CN108490934A - 机器人充电系统及机器人运动到充电桩正前方的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机器人充电系统及其机器人运动到充电桩正前方的控制方法。机器人充电系统包括充电桩和机器人，充电桩两侧分别设有左、右信号发射器，机器人正面左右两侧对应设有左、右信号接收器。机器人运动到充电桩正前方的控制方法具体为：先确定机器人处于充电桩正前方的左侧或右侧或正中，再判断机器人状态，然后按照特定运动程序做相应运动，直至接收到另一侧信号，机器人即停止运动。通过机器人左右信号接收器接收到的信号的情况可以大概判断出机器人所处区域从而为下一步的特定运动程序规划提供充足的信息，避免了无效动作及丢失信号的概率，提高了运动效率，减少了动作时间。

Description

机器人充电系统及机器人运动到充电桩正前方的控制方法

技术领域

本发明涉及应用于机器人充电对准技术的技术方法，特别涉及一种机器人充电系统及其机器人运动到充电桩正前方的控制方法。

背景技术

现有技术基于红外信号的机器人充电对准技术中所采用的对准方法，通常只有一个阶段完成整个对准过程，而没有分阶段地根据信号去运动，不能有效地保证机器人对准结果的朝向精度，经常出现机器人已到达充电桩附近但机器人朝向不正(如图1所示)的问题，从而导致充电电极接触不良，极大地影响了充电成功率。另外，现有技术中有通过信号的强弱来控制机器人运动，而实际应用过程中，不同区域信号强弱差异不明显，难以精确检测，且难以避免运动过程中可能丢失信号的情况。

发明内容

基于此，本发明提供一种机器人充电系统及其机器人运动到充电桩正前方的控制方法，利用此方法可以有效保证机器人对准的朝向精度，且有效降低运动过程中信号丢失的概率。

一种机器人充电系统，包括机器人和充电桩，机器人设有第一碰撞块，充电桩设有第二碰撞块，第一碰撞块和第二碰撞块形状大小相同，其特征在于，充电桩在第二碰撞块的中心线左右两侧分别设有左、右信号发射器，左、右信号发射器对应分别发射第一信号、第二信号，机器人在第一碰撞块中心线左右两侧对应设有左、右信号接收器。通过机器人左、右信号接收器接收到的信号类型可以大概判断出机器人是位于充电桩的左侧或右侧区域。从而为下一步的动作规划提供充足的信息，避免了无效动作，提高了运动效率，减少了动作时间。

在其中一个实施例中，左、右信号发射器关于设于第二碰撞块中心线的信号挡板镜像对称设置，左、右信号接收器关于第一碰撞块中心线对称设置。信号挡板确保左、右信号发射器相互之间没有信号干扰；同时对称设置可确保机器人移动到充电桩第二碰撞块中心线即正前方的位置，且机器人第一碰撞块中心线与充电桩第二碰撞块中心线接近垂直，方便后续机器人旋转后正对充电桩，且碰撞块对接时完全接合。

一种基于上述的充电系统的机器人运动到充电桩正前方的控制方法，所述方法包括如下步骤：

S1：确定机器人处于充电桩正前方的左侧或右侧或正中，若处于左侧，则进入步骤S2；若处于右侧，则进入步骤S4；若处于正中，则进入步骤S6；

S2：根据机器人左右两个信号接收器分别是否有接收第一信号以判定机器人状态；

S3：根据步骤S2判定的机器人状态结果进行相应运动，机器人左信号接收器接收到第二信号后跳转至步骤S6；

S4：判定机器人左右两个信号接收器分别是否有接收第二信号以判定机器人状态；

S5：根据步骤S4判定结果进行相应运动，机器人右信号接收器接收到第一信号后跳转至步骤S6；

S6：机器人结束运动。

在其中一个实施例中，步骤S2中的判定的机器人状态结果有四种情况：

状态11：左信号接收器无第一信号、右信号接收器有第一信号；

状态12：左信号接收器有第一信号、右信号接收器有第一信号；

状态13：左信号接收器有第一信号、右信号接收器无第一信号；

状态14：左信号接收器无第一信号、右信号接收器无第一信号。

在其中一个实施例中，步骤S4中的判定的机器人状态结果有四种情况：

状态21：左信号接收器无第二信号、右信号接收器有第二信号；

状态22：左信号接收器有第二信号、右信号接收器有第二信号；

状态23：左信号接收器有第二信号、右信号接收器无第二信号；

状态24：左信号接收器无第二信号、右信号接收器无第二信号。

在其中一个实施例中，所述步骤S3具体流程为：

S31：判定左信号接收器是否接收到第二信号，若否，则进入步骤S32；若是，则进入步骤S6；

S32：机器人是否处于状态11，若是，则原地右转；若否，则进入步骤S33；

S33：机器人是否处于状态12，若是，则在原方位的基础上前行同时右转；若否，则进入步骤S34；

S34：机器人是否处于状态13，若是，则在原方位的基础上前行同时左转；若否，则进入步骤S35；

S35：机器人是否处于状态14，若是，则原地左转；

S36：循环以上步骤。

在其中一个实施例中，所述步骤S5具体流程为：

S51：判定右信号接收器是否接收到第一信号，若否，则进入步骤S52；若是，则进入步骤S6；

S52：机器人是否处于状态21，若是，则原方位的基础上前行同时右转；若否，则进入步骤S53；

S53：机器人是否处于状态22，若是，则在原方位的基础上前行同时左转；若否，则进入步骤S54；

S54：机器人是否处于状态23，若是，则在原地左转；若否，则进入步骤S55；

S55：机器人是否处于状态24，若是，则原地右转；

S56：循环以上步骤。

上述机器人运动到充电桩正前方的控制方法设置合理，可以让机器人快速有效地运动到充电桩第二碰撞块中心线的位置，且机器人第一碰撞块的中心线与充电桩第二碰撞块中心线接近垂直，姿态位置明确，方便后续机器人第一碰撞块与充电桩第二碰撞块对准、接触和完全吻合。当机器人收到第一信号和第二信号后，说明机器人处于非状态14和非状态24的其它状态。当机器人处在充电桩第二碰撞块中心线的左侧时，会最终收敛到状态12和状态13两者的切换中，直至接收到第二信号，避免了运动过程中机器人处于状态14即信号丢失的情况。同理，当机器人处在充电桩第二碰撞块中心线的右侧时，会最终收敛到状态21和状态22两者的切换中，直至接收到第一信号，避免了运动过程中机器人处于状态24即信号丢失的情况。

附图说明

图1为现有技术机器人充电系统示意简图；

图2为本发明较佳实施例中机器人充电系统示意简图；

图3为图2所示充电系统的机器人运动到充电桩正前方的控制方法流程图；

图4为机器人处于充电桩左侧信号区域状态示意图；

图5为机器人处于图4所示状态时移动到充电桩正前方的运动控制流程图；

图6为机器人处于充电桩右侧信号区域状态示意图；

图7为机器人处于图6所示状态时移动到充电桩正前方的运动控制流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图2，本发明较佳实施例中的一种机器人充电系统示意简图，包括机器人1和充电桩2，机器人1设有第一碰撞块(图未示)，充电桩2设有第二碰撞块(图未示)，本实施例中默认第一碰撞块设于机器人1的前方正中位置，第二碰撞块设于充电桩2的前方正中位置，为保证充电时接触良好，第一碰撞块和第二碰撞块形状大小应相同，充电桩2在第二碰撞块的中心线左右两侧分别设有左信号发射器10、右信号发射器20，具体的，可关于第一碰撞块中心线对称设置，且中心线处设有信号挡板15。左信号发射器10发射第一信号，右信号发射器20发射第二信号，左信号接收器12、右信号接收器13对称设于机器人1正面的第一碰撞块中心线左右两侧，具体实施例中，信号挡板15确保左右信号发射器相互之间没有干扰且充电桩近距离的正前方信号区域分离明显，实际使用过程中经验值大概为三米左右。对称设置可确保机器人1移动到充电桩2的第二碰撞块中心线即充电桩正前方的中心位置，且机器人1第一碰撞块中心线与充电桩2第二碰撞块中心线接近垂直，方便后续机器人1旋转后正对充电桩。具体实施例中，第一信号和第二信号可以为同种信号只是标识的区别，例如都是红外信号，也可以是不同种类的信号，只需要信号接收能够接收识别即可，通过机器人1左、右信号接收器12、13接收到的信号类型可以大概判断出机器人1是位于充电桩2的左侧或右侧区域，本发明中，严格来讲，左侧区域指的是第一信号区域，右侧区域指的第二信号区域，正中指的是充电桩2的第二碰撞块的中心线位置。从而为下一步的动作规划提供充足的信息，避免了无效动作，提高了运动效率，减少了动作时间。

本发明还提供一种基于上述充电系统的机器人1移动到充电桩2正前方的运动控制方法，具体流程图请参照图3所示，包括如下步骤：

S1：确定机器人1处于充电桩2第二碰撞块中心线正前方的左侧或右侧或正中，若处于左侧，则进入步骤S2；若处于右侧，则进入步骤S4；若处于正中，则进入步骤S6；

S2：根据机器人1左右两个信号接收器12、13分别是否有接收第一信号以判定机器人1状态；

S3：根据步骤S2判定的机器人1状态结果进行相应运动，机器人1左右两信号接收器12、13一方接收到第二信号后即跳转至步骤S6；

S4：判定机器人1左右两个信号接收器12、13分别是否有接收第二信号以判定机器人1状态；

S5：根据步骤S4判定结果进行相应运动，机器人1左右两个信号接收器12、13一方接收到第一信号后即跳转至步骤S6；

S6：机器人1结束运动。

当机器人1处于充电桩2第二碰撞块中心线的左侧即第一信号区域，机器人1状态结果有四种情况，状态如图4所示，其信号接收情况表如表1所示：

表2机器人所处状态信号接收器信号接收情况

接着，其移动到充电桩2第二碰撞块中心线上即正前方的步骤流程图如图5所示，具体步骤为：

S31：判定左右信号接收器12、13是否有一方接收到第二信号，若否，则进入步骤S32；若有，则进入步骤S6；

S32：机器人1是否处于状态11，若是，则原地右转；若否，则进入步骤S33；

S33：机器人1是否处于状态12，若是，则在原方位的基础上前行同时右转；若否，则进入步骤S34；

S34：机器人1是否处于状态13，若是，则在原方位的基础上前行同时左转；若否，则进入步骤S35；

S35：机器人1是否处于状态14，若是，则原地左转；

S36：循环以上步骤。

当机器人1处于充电桩2第二碰撞块中心线的右侧即第二信号区域，机器人1状态结果有四种情况，状态如图6所示，其信号接收情况表，如表2所示：

表2机器人所处状态信号接收器信号接收情况

接着，其移动到充电桩2第二碰撞块中心线的步骤流程图如图7所示，具体步骤为：

S51：判定左右信号接收器12、13是否有一方接收到第一信号，若否，则进入步骤S52；若有，则进入步骤S6；

S52：机器人1是否处于状态21，若是，则原方位的基础上前行同时右转；若否，则进入步骤S53；

S53：机器人1是否处于状态22，若是，则在原方位的基础上前行同时左转；若否，则进入步骤S54；

S54：机器人1是否处于状态23，若是，则在原地左转；若否，则进入步骤S55；

S55：机器人1是否处于状态24，若是，则原地右转；

S56：循环以上步骤。

上述机器人1移动到充电桩2第二碰撞块中心线的运动控制方法设置合理，可以让机器人1快速有效地运动到充电桩2第二碰撞块中心线的位置，实际工作中，若机器人1处于充电桩2的第一信号区域时，判定机器人1停止运动的标准为左信号接收器12接收到第二信号，若机器人1处于充电桩2的第二信号区域时，判定机器人1停止运动的标准为右信号接收器13接收到第二信号，由此，可保证机器人1第一碰撞块的中心线与充电桩2第二碰撞块中心线接近垂直，姿态位置明确，方便后续机器人1第一碰撞块与充电桩2第二碰撞块对准接触、吻合。当机器人1收到第一信号和第二信号后，说明机器人1处于非状态14和非状态24的其它状态。当机器人1处在充电桩2第二碰撞块中心线的左侧时，会最终收敛到状态12和状态13两者的切换中，直至收到第二信号，避免了运动过程中机器人1处于状态14即信号丢失的情况。同理，当机器人1处在充电桩2第二碰撞块中心线的右侧时，会最终收敛到状态21和状态22两者的切换中，直至收到第一信号，避免了运动过程中机器人1处于状态24即信号丢失的情况，从而节约了机器人1寻找充电桩2的时间。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种机器人充电系统，包括机器人和充电桩，机器人设有第一碰撞块，充电桩设有第二碰撞块，第一碰撞块和第二碰撞块形状大小相同，其特征在于，充电桩在第二碰撞块的中心线左右两侧分别设有左、右信号发射器，左、右信号发射器对应分别发射第一信号、第二信号，机器人在第一碰撞块中心线左右两侧对应设有左、右信号接收器。

2.根据权利要求1所述的机器人充电系统，其特征在于，左、右信号发射器关于设于第二碰撞块中心线的信号挡板镜像对称设置，左、右信号接收器关于第一碰撞块中心线对称设置。

3.一种基于权利要求1或2所述的充电系统的机器人运动到充电桩正前方的控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1：确定机器人处于充电桩正前方的左侧或右侧或正中，若处于左侧，则进入步骤S2；若处于右侧，则进入步骤S4；若处于正中，则进入步骤S6；

S2：根据机器人左右两个信号接收器分别是否有接收第一信号以判定机器人状态；

S3：根据步骤S2判定的机器人状态结果进行相应运动，机器人左信号接收器接收到第二信号后跳转至步骤S6；

S4：判定机器人左右两个信号接收器分别是否有接收第二信号以判定机器人状态；

S5：根据步骤S4判定结果进行相应运动，机器人右信号接收器接收到第一信号后跳转至步骤S6；

S6：机器人结束运动。

4.根据权利要求3所述的机器人运动到充电桩正前方的控制方法，其特征在于，步骤S2中的判定的机器人状态结果有四种情况：

状态11：左信号接收器无第一信号、右信号接收器有第一信号；

状态12：左信号接收器有第一信号、右信号接收器有第一信号；

状态13：左信号接收器有第一信号、右信号接收器无第一信号；

状态14：左信号接收器无第一信号、右信号接收器无第一信号。

5.根据权利要求3所述的机器人运动到充电桩正前方的控制方法，其特征在于，步骤S4中的判定的机器人状态结果有四种情况：

状态21：左信号接收器无第二信号、右信号接收器有第二信号；

状态22：左信号接收器有第二信号、右信号接收器有第二信号；

状态23：左信号接收器有第二信号、右信号接收器无第二信号；

状态24：左信号接收器无第二信号、右信号接收器无第二信号。

6.根据权利要求4所述的机器人运动到充电桩正前方的控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体流程为：

S31：判定左信号接收器是否接收到第二信号，若否，则进入步骤S32；若是，则进入步骤S6；

S32：机器人是否处于状态11，若是，则原地右转；若否，则进入步骤S33；

S33：机器人是否处于状态12，若是，则在原方位的基础上前行同时右转；若否，则进入步骤S34；

S34：机器人是否处于状态13，若是，则在原方位的基础上前行同时左转；若否，则进入步骤S35；

S35：机器人是否处于状态14，若是，则原地左转；

S36：循环以上步骤。

7.根据权利要求5所述的机器人运动到充电桩正前方的控制方法，其特征在于，所述步骤S5具体流程为：

S51：判定右信号接收器是否接收到第一信号，若否，则进入步骤S52；若是，则进入步骤S6；

S52：机器人是否处于状态21，若是，则原方位的基础上前行同时右转；若否，则进入步骤S53；

S53：机器人是否处于状态22，若是，则在原方位的基础上前行同时左转；若否，则进入步骤S54；

S54：机器人是否处于状态23，若是，则在原地左转；若否，则进入步骤S55；

S55：机器人是否处于状态24，若是，则原地右转；

S56：循环以上步骤。