CN108107440B - 充电座对机器人发射测距信号的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种充电座对机器人发射测距信号的方法及其装置，包括：充电座上设置有红外发射器、第一测距信号发射板和第二测距信号发射板，红外发射器用于发射红外指示信号，第一测距信号发射板用于发射第一测距信号，第二测距信号发射板用于发射第二测距信号，充电座对红外指示信号、第一测距信号和第二测距信号进行调制，在一个发射周期中，先发射的红外指示信号所携带的编码与后发射的红外指示信号所携带的编码不同，充电座循环发射所述红外指示信号、第一测距信号和第二测距信号。通过红外指示信号所携带的编码不同，以此区分测距信号发射板，解决了相关技术中超声信号在实际传播过程中易衰减而导致的区分测距信号发射板不准确的技术问题。

Description

充电座对机器人发射测距信号的方法及其装置

技术领域

本发明涉及超声测距、红外通信领域，具体而言，涉及一种充电座对机器人发射测距信号的方法及其装置。

背景技术

随着可移动机器人的发展，对机器人本身的自主充电需求越来越大，使用的人越来越多。要实现自主充电功能就需要先确定机器人相对于充电座的实时位置信息，并根据实时位置信息将机器人导航到充电座。相关技术中充电座发射的测距信号为超声信号，机器人依据超声信号的载波脉冲数量不同以此区分第一测距信号和第二测距信号。

这种方案中，超声信号在实际传播过程中，会遇到诸多因素的影响，而产生不同程度的衰减，超声信号的衰减主要有散射、扩散、和吸收三种，因此以超声信号的载波脉冲数量不同作为区分测距信号发射板的依据不准确。

因此，急需一种充电座对机器人发射测距信号的方法及其装置，来解决相关技术中，超声信号在实际传播过程中易衰减而导致的区分测距信号发射板不准确的技术问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种机器人自主充电的方法和装置，以解决机器人自主充电存在的稳定性差、可靠性差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种充电座对机器人发射测距信号的方法。

根据本发明的充电座对机器人发射测距信号的方法包括：

充电座上设置有红外发射器、第一测距信号发射板和第二测距信号发射板，所述红外发射器用于发射红外指示信号，所述第一测距信号发射板用于发射第一测距信号，所述第二测距信号发射板用于发射第二测距信号，所述方法包括：

所述充电座对红外指示信号、第一测距信号和第二测距信号进行调制，在一个发射周期中，先发射的所述红外指示信号所携带的编码与后发射的所述红外指示信号所携带的编码不同；

所述充电座循环发射所述红外指示信号、所述第一测距信号和所述第二测距信号，其中，在一个发射周期中，先发射所述红外指示信号和所述第一测距信号，再发射所述红外指示信号和所述第二测距信号。

进一步的，所述充电座上设置有信号放大器，所述信号放大器对所述红外指示信号、所述第一测距信号和所述第二测距信号进行信号放大。

进一步的，所述充电座的电极上串联有继电器，所述充电座电极与外部电极相连时，所述继电器开启，使所述充电座电极通电。

为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种机器人对充电座的测距方法。

根据本发明的机器人对充电座的测距方法包括：

机器人接收所述红外指示信号，开始计时；

所述机器人解码所述红外指示信号，得到所述红外指示信号中携带的编码；

根据所述编码确定在所述充电座的一个发射周期内将要接收到的是所述第一测距信号或所述第二测距信号；

所述机器人接收所述充电座发射的所述第一测距信号或所述第二测距信号，停止计时，得到计时时间；

根据所述第一测距信号或第二测距信号的传播速度及所述计时时间计算所述机器人距离所述第一测距信号发射板或第二测距信号发射板的距离；

所述机器人根据在每个发射周期中计算得到的两个距离的比较结果，控制自身向距离较远的一侧做横向移动，其中，如果两个距离相等，所述机器人控制自身向所述充电座方向直线移动，直到自身与所述充电座的电极接触；

进一步的，在一个发射周期中，所述机器人第一次接收到红外指示信号，在解码后判定为第二测距信号发射板发射的情况下，判定机器人在本次发射周期中接收到不完整测距信号，不进行计时；在解码后判定为第一测距信号发射板发射的情况下，判定机器人在本次发射周期中接收到完整的测距信号，进行计时。

为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种充电座对机器人发射测距信号的装置。

根据本发明的充电座对机器人发射测距信号的装置包括：

信号调制单元，用于调制红外指示信号、第一测距信号和第二测距信号；

信号发射单元，用于循环发射所述红外指示信号、所述第一测距信号和所述第二测距信号，其中，在一个发射周期中，先发射所述红外指示信号和所述第一测距信号，再发射所述红外指示信号和所述第二测距信号。

供电单元，用于使所述充电座电极通电。

进一步的，所述信号调制单元还包括信号放大模块，用于对所述红外指示信号、所述第一测距信号和所述第二测距信号进行信号放大。

进一步的，所述供电单元还包括继电器控制模块，用于所述机器人自身的电极与所述充电座电极相连时，所述继电器开启，使所述充电座电极通电。

进一步的，所述信号发射单元还包括：

红外指示信号发射模块，用于发射红外指示信号；

第一测距信号发射模块，用于发射第一测距信号；以及

第二测距信号发射模块，用于发射第二测距信号。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种机器人对充电座的测距装置。

根据本发明的机器人对充电座的测距装置包括：

信号接收单元，用于接收红外指示信号、第一测距信号和第二测距信号；

信号处理单元，用于根据所述红外指示信号中携带的编码确定在所述充电座的一个发射周期内将要接收到的是所述第一测距信号或所述第二测距信号；

计时单元，用于接收到所述红外指示信号时开始计时，接收到所述第一测距信号或第二测距信号时停止计时，得到计时时间；

距离计算单元，用于根据所述第一测距信号或第二测距信号的传播速度及所述计时时间计算所述机器人距离所述第一测距信号发射板或第二测距信号发射板的距离；

驱动单元，用于根据所述机器人在每个发射周期中计算得到的两个距离的比较结果，如果两个距离不等，所属机器人控制自身向距离较远的一侧做横向移动，如果两个距离相等，所述机器人控制自身向所述充电座方向直线移动，直到所述机器人的电极与所述充电座的电极接触。

进一步的，所述信号接收单元包括：

红外指示信号接收模块，用于接收红外指示信号；

测距信号接收模块，用于接收第一测距信号和第二测距信号。

在本发明实施例中，采用一种充电座对机器人发射测距信号的方法及其装置，通过红外指示信号所携带的编码不同，以此区分测距信号发射板，解决了相关技术中超声信号在实际传播过程中易衰减而导致的区分测距信号发射板不准确的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本发明的示意性实施例附图及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明所述的充电座对机器人发射测距信号的方法的流程示意图。

图2是本发明所述的机器人对充电座的测距方法的流程示意图。

图3是本发明所述的充电座对机器人发射测距信号的装置的框图结构示意图。

图4是本发明所述的机器人对充电座的测距装置的框图结构示意图。

图5是本发明所述的信号发射单元一个实施例的框图结构示意图

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本发明涉及一种充电座对机器人发射测距信号的方法，该方法包括如下的步骤S101至步骤S102：

步骤S101：所述充电座对红外指示信号、第一测距信号和第二测距信号进行调制，在一个发射周期中，先发射的所述红外指示信号所携带的编码与后发射的所述红外指示信号所携带的编码不同；

步骤S102：所述充电座循环发射所述红外指示信号、所述第一测距信号和所述第二测距信号，其中，在一个发射周期中，先发射所述红外指示信号和所述第一测距信号，再发射所述红外指示信号和所述第二测距信号。

首先，所述充电座对红外指示信号、第一测距信号和第二测距信号进行调制和放大，其中，经过调制后的红外指示信号可以携带不同的编码，在一个发射周期中，先后两次发射的红外指示信号携带不同的编码。

本申请的另一可选实施例中，该方法还包括：

进一步的，所述充电座上设置有信号放大器，所述信号放大器对所述红外指示信号、所述第一测距信号和所述第二测距信号进行信号放大。

本申请的另一可选实施例中，该方法还包括：

进一步的，所述充电座的电极上串联有继电器，所述充电座电极与外部电极相连时，所述继电器开启，使所述充电座电极通电。

如图2所示，本发明涉及一种机器人对充电座的测距的方法，该方法包括如下的步骤S201至步骤S206：

步骤S201、机器人接收所述红外指示信号，开始计时；

步骤S202、所述机器人解码所述红外指示信号，得到所述红外指示信号中携带的编码；

步骤S203、根据所述编码确定在所述充电座的一个发射周期内将要接收到的是所述第一测距信号或所述第二测距信号；

步骤S204、所述机器人接收所述充电座发射的所述第一测距信号或所述第二测距信号，停止计时，得到计时时间；

步骤S205、根据所述第一测距信号或第二测距信号的传播速度及所述计时时间计算所述机器人距离所述第一测距信号发射板或第二测距信号发射板的距离；

步骤S206、所述机器人根据在每个发射周期中计算得到的两个距离的比较结果，控制自身向距离较远的一侧做横向移动，其中，如果两个距离相等，所述机器人控制自身向所述充电座方向直线移动，直到自身与所述充电座的电极接触。

首先，机器人接收到所述红外指示信号，所述机器人内的计时器开始计时，并对所述红外指示信号进行解码，根据所述红外指示信号所携带的编码进行判别，确定在一个发射周期中，将要接收到的是第一测距信号或第二测距信号，然后所述机器人接收到第一测距信号或第二测距信号，所述机器人内的计时器停止计时，取出计时时间，根据所述第一测距信号或第二测距信号的传播速度及所述计时时间计算出所述机器人距离第一测距信号发射板或第二测距信号发射板的距离，在一个发射周期中，计算得到的两个距离分别为所述机器人距离第一测距信号发射板和第二测距信号发射板的距离，最后对两个距离结果进行比较，所述机器人控制自身向距离较远的测距信号发射板所在的一边进行横向运动。

本申请的另一可选实施例中，该方法还包括：

进一步的，在一个发射周期中，所述机器人第一次接收到红外指示信号，在解码后判定为第二测距信号发射板发射的情况下，判定机器人在本次发射周期中接收到不完整测距信号，不进行计时；在解码后判定为第一测距信号发射板发射的情况下，判定机器人在本次发射周期中接收到完整的测距信号，进行计时。

具体实施例：

首先，充电座调制56KHz红外指示信号、40KHz第一超声信号和40KHz 第二超声信号，其中，调制的红外指示信号所携带的编码为不同的两个，分别用来代表第一超声信号发射板和第二超声信号发射板。所述充电座中设置有 30ms定时器，在一个发射周期中，定时器先控制红外指示信号发射器和第一超声发射板发射红外指示信号和第一超声信号，30ms后定时器到时，定时器控制红外发射器和第二超声发射板发射红外指示信号和第二超声信号，其中，定时器循环工作，第一超声发射板和第二超声发射板轮流向外发射测距信号。

然后，机器人电量达到预定的20％电量时，机器人发出充电命令，通过自身雷达导航系统，控制机器人自身向预定的充电区域运动，所述机器人接收到红外指示信号后，先对信号进行解码，解码后得到一串编码数字，根据自定义的数字判断规则，可以判定与此红外指示信号一同发射的超声信号是第一超声发射板或第二超声发射板发出，若判定为第二发射板发射，则判定本次发射周期发射的超声信号接收不完整，因为并没有接收到本次发射周期中第一超声发射板发射的第一超声信号，单片机中的计时器不进行计时，若判定为第一发射板发射，则判定本次发射周期发射的超声信号接收完整，单片机中的计时器开始计时，并正常接收本次发射周期中第二发射板发射来的超声信号，进行计时。

再然后，所述机器人接收到超声信号后，形成一个脉冲,输入单片机的外部中断,使单片机的计时器停止计时，取出计数，假设记录的时间为T，单位为s，超声信号在空气中传播的速度为V＝340m/s已知，那么测得的距离为S＝V*T。

最后，所述机器人中的单片机对同一个发射周期中的两个距离进行比较，将结果上传至上位机，上位机控制机器人向距离较远的发射臂所在的一边运动，直至两个距离相差在3mm以内时，判定机器人位置已在充电座正前方，所述上位机控制机器人向后直线运动，直到所述机器人与充电座电极接触。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

本发明采用一种充电座对机器人发射测距信号的方法，通过红外指示信号所携带的编码不同，以此区分测距信号发射板，解决了相关技术中超声信号在实际传播过程中易衰减而导致的区分测距信号发射板不准确的技术问题。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述充电座对机器人发射测距信号方法的智能装置，如图3所示，该装置包括：

信号调制单元10，用于调制红外指示信号、第一测距信号和第二测距信号；

信号发射单元20，用于循环发射所述红外指示信号、所述第一测距信号和所述第二测距信号，其中，在一个发射周期中，先发射所述红外指示信号和所述第一测距信号，再发射所述红外指示信号和所述第二测距信号。

供电单元30，用于使所述充电座电极通电。

进一步的，所述信号调制单元还包括信号放大模块101，用于对所述红外指示信号、所述第一测距信号和所述第二测距信号进行信号放大。

进一步的，所述供电单元还包括继电器控制模块301，用于所述机器人自身的电极与所述充电座电极相连时，所述继电器开启，使所述充电座电极通电。

进一步的，如图5所示，所述信号发射单元还包括：

红外指示信号发射模块201，用于发射红外指示信号；

第一测距信号发射模块202，用于发射第一测距信号；以及

第二测距信号发射模块203，用于发射第二测距信号。

根据本发明实施例，还提供了一种机器人对充电座的测距装置，如图4所示，该装置包括：

信号接收单元40，用于接收红外指示信号、第一测距信号和第二测距信号；

信号处理单元50，用于根据所述红外指示信号中携带的编码确定在所述充电座的一个发射周期内将要接收到的是所述第一测距信号或所述第二测距信号；

计时单元60，用于接收到所述红外指示信号时开始计时，接收到所述第一测距信号或第二测距信号时停止计时，得到计时时间；

距离计算单元70，用于根据所述第一测距信号或第二测距信号的传播速度及所述计时时间计算所述机器人距离所述第一测距信号发射板或第二测距信号发射板的距离；

驱动单元80，用于根据所述机器人在每个发射周期中计算得到的两个距离的比较结果，如果两个距离不等，所属机器人控制自身向距离较远的一侧做横向移动，如果两个距离相等，所述机器人控制自身向所述充电座方向直线移动，直到所述机器人的电极与所述充电座的电极接触。

进一步的，所述信号接收单元40包括：

红外指示信号接收模块401，用于接收红外指示信号；

测距信号接收模块402，用于接收第一测距信号和第二测距信号。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种充电座对机器人发射测距信号的方法，其特征在于，充电座上设置有红外发射器、第一测距信号发射板和第二测距信号发射板，所述红外发射器用于发射红外指示信号，所述第一测距信号发射板用于发射第一测距信号，所述第二测距信号发射板用于发射第二测距信号，所述方法包括：

所述充电座对红外指示信号、第一测距信号和第二测距信号进行调制，在一个发射周期中，先发射的所述红外指示信号所携带的编码与后发射的所述红外指示信号所携带的编码不同；

所述充电座循环发射所述红外指示信号、所述第一测距信号和所述第二测距信号，其中，在一个发射周期中，先发射所述红外指示信号和所述第一测距信号，再发射所述红外指示信号和所述第二测距信号。

2.根据权利要求1所述的充电座对机器人发射测距信号的方法，其特征在于，所述充电座上设置有信号放大器，所述信号放大器对所述红外指示信号、所述第一测距信号和所述第二测距信号进行信号放大。

3.根据权利要求1所述的充电座对机器人发射测距信号的方法，其特征在于，所述充电座的电极上串联有继电器，所述充电座电极与外部电极相连时，所述继电器开启，使所述充电座电极通电。

4.一种机器人对充电座的测距方法，其特征在于，充电座上设置有红外发射器、第一测距信号发射板和第二测距信号发射板，所述红外发射器用于发射红外指示信号，所述第一测距信号发射板用于发射第一测距信号，所述第二测距信号发射板用于发射第二测距信号，充电座循环发射所述红外指示信号、所述第一测距信号和所述第二测距信号，其中，在一个发射周期中，先发射所述红外指示信号和所述第一测距信号，再发射所述红外指示信号和所述第二测距信号；并且，在一个发射周期中，先发射的所述红外指示信号所携带的编码与后发射的所述红外指示信号所携带的编码不同，所述方法包括：

机器人接收所述红外指示信号，开始计时；

所述机器人解码所述红外指示信号，得到所述红外指示信号中携带的编码；

根据所述编码确定在所述充电座的一个发射周期内将要接收到的是所述第一测距信号或所述第二测距信号；

所述机器人接收所述充电座发射的所述第一测距信号或所述第二测距信号，停止计时，得到计时时间；

根据所述第一测距信号或第二测距信号的传播速度及所述计时时间计算所述机器人距离所述第一测距信号发射板或第二测距信号发射板的距离；

所述机器人根据在每个发射周期中计算得到的两个距离的比较结果，控制自身向距离较远的一侧做横向移动，其中，如果两个距离相等，所述机器人控制自身向所述充电座方向直线移动，直到自身与所述充电座的电极接触。

5.根据权利要求4所述的机器人对充电座的测距方法，其特征在于，所述机器人接收所述红外指示信号，开始计时，包括：

在一个发射周期中，所述机器人第一次接收到红外指示信号，在解码后判定为第二测距信号发射板发射的情况下，判定机器人在本次发射周期中接收到不完整测距信号，不进行计时；在解码后判定为第一测距信号发射板发射的情况下，判定机器人在本次发射周期中接收到完整的测距信号，进行计时。

6.一种机器人对充电座的测距装置，其特征在于，包括：

信号接收单元，用于循环接收红外指示信号、第一测距信号和第二测距信号，在一个接收周期中，先接收所述红外指示信号和所述第一测距信号，再接收所述红外指示信号和所述第二测距信号；并且，在一个接收周期中，先接收的所述红外指示信号所携带的编码与后接收的所述红外指示信号所携带的编码不同；

信号处理单元，用于根据所述红外指示信号中携带的编码确定在所述充电座的一个发射周期内将要接收到的是所述第一测距信号或所述第二测距信号；

计时单元，用于接收到所述红外指示信号时开始计时，接收到所述第一测距信号或第二测距信号时停止计时，得到计时时间；

距离计算单元，用于根据所述第一测距信号或第二测距信号的传播速度及所述计时时间计算所述机器人距离所述第一测距信号发射板或第二测距信号发射板的距离；

驱动单元，用于根据所述机器人在每个发射周期中计算得到的两个距离的比较结果，如果两个距离不等，所属机器人控制自身向距离较远的一侧做横向移动，如果两个距离相等，所述机器人控制自身向所述充电座方向直线移动，直到所述机器人的电极与所述充电座的电极接触。

7.根据权利要求6所述的机器人对充电座的测距装置，其特征在于，所述信号接收单元包括：

红外指示信号接收模块，用于接收红外指示信号；

测距信号接收模块，用于接收第一测距信号和第二测距信号。

Images