡主控電路以及鋰電池倉(cāng)11、電機(jī)及驅(qū)動(dòng)輪12。

所述打印機(jī)裝置2安裝于循跡移動(dòng)裝置1上，在所述打印機(jī)裝置2和循跡移動(dòng)裝置1之間設(shè)有彈性緩沖裝置13。

打印機(jī)器人采用分體式設(shè)計(jì)，將打印機(jī)體與循跡控制箱體相對(duì)獨(dú)立，使用彈性緩沖裝置隔離，以降低打印機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)部分產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)對(duì)打印機(jī)造成的干擾，供給打印機(jī)的電源以及兩者間的數(shù)據(jù)通信使用高強(qiáng)度杜邦排線連接；打印主機(jī)的控制面板是整個(gè)打印機(jī)器人與用戶交互的控制中心，包括lcd顯示屏和鍵盤，用戶可以通過(guò)控制面板查看或者配置打印機(jī)器人；打印主機(jī)下的循跡控制箱體四個(gè)側(cè)面均安裝循跡、避障傳感器的探測(cè)窗，使得打印機(jī)器人可以全角度避障，同時(shí)配合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)需轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)身角度即可橫向、縱向循跡；電機(jī)及驅(qū)動(dòng)輪是打印機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，驅(qū)動(dòng)輪可以精確的前進(jìn)與后退，同時(shí)需要切換方向循跡時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪在舵機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)90度調(diào)整；rfid位置標(biāo)簽讀取器需要實(shí)時(shí)掃描地面標(biāo)記路線上每臺(tái)主機(jī)的電子位置標(biāo)簽，因此讀取器的探測(cè)窗位于打印機(jī)器人底部下表面中央位置以獲取機(jī)器最佳定位狀態(tài)；為了降低打印機(jī)器人重心，增強(qiáng)自穩(wěn)定性，自動(dòng)循跡主控電路以及整個(gè)機(jī)器的鋰電池組置于循跡控制箱體中心位置；打印機(jī)器人移動(dòng)作業(yè)時(shí)，其循跡路線可使用黑色標(biāo)記，電子位置標(biāo)簽可使用被動(dòng)式rfid標(biāo)簽，機(jī)器與路線平行對(duì)應(yīng)的兩個(gè)側(cè)面的循跡避障探測(cè)窗以及rfid位置標(biāo)簽讀取器應(yīng)在路線正上方。

本發(fā)明所述的自動(dòng)循跡智能打印機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)打印作業(yè)功能，通過(guò)在局域網(wǎng)內(nèi)共享該打印機(jī)器人，用戶無(wú)線連接并發(fā)送打印任務(wù)后，無(wú)需前往等候打印作業(yè)以及取回打印材料，打印機(jī)器人在執(zhí)行打印作業(yè)的同時(shí)確定請(qǐng)求打印的那臺(tái)主機(jī)的實(shí)際位置，利用紅外線、超聲波循跡避障技術(shù)以及rfid室內(nèi)定位技術(shù)將打印好的紙質(zhì)材料自動(dòng)循跡送到用戶主機(jī)工作位附近，這完全避免了用戶打印時(shí)來(lái)回跑動(dòng)，等待打印等造成的人力、時(shí)間浪費(fèi)，大大提升了辦公效率，迎合市場(chǎng)需求，體現(xiàn)了辦公自動(dòng)化、智能化的發(fā)展方向，發(fā)明意義與市場(chǎng)推廣前景巨大。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單的修改、等同替換與改進(jìn)等，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。