ATmega16與PC機的移動機器人定位系統研究

圖4　超聲波傳感器定位
　　根據余弦定理

所以有

其中θ′表示機器人位置相當地標1的角度變化。地標的位置在機器人運行軌跡的兩側。在機器人軌跡有2處定位誤差校正點。這些地標位置確定，當機器人靠近地標時，可以用公式(10)求機器人精確坐標。

3　算法實現步驟　　

Step1: ATmega16采集光纖陀螺儀數據，總線傳輸數據。　　

Step2: 采集被動碼盤數據，數據發送至CAN總線。　　

Step3: PC機接收陀螺及碼盤數據，根據2.1節算法進行機器人定位運算；是否接受超聲波傳感器數據，接受超聲波數據程序轉Step4，不接受超聲波校正數據程序轉至Step1。　　

Step4: 接受超聲波傳感器數據，進行定位誤差校正；根據第2節算法，修正移動機器人定位誤差，程序轉Step1。

4　實驗結果及分析4.1　數據來源　　機器人實驗場地為地板磚地面。實驗場地坐標及場地中地標位置如圖5所示。在“*”位置進行定位誤差校正。

圖5　實驗場地坐標

4.2　結果分析　　

在上述工作場地用兩種不同的定位系統分別作了20次定位實驗：定位系統1為單片機與PC間通信采用串口通信方式；定位系統2為本文所設計定位系統結果如表1所列。

表1　兩種定位系統定位結果對比

兩種定位方法因為實驗相同的定位算法，所以定位精度沒有太大區別。機器人在使用定位系統2的軟、硬件進行定位時20次實驗成功率100%；而定位系統1成功率只有90%，有兩次機器人飛車。

結語　　

本文詳細闡述了基于ATmega16和PC機的移動機器人定位系統的電路與定位算法。基于CAN總線的定位系統工作的機器人能較可靠運行；根據需要可以方便增添傳感器節點，而不改動其他節點程序。