CN104932491B - 吸附机器人的吸附状态判断及行走控制方法 - Google Patents

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，是否有任何一个吸盘漏气，如果是进入步骤3，否则回到步骤1；步骤3：设当存在N个吸盘漏气时，吸附机器人仍能处于安全工作不坠落状态，将步骤2的检测结果与N相比较；步骤4：判断检测结果是否大于等于N，如果是则吸附机器人进入第二动作状态；否则返回步骤1，其中，M>N，且N≥1。本发明通过对设置在吸附机器人机体底部吸盘的真空度进行实时检测，根据其中漏气吸盘的数量进一步控制吸附机器人的工作状态，检测准确、可靠性强。

Description

吸附机器人的吸附状态判断及行走控制方法

技术领域

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

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。

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。

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

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，通过对设置在吸附机器人机体底部吸盘的真空度进行实时检测，根据其中漏气吸盘的数量进一步控制吸附机器人的工作状态，检测准确、可靠性强。

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：

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，是否有任何一个吸盘漏气，如果是，则进入步骤3；否则回到步骤1；

步骤3：设当存在N个吸盘漏气时，吸附机器人仍能处于安全工作不坠落状态，将步骤2的检测结果与N相比较；

步骤4：判断检测结果是否大于等于N，如果是，则吸附机器人进入第二动作状态；否则返回步骤1；

其中，M>N，且N≥1。

所述N为保持吸附机器人处于安全工作不坠落状态时，发生漏气的吸盘的临界个数。

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。

所述步骤3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。

具体到设置吸盘和漏气吸盘之间的数量比例关系，当M为偶数时，所述N为M/2；当M为奇数时，所述N为（M-1）/2。

具体到某一实施例，所述M为4，N为2。

所述步骤1中的第一动作状态为前进状态。

所述步骤4中的第二动作状态对应为转向状态；所述步骤4中的第二动作状态还可以对应为停止状态。

为了有效引起使用者的注意，所述步骤4还包括吸附机器人进入第二动作状态的同时报警。

综上所述，本发明通过对设置在吸附机器人机体底部吸盘的真空度进行实时检测，根据其中漏气吸盘的数量进一步控制吸附机器人的工作状态，检测准确、可靠性强。

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为本发明吸附状态判断及行走控制方法的流程图；

图2为实施例一吸附机器人底部吸盘设置位置示意图；

图3为实施例二吸附机器人底部吸盘设置位置示意图。

具体实施方式

实施例一

图1为本发明吸附状态判断及行走控制方法的流程图；图2为实施例一自移动吸附机器人底部吸盘设置位置示意图。如图2所示，在本实施例中提供一种自移动吸附机器人100，该自移动吸附机器人100的底面上设有4个吸盘P1、P2、P3和P4，且图2中A为自移动吸附机器人100的前进方向。

如图1并结合图2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：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。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，是否有任何一个吸盘漏气，如果没有任何一个吸盘漏气，证明自吸附机器人处于正常吸附状态，因此继续步骤1中第一运动状态的直线行走。如果检测发现有任何一个吸盘漏气，则进入步骤3。步骤3具体包括：设当存在2个吸盘漏气时，吸附机器人仍能处于安全工作不坠落状态，将步骤2的检测结果与设定的2个吸盘的数量相比较；步骤4：判断检测结果是否大于等于2，当检测出的漏气吸盘数量小于2时，证明自吸附机器人处于正常吸附状态，因此继续步骤1中第一运动状态的直线行走。当检测结果大于等于2时，则说明漏气吸盘的数量已经无法保证吸附机器人处于安全工作不坠落的状态，无法再继续进行正常地行走，则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。显然，设置在机体底部的吸盘总数量一定要大于漏气吸盘的数量，而且漏气吸盘的数量也要大于等于1。所设定的两个吸盘可以为保持吸附机器人处于安全工作不坠落状态时，发生漏气的吸盘的临界个数，即若存在2个吸盘漏气，吸附机器人仍能处于正常吸附状态，若存在3个吸盘漏气，吸附机器人就会坠落。导致吸盘漏气的原因很多，比如：吸盘遇到吸附表面的凸起或较小裂缝等容易导致其漏气，或者吸盘遇到较大裂缝或行走至无框边界等，都会导致其漏气，此时如果吸附机器人仍继续前进，则容易发生坠落。因此，需要判断吸附机器人行进方向上所存在的这种跌落危险，随后执行转向或停止的动作，以避免机体发生坠落。

另外，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，设置在机体底部上的吸盘的设置位置对吸附机器人的可靠性有一定的影响，例如，如果设置所有吸盘在机体的行进方向直线上的投影完全重叠，当吸附机器人行走至缝隙或无框边界时，会造成所有吸盘同时漏气，则吸附机器人还来不及做出判断就已经跌落，因而，设置在机体底部的吸盘应当至少包含两个吸盘在机体行进方向直线上的投影只有部分重叠或相离，当然，最好的设置方式为机体底部吸盘中的任意两个吸盘在机体行进方向直线上的投影只有部分重叠或相离，即本实施例中：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。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。如图2所示的四个吸盘，沿靠近和远离吸附机器人的前进方向A依次设置为P1、P2、P3和P4。所检测出的2个漏气的吸盘，可以处于设置在机体底部的4个吸盘中的任意位置上。作为吸附机器人进入第二动作状态的判断条件，发生漏气的吸盘的个数N，与设置在机体底部的吸盘总数之间的数量M比例关系如下：当吸盘总数为偶数4时，漏气吸盘总数为2；当吸盘总数为奇数3时，漏气吸盘总数为1。总结一下，即：当吸盘总数M为偶数时，所述N为M/2；当M为奇数时，所述N为（M-1）/2。在本实施例中，吸盘的设置总数为4个，漏气吸盘为2个。

需要说明的是，上述实施方式发生漏气的吸盘的个数N与吸盘总数M之间的比例关系仅为一种较优的设置方式，同样可以通过调整该比例关系以满足吸附机器人不同的工作需求。如将发生漏气吸盘的个数N设置为临界个数以提高吸附机器人的工作效率，即若存在N个吸盘漏气，吸附机器人仍能处于正常吸附状态，若存在N+1个吸盘漏气，吸附机器人就会跌落。以吸附机器人发生漏气吸盘的临界个数为3举例说明，设置N为3，当1个或2个吸盘漏气时，漏气吸盘的数量还未达到数值N，吸附机器人判断在行进方向上继续行走不会存在跌落危险，此时如果是凸起或小裂缝等可跨越因素导致吸盘漏气，吸附机器人直接跨过，减少了吸附机器人不必要的转向或停止动作。再如，可以通过将发生漏气吸盘的个数N设置小于临界个数以提高吸附机器人的安全系数。同样以吸附机器人发生漏气吸盘的临界个数为3为例，如果设置N为2，则存在2个吸盘漏气时吸附机器人即判断沿行进方向存在跌落危险进入第二动作状态；如果设置N为1，则存在1个吸盘漏气时吸附机器人即判断沿行进方向存在跌落危险进入第二动作状态。因此，在发生漏气吸盘临界个数一定的前提下，设置N越小，吸附机器人安全系数越高。

再有，为了有效引起使用者的注意，所述步骤4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。

实施例二

图3为实施例二吸附机器人底部吸盘设置位置示意图。如图3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200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。但仍然保持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3所示，吸盘P5和P6在机体前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。

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。

综合上述两个实施例，本发明提供一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：

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，是否有任何一个吸盘漏气，如果是，则进入步骤3；否则回到步骤1；

步骤3：设当存在N个吸盘漏气时，吸附机器人仍能处于安全工作不坠落状态，将步骤2的检测结果与N相比较；

步骤4：判断检测结果是否大于等于N，如果是，则吸附机器人进入第二动作状态；否则返回步骤1；

其中，M>N，且N≥1。

所述N为保持吸附机器人处于安全工作不坠落状态时，发生漏气的吸盘的临界个数。

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。

所述步骤3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。

具体到设置吸盘和漏气吸盘之间的数量比例关系，当M为偶数时，所述N为M/2；当M为奇数时，所述N为（M-1）/2。

具体到某一实施例，所述M为4，N为2。

所述步骤1中的第一动作状态为前进状态。

所述步骤4中的第二动作状态对应为转向状态；所述步骤4中的第二动作状态还可以对应为停止状态。

为了有效引起使用者的注意，所述步骤4还包括吸附机器人进入第二动作状态的同时报警。

综上所述，本发明通过对设置在吸附机器人机体底部吸盘的真空度进行实时检测，根据其中漏气吸盘的数量进一步控制吸附机器人的工作状态，检测准确、可靠性强。还可以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 (10)

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个彼此独立设置并单独工作的吸盘的真空度，是否有任何一个吸盘漏气，如果是，则进入步骤3；否则回到步骤1；

步骤3：设当存在N个吸盘漏气时，吸附机器人仍能处于安全工作不坠落状态，将步骤2的检测结果与N相比较；

步骤4：判断检测结果是否大于等于N，如果是，则吸附机器人进入第二动作状态；否则返回步骤1；

其中，M>N，且N≥1；

任何一个非漏气吸盘，在所述第一动作状态和第二动作状态下，均保持持续吸附在待作业表面上。

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N为保持吸附机器人处于安全工作不坠落状态时，发生漏气的吸盘的临界个数。

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，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。

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，所述步骤3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。

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，当M为偶数时，所述N为M/2；当M为奇数时，所述N为(M-1)/2。

6.如权利要求5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1中的第一动作状态为前进状态。

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，所述步骤4中的第二动作状态对应为转向状态。

9.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4中的第二动作状态对应为停止状态。

10.如权利要求9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4还包括吸附机器人进入第二动作状态的同时报警。