CN104298234B - 一种双引导式机器人自主充电方法 - Google Patents
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Abstract
一种双引导式机器人自主充电方法，包括引导机器人进入红外发射区域；调整机器人的方向，直到第一红外接收器与第二红外接收器同时接收到红外发射信号后前行；继续调整机器人方向，使第一红外接收器与第二红外接收器同时接收到所述对接红外发射管发出的对接红外信号；机器人利用第一超声波对管和第二超声波对管测量到充电站的最小距离位置，完成纵向定位；判断第一超声波对管和第二超声波对管测量的距离是否相同；若不同，以当前机器人航向为纵向基准，保持最小声呐距离不变，横向移动机器人，直到距离相等为止；若相同，机器人前进直到与充电站完成充电。本发明的应用，减少了充电站定位于电极对接所需的时间和算法，提高了对接效率。
Description
技术领域
本发明属于机器人自主充电领域，尤其涉及一种双引导式机器人自主充电方法。
背景技术
移动机器人自动充电功能可以延长机器人的自治时间，增加其活动范围，实现连续任务动作。自动充电技术要求机器人能快速寻找充电站，机器人与充电站之间有较高的传输电能效率并且充电安全、快速。
传统的接触式充电方式存在以下问题：
从物理方面：充电连接部件为金属导体暴露在外部，电连接时容易产生火花,这对于易燃易爆场合危险性很大；如果出现污物会导致接触不良或电连接失败。
从机械方面看，传统的充电连接部件采取直插方式完成对接充电，多次插拔对接头的机械损伤会引起接触松动从而导致接触不良或电能传输下降。
并且，传统的接触式红外引导充电需要多次调整机器人的角度才能准确的找到充电站的位置，其耗费时间长，效率低。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种双引导式机器人自主充电方法，其可克服现有技术的缺陷，减少了充电站定位于电极对接所需的时间和算法，提高了对接效率。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
包括一机器人和一充电站，所述机器人的左前、右前、左后和右后方向设置有四个红外接收器和两对超声波对管，分别为第一红外接收器、第二红外接收器、第三红外接收器和第四红外接收器，第一超声波对管和第二超声波对管，两对超声波对管分别对称放置于机器人中心线的两侧，充电站上设置有一方向红外发射管和一对接红外发射管，所述充电方法包括如下步骤：
引导机器人进入红外发射区域；
机器人任意两个红外接收器接收到方向红外发射管发射的红外发射信号后，调整机器人的方向，直到第一红外接收器与第二红外接收器同时接收到红外发射信号后前行；
继续调整机器人方向，使第一红外接收器与第二红外接收器同时接收到所述对接红外发射管发出的对接红外信号；
机器人利用第一超声波对管和第二超声波对管测量到充电站的最小距离位置，完成纵向定位；
判断第一超声波对管和第二超声波对管测量的距离是否相同；
若不同，以当前机器人航向为纵向基准，保持最小声呐距离不变，横向移动机器人，直到距离相等为止；
若相同，机器人前进直到与充电站完成充电。
优选地，所述引导机器人进入红外发射区域之前，首先旋转一周检查自身的位置，如果接受不到充电站发射的红外信号，则说明机器人目前处于红外发射区域之外。
优选地，所述调整机器人的方向，直到第一红外接收器与第二红外接收器同时接收到红外发射信号后前行，具体为：
当第二红外接收器和第三红外接收器同时接收到信号时，则判断充电站位于机器人的左侧，此时，机器人逆时针旋转到第一红外接收器和第二红外接收器时再前行；
当第三红外接收器和第四红外接收器同时接收到信号时，则判断充电站位于机器人的后方，机器人旋转，直到第一红外接收器和第二红外接收器时再前行；
当第一红外接收器和第四红外接收器同时接收到红外发射信号时，则判断充电站位于机器人的右侧，此时，机器人顺时针旋转直到第一红外接收器和第二红外接收器时再前行。
优选地，所述机器人利用第一超声波对管和第二超声波对管测量到充电站的最小距离位置，完成纵向定位，具体为：
机器人把当前航行方向记为0°，顺时针旋转360°，每隔1°检测两组超声波对管各自测得到前方充电站的距离，自转一周后，继续旋转机器人到检测最小距离所对应的角度位置，此时机器人的前进方向与充电站方向是一致的，最小距离即为机器人到充电站的最短距离。
本发明针对接触式自动充电系统设计了一种双引导式机器人自主充电方法，即利用红外和超声波双引导方式进行电极接口对接的方法。通过机器人两侧设置的超声波测距对管分别判断机器人到充电站的距离，通过自身的调整可以快速完成机器人与充电站的轴心对准，大大简化了电极接口对接时的算法，可以快速准确的完成最终充电。
附图说明
图1是本发明充电方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参考图1所示，一种基于双引导的机器人自主充电方法，包括一机器人和一充电站，所述机器人上的左前、右前、左后和右后方向设置有四个红外接收器和两对超声波对管，分别为第一红外接收器、第二红外接收器、第三红外接收器和第四红外接收器，每个接收器可以接收到90度范围内的红外信号，这样，机器人可以接收周围360度范围的红外信号，以及第一超声波对管和第二超声波对管，两对 超声波对管分别对称放置于机器人中心线的两侧，他们之间的间距等于充电站的宽度。充电站上设置有一方向红外发射管和一对接红外发射管，该充电方法包括如下步骤：
S10：引导机器人进入红外发射区域。
当机器人获取电量不足的信息后，首先旋转一周检查自身的位置，如果接受不到充电站发射的红外信号，则说明机器人目前处于红外发射区之外。此时，充电站的方向红外发射管发射的红外发射信号引导机器人进去红外发射区域。当机器人任意一个红外接收器接收到该红外发射信号后，表明该机器人已经进入了红外发射区域。
S20：机器人任意两个红外接收器接收到方向红外发射管发射的红外发射信号后，调整机器人的方向，直到第一红外接收器与第二红外接收器同时接收到红外发射信号后前行。
当第一红外接收器和第二红外接收器同时接收到红外发射信号时，则判断充电站位于机器人的正前方，此时，机器人可以直线前行；当第二红外接收器和第三红外接收器同时接收到信号时，则判断充电站位于机器人的左侧，此时，机器人逆时针旋转到第一红外接收器和第二红外接收器时再前行；当第三红外接收器和第四红外接收器同时接收到信号时，则判断充电站位于机器人的后方，机器人旋转，直到第一红外接收器和第二红外接收器时再前行；当第一红外接收器和第四红外接收器同时接收到红外发射信号时，则判断充电站位于机器人的右侧，此时，机器人顺时针旋转直到第一红外接收器和第二红外接收器时再前行。
S30：继续调整机器人方向，使第一红外接收器与第二红外接收器同时接收到所述对接红外发射管发出的对接红外信号。
继续调整机器人方向，使第一红外接收器与第二红外接收器同时接收到所述对接红外发射管发出的对接红外信号，这样，就保证了机器人一直处于充电站的宽度范围内。
S40：机器人利用第一超声波对管和第二超声波对管测量到充电站的最小距离位置，完成纵向定位。
具体方法为：机器人把当前航行方向记为0°，顺时针旋转360°，每隔1°检测两组超声波对管各自测得到前方充电站的距离。自转一周后，继续旋转机器人到检测最小距离所对应的角度位置，此时机器人的前进方向与充电站方向是一致的，最小距离即为机器人到充电站的最短距离。控制机器人处于此位置，此时机器人的前进方向与充电站的方向一致。最小距离位置即为机器人到充电站的最短距离。
S50：判断第一超声波对管和第二超声波对管测量的距离是否相同。
若不同，执行步骤S60，若相同，执行步骤S70。
S60：若不同，以当前机器人航向为纵向基准，保持最小声呐距离不变，横向移动机器人，距离相等为止。
S70：若相同，机器人前进直到与充电站完成充电。
由于第一超声波对管和第二超声波对管的间距与充电站的宽度一致，若两组对管测得距离相等，则表明机器人与充电站中心处于同一直线上，机器人前进直到与充电站完成充电。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种双引导式机器人自主充电方法，包括一机器人和一充电站，其特征在于，所述机器人的左前、右前、左后和右后方向设置有四个红外接收器和两对超声波对管，分别为第一红外接收器、第二红外接收器、第三红外接收器和第四红外接收器，第一超声波对管和第二超声波对管，两对超声波对管分别对称放置于机器人中心线的两侧，充电站上设置有一方向红外发射管和一对接红外发射管，所述充电方法包括如下步骤：
引导机器人进入红外发射区域；
机器人任意两个红外接收器接收到方向红外发射管发射的红外发射信号后，调整机器人的方向，直到第一红外接收器与第二红外接收器同时接收到红外发射信号后前行；
继续调整机器人方向，使第一红外接收器与第二红外接收器同时接收到所述对接红外发射管发出的对接红外信号；
机器人利用第一超声波对管和第二超声波对管测量到充电站的最小距离位置，完成纵向定位；
判断第一超声波对管和第二超声波对管测量的距离是否相同；
若不同，以当前机器人航向为纵向基准，保持最小声呐距离不变，横向移动机器人，直到测量的距离相同为止；
若相同，机器人前进直到与充电站完成充电；
所述机器人利用第一超声波对管和第二超声波对管测量到充电站的最小距离位置，完成纵向定位，具体为：
机器人把当前航行方向记为0°，顺时针旋转360°，每隔1°检测两组超声波对管各自测得到前方充电站的距离，自转一周后，继续旋转机器人到检测最小距离所对应的角度位置，此时机器人的前进方向与充电站方向是一致的，最小距离即为机器人到充电站的最短距离。
2.如权利要求1所述的一种双引导式机器人自主充电方法，其特征在于，所述引导机器人进入红外发射区域之前，首先旋转一周检查自身的位置，如果接受不到充电站发射的红外信号，则说明机器人目前处于红外发射区域之外。
3.如权利要求1所述的一种双引导式机器人自主充电方法，其特征在于，所述调整机器人的方向，直到第一红外接收器与第二红外接收器同时接收到红外发射信号后前行，具体为：
当第二红外接收器和第三红外接收器同时接收到信号时，则判断充电站位于机器人的左侧，此时，机器人逆时针旋转直到第一红外接收器和第二红外接收器同时接收到红外发射信号时再前行；
当第三红外接收器和第四红外接收器同时接收到信号时，则判断充电站位于机器人的后方，机器人旋转，直到第一红外接收器和第二红外接收器同时接收到红外发射信号时再前行；
当第一红外接收器和第四红外接收器同时接收到红外发射信号时，则判断充电站位于机器人的右侧，此时，机器人顺时针旋转直到第一红外接收器和第二红外接收器同时接收到红外发射信号时再前行。
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