CN111812667A - 提高激光转台分辨率的方法及机器人*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高激光转台分辨率的方法及机器人***，所述方法包括：获取编码器产生的编码器脉冲信号和编码器脉冲信号触发期间对应的芯片时钟脉冲信号，以及获取激光反射信号触发期间对应的芯片时钟脉冲信号和编码器脉冲信号；根据芯片时钟脉冲频率与编码器脉冲频率之间的比例关系，将所述芯片时钟脉冲信号对所述编码器脉冲信号进行细分以计算得出每一反光标对应的精度更高的偏转角度值，其中，芯片时钟脉冲频率高于编码器脉冲频率。本发明利用芯片时钟脉冲频率高于编码器脉冲频率，使用芯片时钟产生的脉冲对编码器的脉冲进行细分，使用软件方案借助已有的芯片时钟提升编码器精度，具有不增加硬件成本的技术效果。

Description

提高激光转台分辨率的方法及机器人***
技术领域
本发明涉及智能控制领域，尤其涉及一种提高激光转台分辨率的方法及机器人***。
背景技术
在移动机器人的应用中，导航是指移动机器人通过传感器感知环境和自身状态，实现在有障碍物的环境中面向目标自主运动；导航的成功需要4个模块，感知、定位、认知以及运动控制，其中，定位是移动机器人导航过程中最基本的环节，所谓定位就是确定机器人在环境中的实时位姿。当前应用较为广泛的定位技术包括：视觉导航定位、全球定位***、差分GPS定位、激光信号定位等。
激光信号定位方式因更适宜在移动机器人上应用，成为移动机器人定位的主流方式，现有技术中的移动机器人定位方式可参照公告号CN103542846，发明名称“一种移动机器人的定位***及定位方法”，该方案描述：移动机器人包括激光器，激光器发射激光信号至反光标后形成反射信号，通过反射信号及已知坐标的反光标位置，可获得机器人当前位置相对于任意两个反光标的角度值，并进一步的根据角度值精确定位机器人的当前位置。
在实际应用中，激光器旋转一圈过程中，为了获得相对于更多反光标的反射信号，需要连续激发发射信号，如此，对应于每一反光标，会接收到多条接收信号；相应的，通过接收信号区分反光标变得尤为重要，精确区分反光标是定位移动机器人位置的基础。而在现有技术中，移动机器人通过激光转台旋转过程中的角度编码器读数获取反光标的角度值，由于角度编码器的分辨率不高导致定位效果较差，如通过增设精度更高的角度编码器来提高分辨率则会导致成本较高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种提高激光转台分辨率的方法及机器人***。
为了实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种提高激光转台分辨率的方法，所述方法包括：S1、激光发射器发射激光信号投射至反光标以形成激光反射信号；
S2、获取编码器产生的编码器脉冲信号和编码器脉冲信号触发期间对应的芯片时钟脉冲信号，以及获取激光反射信号触发期间对应的芯片时钟脉冲信号和编码器脉冲信号；
S3、根据芯片时钟脉冲频率与编码器脉冲频率之间的比例关系，将所述芯片时钟脉冲信号对所述编码器脉冲信号进行细分以计算得出每一反光标对应的精度更高的偏转角度值，其中，芯片时钟脉冲频率高于编码器脉冲频率。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述步骤S2具体包括：
获取芯片时钟脉冲信号和编码器脉冲信号，所述芯片时钟脉冲信号包括：通过激光反射信号触发细分芯片时钟脉冲信号得到第一时钟细分序列{Si}pit_laser以及通过编码器触发细分芯片时钟脉冲信号得到第二时钟细分序列{Si}pit_encoder；所述编码器脉冲信号包括：编码器产生的第一编码器计数组{Si}encoder，以及通过激光反射信号触发编码器脉冲信号得到第二编码计数值组{Si}encoder_laser；
所述步骤S3具体包括：根据每一反光标对应的激光反射信号的首信号和尾信号发生时，其分别对应的第一时钟细分序列{Si}pit_laser的值与第二时钟细分序列{Si}pit_encoder的值之间的差值在第二时钟细分序列{Si}pit_encoder相关、且相邻的值之间差值上的占比，分别对第二编码计数值组{Si}encoder_laser中的数据进行校正，以获取每一反光标对应的精度更高的偏转角度值。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述步骤S3具体包括：
S31、对于每一反光标，获取其对应的激光反射信号的首信号和尾信号；
S32、分别获取首信号和尾信号产生时映射在第一时钟细分序列{Si}pit_laser上的值(Sa)pit_laser和(Sb)pit_laser，以及映射在第二编码计数值组{Si}encoder_laser上的值(Sa)encoder_laser和(Sb)encoder_laser；
S33、查询第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，获取不小于(Sa)pit_laser的最大值(Sc)pit_encoder，以及获取不大于(Sb)pit_laser的最小值(Sd)pit_encoder；
S34、查询第一编码计数值组{Si}encoder，获取(Sc)pit_encoder对应的值(Sc)encoder以及(Sd)pit_encoder对应的值(Sd)encoder；
S35、查询第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，获取大于(Sc)pit_encoder的最小值(Se)pit_encoder，以及小于(Sd)pit_encoder的最大值(Sf)pit_encoder；
S36、获得(Sa)pit_laser和(Sc)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSac，(Sc)pit_encoder和(Se)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSce，(Sb)pit_laser和(Sd)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSbd以及(Sd)pit_encoder和(Sf)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSdf；
则
Figure BDA0002023374520000031
Figure BDA0002023374520000032
其中，Nbegin表示校正后首信号对应的编码器计数值，Nend表示校正后尾信号对应的编码器计数值。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述步骤S2还包括：
判断首信号发生时刻，是否同步产生编码器计数值，若是，将该同步产生的编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sa)encoder_laser；
若否，将发生在首信号发生之前的时刻、且距离首信号发生时刻最近的一个编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sa)encoder_laser；
及判断尾信号发生时刻，是否同步产生编码器计数值，若是，将该同步产生的编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sb)encoder_laser；
若否，将发生在尾信号发生之前的时刻、且距离尾信号发生时刻最近的一个编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sb)encoder_laser。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述步骤S2还包括：
判断(Sc)encoder发生时刻，是否同步产生时钟脉冲信号计数值，若是，将该同步产生的时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sc)pit_encoder；
若否，将发生在(Sc)encoder发生之前的时刻、且距离(Sc)encoder发生时刻最近的一个时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sc)pit_encoder；
判断(Sd)encoder发生时刻，是否同步产生时钟脉冲信号计数值，若是，将该同步产生的时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sd)pit_encoder；
若否，将发生在(Sd)encoder发生之前的时刻、且距离(Sd)encoder发生时刻最近的一个时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sd)pit_encoder。
为了实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种机器人***，该***设于一工作区域内，所述工作区域内设置若干已知坐标值的反光标，所述***包括：
激光发射器，用于发射激光信号投射至反光标以形成激光反射信号；
参数获取模块，用于获取编码器产生的编码器脉冲信号和编码器脉冲信号触发期间对应的芯片时钟脉冲信号，以及获取激光反射信号触发期间对应的芯片时钟脉冲信号和编码器脉冲信号；
参数处理模块，用于根据芯片时钟脉冲频率与编码器脉冲频率之间的比例关系，将所述芯片时钟脉冲信号对所述编码器脉冲信号进行细分以计算得出每一反光标对应的精度更高的偏转角度值，其中，芯片时钟脉冲频率高于编码器脉冲频率。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述参数获取模块具体用于：获取芯片时钟脉冲信号和编码器脉冲信号，所述芯片时钟脉冲信号包括：通过激光反射信号触发细分芯片时钟脉冲信号得到第一时钟细分序列{Si}pit_laser以及通过编码器触发细分芯片时钟脉冲信号得到第二时钟细分序列{Si}pit_encoder；所述编码器脉冲信号包括：编码器产生的第一编码器计数组{Si}encoder，以及通过激光反射信号触发编码器脉冲信号得到第二编码计数值组{Si}encoder_laser；
所述参数处理模块具体用于：根据每一反光标对应的激光反射信号的首信号和尾信号发生时，其分别对应的第一时钟细分序列{Si}pit_laser的值与第二时钟细分序列{Si}pit_encoder的值之间的差值在第二时钟细分序列{Si}pit_encoder相关、且相邻的值之间差值上的占比，分别对第二编码计数值组{Si}encoder_laser中的数据进行校正，以获取每一反光标对应的精度更高的偏转角度值。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述参数处理模块具体用于：
所述参数处理模块具体包括：分离模块，第一映射模块，第二映射模块，第三映射模块，第四映射模块，以及计算模块；
对于每一反光标，所述分离模块用于获取其对应的激光反射信号的首信号和尾信号；
所述第一映射模块用于分别获取首信号和尾信号产生时映射在第一时钟细分序列{Si}pit_laser上的值(Sa)pit_laser和(Sb)pit_laser，以及映射在第二编码计数值组{Si}encoder_laser上的值(Sa)encoder_laser和(Sb)encoder_laser；
所述第二映射模块用于查询第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，获取不小于(Sa)pit_laser的最大值(Sc)pit_encoder，以及获取不大于(Sb)pit_laser的最小值(Sd)pit_encoder；
所述第三映射模块用于查询第一编码计数值组{Si}encoder，获取(Sc)pit_encoder对应的值(Sc)encoder以及(Sd)pit_laser对应的值(Sd)pit_encoder；
所述第四映射模块用于查询第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，获取大于(Sc)pit_encoder的最小值(Se)pit_encoder，以及小于(Sd)pit_encoder的最大值(Sf)pit_encoder；
所述计算模块用于获得(Sa)pit_laser和(Sc)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSac，(Sc)pit_encoder和(Se)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSce，(Sb)pit_laser和(Sd)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSbd以及(Sd)pit_encoder和(Sf)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSdf；
则
Figure BDA0002023374520000061
Figure BDA0002023374520000062
其中，Nbegin表示校正后首信号对应的编码器计数值，Nend表示校正后尾信号对应的编码器计数值。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述参数获取模块还用于：
判断首信号发生时刻，是否同步产生编码器计数值，若是，将该同步产生的编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sa)encoder_laser；
若否，将发生在首信号发生之前的时刻、且距离首信号发生时刻最近的一个编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sa)encoder_laser；
及判断尾信号发生时刻，是否同步产生编码器计数值，若是，将该同步产生的编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sb)encoder_laser；
若否，将发生在尾信号发生之前的时刻、且距离尾信号发生时刻最近的一个编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sb)encoder_laser。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述参数获取模块还用于：判断(Sc)encoder发生时刻，是否同步产生时钟脉冲信号计数值，若是，将该同步产生的时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sc)pit_encoder；
若否，将发生在(Sc)encoder发生之前的时刻、且距离(Sc)encoder发生时刻最近的一个时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sc)pit_encoder；
判断(Sd)encoder发生时刻，是否同步产生时钟脉冲信号计数值，若是，将该同步产生的时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sd)pit_encoder；
若否，将发生在(Sd)encoder发生之前的时刻、且距离(Sd)encoder发生时刻最近的一个时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sd)pit_encoder。
与现有技术相比，本发明的提高激光转台分辨率的方法以及机器人***，利用芯片时钟脉冲频率高于编码器脉冲频率，而使用芯片时钟产生的脉冲对编码器的脉冲进行细分，使用软件方案借助已有的芯片时钟提升编码器精度，具有不增加硬件成本的技术效果，同时具有优良的抗干扰性能，实施方便，提高机器人的工作效率。
附图说明
图1是本发明第一实施方式提供的提高激光转台分辨率的方法的流程示意图；
图2是图1中步骤S3的具体实现过程的流程示意图；
图3、图4分别是本发明一具体示例的结构示意图；
图5是本发明一实施方式提供的机器人***的模块示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
本发明的移动机器人***可以是割草机器人***，或者扫地机器人***等，其自动行走于工作区域以进行割草、吸尘工作；所述工作区域内设置若干已知坐标值的反光标，所述移动机器人包括：本体，设置于本体上且可以360度旋转的转台，设置于所述转台上的激光器以及控制模块。
所述激光器可按设定的频率发射激光信号，当激光信号照射至反光标时，会被反光标反射而形成激光反射信号，所述控制模块可以根据接收到的激光反射信号区分反光标，并通过反光标对应的编码器计数值确认机器人的当前坐标。
结合图1所示，本发明第一实施方式提供的提高激光转台分辨率的方法，该第一实施方式的主要目的在于，提供激光转台的精度。相应的，所述方法包括：
S1、激光发射器发射激光信号投射至反光标以形成激光反射信号；
S2、获取编码器产生的编码器脉冲信号和编码器脉冲信号触发期间对应的芯片时钟脉冲信号，以及获取激光反射信号触发期间对应的芯片时钟脉冲信号和编码器脉冲信号；
S3、根据芯片时钟脉冲频率与编码器脉冲频率之间的比例关系，将所述芯片时钟脉冲信号对所述编码器脉冲信号进行细分以计算得出每一反光标对应的精度更高的偏转角度值，其中，芯片时钟脉冲频率高于编码器脉冲频率。
对于步骤S1，当激光信号照射至反光标时，会被反光标反射而形成激光反射信号。在转台旋转一圈过程中，对应于每一反光标，根据激光器发射信号的频率不同，可获得多个激光反射信号。
对于步骤S2，在移动机器人控制模块内设置芯片时钟和编码器，移动机器人运行过程中，芯片时钟产生芯片时钟脉冲信号，编码器产生编码器脉冲信号，较佳的，本发明实现方式中，芯片时钟脉冲频率高于编码器脉冲频率，芯片时钟产生的芯片时钟计数值以及编码器产生的编码器计数值均随着时间线性增长；即编码器计数值以及芯片时钟的计数值均为一组等时间间距且按升序或降序排列的计数值，在本申请中，因为激光反射信号的接收时间不同，如此，在转台旋转一圈过程中，各个激光反射信号按接收时序对应不同的编码器计数值以及对应不同的芯片时钟计数值，同时，因为芯片时钟脉冲频率高于编码器脉冲频率，因此，各个编码器计数值也对应不同的芯片时钟计数值。
本发明的可实现方式中，由于芯片时钟脉冲频率高于编码器脉冲频率，如此，采用上述以及下述实施方式用芯片时钟产生的脉冲对编码器的脉冲进行细分，以直接利用芯片时钟提升现有编码器的精度，不需要新增加高精度的编码器，降低制造及使用成本。
本发明具体实施方式中，对于步骤S2，所述步骤S2具体包括：获取芯片时钟脉冲信号和编码器脉冲信号，所述芯片时钟脉冲信号包括：通过激光反射信号触发细分芯片时钟脉冲信号得到第一时钟细分序列{Si}pit_laser以及通过编码器触发细分芯片时钟脉冲信号得到第二时钟细分序列{Si}pit_encoder；所述编码器脉冲信号包括：编码器产生的第一编码器计数组{Si}encoder，，以及通过激光反射信号触发编码器脉冲信号得到第二编码计数值组{Si}encoder_laser。
对于步骤S3，所述步骤S3具体包括：根据每一反光标对应的激光反射信号的首信号和尾信号发生时，其分别对应的第一时钟细分序列{Si}pit_laser的值与第二时钟细分序列{Si}pit_encoder的值之间的差值在第二时钟细分序列{Si}pit_encoder相关、且相邻的值之间差值上的占比，分别对第二编码计数值组{Si}encoder_laser中的数据进行校正，以获取每一反光标对应的精度更高的偏转角度值。
本发明较佳实施方式中，结合图2、图3、图4所示，所述步骤S3具体包括：
S31、对于每一反光标，获取其对应的激光反射信号的首信号和尾信号；
对于步骤S31，激光发射器发射激光信号投射至每一个反光标时，会对应接收到多个激光反射信号，为了便于计算，本发明具体实现方式中对应于每一个反光标，获取其对应的激光反射信号的首信号和尾信号；而可以理解的是，在本发明的其他实施方式中，也可以获取每一个反光标对应的所有激光反射信号，或部分激光发射信号，通过本发明内容，可以毫无疑义的推导得出以其它基础数据而获得最终结果的过程，故，在此不做进一步的具体赘述。
S32、分别获取首信号和尾信号产生时映射在第一时钟细分序列{Si}pit_laser上的值(Sa)pit_laser和(Sb)pit_laser，以及映射在第二编码计数值组{Si}encoder_laser上的值(Sa)encoder_laser和(Sb)encoder_laser。
本发明一较佳实施方式中，对于步骤S2，所述方法还包括：判断首信号发生时刻，是否同步产生编码器计数值，若是，将该同步产生的编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sa)encoder_laser；若否，将发生在首信号发生之前的时刻、且距离首信号发生时刻最近的一个编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sa)encoder_laser；
及判断尾信号发生时刻，是否同步产生编码器计数值，若是，将该同步产生的编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sb)encoder_laser；若否，将发生在尾信号发生之前的时刻、且距离尾信号发生时刻最近的一个编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sb)encoder_laser。
需要说明的是，实际应用中，对应于每一反光标，其首先号和尾信号对应的编码器计数值可能相同也可能不同，如3图所示，位置靠前的反光标首信号和尾信号所分别映射在第一时钟细分序列{Si}pit_laser上的(Sa)encoder_laser和(Sb)encoder_laser的数值相同，均为200；位置靠后的反光标首信号和尾信号所分别映射在第一时钟细分序列{Si}pit_laser上的(Sa)encoder_laser和(Sb)encoder_laser的数值不同，(Sa)encoder_laser为4094，(Sb)encoder_laser为4095。
S33、查询第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，获取不小于(Sa)pit_laser的最大值(Sc)pit_encoder，以及获取不大于(Sb)pit_laser的最小值(Sd)pit_encoder。
S24、查询第一编码计数值组{Si}encoder，获取(Sc)pit_encoder对应的值(Sc)encoder以及(Sd)pit_encoder对应的值(Sd)encoder。
本发明一较佳实施方式中，所述步骤S2还包括：判断(Sc)encoder发生时刻，是否同步产生时钟脉冲信号计数值，若是，将该同步产生的时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sc)pit_encoder；若否，将发生在(Sc)encoder发生之前的时刻、且距离(Sc)encoder发生时刻最近的一个时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sc)pit_encoder；
判断(Sd)encoder发生时刻，是否同步产生时钟脉冲信号计数值，若是，将该同步产生的时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sd)pit_encoder；若否，将发生在(Sd)encoder发生之前的时刻、且距离(Sd)encoder发生时刻最近的一个时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sd)pit_encoder。
S35、查询第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，获取大于(Sc)pit_encoder的最小值(Se)pit_encoder，以及小于(Sd)pit_encoder的最大值(Sf)pit_encoder。
S26、获得(Sa)pit_laser和(Sc)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSac，(Sc)pit_encoder和(Se)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSce，(Sb)pit_laser和(Sd)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSbd以及(Sd)pit_encoder和(Sf)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSdf；
则
Figure BDA0002023374520000111
Figure BDA0002023374520000112
其中，Nbegin表示校正后首信号对应的编码器计数值，Nend表示校正后尾信号对应的编码器计数值。
结合图5所示，本发明一实施方式提供的对应于实现上述方法的机器人***，该定位***设于一工作区域内，所述工作区域内设置若干已知坐标值的反光标，所述定位***包括：激光发射器100，参数获取模块,200，参数处理模块300；其中，所述参数处理模块300具体包括：分离模块301，第一映射模块302，第二映射模块303，第三映射模块304，第四映射模块305，以及计算模块306。
激光发射器100用于发射激光信号投射至反光标以形成激光反射信号。
参数获取模块200用于获取编码器产生的编码器脉冲信号和编码器脉冲信号触发期间对应的芯片时钟脉冲信号，以及获取激光反射信号触发期间对应的芯片时钟脉冲信号和编码器脉冲信号。
参数处理模块300用于根据芯片时钟脉冲频率与编码器脉冲频率之间的比例关系，将所述芯片时钟脉冲信号对所述编码器脉冲信号进行细分以计算得出每一反光标对应的精度更高的偏转角度值，其中，芯片时钟脉冲频率高于编码器脉冲频率。
本发明具体实施方式中，参数获取模块200具体用于获取芯片时钟脉冲信号和编码器脉冲信号，所述芯片时钟脉冲信号包括：通过激光反射信号触发细分芯片时钟脉冲信号得到第一时钟细分序列{Si}pit_laser以及通过编码器触发细分芯片时钟脉冲信号得到第二时钟细分序列{Si}pit_encoder；所述编码器脉冲信号包括：编码器产生的第一编码器计数组{Si}encoder，以及通过激光反射信号触发编码器脉冲信号得到第二编码计数值组{Si}encoder_laser。
参数处理模块300具体用于根据每一反光标对应的激光反射信号的首信号和尾信号发生时，其分别对应的第一时钟细分序列{Si}pit_laser的值与第二时钟细分序列{Si}pit_encoder的值之间的差值在第二时钟细分序列{Si}pit_encoder相关、且相邻的值之间差值上的占比，分别对第二编码计数值组{Si}encoder_laser中的数据进行校正，以获取每一反光标对应的精度更高的偏转角度值。
本发明较佳实施方式中，分离模块301用于：对于每一反光标，获取其对应的激光反射信号的首信号和尾信号。
第一映射模块302用于分别获取首信号和尾信号产生时映射在第一时钟细分序列{Si}pit_laser上的值(Sa)pit_laser和(Sb)pit_laser，以及映射在第二编码计数值组{Si}encoder_laser上的值(Sa)encoder_laser和(Sb)encoder_laser。
第二映射模块303用于查询第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，获取不小于(Sa)pit_laser的最大值(Sc)pit_encoder，以及获取不大于(Sb)pit_laser的最小值(Sd)pit_encoder。
第三映射模块304用于查询第一编码计数值组{Si}encoder，获取(Sc)pit_encoder对应的值(Sc)encoder以及(Sd)pit_laser对应的值(Sd)pit_encoder。
第四映射模块305用于查询第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，获取大于(Sc)pit_encoder的最小值(Se)pit_encoder，以及小于(Sd)pit_encoder的最大值(Sf)pit_encoder。
计算模块306用于获得(Sa)pit_laser和(Sc)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSac，(Sc)pit_encoder和(Se)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSce，(Sb)pit_laser和(Sd)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSbd以及(Sd)pit_encoder和(Sf)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSdf；
则
Figure BDA0002023374520000131
Figure BDA0002023374520000132
其中，Nbegin表示校正后首信号对应的编码器计数值，Nend表示校正后尾信号对应的编码器计数值。
本发明一较佳实施方式中，所述参数获取模块200还用于：判断首信号发生时刻，是否同步产生编码器计数值，若是，将该同步产生的编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sa)encoder_laser；若否，将发生在首信号发生之前的时刻、且距离首信号发生时刻最近的一个编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sa)encoder_laser；及判断尾信号发生时刻，是否同步产生编码器计数值，若是，将该同步产生的编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sb)encoder_laser；若否，将发生在尾信号发生之前的时刻、且距离尾信号发生时刻最近的一个编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sb)encoder_laser。
所述参数获取模块200还用于：判断(Sc)encoder发生时刻，是否同步产生时钟脉冲信号计数值，若是，将该同步产生的时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sc)pit_encoder；若否，将发生在(Sc)encoder发生之前的时刻、且距离(Sc)encoder发生时刻最近的一个时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sc)pit_encoder；判断(Sd)encoder发生时刻，是否同步产生时钟脉冲信号计数值，若是，将该同步产生的时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sd)pit_encoder；若否，将发生在(Sd)encoder发生之前的时刻、且距离(Sd)encoder发生时刻最近的一个时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sd)pit_encoder。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***的具体工作过程，可以参考前述方法实施方式中的对应过程，在此不再赘述。
与现有技术相比，本发明的提高激光转台分辨率的方法及机器人***，利用芯片时钟脉冲频率高于编码器脉冲频率，而使用芯片时钟产生的脉冲对编码器的脉冲进行细分，使用软件方案借助已有的芯片时钟提升编码器精度，具有不增加硬件成本的技术效果，同时具有优良的抗干扰性能，实施方便，提高机器人的工作效率。
在本申请所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的***，***和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的***实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，***或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施方式方案的目的。
另外，在本申请各个实施方式中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以2个或2个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
上述以软件功能模块的形式实现的集成的模块，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能模块存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机***(可以是个人计算机，服务器，或者网络***等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施方式技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种提高激光转台分辨率的方法，其特征是，所述方法包括：
S1、激光发射器发射激光信号投射至反光标以形成激光反射信号；
S2、获取编码器产生的编码器脉冲信号和编码器脉冲信号触发期间对应的芯片时钟脉冲信号，以及获取激光反射信号触发期间对应的芯片时钟脉冲信号和编码器脉冲信号；
S3、根据芯片时钟脉冲频率与编码器脉冲频率之间的比例关系，将所述芯片时钟脉冲信号对所述编码器脉冲信号进行细分以计算得出每一反光标对应的精度更高的偏转角度值，其中，芯片时钟脉冲频率高于编码器脉冲频率。
2.根据权利要求1所述的提高激光转台分辨率的方法，其特征是，所述步骤S2具体包括：获取芯片时钟脉冲信号和编码器脉冲信号，所述芯片时钟脉冲信号包括：通过激光反射信号触发细分芯片时钟脉冲信号得到第一时钟细分序列{Si}pit_laser以及通过编码器触发细分芯片时钟脉冲信号得到第二时钟细分序列{Si}pit_encoder；所述编码器脉冲信号包括：编码器产生的第一编码器计数组{Si}encoder，以及通过激光反射信号触发编码器脉冲信号得到第二编码计数值组{Si}encoder_laser；
所述步骤S3具体包括：根据每一反光标对应的激光反射信号的首信号和尾信号发生时，其分别对应的第一时钟细分序列{Si}pit_laser的值与第二时钟细分序列{Si}pit_encoder的值之间的差值在第二时钟细分序列{Si}pit_encoder相关、且相邻的值之间差值上的占比，分别对第二编码计数值组{Si}encoder_laser中的数据进行校正，以获取每一反光标对应的精度更高的偏转角度值。
3.根据权利要求2所述的提高激光转台分辨率的方法，其特征是，所述步骤S3具体包括：
S31、对于每一反光标，获取其对应的激光反射信号的首信号和尾信号；
S32、分别获取首信号和尾信号产生时映射在第一时钟细分序列{Si}pit_laser上的值(Sa)pit_laser和(Sb)pit_laser，以及映射在第二编码计数值组{Si}encoder_laser上的值(Sa)encoder_laser和(Sb)encoder_laser；
S33、查询第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，获取不小于(Sa)pit_laser的最大值(Sc)pit_encoder，以及获取不大于(Sb)pit_laser的最小值(Sd)pit_encoder；
S34、查询第一编码计数值组{Si}encoder，获取(Sc)pit_encoder对应的值(Sc)encoder以及(Sd)pit_encoder对应的值(Sd)encoder；
S35、查询第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，获取大于(Sc)pit_encoder的最小值(Se)pit_encoder，以及小于(Sd)pit_encoder的最大值(Sf)pit_encoder；
S36、获得(Sa)pit_laser和(Sc)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSac，(Sc)pit_encoder和(Se)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSce，(Sb)pit_laser和(Sd)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSbd以及(Sd)pit_encoder和(Sf)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSdf；
则
Figure FDA0002023374510000021
Figure FDA0002023374510000022
其中，Nbegin表示校正后首信号对应的编码器计数值，Nend表示校正后尾信号对应的编码器计数值。
4.根据权利要求3所述的提高激光转台分辨率的方法，其特征是，所述步骤S2还包括：
判断首信号发生时刻，是否同步产生编码器计数值，若是，将该同步产生的编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sa)encoder_laser；
若否，将发生在首信号发生之前的时刻、且距离首信号发生时刻最近的一个编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sa)encoder_laser；
及判断尾信号发生时刻，是否同步产生编码器计数值，若是，将该同步产生的编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sb)encoder_laser；
若否，将发生在尾信号发生之前的时刻、且距离尾信号发生时刻最近的一个编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sb)encoder_laser。
5.根据权利要求3所述的提高激光转台分辨率的方法，其特征是，所述步骤S2还包括：
判断(Sc)encoder发生时刻，是否同步产生时钟脉冲信号计数值，若是，将该同步产生的时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sc)pit_encoder；
若否，将发生在(Sc)encoder发生之前的时刻、且距离(Sc)encoder发生时刻最近的一个时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sc)pit_encoder；
判断(Sd)encoder发生时刻，是否同步产生时钟脉冲信号计数值，若是，将该同步产生的时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sd)pit_encoder；
若否，将发生在(Sd)encoder发生之前的时刻、且距离(Sd)encoder发生时刻最近的一个时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sd)pit_encoder。
6.一种机器人***，该***设于一工作区域内，所述工作区域内设置若干已知坐标值的反光标，其特征是，所述***包括：
激光发射器，用于发射激光信号投射至反光标以形成激光反射信号；
参数获取模块，用于获取编码器产生的编码器脉冲信号和编码器脉冲信号触发期间对应的芯片时钟脉冲信号，以及获取激光反射信号触发期间对应的芯片时钟脉冲信号和编码器脉冲信号；
参数处理模块，用于根据芯片时钟脉冲频率与编码器脉冲频率之间的比例关系，将所述芯片时钟脉冲信号对所述编码器脉冲信号进行细分以计算得出每一反光标对应的精度更高的偏转角度值，其中，芯片时钟脉冲频率高于编码器脉冲频率。
7.根据权利要求6所述的机器人***，其特征是，
所述参数获取模块具体用于：获取芯片时钟脉冲信号和编码器脉冲信号，所述芯片时钟脉冲信号包括：通过激光反射信号触发细分芯片时钟脉冲信号得到第一时钟细分序列{Si}pit_laser以及通过编码器触发细分芯片时钟脉冲信号得到第二时钟细分序列{Si}pit_encoder；所述编码器脉冲信号包括：编码器产生的第一编码器计数组{Si}encoder，以及通过激光反射信号触发编码器脉冲信号得到第二编码计数值组{Si}encoder_laser；
所述参数处理模块具体用于：根据每一反光标对应的激光反射信号的首信号和尾信号发生时，其分别对应的第一时钟细分序列{Si}pit_laser的值与第二时钟细分序列{Si}pit_encoder的值之间的差值在第二时钟细分序列{Si}pit_encoder相关、且相邻的值之间差值上的占比，分别对第二编码计数值组{Si}encoder_laser中的数据进行校正，以获取每一反光标对应的精度更高的偏转角度值。
8.根据权利要求7所述的机器人***，其特征是，所述参数处理模块具体用于：
所述参数处理模块具体包括：分离模块，第一映射模块，第二映射模块，第三映射模块，第四映射模块，以及计算模块；
对于每一反光标，所述分离模块用于获取其对应的激光反射信号的首信号和尾信号；
所述第一映射模块用于分别获取首信号和尾信号产生时映射在第一时钟细分序列{Si}pit_laser上的值(Sa)pit_laser和(Sb)pit_laser，以及映射在第二编码计数值组{Si}encoder_laser上的值(Sa)encoder_laser和(Sb)encoder_laser；
所述第二映射模块用于查询第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，获取不小于(Sa)pit_laser的最大值(Sc)pit_encoder，以及获取不大于(Sb)pit_laser的最小值(Sd)pit_encoder；
所述第三映射模块用于查询第一编码计数值组{Si}encoder，获取(Sc)pit_encoder对应的值(Sc)encoder以及(Sd)pit_laser对应的值(Sd)pit_encoder；
所述第四映射模块用于查询第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，获取大于(Sc)pit_encoder的最小值(Se)pit_encoder，以及小于(Sd)pit_encoder的最大值(Sf)pit_encoder；
所述计算模块用于获得(Sa)pit_laser和(Sc)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSac，(Sc)pit_encoder和(Se)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSce，(Sb)pit_laser和(Sd)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSbd以及(Sd)pit_encoder和(Sf)pit_encoder之间的差值绝对值ΔSdf；
则
Figure FDA0002023374510000051
Figure FDA0002023374510000052
其中，Nbegin表示校正后首信号对应的编码器计数值，Nend表示校正后尾信号对应的编码器计数值。
9.根据权利要求8所述的机器人***，其特征是，所述参数获取模块还用于：
判断首信号发生时刻，是否同步产生编码器计数值，若是，将该同步产生的编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sa)encoder_laser；
若否，将发生在首信号发生之前的时刻、且距离首信号发生时刻最近的一个编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sa)encoder_laser；
及判断尾信号发生时刻，是否同步产生编码器计数值，若是，将该同步产生的编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sb)encoder_laser；
若否，将发生在尾信号发生之前的时刻、且距离尾信号发生时刻最近的一个编码器计数值写入第一时钟细分序列{Si}pit_laser，并将其作为(Sb)encoder_laser。
10.根据权利要求8所述的机器人***，其特征是，所述参数获取模块还用于：判断(Sc)encoder发生时刻，是否同步产生时钟脉冲信号计数值，若是，将该同步产生的时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sc)pit_encoder；
若否，将发生在(Sc)encoder发生之前的时刻、且距离(Sc)encoder发生时刻最近的一个时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sc)pit_encoder；
判断(Sd)encoder发生时刻，是否同步产生时钟脉冲信号计数值，若是，将该同步产生的时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sd)pit_encoder；
若否，将发生在(Sd)encoder发生之前的时刻、且距离(Sd)encoder发生时刻最近的一个时钟脉冲信号计数值写入第二时钟细分序列{Si}pit_encoder，并将其作为(Sd)pit_encoder。
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