CN107807651B - 一种移动机器人的自充电控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种移动机器人的自充电方法,包括:向机器人录入机器人服务区域的结构分布图;检测机器人电池当前电量,根据人员密度规划机器人到充电柱的最优路径,并计算相应的消耗电量;比较当前电量与计算所得消耗电量,当前电量接近需要消耗的电量时,所述机器人自行移动至充电柱位置充电。最优路径的分析,使得机器人通过人员最少的行走路径到达充电柱所在位置,从而降低了行走路径上行人过多对机器人到达充电柱的移动速率的影响,使得机器人能够尽快的到达充电柱所在位置。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域,特别涉及一种移动机器人的自充电控制系统和方法。
背景技术
智能机器人的应用越来越广泛,早前智能机器人主要出现在各种工程领域,给工业生产和工程应用带来为了极大的便利,尤其是一些不适合人工操作环境下智能机器人的应用。
但是随着科技进步和社会的发展,智能机器人已经走入了人们的生活,出现了众多的可移动机器人,以通过智能化的机器人服务代替人工服务。如授权公告号为CN206317078U的发明专利公开的名为“一种自动巡逻机器人及其配套的充电桩”,其通过设置可移动的自动巡逻机器人以及配套的充电桩,当自动巡逻机器人正常工作时,可代替人工巡逻;当自动巡逻机器人快没电时,通过定位系统找到充电桩,实现对自动巡逻机器人的充电。然而,在一些人员较多的环境中,如服务区或广场,机器人在通过定位系统寻找充电桩过程中需要避让行人,从而在一定程度上增加了机器人寻找充电桩的行程,如果机器人寻找充电桩行走时间过长时,会发生机器人预留电量不足的情况,从而影响了机器人的正常工作。
发明内容
本发明的另一目的在于提供一种移动机器人的自充电方法,从而控制机器人能够在电量不足的情况下及时充电,从而减少由于电量不足而导致机器人到达不了充电柱所在位置的情况发生的概率。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种移动机器人的自充电方法,包括:
S1、向机器人录入机器人服务区域的结构分布图;
S2、检测机器人电池当前电量,并记录机器人当前位置与充电桩位置的行走距离,根据所述行走距离计算与所述行走距离呈线性变化的需要消耗的电量;
S3、比较当前电量与计算所得电量,当前电量接近需要消耗的电量时,所述机器人自行移动至充电柱位置充电。
通过采用上述技术方案,当需要使用该机器人工作时,首先向机器人录入服务区域的结构分布图,测定机器人与充电柱之间的行走距离后,可根据机器人完成行走距离所需电量与机器人当前电量进行比较得出机器人是否需要充电,当前电量接近需要消耗的电量时说明机器人的当前电量已经不足,此时控制机器人移动至充电柱位置充电,从而减少了由于电量不足而导致机器人到达不了充电柱所在位置的情况发生的概率。
作为本发明的改进,所述当前位置到充电柱所在位置包括若干行走路径,所述机器人连接机器人服务区域的监控系统,依据监控系统输出的当前信息,分析每一行走路径上的人员密度,得出最优路径,从而计算所述行走距离。
通过采用上述技术方案,最优路径的分析,使得机器人通过人员最少的行走路径到达充电柱所在位置,从而降低了行走路径上行人过多对机器人到达充电柱的移动速率的影响,使得机器人能够尽快的到达充电柱所在位置。
作为本发明的改进,设定一与所述行走距离呈线性变化的值α,当所述当前电量低于机器人行走至充电柱所需消耗电量与α之和时,所述机器人自行移动至充电柱位置充电。
通过采用上述技术方案,当行走距离越大时,行走路程上的行人数量越多,则机器人行走过程中,行人对于机器人行走效率的影响越大,α的设置,在机器人计算当前电量时可将由于行人增加影响到的移动速率的情况计算在内,从而进一步的减少了由于电量不足而导致机器人到达不了充电柱所在位置的情况发生的概率。
作为本发明的改进,所述机器人的四周设置有用于对距离较近的行人发出警示信号的距离传感器。
通过采用上述技术方案,距离传感器的设置实现了对行走路径上的行人的警示作用,从而使得行人能够主动避让机器人,进一步的减少了由于电量不足而导致机器人到达不了充电柱所在位置的情况发生的概率。
作为本发明的改进,所述机器人与中控室无线连接,机器人自行移动至充电柱充电过程中,所述机器人向中控室输出不可控指令,直到机器人充电到达预设电量后不可控指令解除。
通过采用上述技术方案,由于当机器人需要充电时,已经处在电量不足的状况,此时不可控指令的发出使得中控室不再对机器人进行工作上的安排,机器人可以自行充电至饱和后再加入工作。
本发明的目的在于提供一种移动机器人的自充电控制系统,以减少移动机器人寻找充电桩过程中发生机器人预留电量不足的状况发生的概率。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种移动机器人的自充电控制系统,包括:
图纸录入模块,用于向机器人录入机器人服务区域的结构分布图;
电量检测模块,用于检测机器人当前电量;
距离测定模块,记录机器人当前位置与充电桩位置的行走距离;
处理模块,根据所述行走距离计算与所述行走距离呈线性变化消耗电量;并比较当前电量与计算所得消耗电量,当前电量接近消耗电量时,由导航控制模块控制所述机器人自行移动至充电位置充电;
当电量检测模块检测到当前电量低于阈值时,由电量检测模块启动距离测定模块和处理模块开始工作。
通过采用上述技术方案,图纸录入模块的设置可实现将机器服务区域的结构分布图录入到机器人,当机器人当前电量低于阈值时,距离测定模块和处理模块开始工作,从而实现对机器人到充电柱之间的距离以及对应消耗电量的实时检测,当机器人当前电量过低而接近机器人移动至充电柱消耗电量时,说明机器人电量不足,此时由处理模块驱动机器人移动至充电柱充电,从而保证了机器人充电的及时性,在一定程度上减少移动机器人寻找充电桩过程中发生机器人预留电量不足的状况发生的概率。
作为本发明的改进,所述处理模块包括:
移动导航单元,用于规划若干从机器人当前位置到充电柱所在位置的行走路径;
人员数量计算单元,用于根据机器人服务区域的监控系统的监控信息计算每一所述行走路径上的人员数量,并选择出人员数量最少的最优路径;
移动控制单元,用于检测机器人按照所述最优路径行走至充电柱所在位置所需消耗电量,当机器人当前电量接近所需消耗电量时控制机器人沿所述最优路径移动到充电柱。
通过采用上述技术方案,移动导航单元和人员数量计算的单元的设置,可实现对机器人移动至充电柱的最优路线的选择,减少机器人移动过程中遇到行人的概率,从而增加了机器人的移动速度。移动控制单元的设置可对机器人移动所需消耗电量进行实时检测,使得机器人能够有充足的电量沿最优路径移动至充电柱所在位置。
作为本发明的改进,当机器人当前电量低于机器人行走至充电柱所需消耗电量与α之和时,所述移动控制单元控制机器人移动到充电柱,所述α与所述最优路径的行走距离呈线性变化。
通过采用上述技术方案,当行走距离越大时,行走路程上的行人数量越多,则机器人行走过程中,行人对于机器人行走效率的影响越大,α的设置,在机器人计算当前电量时可将由于行人增加影响到的移动速率的情况计算在内,从而进一步的减少了移动机器人寻找充电桩过程中发生机器人预留电量不足的状况发生的概率。
作为本发明的改进,机器人设置有用于检测机器人附近物体的距离传感器,所述距离传感器检测到机器人附近有物体时发出警示信号。
通过采用上述技术方案,距离传感器的设置实现了对行走路径上的行人的警示作用,从而使得行人能够主动避让机器人,进一步的减少了移动机器人寻找充电桩过程中发生机器人预留电量不足的状况发生的概率。
作为本发明的改进,所述移动控制单元耦接与机器人无线连接的总控模块,当移动控制单元控制机器人移动至充电柱充电过程中,所述移动控制单元向总控模块输出不可控指令。
通过采用上述技术方案,由于当机器人需要充电时,已经处在电量不足的状况,此时不可控指令使得总控模块不再对机器人进行工作上的安排,机器人可以自行充电至饱和后再加入工作。
综上所述,本发明具有以下有益效果:
一、由于该机器人可通过比较机器人当前电量与移动至充电柱所需消耗电量,控制机器人及时充电,减少了机器人移动至充电柱过程中发生电量不足的情况发生的概率;
二、安全性高,由于机器人移动至充电柱之前可计算出人员数量最少的最优路线,减少了行人对于机器人移动的影响,从而在一定程度上增加了机器人自身的安全性;
三、减少机器人充电时间,由于机器人移动至充电柱之前可计算出人员数量最少的最优路线,减少了行人对于机器人移动的影响,从而增加了机器人移动至充电柱的移动速度,使得机器人能够更快的到达充电位置进行充电,从而在一定程度上减少了机器人由于充电离开工作岗位的时间。
附图说明
图1是实施例一所述的自充电方法系统图;
图2是机器人工作简要示意图;
图3是实施例二所述的自充电控制系统的系统图。
图中,1、自充电控制系统;2、处理模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一;
一种移动机器人的自充电方法,其特征在于:包括:
S1、向机器人录入机器人服务区域的结构分布图;
S2、检测机器人电池当前电量,并记录机器人当前位置与充电桩位置的行走距离;
S3、机器人当前位置到充电柱所在位置包括若干行走路径,机器人连接机器人服务区域的监控系统,当机器人自身电量低于50%时,依据监控系统输出的当前信息,分析每一行走路径上的人员密度,得出最优路径,并计算最优路径的行走距离;
S4、依据最优路径的行走距离计算与行走距离呈线性变化的需要消耗的电量;
S5、设定与行走距离呈正比例线性变化的值α,当前电量低于机器人行走至充电柱所需消耗电量与α之和时,机器人自行移动至充电柱位置充电。
其中,机器人的四周设置有用于对距离较近的行人发出警示信号的距离传感器。距离传感器的设置实现了对行走路径上的行人的警示作用,从而使得行人能够主动避让机器人。机器人与中控室无线连接,机器人自行移动至充电柱充电过程中,机器人向中控室输出不可控指令,直到机器人充电到达预设电量后不可控指令解除。
由以上所述内容可知,可根据机器人完成行走距离所需电量与机器人当前电量进行比较得出机器人是否需要充电,当前电量接近需要消耗的电量时说明机器人的当前电量已经不足,此时控制机器人移动至充电柱位置充电。同时,最优路径的分析,使得机器人通过人员最少的行走路径到达充电柱所在位置,从而降低了行走路径上行人过多对机器人到达充电柱的移动速率的影响,使得机器人能够尽快的到达充电柱所在位置。
实施例二:
一种移动机器人的自充电控制系统1,包括:
图纸录入模块,用于向机器人录入机器人服务区域的结构分布图。图纸录入模块设置为串口输入模块,使得工作人员通过U盘或存储卡即可录入结构分布图。
电量检测模块,用于检测机器人当前电量。
距离测定模块,记录机器人当前位置与充电桩所在位置之间的行走距离。距离测定模块包括设置在充电柱和机器人的定位模块。
处理模块2,根据所述行走距离计算与所述行走距离呈线性变化消耗电量;并比较当前电量与计算所得消耗电量,当前电量接近消耗电量时,由导航控制模块控制所述机器人自行移动至充电位置充电。处理模块2包括:
移动导航单元,通过上述定位模块规划若干从机器人当前位置到充电柱所在位置的行走路径。
人员数量计算单元,用于根据机器人服务区域的监控系统的监控信息计算每一所述行走路径上的人员数量,并选择出人员数量最少的最优路径。
移动控制单元,用于检测机器人按照所述最优路径行走至充电柱所在位置所需消耗电量,当机器人当前电量低于机器人行走至充电柱所需消耗电量与α之和时,控制机器人沿所述最优路径移动到充电柱充电。其中,α与最优路径的行走距离正比例呈线性变化。
移动控制单元还耦接与机器人无线连接的总控模块,总控模块设置在中控室中。当移动控制单元控制机器人移动至充电柱充电过程中,移动控制单元向总控模块输出不可控指令,使得总控模块中断对机器人的控制,当电量检测模块检测到机器人电量已被充满时,接触解除不可控指令。
通过定位模块规划行走路径并计算最优路径的技术已为导航技术领域中的常用技术,在此不再赘述。
当电量检测模块检测到当前电量低于阈值时,由电量检测模块启动距离测定模块和处理模块2开始工作。
根据机器人服务区域的监控系统的监控信息计算每一所述行走路径上的人员数量的方式可采用以下方式:
截取监控信息中的监控所得的场景信息,生成场景俯视图,通过设计的人头锁定算法对场景的人头进行锁定,通过锁定目标训练出SVM分类器,利用分类器,对锁定目标进行识别,从而得出场景内的人数。由于俯视图保留了大部分的空间信息,同时消除了空间中人头的畸变,所以,本锁定算法可以有效锁定人头,且在各种场景下都具有很强的适应性,由于人头在俯视图下稳定的特点,本方法可以有效的利用训练的分类器,去除场景中的伪目标,可以实时地、精确地对场景内的人数信息进行统计。该人头数量的检测方法已为现有技术,在此不再详细赘述。
进一步的,机器人设置有用于检测机器人附近物体的距离传感器,距离传感器设置为超声波传感器,距离传感器检测到机器人附近有物体时发出警示信号,以提示机器人附近人员避让机器人。机器人与充电桩对接方式采用磁导航或红外导航,在机器人上安装磁感应器或红外感应器,感应器分对准感应器,停止感应器,充电桩前铺设地磁线,机器人到达地磁线的时候,通过机器人两点一线按照对准线行驶,到达停止线后停止,然后通过红外通讯检测到位情况,开始执行充电过程。
由以上所述内容可知,图纸录入模块的设置可实现将机器服务区域的结构分布图录入到机器人,当机器人当前电量低于阈值时,距离测定模块和处理模块2开始工作,从而实现对机器人到充电柱之间的距离以及对应消耗电量的实时检测,当机器人当前电量过低而接近机器人移动至充电柱消耗电量时,说明机器人电量不足,此时由处理模块2驱动机器人移动至充电柱充电,从而保证了机器人充电的及时性,在一定程度上减少移动机器人寻找充电桩过程中发生机器人预留电量不足的状况发生的概率。移动导航单元和人员数量计算的单元的设置,可实现对机器人移动至充电柱的最优路线的选择,减少机器人移动过程中遇到行人的概率,从而增加了机器人的移动速度。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (6)
1.一种移动机器人的自充电方法,其特征在于:包括:
S1、向机器人录入机器人服务区域的结构分布图;
S2、检测机器人电池当前电量,并记录机器人当前位置与充电桩位置的行走距离,根据所述行走距离计算与所述行走距离呈线性变化的需要消耗的电量;
S3、比较当前电量与计算所得电量,当前电量接近需要消耗的电量时,所述机器人自行移动至充电柱位置充电;
所述当前位置到充电柱所在位置包括若干行走路径,所述机器人连接机器人服务区域的监控系统,依据监控系统输出的当前信息,分析每一行走路径上的人员密度,得出最优路径,从而计算所述行走距离;
S4、设定一与所述行走距离呈线性变化的值α,当所述当前电量低于机器人行走至充电柱所需消耗电量与α之和时,所述机器人自行移动至充电柱位置充电。
2.根据权利要求1所述的一种移动机器人的自充电方法,其特征在于:所述机器人的四周设置有用于对距离较近的行人发出警示信号的距离传感器。
3.根据权利要求2所述的一种移动机器人的自充电方法,其特征在于:所述机器人与中控室无线连接,机器人自行移动至充电柱充电过程中,所述机器人向中控室输出不可控指令,直到机器人充电到达预设电量后不可控指令解除。
4.一种移动机器人的自充电控制系统,其特征在于:包括:
图纸录入模块,用于向机器人录入机器人服务区域的结构分布图;
电量检测模块,用于检测机器人当前电量;
距离测定模块,记录机器人当前位置与充电桩位置的行走距离;
处理模块(1),根据所述行走距离计算与所述行走距离呈线性变化消耗电量;并比较当前电量与计算所得消耗电量,当前电量接近消耗电量时,由导航控制模块控制所述机器人自行移动至充电位置充电;
当电量检测模块检测到当前电量低于阈值时,由电量检测模块启动距离测定模块和处理模块开始工作,
所述处理模块(1)包括:
移动导航单元,用于规划若干从机器人当前位置到充电柱所在位置的行走路径;
人员数量计算单元,用于根据机器人服务区域的监控系统的监控信息计算每一所述行走路径上的人员数量,并选择出人员数量最少的最优路径;
移动控制单元,用于检测机器人按照所述最优路径行走至充电柱所在位置所需消耗电量,当机器人当前电量接近所需消耗电量时控制机器人沿所述最优路径移动到充电柱;
当机器人当前电量低于机器人行走至充电柱所需消耗电量与α之和时,所述移动控制单元控制机器人移动到充电柱,所述α与所述最优路径的行走距离呈线性变化。
5.根据权利要求4所述的一种移动机器人的自充电控制系统,其特征在于:机器人设置有用于检测机器人附近物体的距离传感器,所述距离传感器检测到机器人附近有物体时发出警示号。
6.根据权利要求5所述的一种移动机器人的自充电控制系统,其特征在于:所述移动控制单元耦接与机器人无线连接的总控模块,当移动控制单元控制机器人移动至充电柱充电过程中,所述移动控制单元向总控模块输出不可控指令。
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