CN111308994A - 机器人控制方法以及机器人系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种机器人控制方法及机器人系统,所述方法包括:驱动机器人执行巡线模式,记录整个工作区域内的狭窄通道以及由狭窄通道分隔而形成的非狭窄工作区,基站设置的非狭窄工作区为初始工作区;在巡线模式下获取各个非狭窄工作区对应的区域级别值以及各个狭窄通道对应的通道级别值;根据机器人当前所在非狭窄工作区域的区域级别值以及当前非狭窄工作区域相连接的各个狭窄通道对应的通道级别值选择机器人回归的行走路径。本发明的机器人回归基站的方法以及机器人系统,够缩短回归路径,提高机器人的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及智能控制领域,具体涉及一种机器人控制方法以及机器人系统,尤其涉及一种机器人回归路径控制方法及机器人系统。
背景技术
随着科学技术的不断进步,各种自动工作设备已经开始慢慢的走进人们的生活,例如:自动吸尘机器人、自动割草机器人等。这种自动工作设备具有行走装置、工作装置及自动控制装置,从而使得自动工作设备能够脱离人们的操作,在一定范围内自动行走并执行工作,在自动工作设备的储能装置能量不足时,其能够自动返回充电站装置进行充电,然后继续工作。
以自动工作设备为割草机器人为例进行说明,割草机器人在工作过程中,用电子边界围住草坪四周及草坪内假山、喷泉等障碍物,在电子边界内的草坪上进行随机割草作业,以将用户从体力劳动中解放出来,并且由于其价格低廉而得到广泛使用。
现有技术中,割草机器人的行走路径大多是基于非狭窄区域进行遍历作业,因此对于规则的工作区域,割草机器人通常都可以满足用户需求;然而,实际应用中,经常会出现复杂多样的割草区域,特别是带有狭窄通道的割草区域,对于存在狭窄通道的工作区域,割草机器人在沿线回归基站时可能会意外进入狭窄通道而朝向远离基站的方向驶离,特别是通过狭窄通道而进入远离基站所在的另一工作区的状况下,当另一工作区的面积较大或形状较为复杂时,一方面会导致机器人的电池电量的回归阈值较高,使其能源无法充分利用;另一方面会导致割草机器人回归时间长,降低割草效率。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种机器人控制方法及机器人系统。
为了实现上述发明目的之一,本发明的一种机器人控制方法,所述方法包括:S01:获取各个非狭窄工作区对应的区域级别值以及各个连接通道对应的通道级别值;任一非狭窄工作区的区域级别值与当前非狭窄工作区到初始工作区之间连接路径中包含的最少的连接通道的数量呈正相关关系,初始工作区的区域级别值最小;任一连接通道的通道级别值等于与当前连接通道直接相连的非狭窄工作区的最小的区域级别值;设置基站的非狭窄工作区为初始工作区;S02:根据机器人当前所在非狭窄工作区的区域级别值以及当前非狭窄工作区相连接的各个连接通道对应的通道级别值选择机器人的回归路径。
作为本发明的一具体实施方式的优选方案,所述步骤S01之前还包括以下步骤:驱动机器人执行巡线模式,记录整个工作区域内的连接通道以及由连接通道分隔而形成的非狭窄工作区的位置。
作为本发明的一具体实施方式的优选方案,所述方法还包括:沿巡线路径发射信号,以在所述巡线路径附近产生电磁信号;所述巡线路径为机器人所在工作区域的边界线形成的闭合回路;驱动所述机器人沿巡线路径的延伸方向行走过程中,根据机器人实际接收到的电磁信号的变化确认巡线路径上狭窄通道的位置。
作为本发明的一具体实施方式的优选方案,步骤S02具体包括:判断机器人当前所在工作区域是否为初始工作区,若是,则驱动机器人直接沿初始工作区的巡线路径返回至基站;若否,则驱动机器人沿当前非狭窄工作区的巡线路径行走,并搜索当前非狭窄工作区对应的回归连接通道进行穿越,直至返回至基站;其中,所述回归连接通道的确认方法包括:获取机器人所在非狭窄工作区对应的区域级别值LA,将当前非狭窄工作区连接的通道级别值为LP的连接通道作为回归连接通道,LP=LA-1。
作为本发明的一具体实施方式的优选方案,“判断机器人当前所在工作区域是否为初始工作区”具体包括:获取与初始工作区相连的连接通道被机器人穿越的穿越次数值,当穿越次数值为偶数时,确认机器人当前所在工作区域为初始工作区;其中,初始工作状态下,所述穿越次数值为0;与初始工作区相连的任一连接通道被机器人穿越后,所述穿越次数值加1;当机器人回归至基站时,所述穿越次数值清零。
作为本发明的一具体实施方式的优选方案,所述工作区域包括第一连接通道以及由第一连接通道分隔而形成的第一非狭窄工作区和第二非狭窄工作区,所述第一非狭窄工作区为初始工作区;所述方法还包括:机器人工作过程中,获取第一连接通道被机器人穿越的第一穿越次数值,其中,机器人每穿越一次第一连接通道,累加穿越第一连接通道的第一穿越次数值,当所述机器人回归基站时,所述第一穿越次数值清零;根据所述第一穿越次数值确认机器人当前所处的工作位置;根据机器人的当前工作位置规划机器人回归的最短行走路径。
作为本发明的一具体实施方式的优选方案,“根据所述第一穿越次数值确认机器人当前所处的工作位置”具体包括:当所述第一穿越次数值为奇数时,确认所述机器人处于第一非狭窄工作区;当所述第一穿越次数值为偶数时,确认所述机器人处于第二非狭窄工作区。
作为本发明的一具体实施方式的优选方案,“根据机器人的当前工作位置规划机器人回归的最短行走路径”具体包括:当所述机器人处于第一非狭窄工作区时,驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站,若回归过程中进入第一连接通道,则在第一连接通道的当前边界线上驱动机器人旋转方向以使其进入当前第一连接通道的另一侧的边界线上,当机器人到达另一侧的边界线上时,再次驱动机器人旋转方向以使其按照预设的沿线行走方向回归基站;当所述机器人处于第二非狭窄工作区时,驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站;若回归过程中进入第一连接通道,则驱动所述机器人穿越第一连接通道进入第一非狭窄工作区,并按照所述机器人处于第一非狭窄工作区时的方式回归基站。
作为本发明的一具体实施方式的优选方案,所述工作区域还包括第三非狭窄工作区,以及连接第二非狭窄工作区和第三非狭窄工作区的第二连接通道;所述方法还包括:机器人工作过程中,获取第二连接通道被机器人穿越的第二穿越次数值,其中,机器人每穿越一次第二连接通道,累加穿越第二连接通道的第二穿越次数值,当所述机器人回归基站时,所述第二穿越次数值清零;根据所述第一穿越次数值以及第二穿越次数值确认机器人当前所处的工作位置;根据机器人的当前工作位置规划机器人回归的最短行走路径。
作为本发明的一具体实施方式的优选方案,“根据所述第一穿越次数值以及第二穿越次数值确认机器人当前所处的工作位置”具体包括:当所述第一穿越次数值和所述第二穿越次数值同为偶数时,确认所述机器人处于第一非狭窄工作区;当所述第一穿越次数值为奇数,第二穿越次数值为偶数时,确认所述机器人处于第二非狭窄工作区;当所述第一穿越次数值以及第二穿越次数值同为奇数时,确认所述机器人处于第三非狭窄工作区;当所述第一穿越次数值为偶数,第二穿越次数值为奇数时,对机器人的当前位置进行报错处理。
作为本发明的一具体实施方式的优选方案,“根据机器人的当前工作位置规划机器人回归的最短行走路径”具体包括:当所述机器人处于第一非狭窄工作区时,驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站,若回归过程中进入第一连接通道,则在第一连接通道的当前边界线上驱动机器人旋转方向以使其进入当前第一连接通道的另一侧的边界线上,当机器人到达另一侧的边界线上时,再次驱动机器人旋转方向以使其按照预设的沿线行走方向回归基站;当所述机器人处于第二非狭窄工作区时,驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站;若回归过程中进入第一连接通道,则驱动所述机器人穿越第一连接通道进入第一非狭窄工作区,并按照所述机器人处于第一非狭窄工作区时的方式回归基站;若回归过程中进入第二连接通道,则在第二连接通道的当前边界线上驱动机器人旋转方向以使其进入当前第二连接通道的另一侧的边界线上,当机器人到达另一侧的边界线上时,再次驱动机器人旋转方向以使其按照预设的沿线行走方向回归基站;当所述机器人处于第三非狭窄工作区时,驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站;若回归过程中进入第二连接通道,则驱动所述机器人穿越第二连接通道进入第二非狭窄工作区,并按照所述机器人处于第二非狭窄工作区时的方式回归基站;当接收到机器人的当前位置报错时,则直接驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站。
作为本发明的一具体实施方式的优选方案,所述工作区域还包括第三非狭窄工作区,以及连接第一非狭窄工作区和第三非狭窄工作区的第三连接通道;所述方法还包括:机器人工作过程中,获取第三连接通道被机器人穿越的第三穿越次数值,其中,机器人每穿越一次第三连接通道,累加穿越第三连接通道的第三穿越次数值,当所述机器人回归基站时,所述第三穿越次数值清零;根据所述第一穿越次数值以及第三穿越次数值确认机器人当前所处的工作位置;根据机器人的当前工作位置规划机器人回归的最短行走路径。
作为本发明的一具体实施方式的优选方案,“根据所述第一穿越次数值以及第三穿越次数值确认机器人当前所处的工作位置”具体包括:当所述第一穿越次数值和所述第二穿越次数值同为偶数时,确认所述机器人处于第一非狭窄工作区;当所述第一穿越次数值为奇数,第二穿越次数值为偶数时,确认所述机器人处于第二非狭窄工作区;当所述第一穿越次数值为偶数,第二穿越次数值为奇数时,确认所述机器人处于第三非狭窄工作区;当所述第一穿越次数值以及第二穿越次数值同为奇数时,对机器人的当前位置进行报错处理。
作为本发明的一具体实施方式的优选方案,“根据机器人的当前工作位置规划机器人回归的最短行走路径”具体包括:当所述机器人处于第一非狭窄工作区时,驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站,若回归过程中进入连接通道,所述连接通道包括第一连接通道或第二连接通道,则在当前连接通道的当前边界线上驱动机器人旋转方向以使其进入当前连接通道的另一侧的边界线上,当机器人到达另一侧的边界线上时,再次驱动机器人旋转方向以使其按照预设的沿线行走方向回归基站;当所述机器人处于第二非狭窄工作区时,驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站;若回归过程中进入第一连接通道,则驱动所述机器人穿越第一连接通道进入第一非狭窄工作区,并按照所述机器人处于第一非狭窄工作区时的方式回归基站;当所述机器人处于第三非狭窄工作区时,驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站;若回归过程中进入第三连接通道,则驱动所述机器人穿越第三连接通道进入第一非狭窄工作区,并按照所述机器人处于第一非狭窄工作区时的方式回归基站;当接收到机器人的当前位置报错时,则直接驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站。
作为本发明的一具体实施方式的优选方案,所述方法还包括:通过连接通道的长度和/或宽度区分不同的连接通道;或在每个连接通道内设置不同的特征信号点以区分不同的连接通道。
本发明的另一目的在于提供一种机器人系统,所述系统包括:区域划分模块,用于记录整个工作区域内的连接通道以及由连接通道分隔而形成的非狭窄工作区,设置基站的非狭窄工作区为初始工作区;获取模块,用于获取各个非狭窄工作区对应的区域级别值以及各个狭窄通道对应的通道级别值;任一非狭窄工作区的区域级别值与当前非狭窄工作区到初始工作区之间连接路径中包含的最少的狭窄通道的数量呈正相关关系,初始工作区的区域级别值最小;任一狭窄通道的通道级别值等于与当前狭窄通道直接相连的非狭窄区域的最小的区域级别值;处理规划模块,用于根据机器人当前所在非狭窄工作区域的区域级别值以及当前非狭窄工作区域相连接的各个连接通道对应的通道级别值选择机器人回归的行走路径。
作为本发明的一具体实施方式的优选方案,所述系统还包括:信号发射模块,用于沿巡线路径发射脉冲编码信号,以在所述巡线路径上产生电磁信号;所述巡线路径为机器人所在工作区域的边界线形成的闭合回路;所述区域划分模块还用于驱动所述机器人沿巡线路径的延伸方向行走过程中,记录机器人实际接收到电磁信号的强度,根据实际产生的电磁信号的强度以及机器人实际接收到的电磁信号的强度。
与现有技术相比,本发明的机器人控制方法以及机器人系统,通过获取各个非狭窄工作区对应的区域级别值以及各个狭窄通道对应的通道级别值,可以快速定位机器人所处的区域,并根据其所处位置规划回归路线;特别是当机器人处于具有狭窄通道的工作区域工作且处于回归基站的过程中,够缩短回归路径,提高机器人的工作效率。
附图说明
图1是本发明一实施方式中机器人的结构示意图;
图2是本发明一实施方式提供的机器人回归基站的控制方法的流程示意图;
图3是本发明第一具体示例的应用效果图;
图4A是本发明第二具体示例的应用效果图;
图4B是图4A所示示例的具体实现流程示意图;
图5A是本发明第三具体示例的应用效果图;
图5B是图5A所示示例的具体实现流程示意图;
图6A是本发明第三具体示例的应用效果图;
图6B是图6A所示示例的具体实现流程示意图;
图7是本发明一实施方式提供的机器人系统的模块示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明,本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
本发明的机器人可以是自动割草机,或者自动吸尘器等,其自动行走于工作区域以进行割草、吸尘工作,本发明具体示例中,以机器人为割草机器人为例做具体说明,相应的,所述工作区域可为草坪。
如图1所示,本发明的一较佳实施方式提供一种机器人,所述机器人包括:本体10,设置于本体10上的移动单元、控制单元。另外,独立于机器人还存在一可为机器人提供电源的基站。
所述基站连接一沿工作区域的周侧布置的边界线,基站启动并发射信号时,该信号在边界线内传输,以在边界线附近形成电磁信号。在本实施例中,所述信号为脉冲编码信号。
所述移动单元包括:主动轮21、被动轮23以及用于驱动主动轮21的电机25;所述电机25可为带减速箱的无刷电机;电机25启动后,可通过减速箱带动主动轮21行走,并控制主动轮21的转速,进一步的,配合主动轮21调整,带动整个机器人实现前进、后推、转弯等动作。所述被动轮23可为万向轮,其主要起支撑平衡的作用。
所述控制单元至少包括:状态传感器,用于在机器人沿巡线路径行走过程中,用于获取机器人沿巡线路径行走过程中获得的各种信息,例如:获取巡线路径上的电磁信号强度;在本具体实施方式中,状态传感器包括边界线传感器,以下内容中将会详细描述;数据存储器,用于存储机器机器人沿巡线路径行走过程中获得的各种信息,所述数据存储器例如:EPROM、Flash或SD卡等。机器人沿巡线路径行走过程中获得的各种信息有多种,以下内容中将会进一步的详细描述。
由于基站沿边界线发射脉冲编码信号,以在边界线附近形成电磁信号,故,控制单元可根据边界线附近电磁信号的强弱以及其通过状态传感器获取到的边界线内外信号的差异来控制电机运行,从而使机器人始终沿边界线运行或沿距离边界线具有等距的边界线内或外运行。
所述机器人还包括:用于割草的刀盘,用于感应机器人的行走状态的各种传感器,例如:倾倒、离地、碰撞传感器等,在此不做赘述。
本发明的应用环境中,所述工作区域(草坪)可能为一整块,也可能为由至少一个连接通道连接的多块工作区域。本发明主要应用于由至少一个连接通道连接的多块工作区域。具体地,工作区域的长度和宽度通常均远大于机器人本体10的尺寸,所以在下文中,工作区域也被称为非狭窄工作区。连接通道的宽度通常仅数倍于机器人本体10的尺寸;更为具体地,连接通道的宽度通常不大于为机器人本体10宽度的两倍,所以在下文中,连接通道也被称为狭窄通道。
结合图2所示,本发明一较佳实施提供的机器人控制方法,具体为机器人回归基站的控制方法,所述方法包括:S01、驱动机器人执行巡线模式,记录整个工作区域内的连接通道以及由连接通道分隔而形成的非狭窄工作区的位置。
本发明一较佳实施方式中,基站沿巡线路径发射脉冲编码信号,以在所述巡线路径附近产生电磁信号;所述巡线路径为机器人所在工作区域的边界线形成的闭合回路;
为机器人至少配置一巡线模式和一工作模式;巡线模式下,驱动所述机器人沿巡线路径的延伸方向行走过程中,根据机器人实际接收到的电磁信号的变化确认巡线路径上狭窄通道的位置。
本发明具体实施方式中,通过边界线传感器接收机器人实际接收到的电磁信号。
本发明一较佳实施方式中,沿机器人的中线对称设置一对边界线传感器,机器人沿巡线路径行走过程中,一对边界线传感器分别检测巡线路径两侧的电磁强度;所述狭窄区域因为相对边界线产生的磁场叠加而使狭窄区域之间的磁场强度加强,使狭窄区域外侧的磁场强度减弱,如此,当信号变化达到或超过一阈值后,即可确认机器人进入狭窄通道;相反地,当信号变化回到阈值之下后,即可确认机器人离开狭窄通道,进而以确认狭窄通道的位置及范围,进一步的,通过上述过程以及狭窄通道的分隔确定非狭窄区域的位置及范围。
相应的,当信号变化达到或超过一阈值后,即可确认机器人进入狭窄通道;相反地,当信号变化回到阈值之下后,即可确认机器人离开狭窄通道。
进一步的,所述步骤S01还包括:在巡线模式下,获取各个非狭窄工作区对应的区域级别值以及各个连接通道对应的通道级别值;任一非狭窄工作区的区域级别值与当前非狭窄工作区到初始工作区之间连接路径中包含的最少的连接通道的数量呈正相关关系,初始工作区的区域级别值最小;任一连接通道的通道级别值等于与当前狭窄通道直接相连的非狭窄工作区的最小的区域级别值,设置基站的非狭窄工作区为初始工作区。
为了便于理解,本发明描述一具体示例供参考。在本示例中,任一非狭窄工作区的区域级别值等于当前非狭窄工作区到初始工作区之间连接路径中包含的最少的狭窄通道的数量。
结合图3所示,工作区包括:非狭窄工作区A、B、C、D、E、F,下述内容中简称区域A、区域B、区域C、区域D、区域E、区域F,以及连接区域A和区域B的狭窄通道PAB,简称通道PAB,连接区域A和区域C的狭窄通道PAC,简称通道PAC,连接区域B和区域F的狭窄通道PBF,简称通道PBF,连接区域C和区域D的狭窄通道PCD,简称通道PCD,连接区域C和区域E的狭窄通道PCE,简称通道PCE,连接区域D和区域E的狭窄通道PDE,简称通道PDE,连接区域D和区域F的狭窄通道PDF,简称通道PDF。对于区域A、B、C、D、E、F,其对应的区域级别值分别以LAA、LAB、LAC、LAD、LAE、LAF表示;对于通道PAB,PAC,PBF,PCD,PCE,PDE,其对应的通道级别值分别以LPAB,LPAC,LPBF,LPCD,LPCE,LPDE表示;以区域F为例进行统计计算可知:区域A与区域F之间存在三条连接路径,其分别为:PAB-PBF、PAC-PCD-PDF以及PAC-PCE-PDE-PDF;如此,对于区域F获得其对应的区域级别值LAF=2;相应的,LAA=0,LAB=LAC=1,LAD=LAE=LAF=2,LPAB=LPAC=0,LPCD=LPCE=LPBF=1,LPDE=LPDF=2。
需要说明的是,为了便于绘图,本示例中将出现的非狭窄工作区以及各个狭窄通道简化示出,实际应用中,各个非狭窄工作区以及各个狭窄通道的形状、大小均会出现不同程度的变化,在此不做详细赘述。
进一步的,所述方法包括:S02、根据机器人当前所在非狭窄工作区的区域级别值以及当前非狭窄工作区相连接的各个连接通道对应的通道级别值选择机器人的回归路径。
本发明一较佳实施方式中,所述步骤S02具体包括:判断机器人当前所在工作区域是否为初始工作区,若是,则驱动机器人直接沿初始工作区的巡线路径返回至基站;若否,则驱动机器人沿当前非狭窄工作区的巡线路径行走,并搜索当前非狭窄工作区对应的回归连接通道进行穿越,直至返回至基站;其中,所述回归连接通道的确认方法包括:获取机器人所在非狭窄工作区对应的区域级别值LA,将当前非狭窄工作区连接的通道级别值为LP的连接通道作为回归连接通道,LP=LA-1。
判断机器人当前所在工作区域是否为初始工作区的方法具有多种,例如:在初始工作区中设置特征信号点(例如在该点处盘绕的边界线、在该点处设置的RFID标签等),通过对特征信号点的检测判断。类似地,可在不同的非狭窄工作区域和狭窄通道中、或非狭窄工作区域与狭窄通道的交界处设置不用的特征信号点,通过对这些不用特征信号点的检测,机器人即可准确判断处于哪个非狭窄工作区域内和/或穿过哪个狭窄通道。本发明较佳实施方式中,获取与初始工作区相连的连接通道被机器人穿越的穿越次数值T,当穿越次数值T为偶数时,确认机器人当前所在工作区域为初始工作区;其中,初始工作状态下,所述穿越次数值T为0;与初始工作区相连的任一连接通道被机器人穿越后,所述穿越次数值T加1;当机器人回归至基站时,所述穿越次数值T清零。
接续图3所示,初始状态下,机器人处于初始工作区A内,对应狭窄通道PAB和狭窄通道PAC,其穿越次数值T=0,以机器人穿越通道PAB进入区域B为例,当穿越PAB进入区域B后,所述穿越次数加1变为T=0+1=1,当所述机器人自区域B通过穿越通道PAB返回至区域A,或在到达区域C后通过通道PAC返回至区域A后,所述穿越次数再加1变为T=1+1=2。
需要说明的是,对于穿越次数值T的累计,仅需累计机器人在不同级别非狭窄工作区之间穿越时的计数,而无需累计机器人在同级别非狭窄工作区之间穿越时的计数。例如:当机器人在通道PDE往复运行时,由于区域D和区域E为处于同级别的非狭窄工作区,如此,该种状态下,对应于PDE的穿越次数值保持不变。
在本实施例中,由于仅有使机器人返回至区域A的控制是重要的,所以仅计算针对与区域A直接连接的狭窄通道的穿越次数值。在其他的实施方式中,也可对针对与其他区域直接连接的狭窄通道的穿越次数值进行计算。特别地,对于图3所示的地形中存在至少两个分别安装在不同非狭窄工作区域内的基站,可根据上述方法使机器人选择回归至最近的基站或指定的基站。例如,区域A和区域F中各自设有一基站,则LAA=LAF=0,LAB=LAC=LAD=1,LAE=2,LPAB=LPAC=LPBF=LPDF=0,LPCD=1,LPCE=LPDE=2。如果主动关闭禁用任一非狭窄工作区域中的基站,或在某一原本没有设置基站的非狭窄工作区域内设置基站,则机器人重新对各非狭窄工作区域和狭窄通道的级别值进行调整。
本发明在具体实现过程中,工作区域的形状变化多样,在上述方法基础上,以一些特殊示例进行说明。
结合图4A所示,所述工作区域包括第一狭窄通道PAB以及由第一狭窄通道PAB分隔而形成的第一非狭窄工作区A和第二非狭窄工作区B,所述第一非狭窄工作区A为初始工作区。
结合图4B所示,所述方法还包括:S11、机器人工作过程中,获取第一狭窄通道被机器人穿越的第一穿越次数值,其中,机器人每穿越一次第一狭窄通道,累加穿越第一狭窄通道的第一穿越次数值,当所述机器人回归基站时,所述第一穿越次数值清零;
S12、根据所述第一穿越次数值确认机器人当前所处的工作位置;
S13、根据机器人的当前工作位置规划机器人回归的最短行走路径。
本发明较佳实施方式中,所述步骤S12具体包括:当所述第一穿越次数值为奇数时,确认所述机器人处于第一非狭窄工作区;当所述第一穿越次数值为偶数时,确认所述机器人处于第二非狭窄工作区。
所述步骤S13具体包括:当所述机器人处于第一非狭窄工作区时,驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站,若回归过程中进入第一狭窄通道,则在第一狭窄通道的当前边界线上驱动机器人旋转方向以使其进入当前第一狭窄通道的另一侧的边界线上,当机器人到达另一侧的边界线上时,再次驱动机器人旋转方向以使其按照预设的沿线行走方向回归基站;
当所述机器人处于第二非狭窄工作区时,驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站;若回归过程中进入第一狭窄通道,则驱动所述机器人穿越第一狭窄通道进入第一非狭窄工作区,并按照所述机器人处于第一非狭窄工作区时的方式回归基站。
结合图4A所示,该具体示例中,对机器人预设的沿线行走方向为箭头D1所示方向,即机器人沿巡线路径逆时针行走,第一穿越次数值TAB的初始值为0,机器人沿D1方向从基站进入区域A、或沿边界线行走至出发点后转向进入区域A或区域B开始作业,机器人每穿越一次第一狭窄通道PAB,则TAB2=TAB1+1,TAB1表示穿越第一狭窄通道之前的第一穿越次数值,TAB2表示穿越第一狭窄通道之后的第一穿越次数值。
该具体示例中,当所述机器人处于第一非狭窄工作区A并在回归基站过程中进入第一狭窄通道PAB,则驱动机器人逆时针旋转90°进入第一狭窄通道PAB的另一侧的边界线上,再逆时针旋转90°后沿巡线路径回归基站。
结合图5A所示,在图4A所示示例基础上,所述工作区域还包括第非狭窄工作区C,以及连接第二非狭窄工作区B和第三非狭窄工作区C的第二狭窄通道PBC。
结合图5B所示,在图4B所示方法基础上加以改进,所述方法具体包括:
S21、机器人工作过程中,获取第一狭窄通道被机器人穿越的第一穿越次数值以及获取第二狭窄通道被机器人穿越的第二穿越次数值,其中,机器人每穿越一次第一狭窄通道,累加穿越第一狭窄通道的第一穿越次数值,每穿越一次第二狭窄通道,累加穿越第二狭窄通道的第二穿越次数值,当所述机器人回归基站时,所述第一穿越次数值和第二穿越次数值均清零。
S22、根据所述第一穿越次数值以及第二穿越次数值确认机器人当前所处的工作位置。
S23、根据机器人的当前工作位置规划机器人回归的最短行走路径。
本发明较佳实施方式中,所述步骤S22具体包括:当所述第一穿越次数值和所述第二穿越次数值同为偶数时,确认所述机器人处于第一非狭窄工作区;当所述第一穿越次数值为奇数,第二穿越次数值为偶数时,确认所述机器人处于第二非狭窄工作区;当所述第一穿越次数值以及第二穿越次数值同为奇数时,确认所述机器人处于第三非狭窄工作区;当所述第一穿越次数值为偶数,第二穿越次数值为奇数时,对机器人的当前位置进行报错处理。
所述步骤S23具体包括:当所述机器人处于第一非狭窄工作区时,驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站,若回归过程中进入第一狭窄通道,则在第一狭窄通道的当前边界线上驱动机器人旋转方向以使其进入当前第一狭窄通道的另一侧的边界线上,当机器人到达另一侧的边界线上时,再次驱动机器人旋转方向以使其按照预设的沿线行走方向回归基站;
当所述机器人处于第二非狭窄工作区时,驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站;若回归过程中进入第一狭窄通道,则驱动所述机器人穿越第一狭窄通道进入第一非狭窄工作区,并按照所述机器人处于第一非狭窄工作区时的方式回归基站;若回归过程中进入第二狭窄通道,则在第二狭窄通道的当前边界线上驱动机器人旋转方向以使其进入当前第二狭窄通道的另一侧的边界线上,当机器人到达另一侧的边界线上时,再次驱动机器人旋转方向以使其按照预设的沿线行走方向回归基站;
当所述机器人处于第三非狭窄工作区时,驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站;若回归过程中进入第二狭窄通道,则驱动所述机器人穿越第二狭窄通道进入第二非狭窄工作区,并按照所述机器人处于第二非狭窄工作区时的方式回归基站;当接收到机器人的当前位置报错时,则直接驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站。
本发明较佳实施方式中,当狭窄通道的数量大于1时,可通过多种方式区分不同的狭窄通道;本发明具体实施方式中,通过狭窄通道的长度和/或宽度区分不同的狭窄通道;或在每个狭窄通道内设置不同的特征信号点以区分不同的狭窄通道。
结合图5A所示,该具体示例中,对机器人预设的沿线行走方向为箭头D1所示方向,即机器人沿巡线路径逆时针行走,第一穿越次数值TAB及第二穿越次数值TBC的初始值均为0,机器人沿D1方向从基站进入区域A、或沿边界线行走至出发点后转向进入区域A或区域B或区域C开始作业,机器人每穿越一次第一狭窄通道PAB,则TAB2=TAB1+1,每穿越一第二狭窄通道PBC,则TBC2=TBC1+1,TAB1表示穿越第一狭窄通道之前的第一穿越次数值,TAB2表示穿越第一狭窄通道之后的第一穿越次数值,TBC1表示穿越第二狭窄通道之前的第二穿越次数值,TBC2表示穿越第二次狭窄通道之后的第二穿越次数值。
结合图6A所示,在图4A所示示例基础上,所述工作区域还包括第三非狭窄工作区C,以及连接第一非狭窄工作区A和第三非狭窄工作区C的第三狭窄通道PAC。
结合图6B所示,在图4B所示方法基础上加以改进,所述方法具体包括:
S31、机器人工作过程中,获取第一狭窄通道被机器人穿越的第一穿越次数值以及获取第三狭窄通道被机器人穿越的第三穿越次数值,其中,机器人每穿越一次第一狭窄通道,累加穿越第一狭窄通道的第一穿越次数值,每穿越一次第三狭窄通道,累加穿越第三狭窄通道的第三穿越次数值,当所述机器人回归基站时,所述第一穿越次数值和第三穿越次数值均清零。
S32、根据所述第一穿越次数值以及第三穿越次数值确认机器人当前所处的工作位置。
S33、根据机器人的当前工作位置规划机器人回归的最短行走路径。
本发明较佳实施方式中,所述步骤S32具体包括:当所述第一穿越次数值和所述第二穿越次数值同为偶数时,确认所述机器人处于第一非狭窄工作区;当所述第一穿越次数值为奇数,第二穿越次数值为偶数时,确认所述机器人处于第二非狭窄工作区;当所述第一穿越次数值为偶数,第二穿越次数值为奇数时,确认所述机器人处于第三非狭窄工作区;当所述第一穿越次数值以及第二穿越次数值同为奇数时,对机器人的当前位置进行报错处理。
所述步骤S33具体包括:当所述机器人处于第一非狭窄工作区时,驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站,若回归过程中进入狭窄通道,所述狭窄通道包括第一狭窄通道或第二狭窄通道,则在当前狭窄通道的当前边界线上驱动机器人旋转方向以使其进入当前狭窄通道的另一侧的边界线上,当机器人到达另一侧的边界线上时,再次驱动机器人旋转方向以使其按照预设的沿线行走方向回归基站;
当所述机器人处于第二非狭窄工作区时,驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站;若回归过程中进入第一狭窄通道,则驱动所述机器人穿越第一狭窄通道进入第一非狭窄工作区,并按照所述机器人处于第一非狭窄工作区时的方式回归基站;
当所述机器人处于第三非狭窄工作区时,驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站;若回归过程中进入第三狭窄通道,则驱动所述机器人穿越第三狭窄通道进入第一非狭窄工作区,并按照所述机器人处于第一非狭窄工作区时的方式回归基站;
当接收到机器人的当前位置报错时,则直接驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站。
结合图6A所示,该具体示例中,对机器人预设的沿线行走方向为箭头D1所示方向,即机器人沿巡线路径逆时针行走,第一穿越次数值TAB及第三穿越次数值TAC的初始值均为0,机器人沿D1方向从基站进入区域A、或沿边界线行走至出发点后转向进入区域A或区域B或区域C开始作业,机器人每穿越一次第一狭窄通道PAB,则TAB2=TAB1+1,每穿越一次第三狭窄通道PAC,则TAC2=TAC1+1,TAB1表示穿越第一狭窄通道之前的第一穿越次数值,TAB2表示穿越第一狭窄通道之后的第一穿越次数值,TAC1表示穿越第二狭窄通道之前的第二穿越次数值,TAC2表示穿越第三狭窄通道之后的第三穿越次数值。
结合图7所示,本发明一实施方式,提供一实现上述控制方法的机器人系统,其包括:区域划分模块100、获取模块200、处理规划模块300以及信号发射模块400。
区域划分模块100用于驱动机器人执行巡线模式,记录整个工作区域内的狭窄通道以及由狭窄通道分隔而形成的非狭窄工作区,设置基站的非狭窄工作区为初始工作区。
本发明一较佳实施方式中,基站通过信号发射模块400沿巡线路径发射脉冲编码信号,以在所述巡线路径附近产生电磁信号;所述巡线路径为机器人所在工作区域的边界线形成的闭合回路;
为机器人至少配置一巡线模式和一工作模式;巡线模式下,驱动所述机器人沿巡线路径的延伸方向行走过程中,根据机器人实际接收到的电磁信号的变化确认巡线路径上狭窄通道的位置。
获取模块200用于在巡线模式下,获取各个非狭窄工作区对应的区域级别值以及各个狭窄通道对应的通道级别值;任一非狭窄工作区的区域级别值与当前非狭窄工作区到初始工作区之间连接路径中包含的最少的狭窄通道的数量呈正相关关系,初始工作区的区域级别值最小;任一狭窄通道的通道级别值等于与当前狭窄通道直接相连的非狭窄区域的最小的区域级别值。
处理规划模块300用于根据机器人当前所在非狭窄工作区域的区域级别值以及当前非狭窄工作区域相连接的各个狭窄通道对应的通道级别值选择机器人回归的行走路径。
与现有技术相比,本发明的机器人回归基站的方法以及机器人系统,通过获取各个非狭窄工作区对应的区域级别值以及各个狭窄通道对应的通道级别值,可以快速定位机器人所处的区域,并根据其所处位置规划回归路线;特别是当机器人处于具有狭窄通道的工作区域工作且处于回归基站的过程中,够缩短回归路径,提高机器人的工作效率。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统中模块的具体工作过程,可以参考前述方法实施方式中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施方式中,应该理解到,所揭露的系统,系统和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的系统实施方式仅仅是示意性的,例如,所述模块的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,系统或模块的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的,作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施方式方案的目的。
另外,在本申请各个实施方式中的各功能模块可以集成在一个处理模块中,也可以是各个模块单独物理存在,也可以2个或2个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
上述以软件功能模块的形式实现的集成的模块,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能模块存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机系统(可以是个人计算机,服务器,或者网络系统等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是:以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施方式对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施方式技术方案的精神和范围。
Claims (17)
1.一种机器人控制方法,其特征在于,所述方法包括:
S01:获取各个非狭窄工作区对应的区域级别值以及各个连接通道对应的通道级别值;任一非狭窄工作区的区域级别值与当前非狭窄工作区到初始工作区之间连接路径中包含的最少的连接通道的数量呈正相关关系,初始工作区的区域级别值最小;任一连接通的通道级别值等于与当前连接通道直接相连的非狭窄工作区的最小的区域级别值;设置基站的非狭窄工作区为初始工作区;
S02:根据机器人当前所在非狭窄工作区的区域级别值以及当前非狭窄工作区相连接的各个连接通道对应的通道级别值选择机器人的回归路径。
2.根据权利要求1所述的机器人控制方法,其特征在于,所述步骤S01之前还包括以下步骤:驱动机器人执行巡线模式,记录整个工作区域内的连接通道以及由连接通道分隔而形成的非狭窄工作区的位置。
3.根据权利要求2所述的机器人控制方法,其特征在于,
所述方法还包括:沿巡线路径发射信号,以在所述巡线路径附近产生电磁信号;所述巡线路径为机器人所在工作区域的边界线形成的闭合回路;
驱动所述机器人沿巡线路径的延伸方向行走过程中,根据机器人实际接收到的电磁信号的变化确认巡线路径上狭窄通道的位置。
4.根据权利要求1所述的机器人控制方法,其特征在于,步骤S02具体包括:
判断机器人当前所在工作区域是否为初始工作区,若是,则驱动机器人直接沿初始工作区的巡线路径返回至基站;若否,则驱动机器人沿当前非狭窄工作区的巡线路径行走,并搜索当前非狭窄工作区对应的回归连接通道进行穿越,直至返回至基站;
其中,所述回归连接通道的确认方法包括:
获取机器人所在非狭窄工作区对应的区域级别值LA,将当前非狭窄工作区连接的通道级别值为LP的连接通道作为回归连接通道,LP=LA-1。
5.根据权利要求4所述的机器人控制方法,其特征在于,“判断机器人当前所在工作区域是否为初始工作区”具体包括:
获取与初始工作区相连的连接通道被机器人穿越的穿越次数值,当穿越次数值为偶数时,确认机器人当前所在工作区域为初始工作区;
其中,初始工作状态下,所述穿越次数值为0;
与初始工作区相连的任一连接通道被机器人穿越后,所述穿越次数值加1;
当机器人回归至基站时,所述穿越次数值清零。
6.根据权利要求4所述的机器人控制方法,其特征在于,所述工作区域包括第一连接通道以及由第一连接通道分隔而形成的第一非狭窄工作区和第二非狭窄工作区,所述第一非狭窄工作区为初始工作区;
所述方法还包括:
机器人工作过程中,获取第一连接通道被机器人穿越的第一穿越次数值,其中,机器人每穿越一次第一连接通道,累加穿越第一连接通道的第一穿越次数值,当所述机器人回归基站时,所述第一穿越次数值清零;
根据所述第一穿越次数值确认机器人当前所处的工作位置;
根据机器人的当前工作位置规划机器人回归的最短行走路径。
7.根据权利要求6所述的机器人控制方法,其特征在于,“根据所述第一穿越次数值确认机器人当前所处的工作位置”具体包括:
当所述第一穿越次数值为奇数时,确认所述机器人处于第一非狭窄工作区;
当所述第一穿越次数值为偶数时,确认所述机器人处于第二非狭窄工作区。
8.根据权利要求6或7所述的机器人控制方法,其特征在于,“根据机器人的当前工作位置规划机器人回归的最短行走路径”具体包括:
当所述机器人处于第一非狭窄工作区时,
驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站,若回归过程中进入第一连接通道,则在第一连接通道的当前边界线上驱动机器人旋转方向以使其进入当前第一连接通道的另一侧的边界线上,当机器人到达另一侧的边界线上时,再次驱动机器人旋转方向以使其按照预设的沿线行走方向回归基站;
当所述机器人处于第二非狭窄工作区时,驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站;若回归过程中进入第一连接通道,则驱动所述机器人穿越第一连接通道进入第一非狭窄工作区,并按照所述机器人处于第一非狭窄工作区时的方式回归基站。
9.根据权利要求6所述的机器人控制方法,其特征在于,所述工作区域还包括第三非狭窄工作区,以及连接第二非狭窄工作区和第三非狭窄工作区的第二连接通道;
所述方法还包括:机器人工作过程中,获取第二连接通道被机器人穿越的第二穿越次数值,其中,机器人每穿越一次第二连接通道,累加穿越第二连接通道的第二穿越次数值,当所述机器人回归基站时,所述第二穿越次数值清零;
根据所述第一穿越次数值以及第二穿越次数值确认机器人当前所处的工作位置;
根据机器人的当前工作位置规划机器人回归的最短行走路径。
10.根据权利要求9所述的机器人控制方法,其特征在于,“根据所述第一穿越次数值以及第二穿越次数值确认机器人当前所处的工作位置”具体包括:
当所述第一穿越次数值和所述第二穿越次数值同为偶数时,确认所述机器人处于第一非狭窄工作区;
当所述第一穿越次数值为奇数,第二穿越次数值为偶数时,确认所述机器人处于第二非狭窄工作区;
当所述第一穿越次数值以及第二穿越次数值同为奇数时,确认所述机器人处于第三非狭窄工作区;
当所述第一穿越次数值为偶数,第二穿越次数值为奇数时,对机器人的当前位置进行报错处理。
11.根据权利要求9或10所述的机器人控制方法,其特征在于,“根据机器人的当前工作位置规划机器人回归的最短行走路径”具体包括:
当所述机器人处于第一非狭窄工作区时,
驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站,若回归过程中进入第一连接通道,则在第一连接通道的当前边界线上驱动机器人旋转方向以使其进入当前第一连接通道的另一侧的边界线上,当机器人到达另一侧的边界线上时,再次驱动机器人旋转方向以使其按照预设的沿线行走方向回归基站;
当所述机器人处于第二非狭窄工作区时,驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站;若回归过程中进入第一连接通道,则驱动所述机器人穿越第一连接通道进入第一非狭窄工作区,并按照所述机器人处于第一非狭窄工作区时的方式回归基站;若回归过程中进入第二连接通道,则在第二连接通道的当前边界线上驱动机器人旋转方向以使其进入当前第二连接通道的另一侧的边界线上,当机器人到达另一侧的边界线上时,再次驱动机器人旋转方向以使其按照预设的沿线行走方向回归基站;
当所述机器人处于第三非狭窄工作区时,驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站;若回归过程中进入第二连接通道,则驱动所述机器人穿越第二连接通道进入第二非狭窄工作区,并按照所述机器人处于第二非狭窄工作区时的方式回归基站;
当接收到机器人的当前位置报错时,则直接驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站。
12.根据权利要求6所述的机器人控制方法,其特征在于,所述工作区域还包括第三非狭窄工作区,以及连接第一非狭窄工作区和第三非狭窄工作区的第三连接通道;
所述方法还包括:机器人工作过程中,获取第三连接通道被机器人穿越的第三穿越次数值,其中,机器人每穿越一次第三连接通道,累加穿越第三连接通道的第三穿越次数值,当所述机器人回归基站时,所述第三穿越次数值清零;
根据所述第一穿越次数值以及第三穿越次数值确认机器人当前所处的工作位置;
根据机器人的当前工作位置规划机器人回归的最短行走路径。
13.根据权利要求12所述的机器人控制方法,其特征在于,“根据所述第一穿越次数值以及第三穿越次数值确认机器人当前所处的工作位置”具体包括:
当所述第一穿越次数值和所述第二穿越次数值同为偶数时,确认所述机器人处于第一非狭窄工作区;
当所述第一穿越次数值为奇数,第二穿越次数值为偶数时,确认所述机器人处于第二非狭窄工作区;
当所述第一穿越次数值为偶数,第二穿越次数值为奇数时,确认所述机器人处于第三非狭窄工作区;
当所述第一穿越次数值以及第二穿越次数值同为奇数时,对机器人的当前位置进行报错处理。
14.根据权利要求12或13所述的机器人控制方法,其特征在于,“根据机器人的当前工作位置规划机器人回归的最短行走路径”具体包括:
当所述机器人处于第一非狭窄工作区时,
驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站,若回归过程中进入连接通道,所述连接通道包括第一连接通道或第二连接通道,则在当前连接通道的当前边界线上驱动机器人旋转方向以使其进入当前连接通道的另一侧的边界线上,当机器人到达另一侧的边界线上时,再次驱动机器人旋转方向以使其按照预设的沿线行走方向回归基站;
当所述机器人处于第二非狭窄工作区时,驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站;若回归过程中进入第一连接通道,则驱动所述机器人穿越第一连接通道进入第一非狭窄工作区,并按照所述机器人处于第一非狭窄工作区时的方式回归基站;
当所述机器人处于第三非狭窄工作区时,驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站;若回归过程中进入第三连接通道,则驱动所述机器人穿越第三连接通道进入第一非狭窄工作区,并按照所述机器人处于第一非狭窄工作区时的方式回归基站;
当接收到机器人的当前位置报错时,则直接驱动所述机器人按照预设的沿线行走方向回归基站。
15.根据权利要求1所述的机器人控制方法,其特征在于,所述方法还包括:
通过连接通道的长度和/或宽度区分不同的连接通道;
或在每个连接通道内设置不同的特征信号点以区分不同的连接通道。
16.一种机器人系统,其特征在于,所述系统包括:
区域划分模块,用于记录整个工作区域内的连接通道以及由连接通道分隔而形成的非狭窄工作区,设置基站的非狭窄工作区为初始工作区;
获取模块,用于获取各个非狭窄工作区对应的区域级别值以及各个狭窄通道对应的通道级别值;任一非狭窄工作区的区域级别值与当前非狭窄工作区到初始工作区之间连接路径中包含的最少的狭窄通道的数量呈正相关关系,初始工作区的区域级别值最小;任一狭窄通道的通道级别值等于与当前狭窄通道直接相连的非狭窄区域的最小的区域级别值;
处理规划模块,用于根据机器人当前所在非狭窄工作区域的区域级别值以及当前非狭窄工作区域相连接的各个连接通道对应的通道级别值选择机器人回归的行走路径。
17.根据权利要求16所述的机器人系统,其特征在于,所述系统还包括:信号发射模块,用于沿巡线路径发射脉冲编码信号,以在所述巡线路径上产生电磁信号;所述巡线路径为机器人所在工作区域的边界线形成的闭合回路;
所述区域划分模块还用于驱动所述机器人沿巡线路径的延伸方向行走过程中,记录机器人实际接收到电磁信号的强度,根据实际产生的电磁信号的强度以及机器人实际接收到的电磁信号的强度。
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