CN104648506B - 控制分体吸盘式机器人躲避行走表面缺陷的方法 - Google Patents

控制分体吸盘式机器人躲避行走表面缺陷的方法 Download PDF

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Abstract

一种控制分体吸盘式机器人躲避行走表面缺陷的方法，该机器人包括由螺杆（C）相连的前机体（B）和后机体（A），前、后机体的底部分别设有前、后吸盘，正常情况下螺杆以全伸或全缩的方式运动，使前、后机体相对分开或合拢，完成器人的蠕动式行走，当螺杆全伸后，前吸盘无法吸附住行走表面（D）时,通过控制螺杆的局部收缩来调整前吸盘的吸附位置；当螺杆全缩后，后吸盘无法吸附住行走表面时，通过控制螺杆的局部伸展来调整后吸盘的吸附位置，以避开行走表面的缺陷。本发明结合分体吸盘式机器人的具体结构及其运动方式，在行走的过程实现对缝隙的躲避和跨越，灵敏度高，实用性强。

Description

控制分体吸盘式机器人躲避行走表面缺陷的方法
技术领域
本发明涉及一种控制分体吸盘式机器人躲避行走表面缺陷的方法，属于小家电制造技术领域。
背景技术
分体吸盘式机器人以其运动灵活而受到广泛的使用。现有的分体吸盘式机器人，一般包括可相对运动的前机体和后机体，通过驱动机构驱动前机体和后机体相对靠拢或分离，实现行走机构的蠕动式行走。然而，当现有分体吸盘式机器人在工作过程中，在工作区域内行走，如果遇到行走表面缺陷，比如缝隙，就会造成运动上的障碍。如果缝隙宽度较小，对于跨越能力强的机器人来说，能够维持正常行走；如果缝隙宽度较大，则很容易造成停机等故障，影响工作效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种控制分体吸盘式机器人躲避行走表面缺陷的方法，本发明结合分体吸盘式机器人的具体结构及其运动方式，在行走的过程实现对缝隙的躲避和跨越，灵敏度高，实用性强。
本发明的所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
一种控制分体吸盘式机器人躲避行走表面缺陷的方法，所述分体吸盘式机器人包括由螺杆彼此相连的前机体和后机体，前机体和后机体的机体底部分别设有前吸盘和后吸盘，正常情况下所述的螺杆以全伸或全缩的方式运动，驱动机器人借助前吸盘和后吸盘对行走表面的交替吸附作用，使前机体和后机体相对分开或合拢，完成机器人的蠕动式行走，当所述的螺杆全伸后，前吸盘无法吸附住行走表面时,通过控制螺杆的局部收缩来调整前吸盘的吸附位置，以避开行走表面的缺陷；而当所述的螺杆全缩后，后吸盘无法吸附住行走表面时，通过控制螺杆的局部伸展来调整后吸盘的吸附位置，以避开行走表面的缺陷。
更具体地，上述通过控制螺杆的局部收缩来调整前吸盘的吸附位置后，螺杆再次全伸后，前吸盘仍然无法吸附住行走表面时，控制前吸盘缩回，并使机器人转向。
上述通过控制螺杆的局部伸展来调整后吸盘的吸附位置后，螺杆再次全伸后，前吸盘仍然无法吸附住行走表面时，控制前吸盘缩回，并使机器人转向。
该方法具体包括：所述螺杆全伸，前吸盘吸附在行走表面时，所述的螺杆全缩后，后吸盘无法吸附住行走表面，通过控制螺杆的局部伸展来调整后吸盘的吸附位置，以避开行走表面的缺陷。
该方法具体包括：所述的螺杆全伸后，前吸盘无法吸附住行走表面时,通过控制螺杆的局部收缩来调整前吸盘的吸附位置，以避开行走表面的缺陷；螺杆再次全伸后，前吸盘吸附住行走表面。
该方法具体包括：所述的螺杆全伸后，前吸盘无法吸附住行走表面时,通过控制螺杆的局部收缩来调整前吸盘的吸附位置，以避开行走表面的缺陷；而当所述的螺杆全缩后，后吸盘无法吸附住行走表面，通过控制螺杆的局部伸展来调整后吸盘的吸附位置，以避开行走表面的缺陷；螺杆再次全伸后，前吸盘仍然无法吸附住行走表面时，控制前吸盘缩回，并使机器人转向。
该方法具体包括：所述的螺杆全伸后，前吸盘无法吸附住行走表面时,通过控制螺杆的局部收缩来调整前吸盘的吸附位置，以避开行走表面的缺陷；而当所述的螺杆全缩后，后吸盘无法吸附住行走表面时，通过控制螺杆的局部伸展来调整后吸盘的吸附位置，以避开行走表面的缺陷；螺杆再次全伸后，前吸盘吸附住行走表面。
综上所述，本发明结合分体吸盘式机器人的具体结构及其运动方式，在行走的过程实现对缝隙的检测和跨越，灵敏度高，实用性强。
下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细地说明。
附图说明
图1为本发明分体吸盘式机器人正常行走状态示意图；
图2为本发明分体吸盘式机器人实施例一的运动状态示意图；
图3为本发明分体吸盘式机器人实施例二的运动状态示意图；
图4为本发明分体吸盘式机器人实施例三的运动状态示意图；
图5为本发明分体吸盘式机器人实施例四的运动状态示意图；
图6为本发明分体吸盘式机器人实施例五的运动状态示意图；
图7为本发明分体吸盘式机器人实施例六的运动状态示意图；
图8为本发明分体吸盘式机器人实施例七的运动状态示意图；
图9为本发明控制分体吸盘式机器人躲避行走表面缺陷的方法的完整流程图。
具体实施方式
图1为本发明分体吸盘式机器人正常行走状态示意图。如图1所示，分体吸盘式机器人通常包括前机体B和后机体A两个部分，两者之间通过驱动机构相连，例如：可以采用螺杆C等作为驱动机构，当然螺杆还可以采用丝杆螺母副、齿条齿轮副、伸缩套筒等代替。。在螺杆C的伸缩作用下，前机体B和后机体A之间产生相对靠拢或分离的动作，从而实现该机器人的蠕动式行走。所述的前和后是根据分体吸盘式机器人的行走方向确定的，也就是说，沿着分体吸盘式机器人的行走方向，首先运动的那部分机体为前机体，随后运动的那部分机体则为后机体。另外，行进过程中为了保证相对工作表面固定的机体不发生位移，增强机器人的稳定性，在前机体和后机体的机体底部，分别设置有吸盘。该吸盘通过泄气阀与泵体相连，实现吸盘的吸合或释放。同样地，设置在前机体的机体底部的吸盘为前吸盘，与前吸盘相连的为前泄气阀；设置在后机的机体底部的吸盘则为后吸盘，与后吸盘相连的为后泄气阀。
如图1所示，在正常行走状态下，分体吸盘式机器人在初始状态时，前吸盘和后吸盘同时吸合，且前机体B和后机体A处于合拢状态。当进入行走状态时，前吸盘释放，螺杆C伸长，使前机体B和后机体A分开，直到最大分离状态，此时，前泄气阀关闭。检测前吸盘是否可以与行走表面D吸合，如果前吸盘可以与行走表面吸合，则前吸盘吸合，后泄气阀打开，后吸盘释放，螺杆C收缩，使后机体A向前机体B方向靠拢，直到两者完全合拢，此时，后泄气阀关闭。检测后吸盘是否可以与行走表面吸合，如果可以吸合，则重复使前泄气阀打开，前吸盘释放，螺杆C伸长，使前机体B和后机体A分开，直到最大分离状态，如此重复向前蠕动式行走。
在本实施例中，机器人的前机体B和后机体A都能够顺利跨越吸合表面D上的缝隙E，正常行走。
以下结合各个实施例，对本发明控制分体吸盘式机器人躲避行走表面缺陷的方法进行具体地说明。
实施例一
图2为本发明分体吸盘式机器人实施例一的运动状态示意图。如图2所示，在本实施例中，分体吸盘式机器人在初始状态时，前泄气阀和后泄气阀同时关闭，使前吸盘和后吸盘同时吸合，且前机体B和后机体A处于靠拢状态。当进入行走状态时，前泄气阀打开，前吸盘释放，螺杆C伸长，使前机体B和后机体A分开，直到最大分离状态，此时，前泄气阀关闭。检测前吸盘是否可以与行走表面D吸合，如果前吸盘可以与行走表面吸合，后泄气阀打开，后吸盘释放，螺杆C收缩，使前机体B和后机体A靠拢，直到两者完全靠拢，此时，后泄气阀关闭。检测后吸盘是否可以与行走表面D吸合，如果无法吸合，说明此时后吸盘刚好处于缝隙E的位置。则螺杆C伸长，使后机体A和前机体B分开某一距离，退回到缝隙E的边缘后吸合。随后后吸盘吸合，前泄气阀打开，前吸盘释放，螺杆C再次伸长使前机体B和后机体A分开，直到最大分离状态，此时，前吸盘吸合，后泄气阀打开，后吸盘释放，螺杆C收缩，使后机体A向前机体B靠拢，直到两者完全合拢。
在本实施例中，机器人的前机体B伸出至最长，跨过缝隙E后前吸盘吸附；此时，如果后机体A收缩至最短与前机体B靠近，后吸盘刚好处于缝隙E处而无法吸附，因此，后机体A退到缝隙E边缘处吸附，前吸盘释放后前机体B再次伸出至最长后吸附，收缩螺杆C使后机体B与前机体A靠拢，以确保前机体和后机体都跨过缝隙E。
也就是说，在本实施例中，前机体B直接跨过缝隙E，通过调整后机体A实现对缝隙的跨越。
实施例二
图3为本发明分体吸盘式机器人实施例二的运动状态示意图。如图3所示，在本实施例中，分体吸盘式机器人在初始状态时，前泄气阀和后泄气阀同时关闭，使前吸盘和后吸盘同时吸合，且前机体B和后机体A处于靠拢状态。当进入行走状态时，前机体B伸出至最长，已跨过第一道缝隙E1；此时，如果后机体A收缩至最短与前机体B靠近，刚好处于缝隙E1处而无法吸附，因此，后机体A退回到第一道缝隙E1的边缘后吸附，前吸盘释放后再次伸出至最长，但此时前吸盘遇到了第二道缝隙E2无法吸附，此时判断机器人无法跨越，立即停止行走或转向。也就是说，在本实施例中，存在两道缝隙，当然也可以是一道缝隙和吸合面边界的组合，前机体B直接跨过第一道缝隙E1，在通过调整后机体A实现对第一道缝隙E1跨越的过程中，前机体B又碰到了第二道缝隙E2或是行走表面的边界，由于无法跨越而停止行走或转向。
实施例三
图4为本发明分体吸盘式机器人实施例三的运动状态示意图。如图4所示，在本实施例中，分体吸盘式机器人在初始状态时，前泄气阀和后泄气阀同时关闭，使前吸盘和后吸盘同时吸合，且前机体B和后机体A处于靠拢状态。当进入行走状态时，前泄气阀打开，前吸盘释放，螺杆C伸长，使前机体B和后机体A分开，直到最大分离状态，此时，前泄气阀关闭；检测前吸盘是否可以与行走表面吸合；此时前吸盘刚好位于缝隙E处无法与行走表面D吸合，则螺杆C收缩，使前机体B缩回至缝隙E边缘后吸合。后吸盘释放，收缩螺杆C使后机体A和前机体B靠拢，后吸盘吸合，则前泄气阀打开，前吸盘释放，螺杆C伸长使前机体B和后机体A分开，直到最大分离状态。
在本实施例中，机器人的前机体B伸出至最长，刚好处于缝隙E处无法吸附，此时，需要使前机体B缩回到缝隙E边缘吸附，后吸盘释放，后机体A与前机体B靠拢后吸附，前吸盘释放后重复将前机体伸出至最长，最终跨过缝隙。也就是说，在本实施例中，前机体无法直接跨过缝隙，通过调整前机体的位置实现前机体和后机体对缝隙的跨越。
实施例四
图5为本发明分体吸盘式机器人实施例四的运动状态示意图。如图5所示，在本实施例中，分体吸盘式机器人在初始状态时，前泄气阀和后泄气阀同时关闭，使前吸盘和后吸盘同时吸合，且前机体B和后机体A处于靠拢状态；当进入行走状态时，前泄气阀打开，前吸盘释放，螺杆C伸长，使前机体B和后机体A分开，直到最大分离状态。此时，前吸盘处于缝隙E1处无法吸附，则螺杆C收缩一段距离，使前机体B退回到缝隙E1边缘后吸附。螺杆C收缩使后机体A和前机体B靠拢后，再次伸长至最长，此时前吸盘处于缝隙E2处仍无法吸合，则说明行走表面存在的缺陷分体吸盘式机器人无法跨越，控制该机器人停止行走或转向，躲避过程结束。
在本实施例中，机器人的前机体通过调整跨越了第一道缝隙，但再次伸出至最长时无法跨越第二道缝隙，则立即停止行走或转向。
实施例五
图6为本发明分体吸盘式机器人实施例五的运动状态示意图。如图6所示，本实施例中的前续步骤跟实施例四相同，区别在于机器人前机体B始终位于行走表面D的边界附近，即使通过伸缩螺杆C调整前机体B的位置也无法跨越，只能立即停止行走或转向。
在本实施例中，机器人的前机体通过螺杆的伸缩调整始终无法吸附，机器人已经处于行走表面边界，无法跨越。
实施例六
图7为本发明分体吸盘式机器人实施例六的运动状态示意图。如图7所示，在本实施例中，机器人的前机体B伸出后遇到缝隙E2，通过伸缩螺杆C调整前机体B的吸附位置，使其在缝隙E2边缘吸附，螺杆C收缩，使后机体A向前机体B靠拢，此时后吸盘刚好处于缝隙E1的位置而无法吸附，螺杆C伸出，使后机体A在缝隙E1边缘吸附。此时螺杆C再次伸长至最长，前机体B伸出时，又需要判断前吸盘与缝隙E2之间的位置关系，判断过程循环至前述实施例一或实施例二。
实施例七
图8为本发明分体吸盘式机器人实施例七的运动状态示意图。如图8所示，本实施例与实施例六的动作方式基本相同，两者的区别在于图示中的最后状态下，螺杆C再次伸长至最长，前机体B伸出时，前吸盘处于缝隙E2无法吸附，则无法跨越，只能立即停止行走或转向。
图9为本发明控制分体吸盘式机器人躲避行走表面缺陷的方法的完整流程图。综合上述的七个实施例，如图9所示，具体来说，本发明控制分体吸盘式机器人躲避行走表面缺陷的方法的完整流程是这样的：
步骤100：分体吸盘式机器人在初始状态时，前泄气阀和后泄气阀同时关闭，使前吸盘和后吸盘同时吸合，且前机体和后机体处于靠拢状态。
步骤200：当进入行走状态时，前泄气阀打开，前吸盘释放，螺杆伸长，使前机体和后机体分开，直到最大分离状态，此时，前泄气阀关闭；
步骤210：检测前吸盘是否可以与行走表面吸合；
如果前吸盘可以与行走表面吸合，进入步骤300；如果前吸盘无法与行走表面吸合，则进入步骤400。
步骤300具体包括：后泄气阀打开，后吸盘释放，螺杆收缩，使前机体和后机体靠拢，直到两者完全靠拢，此时，后泄气阀关闭；
步骤310：检测后吸盘是否可以与行走表面吸合，如果可以吸合，则重复步骤200，继续向前行走；如果无法吸合，则进入步骤600。
步骤400具体包括：螺杆收缩某一距离，使前机体和后机体靠拢；
步骤410：检测前吸盘是否可以与行走表面吸合，如果无法吸合，则继续使螺杆收缩；如果可以吸合，则进入步骤500。
步骤500具体包括：停止收缩螺杆，后泄气阀打开，后吸盘释放，收缩螺杆使前机体和后机体靠拢，直到完全靠拢，此时后泄气阀闭合；
步骤510：检测后吸盘是否可以与行走表面吸合，如果无法吸合，进入步骤600；如果可以吸合，则进入步骤700。
步骤600具体包括：螺杆伸长，使前机体和后机体分开某一距离；
步骤610：检测后吸盘是否可以与行走表面吸合，如果无法吸合，继续使螺杆伸长；如果可以吸合，则进入步骤700。
步骤700具体包括：前泄气阀打开，前吸盘释放，螺杆伸长使前机体和后机体分开，直到最大分离状态，此时，前泄气阀闭合；
步骤710：检测前吸盘是否可以与行走表面吸合，如果可以吸合，则重复步骤300；如果无法吸合，则说明行走表面存在分体吸盘式机器人无法跨越的边界，进入步骤800。
步骤800具体包括：控制该机器人停止行走或转向，边界判断过程结束。
综上所述，本发明结合分体吸盘式机器人的具体结构及其运动方式，在行走的过程实现对缝隙的检测和跨越，灵敏度高，实用性强。

Claims (7)

1.一种控制分体吸盘式机器人躲避行走表面缺陷的方法，所述分体吸盘式机器人包括由螺杆(C)彼此相连的前机体(B)和后机体(A)，前机体和后机体的机体底部分别设有前吸盘和后吸盘，正常情况下所述的螺杆以全伸或全缩的方式运动，驱动机器人借助前吸盘和后吸盘对行走表面的交替吸附作用，使前机体和后机体相对分开或合拢，完成机器人的蠕动式行走，其特征在于：
当所述的螺杆全伸后，前吸盘无法吸附住行走表面时,通过控制螺杆的局部收缩来调整前吸盘的吸附位置，以避开行走表面的缺陷；
而当所述的螺杆全缩后，后吸盘无法吸附住行走表面时，通过控制螺杆的局部伸展来调整后吸盘的吸附位置，以避开行走表面的缺陷。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：上述通过控制螺杆(C)的局部收缩来调整前吸盘的吸附位置后，螺杆再次全伸后，前吸盘仍然无法吸附住行走表面时，控制前吸盘缩回，并使机器人转向。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：上述通过控制螺杆(C)的局部伸展来调整后吸盘的吸附位置后，螺杆再次全伸后，前吸盘仍然无法吸附住行走表面时，控制前吸盘缩回，并使机器人转向。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法具体包括：所述螺杆(C)全伸，前吸盘吸附在行走表面时，所述的螺杆全缩后，后吸盘无法吸附住行走表面，通过控制螺杆的局部伸展来调整后吸盘的吸附位置，以避开行走表面的缺陷。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法具体包括：所述的螺杆(C)全伸后，前吸盘无法吸附住行走表面时,通过控制螺杆的局部收缩来调整前吸盘的吸附位置，以避开行走表面的缺陷；螺杆再次全伸后，前吸盘吸附住行走表面。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法具体包括：所述的螺杆(C)全伸后，前吸盘无法吸附住行走表面时,通过控制螺杆的局部收缩来调整前吸盘的吸附位置，以避开行走表面的缺陷；
而当所述的螺杆(C)全缩后，后吸盘无法吸附住行走表面，通过控制螺杆的局部伸展来调整后吸盘的吸附位置，以避开行走表面的缺陷；
螺杆(C)再次全伸后，前吸盘仍然无法吸附住行走表面时，控制前吸盘缩回，并使机器人转向。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法具体包括：所述的螺杆(C)全伸后，前吸盘无法吸附住行走表面时,通过控制螺杆的局部收缩来调整前吸盘的吸附位置，以避开行走表面的缺陷；
而当所述的螺杆(C)全缩后，后吸盘无法吸附住行走表面时，通过控制螺杆的局部伸展来调整后吸盘的吸附位置，以避开行走表面的缺陷；
螺杆(C)再次全伸后，前吸盘吸附住行走表面。
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