一种自动跟随动力结构及其系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种自动跟随动力结构及其系统，包括动力结构本体，所述动力结构本体上设置有控制模块、驱动模块、电机模块和制导模块；所述驱动模块用于驱动所述电机模块，所述电机模块用于为所述动力结构本体提供动力；所述制导模块用于测量动力结构本体和信标之间的距离和相对位置；所述控制模块根据制导模块的测量结果和动力结构本体的现状利用PID算法控制驱动模块，使得动力结构本体能够跟随信标。本实用新型专利技术还涉及包括上述自动跟随动力结构和信标的系统。本实用新型专利技术具有测距定位精准、前进转向跟随灵敏、跟随距离精确以及转向灵活的优点。

An automatic following dynamic structure and its system

The utility model relates to an automatic follow power structure and its system, including the dynamic body structure, the dynamic structure of the body is provided with a control module, driver module, motor module and guidance module; the drive module is used to drive the motor module, the motor module to provide power to the power structure of the body; the guidance module for distance and the relative position between the measurement of dynamic structure of ontology and beacon; the control module according to the present situation of measurement results and guidance module dynamic structure ontology using PID algorithm to control drive module, which makes the dynamic structure of the ontology can follow the beacon. The utility model also relates to a system that includes the above automatic following power structure and beacon. The utility model has the advantages of accurate location and positioning, quick forward steering, accurate following distance and flexible steering.

【技术实现步骤摘要】
一种自动跟随动力结构及其系统
本技术涉及自动跟随
，特别是涉及一种自动跟随动力结构及其系统。
技术介绍
目前国内外市场上已经出现一些利用不同技术实现的自动跟随产品，包括自动跟随箱包、自动跟随无人机、自动跟随购物车等，上述产品均采用了蓝牙跟随技术或者图像跟随技术，这些技术的最大缺点就是距离识别精度不够高，误差能够达到几十厘米，因此导致无法精确的控制产品的精确前进和转向，进一步导致产品无法灵敏的跟随人行进。在人前进或者转向时，产品与人的距离非常远而且忽然忽近不能保持固定的距离，故实用性非常低，而且价格昂贵、耗电量大。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种自动跟随动力结构及其系统，使得测距定位精准、前进转向跟随灵敏、跟随距离精确以及转向灵活。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种自动跟随动力结构，包括动力结构本体，所述动力结构本体上设置有控制模块、驱动模块、电机模块和制导模块；所述驱动模块用于驱动所述电机模块，所述电机模块用于为所述动力结构本体提供动力；所述制导模块用于测量动力结构本体和信标之间的距离和相对位置；所述控制模块根据制导模块的测量结果和动力结构本体的现状利用PID算法控制驱动模块，使得动力结构本体能够跟随信标。所述制导模块为超声波接收传感器，所述超声波接收传感器用于接收信标发出的超声波信号；所述控制模块在动力结构本体向信标发出无线信号时开始计时，当超声波接收传感器接收到信标发出的超声波信号时终止计时，利用空气中的超声波的速度乘以所用时间得到信标与动力结构本体之间的距离。所述超声波接收传感器有两个，分别安置在所述动力结构本体前端的左右两侧；所述控制模块根据两个超声波传感器与信标的距离判断出动力结构本体与信标之间的相对位置。所述动力结构本体的现状包括动力结构本体当前的速度、动力结构本体的负重和动力结构本体当前所处的路况。所述动力结构本体周围还设置有避障模块，所述避障模块用于测量周围物体与动力结构本体之间的相对距离。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种自动跟随动力系统，包括上述的自动跟随动力结构和信标，所述信标包括信号处理模块和发信模块，所述信号处理模块用于接收所述自动跟随动力结构发出的无线信号，并在收到无线信号后控制所述发信模块发出信号使得所述自动跟随动力结构的制导模块能够根据收到的信号测量动力结构本体和信标之间的距离和相对位置。所述发信模块为超声波发射传感器。有益效果由于采用了上述的技术方案，本技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本技术利用超声波传感器实现动力结构和信标之间的测距，产生的误差非常小，从而实现测距定位精准的目的；本技术根据两个超声波传感器的距离偏差计算人体与动力结构中轴线的偏差角度，从而控制动力结构的转向角度。本技术的动力结构采用了PID动态调节算法，可以根据动力结构目前的速度、动力结构与人的距离、动力结构负重、路况等情况进行智能调节。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施方案或现有技术中的技术方案，下面将对实施方案或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术第一实施方式中自动跟随动力结构的结构方框图；图2是本技术第一实施方式中自动跟随动力结构的结构示意图；图3是本技术第二实施方式中臂带式信标的结构示意图；图4是本技术第二实施方式中自动跟随动力结构系统的硬件方框图；图5是本技术第二实施方式的使用示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本技术。应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。此外应理解，在阅读了本技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本技术的第一实施方式涉及一种自动跟随动力结构，包括动力结构本体，如图1所示，所述动力结构本体上设置有控制模块、驱动模块、电机模块和制导模块；所述驱动模块用于驱动所述电机模块，所述电机模块用于为所述动力结构本体提供动力；所述制导模块用于测量动力结构本体和信标之间的距离和相对位置；所述控制模块根据制导模块的测量结果和动力结构本体的现状利用PID算法控制驱动模块，使得动力结构本体能够跟随信标。值得一提的是，本技术中PID算法包括积分运算和微分运算，这些运算是PID算法中的常规算法，本申请未对PID算法进行改进，因此在之后的叙述中并不对PID算法进行详述。其中，所述制导模块为超声波接收传感器，所述超声波接收传感器用于接收信标发出的超声波信号；所述控制模块在动力结构本体向信标发出无线信号时开始计时，当超声波接收传感器接收到信标发出的超声波信号时终止计时，利用空气中的超声波的速度乘以所用时间得到信标与动力结构本体之间的距离。所述超声波接收传感器有两个，分别安置在所述动力结构本体前端的左右两侧；所述控制模块根据两个超声波传感器与信标的距离判断出动力结构本体与信标之间的相对位置。也就是说，可以在动力结构前端安装有两个超声波接收传感器，能够跟信标上的超声波发射器配合进行测距。左、右两个超声波接收传感器与超声波发射器之间相距一定距离，当人处于动力结构本体中央正前方的时候左右两个超声波接收传感器测得的距离相等，当人向左偏或者向右偏时，左右两个超声波接收传感器测得的距离会有所偏差。根据左右两个超声波接收传感器的距离平均值可以计算所要跟随目标人体与动力结构本体之间的直线距离，用以控制动力结构前进的速度和加速度。根据左右两个超声波接收传感器距离的偏差可以计算人体与动力结构本体中轴线的偏差角度，用以控制动力结构的转向角度。动力结构本体的前进速度和加速度通过动力结构本体的驱动模块控制电机模块转动实现前进。由于动力结构本体的控制模块采用了智能PID动态调节算法，可以根据动力结构本体目前的速度、动力结构与人的距离、动力结构负重、路况等情况进行智能调节。智能算法能够对动力结构与人之间的距离进行积分计算，当距离逐渐增大时说明动力结构与人之间差距越来越大，动力结构会对电机模块的电压进行逐渐增加，当动力结构与人之间保持一定距离不变时，动力结构会控制电机模块的转速，使得动力结构的速度与人的速度相同。当人进行加速或者减速操作时，动力结构的智能算法能够通过对距离的微分计算分析出人体与动力结构之间速度的相对变化，从而在人体减速时同步进行减速操作，在人体加速时同步进行加速操作。由于采用了智能控制算法，当上坡时，系统能够自动增大电机电压，增强系统的动力，使系统能够跟随人体前进。当下坡时，系统能够通过电机的电磁减速控制动力结构速度过快，使车体保持稳定速度。所述动力结构本体周围还设置有避障模块，所述避障模块用于测量周围物体与动力结构本体之间的相对距离，当动力结构本体检测到有物体距离过近时，所述控制模块控制驱动模块使得电机模块进行刹车减速操作。避障模块可以是超声波测距传感器，也可以是光电传感器，通过超声波测距传感器/光电传感器可以及时避让障碍物，防止碰撞。本实施方式中的动力结构采用模块化设计，电机模块、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动跟随动力结构，其特征在于，包括动力结构本体，所述动力结构本体上设置有控制模块、驱动模块、电机模块和制导模块；所述驱动模块用于驱动所述电机模块，所述电机模块用于为所述动力结构本体提供动力；所述制导模块用于测量动力结构本体和信标之间的距离和相对位置；所述控制模块根据制导模块的测量结果和动力结构本体的现状利用PID算法控制驱动模块，使得动力结构本体能够跟随信标。

【技术特征摘要】
1.一种自动跟随动力结构，其特征在于，包括动力结构本体，所述动力结构本体上设置有控制模块、驱动模块、电机模块和制导模块；所述驱动模块用于驱动所述电机模块，所述电机模块用于为所述动力结构本体提供动力；所述制导模块用于测量动力结构本体和信标之间的距离和相对位置；所述控制模块根据制导模块的测量结果和动力结构本体的现状利用PID算法控制驱动模块，使得动力结构本体能够跟随信标。2.根据权利要求1所述的自动跟随动力结构，其特征在于，所述制导模块为超声波接收传感器，所述超声波接收传感器用于接收信标发出的超声波信号；所述控制模块在动力结构本体向信标发出无线信号时开始计时，当超声波接收传感器接收到信标发出的超声波信号时终止计时，利用空气中的超声波的速度乘以所用时间得到信标与动力结构本体之间的距离。3.根据权利要求2所述的自动跟随动力结构，其特征在于，所述超声波接收传感器有两个，分别安置在所述动力结构本体前端的左右...

【专利技术属性】
技术研发人员：路昊，李超领，
申请(专利权)人：上海匀逸电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31