CN109278017A - 机器人在特定轨道上的定位方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人在特定轨道上的定位方法，其步骤包括：S1、在机器人运行轨道上设置多个路标标点并对每个路标标点均进行标记，同时在机器人上设置数据采集装置；S2、机器人在运行过程中持续不间断进行路标标点信息数据采集和机器人运动状态信息数据采集，基于最新路标标点的位置信息数据计算得出机器人位置信息数据，并按照预先程序设定每隔一段时间输出和显示一个定位结果；S3、当机器人运行至轨道上下一个路标标点时，关于前一次定位的信息数据全部清零和更新，然后重复所述S2步骤输出新的定位结果；S4、重复所述S3步骤直至机器人运行停止。另外本发明还公开了一种机器人在特定轨道上的定位系统。本方案机器人定位精度高，灵活方便。
Description
技术领域
本发明涉及机器人定位技术领域，具体为一种机器人在特定轨道上的定位方法及其系统。
背景技术
现代工业现场大量使用工业机器人，由于各种生产和技术要求，需要工业机器人按照一定的轨迹进行运动，所以在工业生产中，固定轨迹机器人最为常见。定轨迹机器人的一个基本要求就是能够根据技术要求完成自我定位，使机器人无论是在结构化或非结构化的环境中都能按照设计的路线和周围的环境位置关系，根据任务做出正确的决策和路径选择，这也就要求机器人在行走过程中的具有精准的定位技术。
现有技术如公开号为CN108748087A的发明公开了一种适用于轨道机器人的定位系统和方法，轨道触头设置于轨道上、机身触头设置于轨道机器人上，当机身触头与轨道触头贴合时，机身触头可以获取轨道触头输出的电压值。轨道机器人中的处理器分别与增量式编码器以及机身触头连接，用于当机身触头与轨道触头贴合时，获取相对应的里程值和电压值；依据该里程值可以计算出轨道机器人的移动距离，依据该电压值可以得到轨道机器人的实际移动距离，因此，处理器依据该里程值和该电压值，可以计算出相应的偏差值；里程值是确定轨道机器人位置信息的重要因素，依据偏差值对增量式编码器记录的里程值进行调整，可以实现对轨道机器人位置信息的矫正，以保证轨道机器人定位的准确性。
另外，现有技术如公开号为CN103092202B一种机器人轨道定位方法，包括：提供机器人轨道定位系统，其进一步包括机器人、至少一条设有缝隙的轨道、安装在机器人上的传感装置、安装在机器人上的里程装置，机器人通过轨道可达到指定位置；将轨道的定位缝隙间距设置成不对称且保证任意两缝隙间距不相等；通过传感装置读取所述机器人所处轨道上的定位缝隙信息，将里程装置中的里程信息与预先设定的定位缝隙之间的间距信息，来获知机器人当前所在的位置信息。该发明适合在工厂、变电站等对可靠性要求较高的环境下运用，完成机器人在水平位置上的定位。
现有技术的机器人定位技术方案虽然在一定程度上均可实现机器人定轨迹定位，但是综合起来依然存在定位精度不高，定位工作开展和实施过程不够灵活方便的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机器人在特定轨道上的定位方法及其系统，以解决上述背景技术中提出的现有技术中机器人定轨迹定位技术依然存在定位精度不高，定位工作开展和实施过程不够灵活方便的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种机器人在特定轨道上的定位方法，其方法包括以下步骤：
S1、在机器人运行轨道上设置多个路标标点并对每个路标标点均进行标记，同时在机器人上设置数据采集装置；
S2、机器人在运行过程中持续不间断进行路标标点信息数据采集和机器人运动状态信息数据采集，基于最新路标标点的位置信息数据计算得出机器人位置信息数据，并按照预先程序设定每隔一段时间输出和显示一个定位结果；
S3、当机器人运行至轨道上下一个路标标点时，关于前一次定位的信息数据全部清零和更新，然后重复所述S2步骤输出新的定位结果；
S4、重复所述S3步骤直至机器人运行停止。
优选的，所述S1中在机器人运行轨道上等间距或非等间距设置路标标点，并对每个标点进行位置标记。
更为优选的，所述S1中对路标标点进行位置标记至少包括通过对路标标点进行字母或数字编号和在每个路标标点处粘贴对该标点位置信息已进行编码的条码。
优选的，所述S1中数据采集装置包括机器人运动状态信号采集装置和路标标点信息采集装置；所述路标标点信息采集装置至少包括图像采集装置和条码扫描装置中的任意一种，而条码扫描装置至少包括RFID电子标签阅读器、条形码扫描仪和二维码扫描仪中的任意一种，所述机器人运动状态信号采集装置包括机器人速度采集传感器和机器人加速度采集传感器。
优选的，所述S2中机器人定位计算方法具体为基于采集到的最新一个路标标点的位置信息，结合采集到的机器人的速度和加速度信息数据，计算得出机器人运行某一时刻距离最新一个路标标点的位置。
本发明还公开了一种机器人在特定轨道上的定位系统，其包括：
数据采集模块，用于采集机器人所经过的标点位置信息数据和机器人运动状态信息数据，其包括标点信息采集单元和运动状态采集单元；定位信息计算模块，用于根据采集到的信息数据计算和输出机器人的具体位置信息，其包括数据处理单元、结果计算单元、结果输出单元、计时单元和数据库；定位结果显示模块，用于显示机器人的定位结果，其包括图文显示单元和语音播报单元；数据更新控制模块，用于在机器人每经过一个新的路标标点后对前一次定位相关数据进行清零和更新；参数设置模块，用于对计时单元相关参数进行设置以更改定位结果输出的频率；控制中心模块，用于远程监控机器人的定位过程；以及通讯模块，用于实现所述系统、后台控制中心以及机器人之间的信号和数据交互；
其中，标点信息采集单元和运动状态采集单元均连接数据处理单元，数据处理单元、结果计算单元以及结果输出单元顺次连接，结果输出单元分别连接通讯模块、图文显示单元以及语音播报单元，控制中心模块、通讯模块、参数设置模块、计时单元以及结果输出单元顺次连接，数据更新控制模块分别连接标点信息采集单元、数据采集模块、定位信息计算模块以及定位结果显示模块。
优选的，所述标点信息采集单元为路标标点信息采集装置，其至少包括图像采集装置和条码扫描装置中的任意一种，而条码扫描装置至少包括RFID电子标签阅读器、条形码扫描仪和二维码扫描仪中的任意一种，所述运动状态采集单元包括机器人速度采集传感器和机器人加速度采集传感器。
优选的，所述数据处理单元包括数据信号接收器和A/D模数转换器，所述结果计算单元包括微处理器，所述计时单元为计时器。
优选的，所述数据更新控制模块集成有数据清零软件模块和控制电路。
优选的，所述图文显示单元为显示屏，用于通过图片和文字的形式显示定位信息，所述语音播报单元为扬声器，用于通过语音播报方式告知定位信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种机器人在特定轨道上的定位方法及其系统，在机器人每经过运行轨道上一个新的路标标点以后，关于前一次的定位信息数据将全部进行清零更新，然后基于新的路标标点位置信息数据，结合最新采集的机器人运动状态信息数据，重新对机器人进行定位，由于避免了数据多次累计以及机器人运动状态的变化导致相关运动状态数据的变化，从而在一定程度上减小了误差，提高了定位的精度；其次，工作人员可根据需要自主修改定位结果输出频率的参数，便于实际工作过程中工作要求的灵活变动；另外，通过通讯模块，可实现对机器人定位的远程监控。总体上，本发明的技术方案使得机器人定轨迹的定位精度更高，机器人定位工作实施和监控过程更加灵活方便。
附图说明
图1为本发明一种机器人在特定轨道上的定位方法流程示意图；
图2为本发明一种机器人在特定轨道上的定位系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为一种机器人在特定轨道上的定位方法，其方法包括以下步骤：
S1、在机器人运行轨道上设置多个路标标点并对每个路标标点均进行标记，同时在机器人上设置数据采集装置。
技术人员对机器人的运行轨道进行设计，在机器人运行轨道上等间距或非等间距设置路标标点，并对每个标点进行位置标记，同时在机器人上设置数据采集装置。其中，对路标标点进行位置标记有多种方法，例如：通过对路标标点进行英文字母或阿拉伯数字编号，或在每个路标标点处粘贴对该标点位置信息已进行编码的条码。数据采集装置包括机器人运动状态信号采集装置和路标标点信息采集装置，机器人运动状态信号采集装置包括机器人速度采集传感器和机器人加速度采集传感器，路标标点信息采集装置至少包括图像采集装置和条码扫描装置中的任意一种，而条码扫描装置至少又包括RFID电子标签阅读器、条形码扫描仪和二维码扫描仪中的任意一种。
S2、机器人在运行过程中持续不间断进行路标标点信息数据采集和机器人运动状态信息数据采集，基于最新路标标点的位置信息数据计算得出机器人位置信息数据，并按照预先程序设定每隔一段时间输出和显示一个定位结果。
机器人在运动过程中采集每时每刻机器人的运动状态数据，即机器人的速度和加速度信息数据，而在通过路标标点时会采集该路标标点的位置信息数据，然后基于最新路标标点的位置信息数据和机器人在某一时刻的运动状态信息数据计算得出机器人位置信息数据，并按照预先程序设定每隔一段时间输出和显示一个定位结果。其中，定位计算方法具体为基于采集到的最新一个路标标点的位置信息，结合采集到的机器人的速度和加速度信息数据，计算得出机器人运行某一时刻距离最新一个路标标点的位置，例如，机器人刚经过路标标点g，在接下来的任意几个时刻，其定位结果输出的内容大致为“机器人位于标点g前进方向10米处”、“机器人位于标点g前进方向13米处”……“机器人位于标点g前进方向x米处”。
S3、当机器人运行至轨道上下一个路标标点时，关于前一次定位的信息数据全部清零和更新，然后重复所述S2步骤输出新的定位结果。
当机器人通过一个标点继续向前运动直到经过下一个路标标点时，关于前一次定位的信息数据全部清零和更新，然后再基于此时刚经过的最新的路标标点的位置信息数据和机器人运动状态信息数据计算得出机器人位置信息数据，依然按照预先程序设定隔一段时间输出和显示一个定位结果。例如，机器人经过路标标点g以后再经过新的路标标点h，在接下来的任意几个时刻，其定位结果输出的内容大致为“机器人位于标点h前进方向10米处”、“机器人位于标点h前进方向13米处”……“机器人位于标点h前进方向x米处”。
S4、重复所述S3步骤直至机器人运行停止。
机器人继续向前运动，并重复S3步骤，持续不间断采集新的机器人运动状态信息数据和新的路标标点位置信息数据，然后基于刚经过的最新的路标标点的位置信息数据和机器人运动状态信息数据计算得出机器人的定位结果并输出。
如图2所示，本发明还公开了一种机器人在特定轨道上的定位系统，其包括：
数据采集模块，用于采集机器人所经过的标点位置信息数据和机器人运动状态信息数据，其包括标点信息采集单元和运动状态采集单元；定位信息计算模块，用于根据采集到的信息数据计算和输出机器人的具体位置信息，其包括数据处理单元、结果计算单元、结果输出单元、计时单元和数据库；定位结果显示模块，用于显示机器人的定位结果，其包括图文显示单元和语音播报单元；数据更新控制模块，用于在机器人每经过一个新的路标标点后对前一次定位相关数据进行清零和更新；参数设置模块，用于对计时单元相关参数进行设置以更改定位结果输出的频率；控制中心模块，用于远程监控机器人的定位过程；以及通讯模块，用于实现所述系统、后台控制中心以及机器人之间的信号和数据交互；
其中，标点信息采集单元和运动状态采集单元均连接数据处理单元，数据处理单元、结果计算单元以及结果输出单元顺次连接，结果输出单元分别连接通讯模块、图文显示单元以及语音播报单元，控制中心模块、通讯模块、参数设置模块、计时单元以及结果输出单元顺次连接，数据更新控制模块分别连接标点信息采集单元、数据采集模块、定位信息计算模块以及定位结果显示模块。
数据采集模块，用于采集机器人所经过的标点位置信息数据和机器人运动状态信息数据，其包括标点信息采集单元和运动状态采集单元。具体的，标点信息采集单元为路标标点信息采集装置，其至少包括图像采集装置和条码扫描装置中的任意一种，而条码扫描装置至少包括RFID电子标签阅读器、条形码扫描仪和二维码扫描仪中的任意一种，视具体现场情况而定，根据路标标点的标记方案来决定使用何种路标标点信息采集装置，例如：路标标点采用RFID电子标签进行标记，则对应的路标标点信息采集装置选用RFID电子标签阅读器；运动状态采集单元包括机器人速度采集传感器和机器人加速度采集传感器。
定位信息计算模块，用于根据采集到的信息数据计算和输出机器人的具体位置信息，其包括数据处理单元、结果计算单元、结果输出单元、计时单元和数据库。具体的，数据处理单元包括数据信号接收器和A/D模数转换器，结果计算单元包括微处理器。数据处理单元将数据采集模块采集到的数据接收以及进行模数转换后，交由微处理器进行比对分析，通过与数据库中数据进行匹配，判断路标标点的位置信息数据，然后基于该路标标点的位置信息数据和机器人速度和加速度数据计算得出机器人位置信息数据，并通过结果输出单元输出定位结果。该定位结果一方面通过定位结果显示模块现场显示和播报，另一方面传输至后台控制中心实现后台工作人员对机器人的远程定位监控。计时单元为计时器，其连接结果输出单元，可通过参数修改，改变定位结果输出的频率。数据库中预先存储有与路标标点位置标记使用的标签、字母或数字编号以及图像标记所对应的标点的位置信息数据，以供调用。
定位结果显示模块，用于显示机器人的定位结果，其包括图文显示单元和语音播报单元。图文显示单元为显示屏，用于通过图片和文字的形式显示定位信息，语音播报单元为扬声器，用于通过语音播报方式告知定位信息。显示屏和扬声器均设置在机器人身上合适位置，定位结果输出时，显示屏上会显示定位图片信息和定位文字信息，定位图片信息指带有地图和闪动光标的定位显示内容，定位文字信息内容为类似于“机器人位于标点h前进方向10米处”的文字内容，而扬声器配套播报出“机器人位于标点h前进方向10米处”的语音内容，以此达到定位显示和告知的目的。
数据更新控制模块，用于在机器人每经过一个新的路标标点后对前一次定位相关数据进行清零和更新。数据更新控制模块集成有数据清零软件模块和控制电路，其分别连接标点信息采集单元、数据采集模块、定位信息计算模块以及定位结果显示模块，在标点信息采集单元对新的路标标点位置信息进行采集时，数据更新控制模块开始工作，同时清除标点信息采集单元、数据采集模块、定位信息计算模块以及定位结果显示模块中关于前一次定位的相关数据。
参数设置模块，用于对计时单元相关参数进行设置以更改定位结果输出的频率。根据实际工业现场的工作要求灵活的调整机器人定位结果的输出速度，便于对机器人的位置信息进行适时把控。
控制中心模块，用于远程监控机器人的定位过程。
通讯模块，可选用无形通讯模块，用于实现所述系统、后台控制中心以及机器人之间的信号和数据交互。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种机器人在特定轨道上的定位方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、在机器人运行轨道上设置多个路标标点并对每个路标标点均进行标记，同时在机器人上设置数据采集装置；
S2、机器人在运行过程中持续不间断进行路标标点信息数据采集和机器人运动状态信息数据采集，基于最新路标标点的位置信息数据计算得出机器人位置信息数据，并按照预先程序设定每隔一段时间输出和显示一个定位结果；
S3、当机器人运行至轨道上下一个路标标点时，关于前一次定位的信息数据全部清零和更新，然后重复所述S2步骤输出新的定位结果；
S4、重复所述S3步骤直至机器人运行停止。
2.根据权利要求1所述的一种机器人在特定轨道上的定位方法，其特征在于，所述S1中在机器人运行轨道上等间距或非等间距设置路标标点，并对每个标点进行位置标记。
3.根据权利要求2所述的一种机器人在特定轨道上的定位方法，其特征在于，所述S1中对路标标点进行位置标记至少包括通过对路标标点进行字母或数字编号和在每个路标标点处粘贴对该标点位置信息已进行编码的条码。
4.根据权利要求1所述的一种机器人在特定轨道上的定位方法，其特征在于，所述S1中数据采集装置包括机器人运动状态信号采集装置和路标标点信息采集装置；所述路标标点信息采集装置至少包括图像采集装置和条码扫描装置中的任意一种，而条码扫描装置至少包括RFID电子标签阅读器、条形码扫描仪和二维码扫描仪中的任意一种，所述机器人运动状态信号采集装置包括机器人速度采集传感器和机器人加速度采集传感器。
5.根据权利要求1所述的一种机器人在特定轨道上的定位方法，其特征在于，所述S2中机器人定位计算方法具体为基于采集到的最新一个路标标点的位置信息，结合采集到的机器人的速度和加速度信息数据，计算得出机器人运行某一时刻距离最新一个路标标点的位置。
6.一种机器人在特定轨道上的定位系统，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于采集机器人所经过的标点位置信息数据和机器人运动状态信息数据，其包括标点信息采集单元和运动状态采集单元；
定位信息计算模块，用于根据采集到的信息数据计算和输出机器人的具体位置信息，其包括数据处理单元、结果计算单元、结果输出单元、计时单元和数据库；
定位结果显示模块，用于显示机器人的定位结果，其包括图文显示单元和语音播报单元；
数据更新控制模块，用于在机器人每经过一个新的路标标点后对前一次定位相关数据进行清零和更新；
参数设置模块，用于对计时单元相关参数进行设置以更改定位结果输出的频率；
控制中心模块，用于远程监控机器人的定位过程；以及
通讯模块，用于实现所述系统、后台控制中心以及机器人之间的信号和数据交互；
其中，所述标点信息采集单元和运动状态采集单元均连接数据处理单元，所述数据处理单元、结果计算单元以及结果输出单元顺次连接，所述结果输出单元分别连接通讯模块、图文显示单元以及语音播报单元，所述控制中心模块、通讯模块、参数设置模块、计时单元以及结果输出单元顺次连接，所述数据更新控制模块分别连接标点信息采集单元、数据采集模块、定位信息计算模块以及定位结果显示模块。
7.根据权利要求6所述的一种机器人在特定轨道上的定位系统，其特征在于，所述标点信息采集单元为路标标点信息采集装置，其至少包括图像采集装置和条码扫描装置中的任意一种，而条码扫描装置至少包括RFID电子标签阅读器、条形码扫描仪和二维码扫描仪中的任意一种，所述运动状态采集单元包括机器人速度采集传感器和机器人加速度采集传感器。
8.根据权利要求6所述的一种机器人在特定轨道上的定位系统，其特征在于，所述数据处理单元包括数据信号接收器和A/D模数转换器，所述结果计算单元包括微处理器，所述计时单元为计时器。
9.根据权利要求6所述的一种机器人在特定轨道上的定位系统，其特征在于，所述数据更新控制模块集成有数据清零软件模块和控制电路。
10.根据权利要求6所述的一种机器人在特定轨道上的定位系统，其特征在于，所述图文显示单元为显示屏，用于通过图片和文字的形式显示定位信息，所述语音播报单元为扬声器，用于通过语音播报方式告知定位信息。
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