專利名稱：多顏色背景下機(jī)器人光電循跡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)器人循跡系統(tǒng)，尤其是ー種多顔色背景下機(jī)器人光電循跡系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
機(jī)器人循跡系統(tǒng)實(shí)際上就是機(jī)器人路徑識(shí)別系統(tǒng)，是循跡機(jī)器人系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。光電循跡傳感器作為機(jī)器人光電循跡系統(tǒng)的重要組成部分，其現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)和產(chǎn)品主要有兩種類型。一種類型的傳感器為采用發(fā)光管發(fā)射(例如紅外線)聚集的循跡光線照射到循跡 場(chǎng)地上，通過(guò)對(duì)應(yīng)的光電接收管是否接收到場(chǎng)地上反射光情況，由接收管后續(xù)處理電路輸出信號(hào)的高低電平狀態(tài)來(lái)反映所處循線位置。目前采用這類光電循跡傳感器的循跡系統(tǒng)對(duì)循跡場(chǎng)地背景顔色和循跡線顔色要求對(duì)比分明(如黑色為底、白色為循跡引導(dǎo)線)，能產(chǎn)生足夠大差異的發(fā)射光，促使系統(tǒng)易于分辨，以此獲得盡可能的穩(wěn)定信號(hào)。另ー種類型的傳感器為采用高亮發(fā)光管發(fā)射聚集的循跡光線照射到循跡場(chǎng)地上，通過(guò)對(duì)應(yīng)的光敏電阻來(lái)感應(yīng)場(chǎng)地上反射光的強(qiáng)弱，由光敏電阻后續(xù)處理電路輸出電壓信號(hào)的大小值來(lái)反映所處循線位置。目前采用這種類型光電循跡傳感器的循跡系統(tǒng)對(duì)循跡場(chǎng)地背景顔色和循跡線顏色對(duì)比度要求較高，-對(duì)多種顔色的可識(shí)別性比較差，如白色LED燈發(fā)光，對(duì)紅藍(lán)顏色場(chǎng)地所輸出的模擬輸出電壓信號(hào)差異比較小，不易識(shí)別。在場(chǎng)地簡(jiǎn)單的顏色狀態(tài)下能產(chǎn)生一定差異的模擬輸出電壓信號(hào)方可穩(wěn)定使用。綜上，現(xiàn)有的機(jī)器人光電循跡系統(tǒng)技術(shù)存在以下缺點(diǎn)I、對(duì)循跡線顏色要求對(duì)比分明，適應(yīng)場(chǎng)合単一。2、易受干擾，靈敏度低。3、不適應(yīng)多顔色復(fù)雜背景環(huán)境，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多顏色區(qū)域循跡應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的是提供一種多顏色背景下機(jī)器人光電循跡系統(tǒng)，適應(yīng)多種顏色循跡位置的環(huán)境下運(yùn)行，有效擴(kuò)大光電循跡機(jī)器人的應(yīng)用范圍。為達(dá)到上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供一種多顏色背景下機(jī)器人光電循跡系統(tǒng)，用于具有多種顏色背景的循跡場(chǎng)地，其特征在于，包括多顔色光電傳感器、輪循控制器、處理器，所述輪循控制器包括相互連接的譯碼驅(qū)動(dòng)器和限流電阻，所述多顏色光電傳感器包括多路并聯(lián)的不同顔色的LED燈及相互串聯(lián)的光敏電阻、分壓電阻，其中，分壓電阻和光敏電阻的公共端連接至所述處理器，所述多路LED燈的公共端與光敏電阻相連，其它端分別連接至限流電阻，所述譯碼驅(qū)動(dòng)器的輸入端連接至所述處理器。較佳的，所述循跡位置為循跡線，所述循跡場(chǎng)地具有多條循跡線，所述循跡線的顏色不同于由該循跡線圍成的場(chǎng)地顏色。較佳的，所述輪循控制器用以在同一循跡位置，根據(jù)所述處理器的指令控制所述多顏色LED燈中的任一種顏色的LED依次發(fā)光，同時(shí)其余的LED處于熄滅狀態(tài)；所述光敏電阻用以根據(jù)循跡位置對(duì)LED反射光強(qiáng)度引起自身阻值的變化，并通過(guò)串聯(lián)的分壓電阻使得光敏電阻值變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化；所述處理器用以采集該電壓的值，并記錄為對(duì)應(yīng)該顏色LED燈的檢測(cè)信號(hào)；處理器在上述多顔色LED燈至少循環(huán)一周后，對(duì)采集到的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行比較，判定檢測(cè)信號(hào)值最小的所對(duì)應(yīng)的LED發(fā)光的顏色即為循跡位置的顔色。較佳的，所述輪循控制器包括譯碼驅(qū)動(dòng)器，用以接收所述處理器發(fā)出的控制信號(hào)，從而控制多顔色LED燈的周期性發(fā)光。較佳的，所述多顏色LED以一定傾斜角均勻環(huán)繞于光敏電阻的周圍，每個(gè)LED燈光線照射于同一循跡位置。較佳的，所述處理器采用高速嵌入式單片機(jī)，在同一循跡位置至少進(jìn)行一次的輪
循檢測(cè)。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)由于光電傳感器包括多顔色LED燈，在同一循跡位置進(jìn)行至少一次的輪循檢測(cè)，故本實(shí)用新型的機(jī)器人循跡系統(tǒng)可以在具有多種顏色循跡場(chǎng)地的環(huán)境下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)在不同顔色區(qū)域的循跡，有效擴(kuò)大光電循跡機(jī)器人的應(yīng)用范圍；處理器以輪循掃描控制LED工作方式，獲取循跡點(diǎn)的檢測(cè)信息并進(jìn)行分析處理，穩(wěn)定性更高。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例的多顔色背景下機(jī)器人光電循跡系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的多顏色光電傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1，為本實(shí)用新型實(shí)施例的多顔色背景下機(jī)器人光電循跡系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖。該系統(tǒng)用于具有多種顏色背景的循跡場(chǎng)地，包括多顔色光電傳感器、輪循控制器、處理器，所述輪循控制器包括相互連接的譯碼驅(qū)動(dòng)器和限流電阻，所述多顏色光電傳感器包括多路并聯(lián)的不同顔色的LED燈及相互串聯(lián)的光敏電阻、分壓電阻，其中，分壓電阻和光敏電阻的公共端連接至所述處理器，所述多路LED燈的公共端與光敏電阻相連，其它端分別連接至限流電阻，所述譯碼驅(qū)動(dòng)器的輸入端連接至所述處理器。其中輪循控制器用以在同一循跡位置，根據(jù)所述處理器的指令控制所述多顏色LED燈中的任一種顏色的LED依次發(fā)光，同時(shí)其余的LED處于熄滅狀態(tài)；所述光敏電阻用以根據(jù)循跡位置對(duì)LED反射光強(qiáng)度引起自身阻值的變化，并通過(guò)串聯(lián)的分壓電阻使得光敏電阻值變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化；所述處理器用以采集該電壓的值，并記錄為對(duì)應(yīng)該顏色LED燈的檢測(cè)信號(hào)；在至少循環(huán)一周后，處理器對(duì)采集到的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)循跡位置的顔色與LED燈中某ー顏色相同或最接近時(shí)，反射光強(qiáng)度最強(qiáng)，此時(shí)光敏電阻阻值最小，由圖I的光敏電阻和分壓電阻的串聯(lián)關(guān)系，此時(shí)的電壓最小，即檢測(cè)信號(hào)值最小的所對(duì)應(yīng)的LED發(fā)光的顏色即為循跡位置的顔色。[0023]作為ー實(shí)施例，上述的處理器采用高速嵌入式單片機(jī)，在同一循跡位置至少進(jìn)行一次的輪循檢測(cè)。由單片機(jī)發(fā)出高低電平控制輪循控制器，所述輪循控制器包括譯碼驅(qū)動(dòng)器，用以接收所述處理器發(fā)出的控制信號(hào)，使得譯碼驅(qū)動(dòng)器的輸出端ロ只有ー個(gè)ロ處于高電平狀態(tài)，其余端ロ為低電平，即只有高電平信號(hào)端的LED燈發(fā)光，其他端ロ的燈熄滅，從而控制多顏色LED燈的周期性發(fā)光。上述單片機(jī)其中兩個(gè)輸出口，分別輸出高低電平，即組合成(00、01、10、11)四種形式，依次輸入到譯碼器；當(dāng)輸入00信號(hào)到譯碼器中，譯碼驅(qū)動(dòng)器選出其中的ー個(gè)輸出口作為有效輸出口，輸出高電平導(dǎo)通ー個(gè)LED ;此時(shí)循跡位置對(duì)LED所發(fā)的光產(chǎn)生反射，光敏電阻根據(jù)感應(yīng)反射光的強(qiáng)弱引起自身電阻值的變化，通過(guò)串聯(lián)的分壓電阻使得光敏電阻值變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，單片機(jī)采集了該電壓的值，并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，再記錄該對(duì)應(yīng)該顔色的檢測(cè)信號(hào)；緊接著單片機(jī)將01信號(hào)輸入到譯碼器中，譯碼驅(qū)動(dòng)器選出其中的另ー個(gè)輸出ロ作為有效輸出口，輸出高電平導(dǎo)通另ー個(gè)LED，并記錄為對(duì)應(yīng)該顏色的檢測(cè)信號(hào)，依次循環(huán) ー個(gè)周期。作為ー實(shí)施例，可以采用ARM系列的單片機(jī)，該系列單片機(jī)晶振為10MHz，單片機(jī)的I個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間為I. 2微秒，即在ー個(gè)循跡點(diǎn)上的工作時(shí)間大約為100毫秒左右。假設(shè)機(jī)器人的運(yùn)行速度為lcm/s。在Icm的行程內(nèi)單片機(jī)可采集了 10次，即在Icm的行程內(nèi)形成了 10循跡點(diǎn)，有這么多的循跡點(diǎn)完全可以保證機(jī)器人穩(wěn)定的運(yùn)行。采用高速嵌入式單片機(jī)，可以在極短的時(shí)間內(nèi)輪循掃描各種顏色的LED并做處理分析，判斷出所在循跡線，促使機(jī)器人能夠高速連續(xù)的運(yùn)行。為了保證機(jī)器人系統(tǒng)判斷的準(zhǔn)確性，當(dāng)然也可以根據(jù)實(shí)際情況，提高單片機(jī)晶振的數(shù)據(jù)，從而提高單片機(jī)的計(jì)算速度；或者通過(guò)降低機(jī)器人的運(yùn)行速度來(lái)調(diào)機(jī)器人運(yùn)行的穩(wěn)定性。作為ー實(shí)施例，上述循跡位置為循跡線，所述循跡場(chǎng)地具有多條循跡線，所述循跡線的顏色不同于由該循跡線圍成的場(chǎng)地顏色。上述場(chǎng)地由多條循跡線圍成，循跡線將場(chǎng)地分割成多個(gè)單元格，其中任一単元格的背景顔色與其周圍循跡線顏色是不同的。機(jī)器人沿著循跡線的位置運(yùn)動(dòng)，假設(shè)機(jī)器人現(xiàn)處于紅色循跡線上，紅色LED燈反射光最強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的電壓最小，從而判斷出機(jī)器人位于紅色循跡線上。請(qǐng)參考圖2，為本實(shí)用新型實(shí)施例的多顏色光電傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。采用多種顏色的高亮LED燈以一定的傾斜角均勻緊密環(huán)繞布局于光敏電阻的四周，確保每個(gè)LED聚集光線照射于機(jī)器人循跡場(chǎng)地同一位置。這樣，光敏電阻可實(shí)現(xiàn)同一循跡位置上不同顔色LED工作狀態(tài)下場(chǎng)地信息的感應(yīng)檢測(cè)。傾斜角的范圍一般在155° -175°之間，但具體情況需要根據(jù)實(shí)際使用時(shí)傳感器安裝的高度不同進(jìn)行調(diào)節(jié)角度，使光敏電阻處于最適合感光的位置。本實(shí)用新型提供的機(jī)器人光電循跡系統(tǒng)，可以根據(jù)場(chǎng)地顏色的變化更換成相應(yīng)顏色的LED燈，從而適應(yīng)不同顔色的場(chǎng)地需求，實(shí)現(xiàn)在不同顔色區(qū)域的循跡，有效擴(kuò)大光電循跡機(jī)器人的應(yīng)用范圍，且由于采用高速嵌入式單片機(jī)，可以在極短的時(shí)間內(nèi)輪循掃描各種顔色的LED并做處理分析，判斷出所在循跡線，促使機(jī)器人能夠高速連續(xù)的運(yùn)行。以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種多顏色背景下機(jī)器人光電循跡系統(tǒng)，用于具有多種顏色背景的循跡場(chǎng)地，其特征在于，包括多顔色光電傳感器、輪循控制器、處理器，所述輪循控制器包括相互連接的譯碼驅(qū)動(dòng)器和限流電阻，所述多顏色光電傳感器包括多路并聯(lián)的不同顔色的LED燈及相互串聯(lián)的光敏電阻、分壓電阻，其中，分壓電阻和光敏電阻的公共端連接至所述處理器，所述多路LED燈的公共端與光敏電阻相連，其它端分別連接至限流電阻，所述譯碼驅(qū)動(dòng)器的輸入端連接至所述處理器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多顔色背景下機(jī)器人光電循跡系統(tǒng)，其特征在于，所述輪循控制器用以在同一循跡位置，根據(jù)所述處理器的指令控制所述多顏色LED燈中的任ー種顏色的LED依次發(fā)光，同時(shí)其余的LED處于熄滅狀態(tài)； 所述光敏電阻用以根據(jù)循跡位置對(duì)LED反射光強(qiáng)度引起自身阻值的變化，并通過(guò)串聯(lián)的分壓電阻使得光敏電阻值變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化； 所述處理器用以采集該電壓的值，并記錄為對(duì)應(yīng)該顏色LED燈的檢測(cè)信號(hào)； 處理器在上述多顔色LED燈至少循環(huán)一周后，對(duì)采集到的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行比較，判定檢測(cè)信號(hào)值最小的所對(duì)應(yīng)的LED發(fā)光的顏色即為循跡位置的顔色。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的多顔色背景下機(jī)器人光電循跡系統(tǒng)，其特征在于，所述循跡位置為循跡線，所述循跡場(chǎng)地具有多條循跡線，所述循跡線的顏色不同于由該循跡線圍成的場(chǎng)地顏色。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的多顔色背景下機(jī)器人光電循跡系統(tǒng)，其特征在于，所述輪循控制器包括譯碼驅(qū)動(dòng)器，用以接收所述處理器發(fā)出的控制信號(hào)，從而控制多顔色LED燈的周期性發(fā)光。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的多顔色背景下機(jī)器人光電循跡系統(tǒng)，其特征在于，所述多顔色LED均勻環(huán)繞于光敏電阻的周圍，每個(gè)LED燈光線照射于同一循跡位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的多顔色背景下機(jī)器人光電循跡系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器采用高速嵌入式單片機(jī)，在同一循跡位置至少進(jìn)行一次的輪循檢測(cè)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種多顏色背景下機(jī)器人光電循跡系統(tǒng)，用于具有多種顏色背景的循跡場(chǎng)地，包括多顏色光電傳感器、輪循控制器、處理器，所述輪循控制器包括相互連接的譯碼驅(qū)動(dòng)器和限流電阻，所述多顏色光電傳感器包括多路并聯(lián)的不同顏色的LED燈及相互串聯(lián)的光敏電阻、分壓電阻，其中，分壓電阻和光敏電阻的公共端連接至所述處理器，所述多路LED燈的公共端與光敏電阻相連，其它端分別連接至限流電阻，所述譯碼驅(qū)動(dòng)器的輸入端連接至所述處理器。本實(shí)用新型可以根據(jù)場(chǎng)地顏色的變化更換成相應(yīng)顏色的LED燈，從而適應(yīng)不同顏色的場(chǎng)地需求，實(shí)現(xiàn)在不同顏色區(qū)域的循跡，有效擴(kuò)大光電循跡機(jī)器人的應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)G05D1/02GK202583875SQ201220083838
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者何用輝, 林豐 申請(qǐng)人:何用輝