移動機器人歸位充電系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及可移動服務機器人技術領域，尤其涉及一種移動機器人歸位充電系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]具有自主行為的電驅動移動機器人，在連續(xù)執(zhí)行任務時，會遇到電池電量不足情況，此時需要自主返回充電基座補充電量。對于家庭服務機器人必須是后部進入充電基座，在充電過程中機器人仍然可以執(zhí)行視覺安防檢測任務。目前主要有幾種自動歸位充電方法: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整機器人的姿態(tài)時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，測量角度會產生誤差，即使有磁力計進行矯正，需要復雜的卡爾曼濾波算法，在外界存在磁場干擾時，測量誤差更大。
[0004]基于紅外與視覺傳感器的方法中，用視覺采集的圖像進行處理來調整機器人的姿態(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。基于紅外接收器的方法中，用紅外接收器和外設輔助裝置引導機器人歸位充電，需要額外成本;或用紅外接收器引導機器人，可以任意角度與充電座接觸，但對于室內用的機器人來說，考慮充電空間的限制，需規(guī)定對機器人與充電座的相對角度;利用紅外接收器和里程計來計算充電座發(fā)射的紅外范圍，用里程計計算自身移動距離，再調整機器人與充電座之間的位置，此方法充電過程復雜，效率不高。

【發(fā)明內容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明提供一種快速穩(wěn)定的移動機器人自動歸位充電方法。
[0006]本發(fā)明提供的移動機器人歸位充電系統(tǒng)，包括:一個紅外發(fā)射器，布置于充電基座內部，用于產生扇形的紅外信號區(qū)域;五個紅外接收器，用于檢測所述紅外發(fā)射器發(fā)射的信號，其包括分別位于機器人兩側的兩個紅外接收器，以及位于所述機器人前部的三個紅外接收器;所述位于機器人前部的三個紅外接收器其中之一位于所述機器人前部中心，另外兩個分別位于其兩側;一個超聲波傳感器，用于檢測機器人與充電基座之間的距離;一第一無線通信模塊，布置于機器人內，用于向充電基座發(fā)出充電請求信號；一控制模塊，布置于充電基座內部，用于通過一第二無線通信模塊接收第一無線通過模塊發(fā)出的充電請求信號，并在接收到充電請求信號后控制所述紅外發(fā)射器產生所述扇形的紅外信號區(qū)域;移動機構，用于驅動機器人移動或轉動；以及主控制器，用于根據(jù)所述超聲波傳感器檢測到的距離以及所述五個紅外接收器接收紅外發(fā)射器信號的情況，控制所述移動機構動作，以驅動所述機器人轉向或者前移。
[0007]本發(fā)明設計了一種快速穩(wěn)定的自動歸位充電系統(tǒng)，不需要額外的輔助傳感器，如視覺傳感器、陀螺儀、里程計等。本發(fā)明通過安裝在機器人周圍的多個紅外接收器，接受充電座發(fā)射出的紅外信號，即可調整機器人的姿態(tài)，完成自身姿態(tài)的調整，實現(xiàn)自動歸位充電。
【附圖說明】
[0008]為了更清楚地說明本發(fā)明的技術方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0009]圖1是本發(fā)明實施方式提供的移動機器人歸位充電系統(tǒng)的組成示意圖。
[0010]圖2是本發(fā)明實施方式提供的移動機器人歸位充電系統(tǒng)在充電對接時的示意圖。
[0011]圖3是本發(fā)明實施方式提供的移動機器人歸位充電系統(tǒng)的機器人充電極板的示意圖。
[0012]圖4是本發(fā)明實施方式提供的移動機器人歸位充電系統(tǒng)的控制流程圖。
[0013]圖5是本發(fā)明實施方式提供的移動機器人歸位充電系統(tǒng)的歸位調整方向示意圖。
[0014]圖6是本發(fā)明實施方式提供的移動機器人歸位充電系統(tǒng)以輪距為轉向半徑示意圖。
[0015]圖7是本發(fā)明實施方式提供的移動機器人歸位充電系統(tǒng)的零轉向半徑示意圖。
[0016]圖8是本發(fā)明實施方式提供的移動機器人歸位充電系統(tǒng)的近充電基座范圍直行示意圖。
[0017]圖9是本發(fā)明實施方式提供的移動機器人歸位充電系統(tǒng)的歸位完成的示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0019]請參見圖1，本發(fā)明實施方式所提供的移動機器人歸位充電系統(tǒng)包括:一個紅外發(fā)射器，布置于充電基座內部，用于產生扇形的紅外信號區(qū)域;五個紅外接收器，用于檢測所述紅外發(fā)射器發(fā)射的信號，其包括分別位于機器人兩側的兩個紅外接收器，以及位于所述機器人前部的三個紅外接收器;所述位于機器人前部的三個紅外接收器其中之一位于所述機器人前部中心，另外兩個分別位于其兩側;一個超聲波傳感器，用于檢測機器人與充電基座之間的距離；一第一無線通信模塊，布置于機器人內，用于向充電基座發(fā)出充電請求信號;一控制模塊，布置于充電基座內部，用于通過一第二無線通信模塊接收第一無線通過模塊發(fā)出的充電請求信號，并在接收到充電請求信號后控制所述紅外發(fā)射器產生所述扇形的紅外信號區(qū)域;移動機構，用于驅動機器人移動或轉動；以及主控制器，用于根據(jù)所述超聲波傳感器檢測到的距離，以及所述五個紅外接收器接收紅外發(fā)射器信號的情況，控制所述移動機構動作，以驅動所述機器人轉向或者前移。
[0020]本發(fā)明的移動機器人歸位充電系統(tǒng)的紅外發(fā)射器布于充電基座內部，并通過一個可調整的狹縫投射出如圖所示的紅外信號區(qū)域。五個紅外接收器包括安裝在機器人兩個側面的紅外接收器(L、R)，任何一側檢測到充電基座發(fā)出的紅外扇形信號，機器人都會轉向使車頭轉向充電基座。五個紅外接收器還包括在機器人前部安裝的三個具有一定朝向角度的紅外接收器(ML、M、MR)，檢測充電基座發(fā)出的紅外扇形信號的邊界。超聲波傳感器布置于紅外接收器Μ的正下方。
[0021]請參見圖2和圖3，充電基座上設置有充電觸點，機器人的一端底部設置充電極板，所述充電電極與充電觸點對接以進行充電。充電極板呈長條狀，充電極板的左右兩側分別為正負極。這樣在有一定對接誤差時，充電極板與充電觸點仍然可以對接以實現(xiàn)充電功能。
[0022]所述主控制器設定多個距離閾值，并根據(jù)所述超聲波傳感器檢測到的距離與所述距離閾值的比較結果，切換調整模式，如此可以控制移動機構控制所述機器人重復“調整-轉向-前移”的移動過程，直至機器人移動至充電基座附近以完成充電歸位。
[0023]首先移動機器人判斷出自身電量過低，移動機器人通過第一無線通信模塊發(fā)送充電請求信號，第二無線通信模塊接收充電請求信號并將充電請求信號傳送至控制模塊，控制模塊控制紅外發(fā)射器產生扇形的紅外信號區(qū)域，此時移動機器人開始歸位充電，移動機器人歸位的具體控制流程如圖4所示。
[0024]請同時參見圖5-圖9，當紅外接收器L移動出扇形的紅外信號區(qū)域的邊界，機器人差速驅動向右旋轉車體直到紅外接收器ML檢測到紅外信號，當紅外接收器ML、M、MR均檢測到