CN110712212A

CN110712212A - 一种基于测距传感器的对位系统

Info

Publication number: CN110712212A
Application number: CN201911033420.9A
Authority: CN
Inventors: 舒远; 梁剑道; 李宁
Original assignee: Guangdong Bozhilin Robot Co Ltd
Current assignee: Guangdong Bozhilin Robot Co Ltd
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2020-01-21

Abstract

本申请公开了一种基于测距传感器的对位系统，包括第一机器人主体、第二机器人主体、多个测距传感器以及多个与测距传感器一一对应的被测目标；多个测距传感器之间按预设间距设置于第一机器人主体上，且用于测量对应被测目标的测量距离；多个被测目标均设置于第二机器人主体上，且各具有不同预设高度；第一机器人主体根据预设间距、测量距离以及预设高度移动调整，以使得第一机器人主体与第二机器人主体对位配合。利用测距传感器测量对应的各具有不相同的预设高度的被测目标的测量值，结合预置间距以及预置高度反馈给第一机器人主体的主控系统，而第一机器人主体的主控系统根据反馈进行移动调整，实现对位配合，对位稳定性好，准确率高。

Description

一种基于测距传感器的对位系统

技术领域

本申请涉及电池更换技术领域，尤其涉及一种基于测距传感器的对位系统。

背景技术

目前，建筑领域中，部分危险程度较大，人工操作稳定性低的建筑作业，逐渐由建筑第二机器人主体替代作业，不仅保证作业的效率，也能较好的保障建筑人员安全。

建筑第二机器人主体为了能够实现灵活远距离的作业，其采用电池作为动力来源，但是配置的电池是不能满足长时间工作要求的，在一定工作时间后就必须停止作业进行充电或者换电操作。采用充电方式，时间长，较大的影响建筑施工作业效率。而采用换电方式，时间上虽较于充电方式有了很好的缩短，但是现有的第一机器人主体的电池更换口与建筑第二机器人主体的电池更换口的对位是通过人工操控电池更换机器人与作业机器人进行对位，对位稳定差，准确率低，导致换电效率低，对建筑施工作业效率仍有一定程度的影响。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的是提供一种基于测距传感器的对位系统，对位稳定性好，准确率高。

为达到上述技术目的，本申请提供了一种基于测距传感器的对位系统，包括第一机器人主体、第二机器人主体、多个测距传感器以及多个与所述测距传感器一一对应的被测目标；

多个所述测距传感器之间按预设间距设置于所述第一机器人主体上，且用于测量对应所述被测目标的测量距离；

多个所述被测目标均设置于所述第二机器人主体上，且各具有不同预设高度；

所述第一机器人主体的主控系统根据预设间距、测量距离以及预设高度控制所述第一机器人主体移动调整，以使得所述第一机器人主体与所述第二机器人主体对位配合。

进一步地，所述第一机器人主体的主控系统用于根据预设间距、测量距离以及预设高度确定角度量，且还用于根据所述角度量控制所述第一机器人主体转动调整，以使得所述第一机器人主体与所述第二机器人主体对位配合。

进一步地，所述第一机器人主体的主控系统通过公式确定所述角度量；其中o，p，q均为正整数，p不等于k，且p与k最大值不超过所述测距传感器的数量；d_p、d_q分别为第p个所述测距传感器以及第q个所述测距传感器测量得到的测量距离，h_p、h_q分别为第p个所述被测目标以及第q个所述被测目标的预置高度，L_pq为第p个所述测距传感器与第q个所述测距传感器之间的预置间距。

进一步地，于所述第一机器人主体与所述第二机器人主体对位配合后，所述第一机器人主体的主控系统还用于控制所述第一机器人主体微调整，以使得各所述测距传感器分别与对应的所述被测目标处于同一直线上。

进一步地，所述第一机器人主体的主控系统用于，于微调整时，根据测量距离以及预设高度实时获取校验量；

于所述校验量满足预设值时，所述第一机器人主体的主控系统控制所述第一机器人主体停止微调整。

进一步地，所述第一机器人主体的主控系统通过公式δ_ik＝||d_j-d_k||-||h_j-h_k||确定所述校验量；其中i，j，k均为正整数，且其中j不等于k，j和k最大值不超过所述测距传感器数量；d_j、d_k分别为第j个所述测距传感器以及第k个所述测距传感器测量得到的测量距离，h_j、h_k分别为第j个所述被测目标以及第k个所述被测目标的预置高度。

进一步地，所述被测目标具体为设置于所述第二机器人主体上的凸台或凹槽。

进一步地，所述测距传感器数量具体为四个；

四个所述测距传感器呈矩形阵列分布。

进一步地，所述测距传感器具体为激光测距传感器。

进一步地，相邻所述被测目标之间的高度差绝对值大于所述测距传感器的精度。

从以上技术方案可以看出，本申请通过在第一机器人主体上设置多个按预置间距分布的测距传感器，以及在第二机器人主体上设有多个与测距传感器一一对应且各具有不相同的预设高度的被测目标；测距传感器用于测量与对应被测目标的测量距离；第一机器人主体根据预设间距、测量距离以及预设高度移动调整，以使得第一机器人主体与第二机器人主体对位配合。利用测距传感器测量对应的各具有不相同的预设高度的被测目标的测量值，结合预置间距以及预置高度反馈给第一机器人主体的主控系统，而第一机器人主体的主控系统根据反馈进行移动调整，实现对位配合，对位稳定性好，准确率高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请中提供的一种基于测距传感器的对位系统的整体结构示意图；

图2为本申请中提供的一种基于测距传感器的对位系统的测距传感器与被测目标之间的对位状态示意图；

图3为本申请中提供的一种基于测距传感器的对位系统的测距传感器与被测目标之间的位移量调整状态示意图；

图中：1、第一机器人主体；11、电池更换口；2、第二机器人主体；21、电池仓口；3、测距传感器；4、被测目标；51、第一安装板；52、第一安装支脚；61、第二安装板；62、第二安装支脚。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，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，都属于本申请实施例保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

本申请实施例公开了一种基于测距传感器的对位系统。

请参阅图1以及图2，本申请实施例中提供的一种基于测距传感器的对位系统的一个实施例包括：

第一机器人主体1、第二机器人主体2、多个测距传感器3以及多个与测距传感器3一一对应的被测目标4；多个测距传感器3之间按预设间距设置于第一机器人主体1上，且用于测量对应被测目标4的测量距离；多个被测目标4均设置于第二机器人主体2上，且各具有不同预设高度；第一机器人主体1的主控系统根据预设间距、测量距离以及预设高度控制第一机器人主体1移动调整，以使得第一机器人主体1与第二机器人主体2对位配合。

具体来说，第一机器人主体1可以是电池更换机器人等主动对位的机器人设备，第二机器人则可以是作业机器人等被动对位的机器人设备；对应的，以第一机器人主体1为电池更换机器人，第二机器人主体2为作业机器人为例，多个测距传感器3可以是分布设置于电池更换机器人于设有电池更换口11的外侧壁上，而多个被测目标4则设置在作业机器人上于设有与电池更换口11对应的电池仓口21的外侧壁上。保证电池更换机器人与作业机器人对位配合后，电池更换口11能够与电池仓口21对位配合到位，使得电池更换更加准确稳定，提高电池更换效率。

从以上技术方案可以看出，本申请通过在第一机器人主体1上设置多个按预置间距分布的测距传感器3，以及在第二机器人主体2上设有多个与测距传感器3一一对应且各具有不相同的预设高度的被测目标4；测距传感器3用于测量与对应被测目标4的测量距离；第一机器人主体1根据预设间距、测量距离以及预设高度移动调整，以使得第一机器人主体1与第二机器人主体2对位配合。利用测距传感器3测量对应的各具有不相同的预设高度的被测目标4的测量值，结合预置间距以及预置高度反馈给第一机器人主体1的主控系统，而第一机器人主体1的主控系统根据反馈进行移动调整，实现对位配合，对位稳定性好，准确率高。

以上为本申请实施例提供的一种基于测距传感器3的对位系统的实施例一，以下为本申请实施例提供的一种基于测距传感器3的对位系统的实施例二，具体请参阅图1至图3。

一种基于测距传感器3的对位系统，包括第一机器人主体1、第二机器人主体2、多个测距传感器3以及多个与测距传感器3一一对应的被测目标4；多个测距传感器3之间按预设间距设置于第一机器人主体1上，且用于测量对应被测目标4的测量距离；多个被测目标4均设置于第二机器人主体2上，且各具有不同预设高度；第一机器人主体1的主控系统根据预设间距、测量距离以及预设高度控制第一机器人主体1移动调整，以使得第一机器人主体1与第二机器人主体2对位配合。

进一步地，第一机器人主体1的主控系统用于根据预设间距、测量距离以及预设高度确定角度量，且还用于根据角度量控制第一机器人主体1转动调整，以使得第一机器人主体1与第二机器人主体2对位配合。

具体来说，第一机器人主体11在行驶至第二机器人主体22周围并进行粗定位后，其第一机器人主体11容易存在转动偏差情况，因此本实施例中具体的对位配合就是实现第一机器人主体1与第二机器人主体2的平行对位。要实现平行对位的情况，也就需要第一机器人主体1的主控系统先根据预设间距、测量距离以及预设高度确定角度量确定第一机器人主体1要绕如图2所示的z轴转动的角度量，再通过控制第一机器人主体1转动调整，实现第一机器人主体1与第二机器人主体2之间的对位配合。

进一步地，第一机器人主体1的主控系统通过公式

确定角度量。

其中o，p，q均为正整数，p不等于k，且p与k最大值不超过测距传感器3的数量；d_p、d_q分别为第p个测距传感器3以及第q个测距传感器3测量得到的测量距离，h_p、h_q分别为第p个被测目标4以及第q个被测目标4的预置高度，L_pq为第p个测距传感器3与第q个测距传感器3之间的预置间距。

具体来说，如图2所示，以四个测距传感器3为例，当p取值为1、q取值为2时，可以得到如下：

通过上述运算公式，能够确定角度量即为θ₁，当第一机器人主体1的主控系统确定了角度量为θ₁后，也就会控制第一机器人主体1绕自身的z轴转动θ₁角度，从而使得第一机器人主体1与第二机器人主体2实现平行的对位配合。

当然，由于测距传感器3的数量有四个，也就是对应代入的d_p、d_q、h_p、h_q组合也有多种，因此为了使得最终得到的角度量精确度更高，其可以运算得到更多的θ_o。例如，还运算当p取值为3、q取值为4时，得到如下：

通过上述运算公式，能够再确定一个为θ₁的角度量，可以通过取平均值的手段，降低运算误差影响，从而使得最终确定的角度量θ_o更加准确，第一机器人主体1与第二机器人主体2的对位配合效果更好。

进一步地，于第一机器人主体1与第二机器人主体2对位配合后，由于第一机器人可能还存在一些位移上的偏差，例如图2以及图3所示的在x、y、z轴方向的位移偏差，使得各测距传感器3分别与对应的被测目标4处于同一直线上。因此，本实施例中，第一机器人主体1的主控系统还用于控制第一机器人主体1微调整，以使得各测距传感器3分别与对应的被测目标4处于同一直线上。通过在x、y、z轴方向上的位移微调整，实现微调对位的操作，使得第一机器人主体1与第二机器人主体2的对位配合更加精确。

进一步地，第一机器人主体1的主控系统用于，于微调整时，根据测量距离以及预设高度实时获取校验量；于校验量满足预设值时，第一机器人主体1的主控系统控制第一机器人主体1停止微调整。通过主控系统在微调的过程实时获取校验量，通过校验量来校验第一机器人本体的微调整是否到位，从而避免了第一机器人主体1的无目的微调整，微调整的效率更好。

进一步地，第一机器人主体1的主控系统通过公式

δ_ik＝||d_j-d_k||-||h_j-h_k||确定校验量。

其中i，j，k均为正整数，且其中j不等于k，j和k最大值不超过测距传感器3数量；d_j、d_k分别为第j个测距传感器3以及第k个测距传感器3测量得到的测量距离，h_j、h_k分别为第j个被测目标4以及第k个被测目标4的预置高度。

具体来说，如图2以及图3所示，以测距传感器3的数量为4个为例，通过上述运算公式能够得到的值δ_ik最多有

个，也就是能够最多运算得到六个δ_ik，要使得微调整能够准确到位，其也就需要六个运算得到的δ_ik都能够达到或者接近预设值。而当各测距传感器3分别与对应的被测目标4处于同一直线上时，其也就能够得到一个理想状态下的等式：

d_j+h_j＝d_k+h_k，也就是任意两个测距传感器3的测量距离与对应的被测目标4的预设高度值和都是相同的，因此要使得第一机器人主体1微调整到位，也就是要使得第一机器人主体1微调整至δ_ik为0或者接近0的情况。由于存在一定的制造加工等误差，理想状态的δ_ik难以达到，因此也可以设定一个接近0的范围值，本领域技术人员可以依据测距传感器3的测距精度进行选择，具体不做限制。

进一步地，被测目标4具体为设置于第二机器人主体2上的凸台或凹槽。

具体来说，凸台的高度以及凹槽的深度均可以作为被测目标4的预设高度；凸台可以是方块状、圆柱状等形状，同理凹槽形状也不做限制，本领域技术人员可以以此为基础做适当的变换。

进一步地，测距传感器3数量具体为四个，四个测距传感器3呈矩形阵列分布；其中将四个测距传感器3呈矩形阵列分布，分布更加规则，测距使用更加方便。当然，本实施例中的测距传感器3数量可以是两个、三个、或者三个以上，当然，针对数量的不同，采用的分布方式也可以不相同，例如线性阵列、三角形阵列等，具体不做限制。

进一步地，测距传感器3具体为激光测距传感器3。当然，也可以是红外测距传感器3，超声波测距传感器3等，本领域技术人员可以根据精度需要选用对应的测距传感器33，具体不做限制。

进一步地，相邻被测目标4之间的高度差绝对值大于测距传感器3的精度；保证上述运算公式运算的有效性。

进一步地，如图1和图2所示，以第一机器人1主体为电池更换机器人，第二机器人主体2为作业机器人为例，还可以包括平直的第一安装板51以及多个第一安装支脚52；第一安装板51通过多个第一安装支脚52安装于第一机器人主体1于设置电池更换口11的外侧壁上；多个测距传感器3均安装于第一安装板51上。由于第一机器人主体1上的外侧壁并不一定都是平直的，对于安装测距传感器3来说存在一些安装难度，因此通过第一安装板51可以更加方便测距传感器3的安装拆卸以及维护。

进一步地，同理，还包括平直的第二安装板61以及多个第二安装支脚62；第二安装板61通过多个第二安装支脚62安装于第二机器人主体2于设置电池仓口21的外侧壁上；多个被测目标4均设置于第二安装板61上。这样可以保证设置的多个凸起与第二安装板61的高度差稳定准确，同时使得被测目标4更加容易设置。

以上对本申请所提供的一种基于测距传感器的对位系统进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本申请实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims

1.一种基于测距传感器的对位系统，其特征在于，包括第一机器人主体、第二机器人主体、多个测距传感器以及多个与所述测距传感器一一对应的被测目标；

2.根据权利要求1所述的一种基于测距传感器的对位系统，其特征在于，所述第一机器人主体的主控系统用于根据预设间距、测量距离以及预设高度确定角度量，且还用于根据所述角度量控制所述第一机器人主体转动调整，以使得所述第一机器人主体与所述第二机器人主体对位配合。

3.根据权利要求2所述的一种基于测距传感器的对位系统，其特征在于，所述第一机器人主体的主控系统通过公

确定所述角度量；其中o，p，q均为正整数，p不等于k，且p与k最大值不超过所述测距传感器的数量；d_p、d_q分别为第p个所述测距传感器以及第q个所述测距传感器测量得到的测量距离，h_p、h_q分别为第p个所述被测目标以及第q个所述被测目标的预置高度，L_pq为第p个所述测距传感器与第q个所述测距传感器之间的预置间距。

4.根据权利要求2所述的一种基于测距传感器的对位系统，其特征在于，于所述第一机器人主体与所述第二机器人主体对位配合后，所述第一机器人主体的主控系统还用于控制所述第一机器人主体微调整，以使得各所述测距传感器分别与对应的所述被测目标处于同一直线上。

5.根据权利要求4所述的一种基于测距传感器的对位系统，其特征在于，所述第一机器人主体的主控系统用于，于微调整时，根据测量距离以及预设高度实时获取校验量；

6.根据权利要求5所述的一种基于测距传感器的对位系统，其特征在于，所述第一机器人主体的主控系统通过公式δ_ik＝||d_j-d_k||-||h_j-h_k||确定所述校验量；其中i，j，k均为正整数，且其中j不等于k，j和k最大值不超过所述测距传感器数量；d_j、d_k分别为第j个所述测距传感器以及第k个所述测距传感器测量得到的测量距离，h_j、h_k分别为第j个所述被测目标以及第k个所述被测目标的预置高度。

7.根据权利要求1所述的一种基于测距传感器的对位系统，其特征在于，所述被测目标具体为设置于所述第二机器人主体上的凸台或凹槽。

8.根据权利要求1所述的一种基于测距传感器的对位系统，其特征在于，所述测距传感器数量具体为四个；

四个所述测距传感器呈矩形阵列分布。

9.根据权利要求1所述的一种基于测距传感器的对位系统，其特征在于，所述测距传感器具体为激光测距传感器。

10.根据权利要求1所述的一种基于测距传感器的对位系统，其特征在于，相邻所述被测目标之间的高度差绝对值大于所述测距传感器的精度。