CN108021134B - 一种机器人纠偏系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人纠偏系统及其控制方法，包括供电单元、角度传感器、滤波单元、主控芯片、机器人主体、电机和若干个轮子；所述角度传感器、滤波单元、主控芯片、轮子、电机与所述供电单元依次电连接，若干个所述轮子两两并列分布于所述机器人主体底部；所述角度传感器设置于所述机器人主体的几何中心点，所述角度传感器以所述几何中心点为原点分别为x轴和y轴建立直角坐标系；所述角度传感器用于收集机器人实时角度α1传送给所述滤波单元；所述滤波单元用于对所述实时角度数据进行滤波；所述主控芯片根据滤波处理后的实时角度数据实现对电机和轮子的纠偏控制；本发明一种机器人纠偏系统可有效实现机器人运动过程中的自动纠偏。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人纠偏系统及其控制方法，尤其涉及幕墙机器人的纠偏系统。
背景技术
高空幕墙清洗机器人在垂壁面上行走，由于滚轮的动力由不同的电机提供，其转速很难达到四轮一致，加上机器人在压缝和过坎中，表面的阻力不同，上下玻璃存在高低差，同块玻璃不平整等因素，机器人走偏是必然的，因此必须有一套发现偏向并及时纠偏的装置及方法，及时发现机器人走偏，及时纠正，才能保证机器人按现有方向进行清洗，避免出现清洗的空白区。
发明内容
本本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种机器人纠偏系统。
为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术措施：
一种机器人纠偏系统，其特征在于，包括供电单元、角度传感器、滤波单元、主控芯片、机器人主体、电机和若干个轮子；所述角度传感器、滤波单元、主控芯片、轮子、电机与所述供电单元依次电连接，若干个所述轮子两两并列分布于所述机器人主体底部；所述角度传感器设置于所述机器人主体的几何中心点，所述角度传感器以所述几何中心点为原点，以所述机器人主体的宽度方向及长度方向分别为x轴和y轴建立直角坐标系；以x轴正半轴0°起点线，逆时针方向将坐标系划分8个等分区，Ⅰ：0°～45°、Ⅱ：45～90°、Ⅲ：90°～135°、Ⅳ：135°～180°、Ⅴ：180°～225°、Ⅵ：225°～270°、Ⅶ：270°～315°、Ⅷ：315°～360°，使所述机器人主体对称线落在Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ区内判断为左倾，Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅷ区内判断为右倾；所述角度传感器用于收集机器人实时角度α1传送给所述滤波单元，其中，所述实时角度α1为所述机器人主体行进方向与x轴的夹角；所述滤波单元用于对所述实时角度数据进行滤波处理；所述主控芯片根据滤波处理后的实时角度数据实现对电机和轮子的纠偏控制。
作为进一步改进，所述角度传感器为九轴传感器。
作为进一步改进，所述滤波单元包括滤波处理模块，定义α1经滤波后的数据为α2，所述主控芯片根据α2对所述机器人主体进行是否水平的判断。
作为进一步改进，所述主控芯片包括存储模块，用于记录所述机器人主体实施纠偏前的运转状态。
作为进一步改进，所述主控芯片内设纠偏模块，所述纠偏模块包括自动纠偏模式与调整纠偏模式。
一种机器人纠偏系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：角度测量系统校准归零；
S2：以所述机器人主体的几何中心点为原点，建立直角坐标系；定义所述机器人主体沿y轴正方向行进为上行状态，反之为下行状态；定义所述机器人主体沿x轴正方向行进为上行状态，反之为下行状态；当所述机器人主体沿y轴正方向行进时，定义以y轴正半轴与x轴构成上行区，以y轴负半轴与x轴构成下行区；当所述机器人主体沿x轴正方向行进时，定义以x轴正半轴与y轴构成上行区，以x轴负半轴与y轴构成下行区；以x轴正半轴0°起点线，逆时针方向将坐标系划分8个等分区，Ⅰ：0°～45°、Ⅱ：45～90°、Ⅲ：90°～135°、Ⅳ：135°～180°、Ⅴ：180°～225°、Ⅵ：225°～270°、Ⅶ：270°～315°、Ⅷ：315°～360°，使所述机器人主体对称线落在Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ区内判断为左倾，Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅷ区内判断为右倾；
S3，获取x轴与所述行进方向的实时角度α1；
S4，滤波单元接收α1，将α1进行卡尔曼滤波处理得到α2；
S5，选择纠偏模式；
S6，主控芯片中的存储模块记录所述机器人主体运转状态，进入S7；
S7，所述主控芯片接收所述α2，拟合所述机器人主体实时姿态，判断所述机器人主体是否处于水平位置，是，结束纠偏，否，进入S8；
S8：所述主控芯片接收到遥控器沿y轴行进的信号，进入步骤S9-S15；所述主控芯片接收到遥控器沿x轴行进的信号，进入步骤S16-S22；
S9，判断所述机器人主体是否水平左倾，是，进入步骤S10，否，进入步骤S13；
S10，判断机器人是否处于上行状态，是，进入步骤S11，否，进入步骤S12；
S11，所述主控芯片发送向上右校准指令，控制轮子与电机进行纠偏回归零点，返回步骤S3；
S12，所述主控芯片发送向下右校准指令，控制轮子与电机进行纠偏回归零点，返回步骤S3；
S13，判断机器人是否处于上行状态，是，进入步骤S14，否，进入步骤S15；
S14，所述主控芯片发送向上左校准指令，控制轮子与电机进行纠偏回归零点，返回步骤S3；
S15，所述主控芯片发送向下左校准指令，控制轮子与电机进行纠偏回归零点，返回步骤S3；
S16，判断所述机器人主体是否水平左倾，是，进入步骤S17，否，进入步骤S20；
S17，判断机器人是否处于上行状态，是，进入步骤S18，否，进入步骤S19；
S18，所述主控芯片发送向下右校准指令，控制轮子与电机进行纠偏回归零点，返回步骤S3；
S19，所述主控芯片发送向上右校准指令，控制轮子与电机进行纠偏回归零点，返回步骤S3；
S20，判断机器人是否处于上行状态，是，进入步骤S21，否，进入步骤S22；
S21，所述主控芯片发送向上左校准指令，控制轮子与电机进行纠偏回归零点，返回步骤S3；
S22，所述主控芯片发送向下左校准指令，控制轮子与电机进行纠偏回归零点，返回步骤S3。
作为进一步改进，所述S1步骤中：校准归零是针对于所述机器人主体所处工作平面的校准，使所述机器人主体在其工作平面上，保持水平直线行走，当∣α2-90°∣＜1°或者∣α2∣＜1°时，校准归零结束。
作为进一步改进，在所述S5步骤中：选择纠偏模式若为自动纠偏模式，机器人纠偏完成后继续行走，返回步骤S2；所述选择纠偏模式若为调整纠偏模式，机器人纠偏完成后停止行走。
作为进一步改进，在所述S11、S12、S14、S15、S18、S19、S21、S22步骤中：所述零点为动态零点，即所述机器人主体回归到∣α2∣＜1°的水平状态。
1、本发明一种机器人纠偏系统，采用九轴传感器对幕墙机器人进行实时纠偏，响应快，能够及时对幕墙机器人的位置偏离做出正确的纠偏指令，使幕墙机器人能够随时保持在现有方向上行进，避免出现遗漏清洗区域。
2、本发明一种机器人纠偏系统，所述主控芯片通过角测量系统的校准，建立与划分8等分区，使所述机器人主体能够准确做出响应，实现在任意方向上行进，灵活适用于各种工况。
附图说明
附图1是本发明涉及的一种机器人纠偏系统的示意图；
附图2是所述主控芯片划分8等分区的示意图；
附图3是本发明涉及的一种机器人纠偏系统的纠偏流程的示意图；
附图4是本发明涉及的一种机器人纠偏系统的纠偏实例纠偏前示意图；
附图5是本发明涉及的一种机器人纠偏系统的纠偏实例纠偏后示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
请参照附图1，本发明提供一种机器人纠偏系统，包括供电单元1、角度传感器2、滤波单元3、主控芯片4、机器人主体5、电机7和若干个轮子6；所述角度传感器2、滤波单元3、主控芯片4、轮子6、电机7与所述供电单元1依次电连接，若干个所述轮子6两两并列分布于所述机器人主体5底部；所述角度传感器2设置于所述机器人主体5的几何中心点，所述角度传感器2以所述几何中心点为原点，以所述机器人主体5的宽度方向及长度方向分别为x轴和y轴建立直角坐标系；以x轴正半轴0°起点线，逆时针方向将坐标系划分8个等分区，Ⅰ：0°～45°、Ⅱ：45～90°、Ⅲ：90°～135°、Ⅳ：135°～180°、Ⅴ：180°～225°、Ⅵ：225°～270°、Ⅶ：270°～315°、Ⅷ：315°～360°，使所述机器人主体对称线落在Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ区内判断为左倾，Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅷ区内判断为右倾；所述角度传感器2用于收集机器人实时角度α1传送给所述滤波单元3，其中，所述实时角度α1为所述机器人主体5行进方向与x轴的夹角；所述滤波单元3用于对所述实时角度数据进行滤波处理；所述主控芯片4根据滤波处理后的实时角度数据实现对电机7和轮子6的纠偏控制。
具体的，所述角度传感器2为九轴传感器。
具体的，所述滤波单元包括滤波处理模块，定义α1经滤波后的数据为α2，所述主控芯片4根据α2对所述机器人主体5进行是否水平的判断。
具体的，所述主控芯片4包括存储模块，用于记录所述机器人主体5实施纠偏前的运转状态。
具体的，所述主控芯片4内设纠偏模块，所述纠偏模块包括自动纠偏模式与调整纠偏模式。
一种机器人纠偏系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：角度测量系统校准归零；
S2：以所述机器人主体5的几何中心点为原点，建立直角坐标系；定义所述机器人主体沿y轴正方向行进为上行状态，反之为下行状态；定义所述机器人主体沿x轴正方向行进为上行状态，反之为下行状态；当所述机器人主体沿y轴正方向行进时，定义以y轴正半轴与x轴构成上行区，以y轴负半轴与x轴构成下行区；当所述机器人主体沿x轴正方向行进时，定义以x轴正半轴与y轴构成上行区，以x轴负半轴与y轴构成下行区；以x轴正半轴0°起点线，逆时针方向将坐标系划分8个等分区，Ⅰ：0°～45°、Ⅱ：45～90°、Ⅲ：90°～135°、Ⅳ：135°～180°、Ⅴ：180°～-225°、Ⅵ：225°～270°、Ⅶ：270°～315°、Ⅷ：315°～360°，使所述机器人主体对称线落在Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ区内判断为左倾，Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅷ区内判断为右倾；
S3，获取x轴与所述行进方向的实时角度α1；
S4，滤波单元3接收α1，将α1进行卡尔曼滤波处理得到α2；
S5，选择纠偏模式；
S6，主控芯片4中的存储模块记录所述机器人主体5运转状态，进入S7；
S7，所述主控芯片4接收所述α2，拟合所述机器人主体5实时姿态，判断所述机器人主体5是否处于水平位置，是，结束纠偏，否，进入S8；
S8：所述主控芯片4接收到遥控器沿y轴行进的信号，进入步骤S9-S15；所述主控芯片4接收到遥控器沿x轴行进的信号，进入步骤S16-S22；
S9，判断所述机器人主体5是否水平左倾，是，进入步骤S10，否，进入步骤S13；
S10，判断机器人是否处于上行状态，是，进入步骤S11，否，进入步骤S12；
S11，所述主控芯片4发送向上右校准指令，控制轮子6与电机7进行纠偏回归零点，返回步骤S3；
S12，所述主控芯片4发送向下右校准指令，控制轮子6与电机7进行纠偏回归零点，返回步骤S3；
S13，判断机器人是否处于上行状态，是，进入步骤S14，否，进入步骤S15；
S14，所述主控芯片4发送向上左校准指令，控制轮子6与电机7进行纠偏回归零点，返回步骤S3；
S15，所述主控芯片4发送向下左校准指令，控制轮子6与电机7进行纠偏回归零点，返回步骤S3；
S16，判断所述机器人主体5是否水平左倾，是，进入步骤S17，否，进入步骤S20；
S17，判断机器人是否处于上行状态，是，进入步骤S18，否，进入步骤S19；
S18，所述主控芯片4发送向下右校准指令，控制轮子6与电机7进行纠偏回归零点，返回步骤S3；
S19，所述主控芯片4发送向上右校准指令，控制轮子6与电机7进行纠偏回归零点，返回步骤S3；
S20，判断机器人是否处于上行状态，是，进入步骤S21，否，进入步骤S22；
S21，所述主控芯片4发送向上左校准指令，控制轮子6与电机7进行纠偏回归零点，返回步骤S3；
S22，所述主控芯片4发送向下左校准指令，控制轮子6与电机7进行纠偏回归零点，返回步骤S3。
具体的，所述S1步骤中：校准归零是针对于所述机器人主体5所处工作平面的校准，使所述机器人主体5在其工作平面上，保持水平直线行走，当∣α2-90°∣＜1°或者∣α2∣＜1°时，校准归零结束。
具体的，在所述S5步骤中：选择纠偏模式若为自动纠偏模式，机器人纠偏完成后继续行走，返回步骤S2；所述选择纠偏模式若为调整纠偏模式，机器人纠偏完成后停止行走。
具体的，在所述S11、S12、S14、S15、S18、S19、S21、S22步骤中：所述零点为动态零点，即所述机器人主体5回归到∣α2∣＜1°的水平状态。
请参照附图4和附图5，上述一种机器人的纠偏系统实施例：所述主体机器人5在附图4的位置，所述主控芯片4根据α2数据，拟合所述机器人主体5实时姿态，判断该位置处在非水平位置，且为Ⅱ分区即处在右倾状态。若此时所述机器人主体5处在上行状态，则选择向上行走纠偏，在设定的程序中将会向左转弯至附图5的位置，但是不能一次性成功，首先会向左偏，但是机械转动和程序灵敏度的问题会再向右转动，往复2-3遍后才能回到理论0点；若此时所述机器人主体5处在下行状态，则选择向下行走纠偏，基本上可以在一个往复运动就可以完成纠偏。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种机器人纠偏系统，其特征在于，包括供电单元、角度传感器、滤波单元、主控芯片、机器人主体、电机和若干个轮子；所述角度传感器、滤波单元、主控芯片、轮子、电机与所述供电单元依次电连接，若干个所述轮子两两并列分布于所述机器人主体底部；所述角度传感器设置于所述机器人主体的几何中心点，所述角度传感器以所述几何中心点为原点，以所述机器人主体的宽度方向及长度方向分别为x轴和y轴建立直角坐标系；以x轴正半轴0°起点线，逆时针方向将坐标系划分8个等分区，Ⅰ：0°～45°、Ⅱ：45～90°、Ⅲ：90°～135°、Ⅳ：135°～180°、Ⅴ：180°～225°、Ⅵ：225°～270°、Ⅶ：270°～315°、Ⅷ：315°～360°，使所述机器人 主体对称线落在Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ区内判断为左倾，Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅷ区内判断为右倾；所述角度传感器用于收集机器人实时角度α1传送给所述滤波单元，其中，所述实时角度α1为所述机器人主体行进方向与x轴的夹角；所述滤波单元用于对所述实时角度数据进行滤波处理；所述主控芯片根据滤波处理后的实时角度数据实现对电机和轮子的纠偏控制。
2.根据权利要求1所述的机器人纠偏系统，其特征在于，所述角度传感器为九轴传感器。
3.根据权利要求2所述的机器人纠偏系统，其特征在于，所述滤波单元包括滤波处理模块，定义α1经滤波后的数据为α2，所述主控芯片根据α2对所述机器人主体进行是否水平的判断。
4.根据权利要求1所述的机器人纠偏系统，其特征在于，所述主控芯片包括存储模块，用于记录所述机器人主体实施纠偏前的运转状态。
5.根据权利要求1所述的机器人纠偏系统，其特征在于，所述主控芯片内设纠偏模块，所述纠偏模块包括自动纠偏模式与调整纠偏模式。
6.如权利要求1-5任一项所述机器人纠偏系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：角度测量系统校准归零；
S2：以所述机器人主体的几何中心点为原点，建立直角坐标系；定义所述机器人主体沿y轴正方向行进为上行状态，反之为下行状态；定义所述机器人主体沿x轴正方向行进为上行状态，反之为下行状态；当所述机器人主体沿y轴正方向行进时，定义以y轴正半轴与x轴构成上行区，以y轴负半轴与x轴构成下行区；当所述机器人主体沿x轴正方向行进时，定义以x轴正半轴与y轴构成上行区，以x轴负半轴与y轴构成下行区；以x轴正半轴0°起点线，逆时针方向将坐标系划分8个等分区，Ⅰ：0°～45°、Ⅱ：45～90°、Ⅲ：90°～135°、Ⅳ：135°～180°、Ⅴ：180°～225°、Ⅵ：225°～270°、Ⅶ：270°～315°、Ⅷ：315°～360°，使所述机器人主体对称线落在Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ区内判断为左倾，Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅷ区内判断为右倾；
S3，获取x轴与所述行进方向的实时角度α1；
S4，滤波单元接收α1，将α1进行卡尔曼滤波处理得到α2；
S5，选择纠偏模式；
S6，主控芯片中的存储模块记录所述机器人主体运转状态，进入S7；
S7，所述主控芯片接收所述α2，拟合所述机器人主体实时姿态，判断所述机器人主体是否处于水平位置，是，结束纠偏，否，进入S8；
S8：所述主控芯片接收到遥控器沿y轴行进的信号，进入步骤S9-S15；所述主控芯片接收到遥控器沿x轴行进的信号，进入步骤S16-S22；
S9，判断所述机器人主体是否水平左倾，是，进入步骤S10，否，进入步骤S13；
S10，判断机器人是否处于上行状态，是，进入步骤S11，否，进入步骤S12；
S11，所述主控芯片发送向上右校准指令，控制轮子与电机进行纠偏回归零点，返回步骤S3；
S12，所述主控芯片发送向下右校准指令，控制轮子与电机进行纠偏回归零点，返回步骤S3；
S13，判断机器人是否处于上行状态，是，进入步骤S14，否，进入步骤S15；
S14，所述主控芯片发送向上左校准指令，控制轮子与电机进行纠偏回归零点，返回步骤S3；
S15，所述主控芯片发送向下左校准指令，控制轮子与电机进行纠偏回归零点，返回步骤S3；
S16，判断所述机器人主体是否水平左倾，是，进入步骤S17，否，进入步骤S20；
S17，判断机器人是否处于上行状态，是，进入步骤S18，否，进入步骤S19；
S18，所述主控芯片发送向下右校准指令，控制轮子与电机进行纠偏回归零点，返回步骤S3；
S19，所述主控芯片发送向上右校准指令，控制轮子与电机进行纠偏回归零点，返回步骤S3；
S20，判断机器人是否处于上行状态，是，进入步骤S21，否，进入步骤S22；
S21，所述主控芯片发送向上左校准指令，控制轮子与电机进行纠偏回归零点，返回步骤S3；
S22，所述主控芯片发送向下左校准指令，控制轮子与电机进行纠偏回归零点，返回步骤S3。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在所述S1步骤中：校准归零是针对于所述机器人主体所处工作平面的校准，使所述机器人主体在其工作平面上，保持水平直线行走，当∣α2-90°∣＜1°或者∣α2∣＜1°时，校准归零结束。
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在所述S5步骤中：选择纠偏模式若为自动纠偏模式，机器人纠偏完成后继续行走，返回步骤S2；所述选择纠偏模式若为调整纠偏模式，机器人纠偏完成后停止行走。
9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在所述S11、S12、S14、S15、S18、S19、S21、S22步骤中：所述零点为动态零点，即所述机器人主体回归到∣α2∣＜1°的水平状态。
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