一种读取智能移动设备动作标识的装置与方法制造方法及图纸

一种读取智能移动设备动作标识的装置与方法属于导航和模式识别技术领域，尤其涉及一种读取智能移动设备动作标识的装置与方法。本发明专利技术提供一种抗干扰性强、稳定性好且成本低的读取智能移动设备动作标识的装置与方法。本发明专利技术读取智能移动设备动作标识的装置包括单片机、光电管阵列和电源，电源的电能输出端口分别与光电管阵列的电能输入端口、单片机的电能输入端口相连，其结构要点光电管阵列中的光电管排成一列，各光电管之间的间隔相等，光电管阵列的长度大于定位标识的长度；各光电管的状态信号输出端口分别与单片机的状态信号采集端口相连，单片机的位置信息输出端口与智能移动设备的位置信息输入端口相连。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于导航和模式识别
，尤其涉及一种读取智能移动设备动作标识的装置与方法。
技术介绍
现有的智能移动设备导航控制，主要有：1.利用陀螺仪、罗盘等传感器进行惯性导航；2.利用电磁或超声波传感器进行导航；3.利用视觉传感器进行导航。但上述3种方法各有缺点。方法1的位置估计误差会随机器人的不断运动而增大；方法2会给探测环境带来污染，如微波、超声等并且各个传感器之间也会彼此干扰；方法3需要很大的图像计算量，导致系统实时性降低。为避免这些问题已有学者提出了采用特定的动作标识指示智能移动设备的行进路径，并用摄像头读取标识中的动作信息。但该方法同样存在信息量大等问题。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述问题，提供一种抗干扰性强、稳定性好且成本低的读取智能移动设备动作标识的装置与方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，本专利技术读取智能移动设备动作标识的装置包括单片机、光电管阵列和电源，电源的电能输出端口分别与光电管阵列的电能输入端口、单片机的电能输入端口相连，其结构要点光电管阵列中的光电管排成一列，各光电管之间的间隔相等，光电管阵列的长度大于定位标识的长度；各光电管的状态信号输出端口分别与单片机的状态信号采集端口相连，单片机的位置信息输出端口与智能移动设备的位置信息输入端口相连；所述单片机、光电管阵列和电源均设置在智能移动设备上，随智能移动设备一同运动。作为一种优选方案，本专利技术所述定位标识的长度与动作标识的总宽度相等，定位标识为黑色或白色；动作标识为3×3的黑白相间的正方格，其距离定位标识最近的3个方格中左侧和右侧的方格的颜色与定位标识一致，其距离定位标识最远的3个方格中左侧和右侧的方格的颜色与定位标识一致；其它5个方格的颜色为黑色或白色；所述光电管共16个。作为另一种优选方案，本专利技术所述定位标识为黑色，尺寸为Dk×Dc＝3cm×12cm，Dk为定位标识的宽度，Dc为定位标识的长度；所述动作标识每个方格尺寸为Df×Df＝4cm×4cm，Df为方格的边长；所述5个方格均为白色；所述光电管间隔为Dg＝1cm，光电管阵列的总长度为15cm。本专利技术读取智能移动设备动作标识的方法，包括以下步骤：步骤1：单片机读取光电管阵列中每个光电管的状态，判断光电管阵列是否到达定位标识，是则转下一步，否则重复步骤1；步骤2：记录光电管阵列中第一个改变状态的光电管的位置；单片机开始记录每一个光电管通过定位标识时状态改变的持续时间；步骤3：单片机读取光电管阵列中每个光电管的状态，判断“光电管阵列中所有的光电管全都移出定位标识”这一条件是否为真，是转下一步，否则继续记录每一个光电管通过定位标识时状态改变的持续时间；步骤4：把每个光电管状态改变的持续时间由大到小进行排序，去掉最大值与最小值，求出平均数，作为光电管阵列通过定位标识的时间；步骤5：根据光电管阵列通过定位标识的时间、定位标识的宽度、智能移动设备的移动速度，与最先、最后改变状态的光电管的位置通过单片机计算出光电管阵列与动作标识的相对位置，并将位置信息发送给智能移动设备；步骤6：单片机读取光电管阵列中每个光电管的状态，判断光电管阵列是否进入动作标识；是则转入下一步，否则继续执行步骤6；步骤7：判断光电管阵列中状态改变的最左端的光电管与最右端的光电管之间的距离是否变化，不变则认为光电管阵列已完全覆盖动作标识；并根据此距离和动作标识的宽度以及最先改变状态的光电管计算出光电管阵列与动作标识的相对角度；步骤8：根据步骤7中的相对角度、智能移动设备的移动速度、光电管阵列中光电管的状态变化，读取动作标识中的信息作为动作信息发送给智能移动设备。作为一种优选方案，本专利技术所述光电管对地面和白色的状态返回值为1，对黑色的状态返回值为0。作为另一种优选方案，本专利技术所述步骤1：读取光电管Li，i＝1～16，16个光电管的状态；如果16个光电管有0状态返回，并且持续2个采样周期以上，则认定智能移动设备到达定位标识，转下一步，否则重复步骤1；步骤2：记录光电管阵列中第一个改变状态的光电管位置记为first_change；并开始记录每一个光电管通过定位标识时状态改变的持续时间timei；步骤3：光电管阵列中所有的光电管返回状态都为1，则认为“光电管阵列中所有的光电管全都移出定位标识”这一条件是为真，记录最后一个变为1的光电管位置，记为last_change，转下一步，否则继续记录每一个光电管通过定位标识时状态改变的持续时间timei；步骤4：把所有的timei由大到小进行排序，去掉最大值与最小值，求出平均数，作为光电管阵列通过定位标识的时间timetong；步骤5：智能移动设备的移动速度为v，按下式计算光电管阵列轴线与定位标识轴线的夹角θ：θ＝arccos(v×timetong/Dk)令定位标识为坐标原点，光电管阵列完全通过定位标识时，光电管阵列的几何中心在此坐标系下的坐标按下式计算，first_change大于last_change分3种情：情况1：x=Dg×(N-1)2cosθ-[(first_change-last_change)×Dgcosθ-Dc2]]]>y=Dg×(N-1)2sinθ]]>情况2：x=[Dg×(N-1)2-(last_change-1)×Dg]cosθ-Dc2]]>y=[Dg×(N-1)2-(last_change-1)×Dg]sinθ]]>情况3：x=[(first_change-last_change)×Dg-Dg×(N-1)2]cosθ-Dc2]]>y=[(first_change-last_change)×Dg-Dg×(N-1)2]sinθ]]>计算出坐标后发送给智能移动设备的驱动控制器。其次，本专利技术所述步骤6：单片机读取光电管阵列中每个光电管的状态，如果有光电管的状态发生变化，记录最先变化状态的光电管位置fx，并将位置相邻的光电管状态两两做异或，将结果累加记为change_f，如果连续3个以上采样周期change_f的值为2或者4，则认为光电管阵列进入动作标识，记录使异或结果为1的光电管的位置为c本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种读取智能移动设备动作标识的装置，包括单片机、光电管阵列和电源，电源的电能输出端口分别与光电管阵列的电能输入端口、单片机的电能输入端口相连，其特征在于光电管阵列中的光电管排成一列，各光电管之间的间隔相等，光电管阵列的长度大于定位标识的长度；各光电管的状态信号输出端口分别与单片机的状态信号采集端口相连，单片机的位置信息输出端口与智能移动设备的位置信息输入端口相连；所述单片机、光电管阵列和电源均设置在智能移动设备上，随智能移动设备一同运动。

【技术特征摘要】
1.一种读取智能移动设备动作标识的装置，包括单片机、光电管阵列和电
源，电源的电能输出端口分别与光电管阵列的电能输入端口、单片机的电能输
入端口相连，其特征在于光电管阵列中的光电管排成一列，各光电管之间的间
隔相等，光电管阵列的长度大于定位标识的长度；各光电管的状态信号输出端
口分别与单片机的状态信号采集端口相连，单片机的位置信息输出端口与智能
移动设备的位置信息输入端口相连；所述单片机、光电管阵列和电源均设置在
智能移动设备上，随智能移动设备一同运动。
2.根据权利要求1所述一种读取智能移动设备动作标识的装置，其特征在
于所述定位标识的长度与动作标识的总宽度相等，定位标识为黑色或白色；动
作标识为3×3的黑白相间的正方格，其距离定位标识最近的3个方格中左侧和
右侧的方格的颜色与定位标识一致，其距离定位标识最远的3个方格中左侧和
右侧的方格的颜色与定位标识一致；其它5个方格的颜色为黑色或白色；所述
光电管共16个。
3.根据权利要求2所述一种读取智能移动设备动作标识的装置，其特征在
于所述定位标识为黑色，尺寸为Dk×Dc＝3cm×12cm，Dk为定位标识的宽度，Dc为
定位标识的长度；所述动作标识每个方格尺寸为Df×Df＝4cm×4cm，Df为方格的
边长；所述5个方格均为白色；所述光电管间隔为Dg＝1cm，光电管阵列的总长
度为15cm。
4.读取智能移动设备动作标识的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：单片机读取光电管阵列中每个光电管的状态，判断光电管阵列是否
到达定位标识，是则转下一步，否则重复步骤1；
步骤2：记录光电管阵列中第一个改变状态的光电管的位置；单片机开始记
录每一个光电管通过定位标识时状态改变的持续时间；
步骤3：单片机读取光电管阵列中每个光电管的状态，判断“光电管阵列中
所有的光电管全都移出定位标识”这一条件是否为真，是转下一步，否则继续
记录每一个光电管通过定位标识时状态改变的持续时间；
步骤4：把每个光电管状态改变的持续时间由大到小进行排序，去掉最大值
与最小值，求出平均数，作为光电管阵列通过定位标识的时间；
步骤5：根据光电管阵列通过定位标识的时间、定位标识的宽度、智能移动
设备的移动速度，与最先、最后改变状态的光电管的位置通过单片机计算出光
电管阵列与动作标识的相对位置，并将位置信息发送给智能移动设备；
步骤6：单片机读取光电管阵列中每个光电管的状态，判断光电管阵列是否
进入动作标识；是则转入下一步，否则继续执行步骤6；
步骤7：判断光电管阵列中状态改变的最左端的光电管与最右端的光电管之
间的距离是否变化，不变则认为光电管阵列已完全覆盖动作标识；并根据此距
离和动作标识的宽度以及最先改变状态的光电管计算出光电管阵列与动作标识
的相对角度；
步骤8：根据步骤7中的相对角度、智能移动设备的移动速度、光电管阵列
中光电管的状态变化，读取动作标识中的信息作为动作信息发送给智能移动设
备。
5.根据权利要求4所述读取智能移动设备动作标识的方法，其特征在于所
述光电管对地面和白色的状态返回值为1，对黑色的状态返回值为0。
6.根据权利要求5所述读取智能移动设备动作标识的方法，其特征在于所
述步骤1：读取光电管Li，i＝1～16，16个光电管的状态；如果16个光电管有
0状态返回，并且持续2个采样周期以上，则认定智能移动设备到达定位标识，
转下一步，否则重复步骤1；
步骤2：记录光电管阵列中第一个改变状态的光电管位置记为
first_change；并开始记录每一个光电管通过定位标识时状态改变的持续时间
timei；
步骤3：光电管阵列中所有的光电管返回状态都为1，则认为“光电管阵列
中所有的光电管全都移出定位标识”这一条件是为真，记录最后一个变为1的
光电管位置，记为last_change，转下一步，否则继续记录每一个光电管通过定
位标识时状态改变的持续时间timei；
步骤4...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙柏青，李勇，吴雪堂，王浩，白殿春，张秋豪，杨俊友，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21