CN104921672B - 吸附机器人的吸附状态判断及行走控制方法 - Google Patents

吸附机器人的吸附状态判断及行走控制方法 Download PDF

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Abstract

一种吸附机器人的吸附状态判断及行走控制方法,包括步骤1:吸附机器人处于第一动作状态;步骤2:检测设置在该吸附机器人机体底部的M个吸盘的真空度,如果检测结果为漏气吸盘的数量N≤1,则回到步骤1;否则,进入步骤3;步骤3:判断漏气的N个吸盘中是否至少包含第一吸盘和第二吸盘,且第一吸盘的设置位置相对于第二吸盘更靠近吸附机器人第一动作状态动作方向的前方,如果判断结果为是,则吸附机器人进入第二动作状态,如果判断结果为否,则返回步骤1。本发明提高了吸附机器人工作的可靠性;对影响吸盘真空度的不同因素进行区分,并执行相应跨越或规避动作,在保证吸盘工作可靠性的前提下提高了越障能力。

Description

吸附机器人的吸附状态判断及行走控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种吸附机器人的吸附状态判断及行走控制方法,属于小家电制造技 术领域。
背景技术
[0002] 爬壁机器人是一种能够吸附在垂直或倾斜壁面,并能执行一定动作的特种机器 人。吸附单元是爬壁机器人非常重要的一个组成部分,它为机器人提供吸附力,使机器人可 靠地吸附在壁面上。吸附单元吸附能力的优劣直接影响机器人的工作效率、性能和壁面适 应性等。因此,设计合理的吸附单元,对爬壁机器人来说是一项关键技术。
[0003] 现有的单吸盘负压吸附爬壁机器人,吸附单元结构简单造价低,能够实现爬壁机 器人的快速移动,工作效率高,但负压吸附方式对吸附单元腔体的密封条件要求苛刻,如果 工作壁面存在裂缝或凸起等因素,或者机器人行走至无框边界而检测单元判断错误时,则 会造成吸附单元漏气,以及吸附单元真空度降低,而导致机器人产生跌落。
[0004]公开号为CN101822513A的文献公开了一种壁面清洁机器人,其机身底部交错设置 有多个吸盘,使得其具有一定跨越缝隙的能力。然而,该壁面清洁机器人无法识别壁面上的 巨大裂缝,也无法识别机器人的行走位置已经处于壁面的边缘位置。当机器人在行走过程 中遇到较大缝隙或行走在无框玻璃、墙壁的边缘时,在较大裂缝处由于发生漏气现象,所有 吸盘都失效则会发生跌落,或者机器人行走至壁面边缘处直接跌落而损坏。
发明内容
[0005]本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足,提供一种吸附机器人的吸 附状态判断及行走控制方法,能够对检测单元检测结果的准确性进一步验证,提高了吸附 机器人工作的可靠性;对影响吸盘真空度的不同因素区分为可跨越障碍与不可跨越障碍, 并执行相应跨越或规避动作,在保证吸盘工作可靠性的前提下提高了越障能力。
[0006]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:
[0007] —种吸附机器人的吸附状态判断及行走控制方法,该方法包括如下步骤:
[0008] 步骤1:吸附机器人处于第一动作状态;
[0009]步骤2:检测设置在该吸附机器人机体底部的M个吸盘的真空度,如果检测结果为 漏气吸盘的数量N彡1,则回到步骤1;否则,进入步骤3;
[0010]步骤3:判断漏气的N个吸盘中是否至少包含第一吸盘和第二吸盘,且第一吸盘的 设置位置相对于第二吸盘更靠近吸附机器人第一动作状态动作方向的前方,如果判断结果 为是,则吸附机器人进入第二动作状态,如果判断结果为否,则返回步骤i。
[0011]所述步骤2中的N个吸盘为设置在机体底部的M个吸盘中任意位置上的吸盘。
[0012]所述步骤3中判断漏气的N个吸盘中是否包含第一吸盘和第二吸盘的方法具体为: 将实时检测的漏气吸盘的数量N与前一时刻在先存储的漏气吸盘的数量N,相比较,如果N> N’,则漏气的N个吸盘中包含第一吸盘和第二吸盘;否则,则漏气的N个吸盘中不包含第一吸 盘和第二吸盘。
[0013]所述机体底部的M个吸盘根据其在吸附机器人第一动作方向上的位置设置具体的 位置编码,所述步骤3中判断漏气的N个吸盘中是否包含第一吸盘和第二吸盘的方法具体 为:判断漏气的N个吸盘的位置编码是否完全相同,若是,则漏气的N个吸盘中不包含第一吸 盘和第二吸盘;否则,漏气的N个吸盘中包含第一吸盘和第二吸盘。
[0014]为了更有效判断吸附机器人的吸附状态,所述第一吸盘和第二吸盘的设置位置优 选是相邻的。
[0015]在具体实施例中,M为4,N为2。优选的,所述第一动作状态为前进状态,第二动作状 态为转向状态,还可以对应为停止状态。
[0016]为了及时提醒使用者注意,所述步骤3还包括吸附机器人进入第二动作状态的同 时报警。
[0017]为了达到更好的检测效果,M个所述吸盘中的任意两个吸盘在所述机体的行进方 向直线上的投影只有部分重叠或相离。
[0018]本发明的有益效果是:1、对检测单元检测结果的准确性进一步验证,提高了机器 人工作的可靠性;2、对影响吸盘真空度的不同因素区分为可跨越障碍与不可跨越障碍,并 执行相应跨越或规避动作,在保证吸盘工作可靠性的前提下提高了越障能力。
[0019]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
[0020] 图1为本发明实施例一吸附机器人的底部吸盘结构示意图;
[0021] 图2为本发明实施例二吸附机器人的底部吸盘的示意图;
[0022]图3为本发明吸附机器人的吸附状态判断及行走控制方法流程图。
具体实施方式 [0023] 实施例一
[0024]如图1并结合图3所示,本发明所提供的这种吸附机器人的吸附状态判断及行走控 制方法,具体包括如下步骤:
[0025]步骤1:吸附机器人100处于第一动作状态。所述步骤1中的第一动作状态指的是前 进状态。
[0026]步骤2:检测设置在该吸附机器人100机体底部的4个吸盘的真空度,如果检测结果 为漏气吸盘的数量NS1,则返回步骤1,吸附机器人继续前进。检测结果分为两种情况,一是 如果N<1,即没有任何一个吸盘漏气,则让吸附机器人继续保持第一动作状态一一前进状 〇
[0027]如果N=l,即只有一个吸盘漏气,但此时可能存在误判,即可能前方仅为一导致吸 附机器人漏气的可跨越的障碍如凸起、裂缝等,而不是较大的缝隙或边缘;或者,检测单元 自身判断错误等。为了提高可靠性,须让吸附机器人继续第一动作状态一一前进状态。需要 说明的是,在只有一个吸盘漏气并且导致该吸盘漏气的原因是可跨越的障碍的情况下,遵 照上述规定,机器人将继续前进,此时相应的障碍也相对的后移,当障碍刚好从吸盘P1移到 后一个相邻吸盘P2下使P2成为漏气吸盘时,吸盘P1已经恢复至真空吸附状态,所以此时并 不会出现吸盘P1和吸盘P2同时漏气的情形。遵照上述规定吸附机器人将返回步骤i继续前 进,障碍物将继续相对吸附机器人后移,使漏气的吸盘从P2转移到P3再转移到P4,但始终都 只有一个吸盘漏气,而又按照上述规定在一个吸盘漏气的情况下机器人将继续第一动作状 态前进。这样就保证了使吸附机器人在不从较大的缝隙和边缘掉落的情况下跨越可跨越的 障碍。
[0028]还需要说明的是,吸附机器人设计为允许两个吸盘漏气还能正常吸附而不掉落, 此可以为保证吸附机器人安全工作不坠落的漏气吸盘数量的临界值。
[0029]如果步骤2检测到漏气吸盘的个数不只一个,g卩N>1,则进入步骤3。
[0030] 步骤3:判断漏气的吸盘是否至少包括第一吸盘和第二吸盘,第一吸盘的设置位置 相对于第二吸盘更靠近吸附机器人第一动作的前方。若吸盘P1和吸盘P2漏气,则第一吸盘 和第二吸盘分别为吸盘P1和吸盘P2,显然第一吸盘与第二吸盘相邻。
[0031]如果判断结果为是,则吸附机器人排除检测单元误判因素,说明前方可能有较大 的缝隙或边缘,吸附机器人继续前进有跌落的危险,此时应当控制吸附机器人进入第二动 作状态,即转向或停止,其中转向包括左转、右转或后退。
[0032] 如果步骤3的判断结果为否,则让机器人返回步骤1,即让机器人继续前进。
[0033]为了有效引起使用者的注意,所述步骤3还包括吸附机器人进入第二动作状态的 同时报警。也就是说,当吸附机器人检测到运动障碍时,从前进状态进入转向或停止状态的 同时报警,提醒使用者注意。
[0034] 最后需要说明的是,本发明所提供的这种吸附机器人的吸附状态判断及行走控制 方法,对设置在机体底部上的吸盘的设置位置有一定的限制。实施例一的4个吸盘在所述机 体的行进方向直线上的投影是不重叠的,而实施例2的4个吸盘则是部分重叠,但无论如何 也不能完全重叠,也就是说,在机体底部上的吸盘是彼此独立分别设置的,任意两个吸盘之 间没有任何嵌套关系。当然,任意两个吸盘在所述机体的行进方向直线上的投影也可以是 完全分离开的。
[0035] 实施例二
[0036]图2为实施例二吸附机器人底部吸盘设置位置示意图。如图2所示,本实施例与上 述实施例一的区别在于机体底部的吸盘设置位置有所不同。在实施例一中,设置在机体底 部的4个吸盘各自设置中心的连线与吸附机器人100的前进方向A是相互平行的。本实施例 中设置在自移动吸附机器人2〇〇的机体底部的4个吸盘P5、P6、P7和P8各自设置中心的连线 与吸附机器人200的前进方向A形成某一角度,4个吸盘中的任意两个吸盘在所述机体的行 进方向直线上的投影只有部分重叠,而不能全部重叠。如图2所示,吸盘P5和P6在机体前进 方向上的投影分别为S1和S2,两者之间只有部分S3重叠。当然,任意两个吸盘在所述机体的 行进方向直线上的投影也可以是完全分离开的。
[0037] 吸附机器人200的上述结构导致它在具体应用上吸附机器人100有一点不同。如在 整个吸附机器人200跨越遇到的可跨越障碍时可能出现只有一个吸盘在某一点漏过气的情 况,而不像实施例一所说的,当跨越可跨越障碍时,前面一个吸盘漏气的状态转移到下一个 吸盘。但总的来说并未脱离实施例一所述步骤。
[0038] 本实施例中的其他技术特征与上述实施例一相同,在此不再赘述,请参见上述实 施例一的内容。
[0039] 另外,上面的两个实施例,吸盘总数为4个,漏气吸盘的临界值为2个,当然本发明 并不限于此。吸盘总数可以适当调整,但至少要为3个,临界值根据具体情况而设定,只要保 证吸附机器人在该2个吸盘漏气的情况下安全即可。作为判断用的漏气吸盘的位置也可以 适当调整,可以是实施例一所描述的位于最前端的两个相邻的吸盘,也可以是其它位置相 邻的吸盘或者不相邻,不相邻的判断吸盘常用来保证吸附机器人在障碍较多的壁面有足够 的吸盘提供吸附力,如P2处在正常吸附状态,而它前面的P1及后边的P3却处在障碍位置,此 时如果前面是个较大的缝隙或者障碍,再往前走将会有3个吸盘处于漏气的状态,超过安全 临界值。
[0040] 上述两实施例所述步骤3中判断漏气的N个吸盘中是否包含第一吸盘和第二吸盘 的方法具体为:将实时检测的漏气吸盘的数量N与前一时刻在先存储的漏气吸盘的数量N’ 相比较,如果N>N’,则漏气的N个吸盘中包含第一吸盘和第二吸盘;否则,则漏气的N个吸盘 中不包含第一吸盘和第二吸盘。
[0041]也就是说,如果在后检测出的漏气吸盘的数量小于在先检测出的漏气吸盘的数 量,则说明随着吸附机器人的移动,漏气吸盘的总数减少了,之前曾经漏气的吸盘可能在行 走的过程中躲避过导致漏气的吸附表面缺陷。如果在后检测出的漏气吸盘的数量大于在先 检测出的漏气吸盘的数量,比如,吸附机器人遇到边框或者无边框的作业区域边界,显然, 吸附机器人继续行走,漏气吸盘的数量会逐渐增多,漏气的N个吸盘中包含第一吸盘和第二 吸盘,则吸附机器人需要进入第二动作状态以避免发生跌落的危险。
[0042]上述两实施例所述步骤3中验证漏气的N个吸盘中是否包含第一吸盘和第二吸盘 除了上述判断方法之外,还可以在所述机体底部的M个吸盘根据其在吸附机器人第一动作 方向上的位置设置具体的位置编码,所述步骤3中判断漏气的N个吸盘中是否包含第一吸盘 和第二吸盘的方法具体为:判断漏气的N个吸盘的位置编码是否完全相同,若是,则漏气的N 个吸盘中不含第一吸盘和第二吸盘;否则,漏气的N个吸盘中包含第一吸盘和第二吸盘。 [0043]也就是说,本实施例通过对设置在机体底部的M个吸盘根据其设置位置具体编码, 通过对编码的判断来确定漏气的N个吸盘中是否包含第一吸盘和第二吸盘,这种判断方法 更加直观、准确。
[0044]本实施例中的其他技术特征与上述实施例一相同,在此不再赘述,请参见上述实 施例一的内容。
[0045]综合上述两个实施例中的内容,本发明所提供的这种吸附机器人的吸附状态判断 及行走控制方法包括如下步骤:
[0046] 步骤1:吸附机器人处于第一动作状态;
[0047]步骤2:检测设置在该吸附机器人机体底部的M个吸盘的真空度,如果检测结果为 漏气吸盘的数量1,则回到步骤1;否则,进入步骤3;
[0048]步骤3:判断漏气的N个吸盘中是否至少包含第一吸盘和第二吸盘,且第一吸盘的 设置位置相对于第二吸盘更靠近吸附机器人第一动作状态动作方向的前方,如果判断结果 为是,则吸附机器人进入第二动作状态,如果判断结果为否,则返回步骤1。
[0049]所述步骤2中的N个吸盘为设置在机体底部的M个吸盘中任意位置上的吸盘。
[00S0]所述步骤3中判断漏气的N个吸盘中是否包含第一吸盘和第二吸盘的方法具体为: 将实时检测的漏气吸盘的数量N与前一时刻在先存储的漏气吸盘的数量N’相比较,如果N> N’,则漏气的N个吸盘中包含第一吸盘和第二吸盘;否则,则漏气的Nt吸盘中不包含第一吸 盘和第二吸盘。
[0051]所述机体底部的M个吸盘根据其在吸附机器人第一动作方向上的位置设置具体的 位置编码,所述步骤3中判断漏气的N个吸盘中是否包含第一吸盘和第二吸盘的方法具体 为:判断漏气的N个吸盘的位置编码是否完全相同,若是,则漏气的N个吸盘中不含第一吸盘 和第二吸盘;否则,漏气的N个吸盘中包含第一吸盘和第二吸盘。
[0052]所述第一吸盘和第二吸盘的设置位置是相邻的。
[0053] 所述M为4, N为2。
[0054]所述步骤1中的第一动作状态为前进状态。
[0055]所述步骤3中的第二动作状态对应为转向状态。
[0056]所述步骤3中的第二动作状态对应为停止状态。
[0057]所述步骤3还包括吸附机器人进入第二动作状态的同时报警。
[0058] M个所述吸盘中的任意两个吸盘在所述机体的行进方向直线上的投影只有部分重 叠或相离。
[0059]综上所述,本发明优点在于:1、对检测单元检测结果的准确性进一步验证,以提高 机器人工作的可靠性;2、对影响吸盘真空度的不同因素区分为可跨越障碍与不可跨越障 碍,并执行相应跨越或规避动作,在保证吸盘工作可靠性的前提下提高了越障能力。

Claims (8)

1.一种吸附机器人的吸附状态判断及行走控制方法,其特征在于,该方法包括如下步 骤: 步骤1:吸附机器人处于第一动作状态; 步骤2:检测设置在该吸附机器人机体底部的M个吸盘的真空度,如果检测结果为漏气 吸盘的数量1,则回到步骤1;否则,进入步骤3; 步骤3:判断漏气的N个吸盘中是否至少包含第一吸盘和第二吸盘,且第一吸盘的设置 位置相对于第二吸盘更靠近吸附机器人第一动作状态动作方向的前方,如果判断结果为 是,则吸附机器人进入第二动作状态,如果判断结果为否,则返回步骤1; 其中,所述第一动作状态为前进状态,所述第二动作状态为转向状态或停止状态。
2.如权利要求1所述的吸附机器人的吸附状态判断及行走控制方法,其特征在于,所述 步骤2中的N个吸盘为设置在机体底部的M个吸盘中任意位置上的吸盘。
3.如权利要求1所述的吸附机器人的吸附状态判断及行走控制方法,其特征在于,所述 步骤3中判断漏气的N个吸盘中是否包含第一吸盘和第二吸盘的方法具体为:将实时检测的 漏气吸盘的数量N与前一时刻在先存储的漏气吸盘的数量N’相比较,如果N>N’,则漏气的N 个吸盘中包含第一吸盘和第二吸盘;否则,漏气的N个吸盘中不包含第一吸盘和第二吸盘。
4.如权利要求1所述的吸附机器人的吸附状态判断及行走控制方法,其特征在于,所述 机体底部的M个吸盘根据其在吸附机器人第一动作方向上的位置设置具体的位置编码,所 述步骤3中判断漏气的N个吸盘中是否包含第一吸盘和第二吸盘的方法具体为:判断漏气的 N个吸盘的位置编码是否完全相同,若是,则漏气的N个吸盘中不包含第一吸盘和第二吸盘; 否则,漏气的N个吸盘中包含第一吸盘和第二吸盘。
5. 如权利要求1所述的吸附机器人的吸附状态判断及行走控制方法,其特征在于,所述 第一吸盘和第二吸盘的设置位置是相邻的。
6. 如权利要求2所述的吸附机器人的吸附状态判断及行走控制方法,其特征在于,所述 M为4,N为2。
7. 如权利要求1所述的吸附机器人的吸附状态判断及行走控制方法,其特征在于,所述 步骤3还包括吸附机器人进入第二动作状态的同时报警。
8. 如权利要求1所述的吸附机器人的吸附状态判断及行走控制方法,其特征在于,M个 所述吸盘中的任意两个吸盘在所述机体的行进方向直线上的投影只有部分重叠或相离。
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