CN105320131A - 一种机器人多轨道线性连续循迹行驶服务系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人服务系统及机器人多轨道循迹行驶方法，通过机器人进行轨道检测，确定其在轨道上的方向和位置，机器人可以在服务区内双轨道循迹行驶，服务台区内五轨道循迹行驶，实现多轨道循迹双向行驶，相遇避让，单轨道停靠等功能。此机器人服务系统可使用在餐厅等在内的众多公共场所，其总体结构合理、实施成本理想，实用性强，易于推广，因而市场潜力巨大、应用前景广阔。

Description

一种机器人多轨道线性连续循迹行驶服务系统

技术领域

本发明涉及一种机器人服务系统及其所采用的循迹行驶原理，尤其涉及到服务机器人的多轨道线性连续循迹行驶方法。

背景技术

随着工业的发展和劳动力成本越来越高，机器人将替代人做更多的工作；机器人能准确的高效的自主行驶到目的位置变得非常重要。循迹机器人沿着固定的轨道行驶，作为一种精度很高的运行方式已经被广泛的应用在各种服务，如餐厅服务机器人。

目前，机器人循迹方式只有单点循迹，机器人的固定循迹点离开了轨道就不能知道自身位置，使得机器人运动灵活性大大降低。机器人的循迹方式都是单轨道循迹；因此在同一轨道上存在多个机器人时不能双向行驶；在轨道上有机器人停止运动时，在其后面的机器人受阻不能循迹前行等效率低下问题。

为了提高循迹机器人的高效性和灵活性，本发明提出了机器人线性连续循迹的方式，解决机器人在轨道上的位置可调整，使机器人更加灵活。采用机器人多轨道循迹的原理，在服务时采用双轨道循迹行驶、在服务台时采用多轨道停靠的方式，解决了循迹机器人双向行驶，机器人间相互阻碍避让等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人服务系统，并在该系统中提出使用一种机器人多轨道线性连续循迹行驶的方法，以实现服务机器人在轨道上中方向和位置的确定，使得系统服务时，机器人进行多轨道循迹从而实现无障碍双向行驶，以解决现有技术中服务机器人的效率低下问题。

为了实现本发明的目的，本发明提供一种机器人服务系统，其在服务区域内布置两条平行的轨道供机器人行驶，所述机器人通过设置多个传感器实现自身至少行走在一条所述轨道上，以此确保不驶出轨道，杜绝无法循迹的情况发生；服务机器人可以双向行驶，机器人相遇可以相互避让，服务时停靠在单轨道上避免阻碍其它机器人运行；

所述的轨道可采用黑色光学磁条感应轨道，所述传感器是连续线性布置的多个循迹传感器，并配有陀螺仪传感器，可精确检测到自身在轨道上的方向和位置。

服务台区布置至少两条平行的轨道供机器人，可同时使多个机器人进入服务台区领取服务任务，复数个所述轨道使得先领取服务的机器人可以先去服务，无需等前面先进服务区的机器人走后才能走；所述服务台区双向行驶使得机器人采用最短路径行驶。

所述服务台区用以供所述机器人停靠，并分配服务任务，所述服务区和所述服务台区轨道间间距不同，所述机器人可通过检测轨道间距确定是否进入或驶离所述服务台区。

在所述服务台区内，完成服务任务回到服务区的机器人与接受任务要驶离服务区的机器人相遇时，完成服务的机器人先避让，让有任务的机器人先行驶；若是两个新接受任务的机器人行驶相遇时，逆时针行驶的先让顺时针行驶的机器人行驶离开，这里所述的顺时针和所述的逆时针是以俯瞰整个服务区为参照的。

所述机器人在完成服务任务回到服务台区停靠，采取顺时针和逆时针方向回到服务台向自身的左方行驶，并选择复数个所述轨道的外侧轨道停靠，以留出区域供接到服务任务的机器人驶离所述服务台。

本发明所要求保护的机器人服务系统采用多轨道线性连续循迹行驶方法，提高了机器人的服务效率，使机器人在行驶过程中避及运动更加灵活。线性连续循迹，提高了轨迹检测的可靠性；双轨道具有冗余的特点，提高了行驶轨道的可用性。此机器人服务系统可使用在餐厅等在内的众多公共场所，其总体结构合理、实施成本理想，实用性强，易于推广，因而市场潜力巨大、应用前景广阔。

附图说明

图1是本发明的机器人服务系统用于餐厅的场景示意图；

图2是本发明实施例机器人循迹传感器布置图；

图3是本发明实施例机器人正常行驶示意图；

图4是本发明实施例机器人在轨道上的方位图；

图5-6是本发明实施例机器人避让和避障方式示意图；

图7是本发明实施例服务区机器人行驶示意图；

图8是本发明实施例服务台区轨道布置图；

图9-16是本发明实施例服务台避障、停靠方式示意图；

具体实施方式

下面结合附图和典型实施例对本发明作进一步说明。

本发明的目的在于提供一种机器人服务系统，以餐厅服务为例，餐厅行驶服务机器人行驶场景布置，如图1所示，餐台服务区布置两条平行的黑色光学磁条感应轨道供机器人行驶，服务机器人可以双向行驶，机器人相遇可以相互避让，服务时停靠在单轨道上避免阻碍其它机器人运行；服务台区布置五条平行的黑色光学磁条感应轨道供机器人，使更多机器人能够进入服务台区领取服务，多轨道使得先领取服务的机器人可以先去服务，无需等前面先进服务区的机器人走后才能走。服务台区双向行驶使得机器人采用最短路径行驶。

如图2、图3所示，多个机器人循迹传感器在垂直于机器人的正常行驶方向上线性连续布置，并且布置到机器人的外边缘，保证整个机器人宽度都能进行循迹，在所述的正常行驶中，所述机器人的中心线在两条轨道的中心线上。

如图4所示，通过分析处理循迹传感器的数据信息，机器人就可以知道自身处于哪条轨道上，轨道的哪个位置上，结合陀螺仪传感器可以定位出机器人行驶方向的与轨道的角度α。机器人知道自身在轨道的方位，机器人可以行驶在单轨道的任何位置，可以处于任何角度；还可以行驶在双轨道上，这样使得机器人能灵活地移动躲避。

如图5所示，所述服务区轨道采用双轨道布置，服务区布置两条平行的黑色光学磁条感应轨道供机器人行驶。两条轨道间距小于机器人线性循迹传感器布置的总长度，保证机器人能检测到双轨，使得机器人从检测双轨时到只检测到单轨具有连续性；另外，如图6所示，两条轨道间距大于线性循迹传感器布置的总长度一半，保证预留足够空间给迎面运行的两机器人顺利通过，以及保证自身行驶时能够顺利绕过停留在轨道上的障碍物。

机器人所配置的线性连续循迹传感器可以准确的定位自身在哪条轨道上，结合陀螺仪传感器定位自身在轨道上的方位，灵活控制自身运动在至少在一条轨道上，可以确保不驶出轨道导致无法循迹。如图7所示，顺时针行驶机器人靠左行驶在单轨道上时，行驶在轨道1上；逆时针行驶机器人靠左行驶在单轨道上时，行驶在轨道2上；机器人在行驶过程中遇到迎面驶来的其它机器人，顺时针方向和逆时针方向行驶机器人均靠着自身的左方向避让行驶在单轨道上，通过线性连续循迹传感器定位自身在单轨道的位置，预留出足够的空间使得双方能顺利通过。

机器人从服务台领取任务后，基于双轨道双向行驶的基础计算到达服务点的最短路径和行驶方向（顺时针或逆时针），到达服务点完成服务后，继续到下一个服务点或者选择回到服务台的最短路径和行驶方向回去服务台。

机器人在行驶过程中遇到停靠服务的其它机器人，通过线性连续循迹传感器及陀螺仪灵活改变自身方位和行驶方向越过该正在服务机器人，继续前行，如图9所示。

机器人在到达服务点后，通过线性连续循迹传感器及陀螺仪灵活改变自身方位，调整机器人停靠在靠近服务点那边的单轨道上，并且预留出其它机器人通过另外一条轨道越过自身的空间，如图10所示，机器人停靠后，再运动行驶时，根据最高效率原则，重新选择行驶方向。

机器人完成服务任务或接受新的服务任务时，回到服务台区，机器人通过检测轨道间的间距确定机器人是否驶离服务台区内，服务区和服务台区轨道间间距不同，服务区轨道间距大于服务台区，通过线性连续循迹传感器可以获知轨道间距。如图11所示，机器人接到服务任务后，通过轨道2、3、4驶离服务台区；机器人完成服务任务后，通过轨道2、3、4驶进服务台区，如图11所示。

机器人接到服务任务后，按照完成任务的最短路径，计算出新的行驶方向。服务台区内两机器人相遇，按照各自向自身的左方向行驶避让，如图12所示。

如图13、14所示，完成服务任务回到服务台区的机器人与接受任务要驶离服务区的机器人相遇时，完成服务的机器人先避让，让有任务的机器人先行驶；两个新接受任务的机器人行驶相遇时，逆时针行驶的先让顺时针行驶的机器人行驶离开。

机器人从一进入服务台区开始从前往后寻找停靠点，通过线性连续循迹传感器及陀螺仪检测自身在服务台区的位置，行驶寻找停靠轨道，顺时针方向或逆时针方向回到服务台的机器人均靠着自身的左方行驶。如图15所示，顺时针方向行驶的机器人停靠在轨道1上，逆时针方向行驶的机器人的停靠在轨道5上；机器人停靠时只占用单个轨道1或5，保证轨道2、3、4空出来用于接到任务驶离服务区或寻找停靠位置的机器人行驶，如图16所示。

本发明实施例所要求保护的机器人服务系统用于餐厅中，采用了多轨道线性连续的循迹方式进行轨道检测，确定机器人在轨道上的方向和位置，机器人可以在服务区内双轨道循迹行驶，服务台区内五轨道循迹行驶，实现多轨道循迹双向行驶，相遇避让，单轨道停靠等功能。本领域技术人员应当知道，具有餐厅使用特点的其他公共场合都可以沿用本发明的机器人服务系统实现自动化服务，因而，只改变本发明中机器人服务系统的应用场合、轨道数量、探测器设置方式等均落在本发明保护范围内，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本发明技术方案保护的范畴由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种机器人多轨道循迹行驶方法，包括设置一个服务区，其特征在于：

所述服务区内布置有两条平行的供机器人行驶的轨道，并在机器人行驶方向上设置至少一个服务台区；

所述服务台区布置至少两条平行的轨道，可供所述机器人停靠，支持多个机器人同时进出领取服务任务；

所述机器人设置多个传感器，并行驶在至少一条所述轨道上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的轨道是光学磁条感应轨道；所述传感器包括陀螺仪传感器和与所述轨道相交的连续布置的线性循迹传感器。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述轨道的间距介于所述线性循迹传感器总长度的一半至总长度之间。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述服务台区和所述服务区平行轨道的间距不同，所述机器人可通过检测轨道间距识别所在区域。

5.根据权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，两个接受任务的所述机器人行驶相遇时，逆时针行驶的机器人让顺时针行驶的机器人行驶离开；这里所述的顺时针和所述的逆时针是以俯瞰所述服务区为参照的。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述机器人在完成服务任务回到所述服务台区停靠，采取顺时针和逆时针方向回到服务台并靠左行驶，选择平行设置的复数个所述轨道的外侧轨道停靠。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述服务台区内，完成服务任务回到所述服务区的机器人与接受任务要驶离服务区的机器人相遇时，完成服务的机器人先避让，让有任务的机器人先行驶。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，正常情况下，所述机器人沿着两条平行轨道的中心线行驶。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述机器人可计算最短路径确定行驶方向。

10.一种机器人服务系统，其采用权利要求1-9之一所述的方法设置所述机器人在服务中的行驶方式。