核反应堆机器人轨迹定位方法

技术领域

本发明涉及一种特殊环境机器人领域，具体而言，涉及一种次声波信号定位核反应堆轮式机器人轨迹的方法。

背景技术

次声波被定义为频率范围在0.1×10Hz-20Hz之间，即低于可听声波频率范围的声波。次声波在大气中传播时，由于其频率很低，所以大气对次声波的吸收系数很小。除了这种定位的方法，还有卫星定位。虽然卫星定位具有定位覆盖范围广的优点，但是其使用费用比较昂贵，在一些不需要特别大精度的工程应用中，这种方法是不太合理的。

现有技术CN116429108A公开了机器人轨迹规划的圆弧定位方法，其具体步骤如下：S1、根据已知的圆心O新建坐标系C：S2、将图片划分为4个矩形：S3、遍历已知的圆弧点集P：S4、判断所有点所在的象限；S5、计算圆弧起点，中点，终点；该方法在已知圆弧上的点和对应的圆心时，给出圆弧的起点，中点，终点，机器人接收到圆弧的起点，中点，终点位置后，就可以根据这些信息对圆弧路径进行轨迹规划。但该专利公开的机器人轨迹规划方式较为复杂，需要将图片划分为4个矩形，且该方法并不适用于核反应堆领域。

鉴于以上技术问题，特推出本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种核反应堆机器人轨迹定位方法。为了为了实现上述目的，本发明提供的核反应堆机器人轨迹定位方法包括以下步骤，开始步骤：在开始步骤中，放置三个发射并接受次声波信号的第一装置、第二装置、第三装置；次声波信号发射步骤：第一装置、第二装置、第三装置在每个间隔时间分别发射第一信号、第二信号、第三信号；次声波信号整合步骤：在次声波信号整合步骤中，接收触碰到机器人后反馈回的第一信号、第二信号、第三信号，以确定次声波的传播速度、发射时长；机器人坐标定位步骤：根据第一信号、第二信号、第三信号计算机器人的坐标。本发明采用三台固定位置的次声波发声设备，通过算法来计算出物体的具体位置的方法。本发明的设备操作安装简单，运行成本低，另外次声波定位可以在环境较为恶劣的情况下工作，受环境因素影响较小。

以下是本发明对上述方案的进一步优化：

进一步的，在次声波信号发射步骤中，间隔时间为0.5S～0.8S。

进一步的，第一信号、第二信号、第三信号的频率范围为17Hz～20Hz。

进一步的，第一信号、第二信号、第三信号的频率值不同。

进一步的，第一信号的频率值比第二信号的频率值大0.5Hz～1.5Hz、第二信号的频率值比第三信号的频率值大0.5Hz～1.5Hz。三个发射装置采用不同的频率以方便电脑识别接收到的次声波信号。

进一步的，轨迹定位方法还包括机器人轨迹生成步骤，在机器人轨迹生成步骤中，绘制机器人的运动轨迹，从而确定核反应堆机器人轨迹。进一步的，轨迹定位方法还包括触发步骤，在触发步骤中，根据机器人轨迹生成步骤检查机器人的状态，若机器人处于停止状态，则停止发送信号；若机器人处于运动状态，则发射信号。在机器人处于停止状态时停止发送信号，可以节约能源，避免不必要的浪费。

进一步的，在机器人坐标定位步骤中，采用距离定位法确定机器人的位置。

进一步的，在机器人轨迹生成步骤中，由计算机接收次声波信号整合步骤的数据，根据机器人的坐标绘制机器人的运动轨迹。

进一步的，机器人的坐标与第一装置、第二装置、第三装置的位置，和传播速度、发射时长有关，机器人的横坐标

应用本发明的技术方案，至少实现了如下有益效果：

1、本发明的设备操作安装简单，运行成本低，另外次声波定位可以在环境较为恶劣的情况下工作，受环境因素影响较小。

2、本发明所得出的公式较为精确简单，只需把反馈过来的数据输送到电脑中就可以得出机器人的具体位置，方便快捷。

3、本发明不仅能够测出机器人的位置信息，还能够通过电脑整合绘制出机器人的行车轨迹。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了机器人定位几何示意图；以及

图2示出了机器人定位工作流程图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、第一装置；2、第二装置；3、第三装置；4、机器人；

C、发射装置分布圆；R

S1、开始步骤；S2、次声波信号发射步骤；S3、次声波信号整合步骤；S4、机器人坐标定位步骤。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。术语“包括”在使用时表明存在特征，但不排除存在或增加一个或多个其它特征；术语“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

为了定位核反应堆轮式机器人4轨迹，本发明提供了一种次声波信号定位方法，利用发射次声波探测到机器人4的位置，然后再反馈到发射装置，由公式计算出机器人4的具体位置。为了能满足定位需求的情况下，同时降低定位机器人4所需额外能耗，本发明采用三台固定位置的次声波发声设备，通过算法来计算出物体的具体位置的方法。

此发明方法通过发射次声波来定位机器人4的具体位置，具体原理是在同一个平面的圆盘内放置三个发射并接收次声波信号的装置，通过装置反馈过来的数据，根据计算公式，计算出机器人4的X、Y坐标。

如图1-图2所示，核反应堆机器人4轨迹定位方法，包括以下步骤：

开始步骤S1：在开始步骤S1中，放置三个发射并接受次声波信号的第一装置1、第二装置2、第三装置3，三个装置均匀地放在一个发射装置分布圆C内，相差120°；

次声波信号发射步骤S2：第一装置1、第二装置2、第三装置3在每个间隔时间分别发射第一信号、第二信号、第三信号，这三个装置不仅具有次声波发射功能，还具有次声波信号接受功能，用来计算机器人4到达三个发射装备的距离；

次声波信号整合步骤S3：在次声波信号整合步骤S3中，接收触碰到机器人4后反馈回的第一信号、第二信号、第三信号，以确定次声波的传播速度、发射时长；

机器人坐标定位步骤S4：根据第一信号、第二信号、第三信号计算机器人4的坐标。

次声波信号在每个间隔时间分别发射第一信号、第二信号、第三信号，能够定位机器人4的实时位置，根据次声波触碰到机器人后反馈回的信号，推算出一种可以利用超声波来实时反馈机器人4的具体位置的方法。本发明的设备操作安装简单，运行成本低，另外次声波定位可以在环境较为恶劣的情况下工作，受环境因素影响较小。

以上机器人4轨迹定位方法为距离定位法。如图1所示，第一装置1、第二装置2、第三装置3从发射信号，到重新接收到机器人4返回的信号，所需的时间分别为t

利用距离定位法测出机器人4的具体位置。三个发射装置的位置坐标分别为(x

在次声波信号发射步骤S2中，每个间隔时间为0.5S～0.8S。优选的，每隔0.5s发射一次，以保证实时检测机器人4的位置。

第一信号、第二信号、第三信号的频率范围为17Hz～20Hz，且第一信号、第二信号、第三信号的频率值不同。第一信号的频率值比第二信号的频率值大0.5Hz～1.5Hz、第二信号的频率值比第三信号的频率值大0.5Hz～1.5Hz。优选的，其中装置1发射的次声波频率是19Hz,装置2发射的次声波频率是18Hz，第三个发射装置发射的次声波频率是17Hz。三个发射装置采用不同的频率以方便电脑识别接收到的次声波信号。

轨迹定位方法还包括机器人4轨迹生成步骤，在机器人4轨迹生成步骤中，在机器人4轨迹生成步骤中，由计算机接收次声波信号整合步骤S3的数据，根据机器人4的坐标绘制机器人4的运动轨迹。轨迹定位方法还包括触发步骤，在触发步骤中，根据机器人4轨迹生成步骤检查机器人4的状态，若机器人4处于停止状态，则停止发送信号；若机器人4处于运动状态，则发射信号。在机器人4处于停止状态时停止发送信号，可以节约能源，避免不必要的浪费。

其中，声波定位系统的工作流程如图2所示，机器人4运动，定位程序自动启动，A1、A2、A3三台次声波发射装置独立发射频率分别为19Hz、18Hz、17Hz，每间隔0.5s发射一次次声波。次声波触碰到机器人4之后会反馈到每一个发射装置。发射装置将反馈过来的信号进行整合，形成数据反馈到电脑计算机之中去。电脑把反馈过来的数据带入机器人4的位置公式中去，就会得到机器人4的具体位置坐标，电脑还可以根据机器人4的位置坐标绘制出机器人4的运动轨迹。如果机器人4停止运动，系统就会停止工作，三台发射装置不再发射信号，如果机器人4继续运动，三台发射装备继续发射信号，重复之前的动作。本发明不仅能够测出机器人4的位置信息，还能够通过电脑整合绘制出机器人4的行车轨迹。

总之，从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现如下技术效果：

1、本发明的设备操作安装简单，运行成本低，另外次声波定位可以在环境较为恶劣的情况下工作，受环境因素影响较小。

2、本发明所得出的公式较为精确简单，只需把反馈过来的数据输送到电脑中就可以得出机器人4的具体位置，方便快捷。

3、本发明不仅能够测出机器人4的位置信息，还能够通过电脑整合绘制出机器人4的行车轨迹。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。