CN108415416A - 采用四个麦克纳姆轮的机器人自动回充方法 - Google Patents
采用四个麦克纳姆轮的机器人自动回充方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108415416A CN108415416A CN201810054779.3A CN201810054779A CN108415416A CN 108415416 A CN108415416 A CN 108415416A CN 201810054779 A CN201810054779 A CN 201810054779A CN 108415416 A CN108415416 A CN 108415416A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- robot
- cradle
- mecanum
- area
- plane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000005021 gait Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
- G05D1/0242—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using non-visible light signals, e.g. IR or UV signals
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
- G05D1/0221—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory involving a learning process
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
- G05D1/0223—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory involving speed control of the vehicle
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
- G05D1/0225—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory involving docking at a fixed facility, e.g. base station or loading bay
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0255—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using acoustic signals, e.g. ultra-sonic singals
Abstract
本发明公开了采用四个麦克纳姆轮的机器人自动回充方法，包括：在充电座上设置多个信号发射器；利用红外检测机器人的麦克纳姆轮相对所述发射区域的位置；当机器人的处于充电座的发射区域时，计算机器人驱动的速度，并驱动机器人整体向充电座做一段直线运动。通过麦克纳姆轮底盘的运动控制，在机器人自动回充的运动过程中将机器人的运动简化为缩小垂直距离、调整中心偏差和调整角度偏差三个部分。有效避免了传统两轮差速的运动控制方式的复杂性和低效性。
Description
技术领域
本发明涉及机器人的充电装置，尤其涉及采用四个麦克纳姆轮的机器人自动回充方法。
背景技术
机器人的自动回充技术是通过充电基座持续地发出信号，然后由机器人机体上的接收器根据信号反馈来进行定位，从而实现机器人的全自主回充功能.
传统方式中，机器人在自动回充的过程中根据红外信号的反馈不断调整机器人的运行状态，红外接收器在旋转扫描时，带着接收器方向标记一起旋转。当接到红外信号，红外接收器停止旋转，启动运动方向与红外扫描方向检测装置检测夹角，并根据一定算法判断夹角进行车身调整，控制移动和转向。当夹角减小到一定角度，小车停止转动和行进，完成第一个“方向调整”动作，然后启动红外接收器继续旋转扫描，直到接收器接收到下个红外信号，系统再次检测夹角，车体完成第二个“方向调整”动作，整个过程周而复始。在小车完成若干个“方向调整”动作后，方向夹角越来越小，小车行进速度也越来越快。当接收器检测到夹角为零，小车前进较长距离，然后接收器继续检测方向夹角是否错误，有错继续调整，无错则快速行进。由于常规底盘的运动算法只能通过差速调节车体的角度状态或实现左右偏移，每当机器人检测到车体与充电座的相对位置产生误差时，机器人都需要微调车体与充电座的相对位置。上述方案导致了车体在自动回充时运动效率太低，不利于机器人在低电压时快速、准确的返回充电座，实现自动回充功能。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种采用四个麦克纳姆轮的机器人自动回充方法，采用四个麦克纳姆轮的机器人自动回充方法，其特征在于，包括：
在充电座上设置多个信号发射器；
利用红外检测机器人的麦克纳姆轮相对所述发射区域的位置；
当机器人的处于充电座的发射区域时，计算机器人驱动的速度，并驱动机器人整体向充电座做一段直线运动。
进一步地，将发射信号器的发射区域分为由上至下依次相邻的第一区域，第二区域，第三区域，第四区域；
进一步地，当机器人处于第一区域或第四区域时，驱动所述机器人根据红外的反馈信号执行竖直平移，直至所述机器人的中心点与所述充电座的充电位置的中心点一致。
进一步地，当机器人处于第二区域或第三区域时，驱动机器人整体向充电座做一段直线运动。
进一步地，所述直线运动中，所述四个麦克纳姆轮的转速与机器人整体速度的关系为：
其中，其中为ω为麦克纳姆轮的转速，v为机器人整体速度，θ为麦克纳姆轮与所述充电座平面的中心线的夹角，a为麦克纳姆轮的中心平面与所述充电座平面的平面偏置角。
进一步地，检测机器人的位置平面与所述发射区域的平面的偏转夹角，当该偏转夹角为零度时，利用超声波传感的反馈信号调整自旋角度。
通过麦克纳姆轮底盘的运动控制，在机器人自动回充的运动过程中将机器人的运动简化为缩小垂直距离、调整中心偏差和调整角度偏差三个部分。有效避免了传统两轮差速的运动控制方式的复杂性和低效性。
附图说明
图1是本发明优选实施例提供的的流程示意图；
图2是本发明优选实施例提供的流程示意图；
图3是本发明优选实施例提供的说明示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明的一个目的在于提出一种采用四个麦克纳姆轮的机器人自动回充方法，采用四个麦克纳姆轮的机器人自动回充方法，其特征在于，包括：
在充电座上设置多个信号发射器；
利用红外检测机器人的麦克纳姆轮相对所述发射区域的位置；
当机器人的处于充电座的发射区域时，计算机器人驱动的速度，并驱动机器人整体向充电座做一段直线运动。
优选地，将发射信号器的发射区域分为由上至下依次相邻的第一区域，第二区域，第三区域，第四区域；
优选地，当机器人处于第一区域或第四区域时，驱动所述机器人根据红外的反馈信号执行竖直平移，直至所述机器人的中心点与所述充电座的充电位置的中心点一致。
优选地，当机器人处于第二区域或第三区域时，驱动机器人整体向充电座做一段直线运动。
优选地，所述直线运动中，所述四个麦克纳姆轮的转速与机器人整体速度的关系为：
其中，其中为ω为麦克纳姆轮的转速，v为机器人整体速度，θ为麦克纳姆轮与所述充电座平面的中心线的夹角，a为麦克纳姆轮的中心平面与所述充电座平面的平面偏置角。
优选地，检测机器人的位置平面与所述发射区域的平面的偏转夹角，当该偏转夹角为零度时，利用超声波传感的反馈信号调整自旋角度。
为了提高机器人自动回充时的运动效率，本设计提出了一种新型自动回充运动算法，4个麦卡纳姆车轮的速度分别为v1,v2,v3,v4,以轮2为例,对于轮 2,由坐标系xC2OC2yC2可得到车轮轴心移动速度vOC2。
由坐标系xSOSyS可得到车轮轴心移动速度vO2
由式(1)、(2)得机器人逆运动学方程
同理分析可得出四个轮子的转速与车体整体速度的关系为
通过麦克纳姆轮底盘的运动控制，在机器人自动回充的运动过程中将机器人的运动简化为缩小垂直距离、调整中心偏差和调整角度偏差三个部分。有效避免了传统两轮差速的运动控制方式的复杂性和低效性。具体控制过程如下：
当机器人完全处于充电座的发射面内时，机器人仅产生直线运动，缩短与充电座间的绝对距离。
当机器人上的三个红外接收器中有任意一个无法接收到充电座上的红外发射信号时，机器人根据红外接收管的信号反馈，判断车体当前处于充电座红外信号覆盖区域的哪个位置，若处于Mid区域内时，车体直接向充电座运动，减小与充电座间的相对距离。
当机器人上红外接收器与充电座上的红外发射器所在面不再平行时，机器人根据左右两侧的超声波传感器的反馈数据，调整机体的自旋角度，保证机体与充电座不存在角度偏差。当车体处于Left或Right区域时，车体根据红外反馈信号，直接左右平移，以保证车体中心与充电座中心一致。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (6)
1.采用四个麦克纳姆轮的机器人自动回充方法，其特征在于，包括：
在充电座上设置多个信号发射器；
利用红外检测机器人的麦克纳姆轮相对所述发射区域的位置；
当机器人的处于充电座的发射区域时，计算机器人驱动的速度，并驱动机器人整体向充电座做一段直线运动。
2.根据权利要求1所述的采用四个麦克纳姆轮的机器人自动回充方法，其特征在于，将发射信号器的发射区域分为由上至下依次相邻的第一区域，第二区域，第三区域，第四区域。
3.根据权利要求2所述的采用四个麦克纳姆轮的机器人自动回充方法，其特征在于，还包括：当机器人处于第一区域或第四区域时，驱动所述机器人根据红外的反馈信号执行竖直平移，直至所述机器人的中心点与所述充电座的充电位置的中心点一致。
4.根据权利要求3所述的采用四个麦克纳姆轮的机器人自动回充方法，其特征在于，还包括：当机器人处于第二区域或第三区域时，驱动机器人整体向充电座做一段直线运动。
5.根据权利要求4所述的采用四个麦克纳姆轮的机器人自动回充方法，其特征在于，所述直线运动中，所述四个麦克纳姆轮的转速与机器人整体速度的关系为：
其中，其中为ω为麦克纳姆轮的转速，v为机器人整体速度，θ为麦克纳姆轮与所述充电座平面的中心线的夹角，a为麦克纳姆轮的中心平面与所述充电座平面的平面偏置角。
6.根据权利要求5所述的采用四个麦克纳姆轮的机器人自动回充方法，其特征在于，还包括：检测机器人的位置平面与所述发射区域的平面的偏转夹角，当该偏转夹角为零度时，利用超声波传感的反馈信号调整自旋角度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810054779.3A CN108415416A (zh) | 2018-01-19 | 2018-01-19 | 采用四个麦克纳姆轮的机器人自动回充方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810054779.3A CN108415416A (zh) | 2018-01-19 | 2018-01-19 | 采用四个麦克纳姆轮的机器人自动回充方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108415416A true CN108415416A (zh) | 2018-08-17 |
Family
ID=63125873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810054779.3A Pending CN108415416A (zh) | 2018-01-19 | 2018-01-19 | 采用四个麦克纳姆轮的机器人自动回充方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108415416A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110082774A (zh) * | 2019-05-18 | 2019-08-02 | 上海木木聚枞机器人科技有限公司 | 一种自动对位方法及系统 |
| CN110515383A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-29 | 深圳飞科机器人有限公司 | 自主充电的方法以及移动机器人 |
| CN111267103A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-12 | 深圳拓邦股份有限公司 | 机器人初始位置的获取方法、装置、机器人以及存储介质 |
-
2018
- 2018-01-19 CN CN201810054779.3A patent/CN108415416A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110082774A (zh) * | 2019-05-18 | 2019-08-02 | 上海木木聚枞机器人科技有限公司 | 一种自动对位方法及系统 |
| CN110515383A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-29 | 深圳飞科机器人有限公司 | 自主充电的方法以及移动机器人 |
| CN111267103A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-12 | 深圳拓邦股份有限公司 | 机器人初始位置的获取方法、装置、机器人以及存储介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108415416A (zh) | 采用四个麦克纳姆轮的机器人自动回充方法 | |
| CN105487543A (zh) | 移动机器人归位充电系统 | |
| US20180004219A1 (en) | Apparatus for guiding an autonomous vehicle towards a docking station | |
| CN205333083U (zh) | 基于激光导航的agv小车 | |
| US9280158B2 (en) | System and method for guiding a robot cleaner along a path | |
| JP4084806B2 (ja) | ロボット掃除機システム及び外部充電装置復帰方法 | |
| CN106527432A (zh) | 基于模糊算法和二维码自矫正的室内移动机器人协作系统 | |
| CN111386504A (zh) | 基于准确的位置信息自动驾驶的高尔夫球车系统以及利用该系统的高尔夫球车控制方法 | |
| KR100871114B1 (ko) | 이동로봇 및 그 동작방법 | |
| CN105446344A (zh) | 移动机器人归位充电及支付系统 | |
| CN103383570A (zh) | 一种可全向移动的自动导航小车 | |
| CN103342101A (zh) | 感应式非接触充电定位对准装置及其定位方法 | |
| JP2001515237A (ja) | 誘導ビームを使用した自律型運動ユニットのドッキング方法 | |
| CN104503451A (zh) | 一种基于视觉和超声传感的可避障自动导航方法及自动导航车 | |
| CN106406316A (zh) | 家庭智能陪护机器人的自主充电系统及其充电方法 | |
| WO2017162125A1 (zh) | 一种基于重力重心检测的四轮平衡车 | |
| KR101349954B1 (ko) | 지능형 캐디로봇 | |
| US10802501B2 (en) | Apparatus that automatically maneuvers a wheelchair relative to a vehicle | |
| JP3206660U (ja) | 充電ステーション及び充電システム | |
| US20210138640A1 (en) | Robot cleaner | |
| Al-Dahhan et al. | Path tracking control of a mobile robot using fuzzy logic | |
| WO2019031168A1 (ja) | 移動体および移動体の制御方法 | |
| TWI639070B (zh) | 自動行駛車輛 | |
| US20190152323A1 (en) | Vehicle | |
| KR100492592B1 (ko) | 로봇 청소기의 자동충전 시스템 및 복귀방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180817 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |