移動(dòng)機(jī)器人歸位控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種移動(dòng)機(jī)器人歸位控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]具有自主行為的電驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人，在連續(xù)執(zhí)行任務(wù)時(shí)，會(huì)遇到電池電量不足情況，此時(shí)需要自主返回充電基座補(bǔ)充電量。對(duì)于家庭服務(wù)機(jī)器人必須是后部進(jìn)入充電基座，在充電過(guò)程中機(jī)器人仍然可以執(zhí)行視覺(jué)安防檢測(cè)任務(wù)。目前主要有幾種自動(dòng)歸位充電方法:基于紅外接收器和陀螺儀;基于紅外接收器和視覺(jué)傳感器；以及基于紅外接收器。
[0003]基于紅外接收器和陀螺儀的方法在調(diào)整機(jī)器人的姿態(tài)時(shí)需要用到陀螺儀提供的航向角度，陀螺儀傳感器自身存在漂移，測(cè)量角度會(huì)產(chǎn)生誤差，即使有磁力計(jì)進(jìn)行矯正，需要復(fù)雜的卡爾曼濾波算法，在外界存在磁場(chǎng)干擾時(shí)，測(cè)量誤差更大。
[0004]基于紅外與視覺(jué)傳感器的方法中，用視覺(jué)采集的圖像進(jìn)行處理來(lái)調(diào)整機(jī)器人的姿態(tài)，雖然圖像處理理論很成熟但是需要昂貴的硬件支持，使用成本較高?；诩t外接收器的方法中，用紅外接收器和外設(shè)輔助裝置引導(dǎo)機(jī)器人歸位充電，需要額外成本;或用紅外接收器引導(dǎo)機(jī)器人，可以任意角度與充電座接觸，但對(duì)于室內(nèi)用的機(jī)器人來(lái)說(shuō)，考慮充電空間的限制，需規(guī)定對(duì)機(jī)器人與充電座的相對(duì)角度;利用紅外接收器和里程計(jì)來(lái)計(jì)算充電座發(fā)射的紅外范圍，用里程計(jì)計(jì)算自身移動(dòng)距離，再調(diào)整機(jī)器人與充電座之間的位置，此方法充電過(guò)程復(fù)雜，效率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種快速穩(wěn)定的移動(dòng)機(jī)器人自動(dòng)歸位充電方法。
[0006]本發(fā)明提供的移動(dòng)機(jī)器人歸位控制系統(tǒng)，包括:一個(gè)紅外發(fā)射器，布置于充電基座內(nèi)部，用于產(chǎn)生扇形的紅外信號(hào)區(qū)域;五個(gè)紅外接收器，用于檢測(cè)所述紅外發(fā)射器發(fā)射的信號(hào)，其包括分別位于機(jī)器人兩側(cè)的兩個(gè)紅外接收器，以及位于所述機(jī)器人前部的三個(gè)紅外接收器;所述位于機(jī)器人前部的三個(gè)紅外接收器其中之一位于所述機(jī)器人前部中心，另外兩個(gè)分別位于其兩側(cè);一個(gè)超聲波傳感器，用于檢測(cè)機(jī)器人與充電基座之間的距離;移動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)；以及主控制器，用于根據(jù)所述超聲波傳感器檢測(cè)到的距離以及所述五個(gè)紅外接收器接收紅外發(fā)射器信號(hào)的情況，控制所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，以驅(qū)動(dòng)所述機(jī)器人轉(zhuǎn)向或者前移。
[0007]本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種快速穩(wěn)定的自動(dòng)歸位充電系統(tǒng)，不需要額外的輔助傳感器，如視覺(jué)傳感器、陀螺儀、里程計(jì)等。本發(fā)明通過(guò)安裝在機(jī)器人周?chē)亩鄠€(gè)紅外接收器，接受充電座發(fā)射出的紅外信號(hào)，即可調(diào)整機(jī)器人的姿態(tài)，完成自身姿態(tài)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)歸位充電。
【附圖說(shuō)明】
[0008]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施方式中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0009]圖1是本發(fā)明實(shí)施方式提供的移動(dòng)機(jī)器人歸位控制系統(tǒng)的組成示意圖。
[0010]圖2是本發(fā)明實(shí)施方式提供的移動(dòng)機(jī)器人歸位控制系統(tǒng)在充電對(duì)接時(shí)的示意圖。
[0011]圖3是本發(fā)明實(shí)施方式提供的移動(dòng)機(jī)器人歸位控制系統(tǒng)的機(jī)器人充電極板的示意圖。
[0012]圖4是本發(fā)明實(shí)施方式提供的移動(dòng)機(jī)器人歸位控制系統(tǒng)的控制流程圖。
[0013]圖5是本發(fā)明實(shí)施方式提供的移動(dòng)機(jī)器人歸位控制系統(tǒng)的歸位調(diào)整方向示意圖。
[0014]圖6是本發(fā)明實(shí)施方式提供的移動(dòng)機(jī)器人歸位控制系統(tǒng)以輪距為轉(zhuǎn)向半徑示意圖。
[0015]圖7是本發(fā)明實(shí)施方式提供的移動(dòng)機(jī)器人歸位控制系統(tǒng)的零轉(zhuǎn)向半徑示意圖。
[0016]圖8是本發(fā)明實(shí)施方式提供的移動(dòng)機(jī)器人歸位控制系統(tǒng)的近充電基座范圍直行示意圖。
[0017]圖9是本發(fā)明實(shí)施方式提供的移動(dòng)機(jī)器人歸位控制系統(tǒng)的歸位完成的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0019]請(qǐng)參見(jiàn)圖1，本發(fā)明實(shí)施方式所提供的移動(dòng)機(jī)器人歸位控制系統(tǒng)包括:一個(gè)紅外發(fā)射器，布置于充電基座內(nèi)部，用于產(chǎn)生扇形的紅外信號(hào)區(qū)域;五個(gè)紅外接收器，用于檢測(cè)所述紅外發(fā)射器發(fā)射的信號(hào)，其包括分別位于機(jī)器人兩側(cè)的兩個(gè)紅外接收器，以及位于所述機(jī)器人前部的三個(gè)紅外接收器;所述位于機(jī)器人前部的三個(gè)紅外接收器其中之一位于所述機(jī)器人前部中心，另外兩個(gè)分別位于其兩側(cè);一個(gè)超聲波傳感器，用于檢測(cè)機(jī)器人與充電基座之間的距離;移動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)；以及主控制器，用于根據(jù)所述超聲波傳感器檢測(cè)到的距離，以及所述五個(gè)紅外接收器接收紅外發(fā)射器信號(hào)的情況，控制所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，以驅(qū)動(dòng)所述機(jī)器人轉(zhuǎn)向或者前移。
[0020]本發(fā)明的移動(dòng)機(jī)器人歸位控制系統(tǒng)的紅外發(fā)射器布于充電基座內(nèi)部，并通過(guò)一個(gè)可調(diào)整的狹縫投射出如圖所示的紅外信號(hào)區(qū)域。五個(gè)紅外接收器包括安裝在機(jī)器人兩個(gè)側(cè)面的紅外接收器(L、R)，任何一側(cè)檢測(cè)到充電基座發(fā)出的紅外扇形信號(hào)，機(jī)器人都會(huì)轉(zhuǎn)向使車(chē)頭轉(zhuǎn)向充電基座。五個(gè)紅外接收器還包括在機(jī)器人前部安裝的三個(gè)具有一定朝向角度的紅外接收器(ML、M、MR)，檢測(cè)充電基座發(fā)出的紅外扇形信號(hào)的邊界。超聲波傳感器布置于紅外接收器Μ的正下方。
[0021]請(qǐng)參見(jiàn)圖2和圖3，充電基座上設(shè)置有充電觸點(diǎn)，機(jī)器人的一端底部設(shè)置充電極板，所述充電電極與充電觸點(diǎn)對(duì)接以進(jìn)行充電。充電極板呈長(zhǎng)條狀，充電極板的左右兩側(cè)分別為正負(fù)極。這樣在有一定對(duì)接誤差時(shí)，充電極板與充電觸點(diǎn)仍然可以對(duì)接以實(shí)現(xiàn)充電功能。
[0022]所述主控制器設(shè)定多個(gè)距離閾值，并根據(jù)所述超聲波傳感器檢測(cè)到的距離與所述距離閾值的比較結(jié)果，切換調(diào)整模式，如此可以控制移動(dòng)機(jī)構(gòu)控制所述機(jī)器人重復(fù)“調(diào)整-轉(zhuǎn)向-前移”的移動(dòng)過(guò)程，直至機(jī)器人移動(dòng)至充電基座附近以完成充電歸位。
[0023]移動(dòng)機(jī)器人歸位的具體控制流程如圖4所示。
[0024]請(qǐng)同時(shí)參見(jiàn)圖5-圖9，當(dāng)紅外接收器L移動(dòng)出扇形的紅外信號(hào)區(qū)域的邊界，機(jī)器人差速驅(qū)動(dòng)向右旋轉(zhuǎn)車(chē)體直到紅外接收器ML檢測(cè)到紅外信號(hào)，當(dāng)紅外接收器ML、M、MR均檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，主控制器控制機(jī)器人向前移動(dòng)。當(dāng)紅外接收器R移動(dòng)出扇形的紅外信號(hào)區(qū)域的邊界，機(jī)器人差速驅(qū)動(dòng)向左旋轉(zhuǎn)車(chē)體直到紅外接收器R檢測(cè)到紅外信號(hào)，當(dāng)紅外接收器