申请/专利权人：东南大学

申请日：2023-04-10

公开（公告）日：2023-09-01

公开（公告）号：CN116678392A

主分类号：G01C21/00

分类号：G01C21/00;G01S5/02;G01C1/00;G01D21/02;G01J5/00;G01J5/03;H04W4/029;H04W4/80

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2023.09.19#实质审查的生效;2023.09.01#公开

摘要：本发明公开了一种基于活体昆虫的爬行控制及自动搜寻人类的无线装置。该装置由室内定位基站系统、电子背包、主机设备和PC端上位机四部分组成。电子背包中使用两块微控制器进行传感器数据的采集和发送、指令数据的接收和电刺激脉冲的生成。两块微控制器之间传感器数据和指令数据的传输是通过串口通讯实现的。红外测温传感器数据的采集是通过I2C接口实现的。音频数据的采集是通过SAADC接口实现的。电刺激脉冲是PWM接口实现的。偏航角数据的采集通过I2C接口实现的。室内定位数据的采集是通过SPI接口实现的。本发明为一种安装在蟑螂背部，使昆虫机器人爬行到目标地点，自动搜寻附近的人员并收集环境声音信息的执行装置。

主权项：1.一种基于活体昆虫的爬行控制及自动搜寻的无线装置；该装置由室内定位基站系统、电子背包、主机设备和PC端上位机四部分组成；室内定位基站系统通过宽带脉冲通讯技术与电子背包无线连接；电子背包通过蓝牙技术与主机设备无线连接；主机设备通过USB通讯接口与PC端上位机有线连接；其特征在于：所述室内定位基站系统由定位基站0、定位基站一和定位基站二组成；定位基站0包括电源模块二、微控制器三、SPI通讯接口和室内定位模块二；定位基站一包括电源模块三、微控制器四、SPI通讯接口和室内定位模块三；定位基站二包括电模块四、微控制器五、SPI通讯接口和室内定位模块四；室内定位模块二、室内定位模块三和室内定位模块四分别以无线的方式与电子背包中的室内定位模块一双向连接，用于采集室内定位模块二、室内定位模块三和室内定位模块四与室内定位模块一的距离数据；所述电子背包由电源模块一、电刺激模块、红外测温模块、模拟音频模块、姿态角度模块、室内定位模块一、微控制器一、微控制器二、天线一组成；其中电源模块一可充电的锂电池和线性稳压器组成，并与电刺激模块、红外测温模块、模拟音频模块、姿态角度模块、室内定位模块一、微控制器一、微控制器二相连接，用于给电子背包中上述组件供电；微控制器一中的PWM接口与电刺激模块相连接，用于将昆虫刺激指令转化为相应的电刺激脉冲施加在昆虫的刺激点位上；微控制器一中的I2C通讯接口与红外测温模块双向连接，用于红外测温数据的采集；模拟音频模块由模拟MEMS麦克风和运算放大电路组成；微控制器一中的定时器与PPI通道相连接，PPI通道与SAADC采样接口相连接，SAADC采样接口与模拟音频模块相连接；定时器产生滴答事件通过PPI通道触发SAADC采样任务，采集音频数据；微控制器二为STM32芯片，姿态角度模块为九轴运动传感器；微控制器二中的I2C通讯接口与姿态角度模块双向连接，用于电子背包偏航角数据的采集；室内定位模块一为UWB定位模块；微控制器二中的SPI通讯接口与室内定位模块一双向连接，室内定位模块一与室内定位模块二、定位模块三和定位模块四双向连接；用于采集室内定位模块一与室内定位模块二、室内定位模块三和室内定位模块四的距离数据；微控制器一的串口通讯接口与微控制器二的串口通讯接口双向连接；用于传输微控制器一发送给微控制器二的指令以及传输微控制器二发送给微控制器姨的偏航角数据和室内定位数据；微控制器一与射频通讯接口双向连接，射频通讯接口与天线一双向连接，天线一通过蓝牙技术以无线的方式与主机设备的天线二双向连接；用于传输电子背包发送给主机设备的传感器数据以及接收主机设备发送给电子背包的指令；所述主机设备由微控制器六、USB接口模块和天线二组成；微控制器六与射频通讯接口双向连接，射频通讯接口与天线二双向连接，天线二与天线一双向连接；用于传输主机设备发送给电子背包的指令以及接收电子背包发送给主机设备的传感器数据；微控制器六与USB接口模块双向连接，USB接口模块以有线的方式与PC端的USB转虚拟串口通讯模块双向连接，用于传输主机设备发送给PC端上位机的传感器数据、接收PC端上位机发送给主机设备的指令以及给微控制器六供电；所述PC端上位机由指令配置与发送模块、USB转串口通讯模块、数据帧拆分模块、自动搜寻指令处理模块、音频处理模块、室内定位数据处理模块、偏航角数据处理模块、自动搜寻状态显示模块、音频播放模块、室内定位数据显示模块、偏航角数据显示模块和坐标及方向数据处理模块组成；指令配置与发送模块与USB转虚拟串口通讯模块相连接，用于配置和发送室内定位模块及姿态角度模块开始采集指令和室内定位模块及姿态角度模块采集速度控制指令；USB转虚拟串口通讯模块与USB接口模块双向连接，USB转虚拟串口通讯模块与数据拆分模块相连接；用于传输PC端上位机发送给主机设备的指令、接收主机设备发送给PC端上位机的传感器数据以及将传感器数据传输至数据拆分模块；数据拆分模块用于识别和拆分传感器数据；自动搜寻指令处理处理模块与自动搜寻状态显示模块相连接。自动搜寻状态数据通过自动搜寻指令处理模块处理后再调用自动搜寻状态显示模块，在PC端上位机上显示昆虫机器人的自动搜寻状态；音频处理模块与音频播放模块相连接；音频数据通过音频处理模块处理后再调用音频播放模块，在PC上位机上播放采集的音频；室内定位数据处理模块与室内定位显示模块相连接；室内定位数据通过室内定位数据处理模块处理后再调用室内定位显示模块，在PC上位机上显示昆虫机器人的实时二维坐标；偏航角数据处理模块与偏航角数据显示模块相连接；偏航角数据通过偏航角数据处理模块处理后再调用偏航角数据显示模块；在PC上位机上显示昆虫机器人的方向信息；室内定位数据处理模块与坐标及方向数据处理模块相连接，偏航角数据处理模块与坐标及方向数据处理模块相连接。用于处理室内定位数据、偏航角数据和目标坐标数据，生成刺激或终止搜寻指令，通过USB转虚拟串口通讯模块将指令传输到主机设备。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 东南大学 一种基于活体昆虫的爬行控制及自动搜寻的无线装置

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