CN113156969A - 一种轨道机器人定位控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种轨道机器人定位控制方法，用于在轨道上运行的机器人，轨道上每隔预设距离安装有一个被动感应部件，机器人具有与被动感应部件相匹配的主动感应部件，包括当机器人在轨道上运行时，利用主动感应部件寻找被动感应部件；当主动感应部件经过被动感应部件时，获得被动感应部件所处的位置；根据被动感应部件所处的位置计算机器人到达位置的所需脉冲数；将所需脉冲数与机器人到达位置的实际脉冲数进行比较；将比较得到的脉冲数差值添加到下次发脉冲的数量中。本申请提供的上述轨道机器人定位控制方法，能够消除机器人行走过程中累积误差，提高定位精度。本申请还提供了一种轨道机器人定位控制系统。

Description

一种轨道机器人定位控制方法和系统

技术领域

本发明属于智能巡检技术领域，特别是涉及一种轨道机器人定位控制方法和系统。

背景技术

轨道式机器人是一款依赖于轨道行走的机器人，轨道机器人工作时，必须很精确的知道自己所处的位置信息，以便于依据该位置信息做出相应的操作。目前定位方式主要有编码、条码定位、RFID定位等，这些方法在实际定位过程中，由于驱动轮打滑以及各种误差的影响，获取的位置信息存在误差，并且现有技术中并没有有效的矫正方案，从而导致轨道机器人的定位出现较大误差，并进一步导致机器人上面所携带的采集设备进行音视频、图像等数据采集时出现偏差。

因此，如何实现轨道机器人的准确定位，消除累积误差，是一个亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种轨道机器人定位控制方法和系统，能够消除机器人行走过程中累积误差，提高定位精度。

本发明提供的一种轨道机器人定位控制方法，用于在轨道上运行的机器人，所述轨道上每隔预设距离安装有一个被动感应部件，所述机器人具有与所述被动感应部件相匹配的主动感应部件，包括：

当所述机器人在所述轨道上运行时，利用所述主动感应部件寻找所述被动感应部件；

当所述主动感应部件经过所述被动感应部件时，获得所述被动感应部件所处的位置；

根据所述被动感应部件所处的位置计算所述机器人到达所述位置的所需脉冲数；

将所述所需脉冲数与所述机器人到达所述位置的实际脉冲数进行比较；

将比较得到的脉冲数差值添加到下次发脉冲的数量中。

优选的，在上述轨道机器人定位控制方法中，所述预设距离为100米至200米。

优选的，在上述轨道机器人定位控制方法中，所述主动感应部件为接近开关。

优选的，在上述轨道机器人定位控制方法中，所述被动感应部件为磁钢片。

优选的，在上述轨道机器人定位控制方法中，还包括：

利用无线方式传输所述被动感应部件所处的位置。

本发明提供的一种轨道机器人定位控制系统，包括：

安装在所述轨道上的被动感应部件，相邻的所述被动感应部件之间具有预设距离；

安装在所述机器人上的与所述被动感应部件相匹配的主动感应部件；

设置于所述机器人上的控制部件；

所述主动感应部件用于当所述机器人在所述轨道上运行时寻找所述被动感应部件，且当所述主动感应部件经过所述被动感应部件时，获得所述被动感应部件所处的位置并传输至所述控制部件；

所述控制部件用于根据所述被动感应部件所处的位置计算所述机器人到达所述位置的所需脉冲数，将所述所需脉冲数与所述机器人到达所述位置的实际脉冲数进行比较，将比较得到的脉冲数差值添加到下次发脉冲的数量中。

优选的，在上述轨道机器人定位控制系统中，所述预设距离为100米至200米。

优选的，在上述轨道机器人定位控制系统中，所述主动感应部件为接近开关。

优选的，在上述轨道机器人定位控制系统中，所述被动感应部件为磁钢片。

优选的，在上述轨道机器人定位控制系统中，还包括：

与所述主动感应部件连接的无线传输部件，用于利用无线方式传输所述被动感应部件所处的位置到所述控制部件。

通过上述描述可知，本发明提供的上述轨道机器人定位控制方法，由于包括当所述机器人在所述轨道上运行时，利用所述主动感应部件寻找所述被动感应部件；当所述主动感应部件经过所述被动感应部件时，获得所述被动感应部件所处的位置；根据所述被动感应部件所处的位置计算所述机器人到达所述位置的所需脉冲数；将所述所需脉冲数与所述机器人到达所述位置的实际脉冲数进行比较；将比较得到的脉冲数差值添加到下次发脉冲的数量中，因此就能够消除机器人行走过程中的累积误差，提高定位的精度。本发明提供的上述轨道机器人定位控制系统具有与上述方法同样的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种轨道机器人定位控制方法的实施例的示意图；

图2为轨道上的机器人的安装示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种轨道机器人定位控制方法和系统，能够消除机器人行走过程中的累积误差，提高定位的精度。

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。

本发明提供的一种轨道机器人定位控制方法的实施例如图1所示，图1为本发明提供的一种轨道机器人定位控制方法的实施例的示意图，再结合图2，图2为轨道上的机器人的安装示意图，该方法用于在轨道201上运行的机器人202，轨道201上每隔预设距离安装有一个被动感应部件203，该被动感应部件203可以但不限于为磁钢片，机器人202具有与被动感应部件203相匹配的主动感应部件204，需要说明的是，该预设距离可优选为100米至200米，也就是说可以每隔100米至200米设置一个监测点，若间隔小于100米，则校正太频繁，效果不明显；若间隔大于200米，则误差较大。

这里所采用的被动感应部件和主动感应部件只要能相互配合使用即可，例如主动感应部件可以是射频识别器，相应的，被动感应部件就可以是RFID标签，通过设置在轨道上的多个RFID标签实现机器人的定位的校正，需要说明的是，该机器人可以安装有控制单元，该控制单元可以是PLC控制器或单片机等等，用于记录、处理轨道坐标标定及小车控制等，同时，PLC控制器发出脉冲到步进电机，控制其前进或后退，一定数量的脉冲对应一定数量的位移，如10000个脉冲对应1m的距离。该步进电机是可以自由回转的电磁铁，其依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩，步进电机相对于其它控制用途电机的最大区别是，它接收数字控制信号即电脉冲信号并转化成与之相对应的角位移或直线位移，它本身是一个完成数字模式转化的执行元件，而且可开环位置控制，输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量，该增量位置控制系统与传统直流控制系统相比，其成本更低，几乎不必进行系统调整，步进电机的角位移量与输入的脉冲个数严格成正比，而且在时间上与脉冲同步，因而只要控制脉冲的数量、频率和电机绕组的相序，即可获得所需的转角、速度和方向，而且，驱动轮的半径为固定数值，预先存储的参数信息包括驱动轮的半径值，处理器依据该半径值和里程值，便可以计算出轨道机器人的移动距离值。

该方法可以包括如下步骤：

S1：当机器人在轨道上运行时，利用主动感应部件寻找被动感应部件；

需要说明的是，机器人可以在轨道上往复运动，每隔一段时间，就会路过一个被动感应部件，因此就可以利用机器人上面安装的主动感应部件来寻找被动感应部件，作为坐标校正的依据。

S2：当主动感应部件经过被动感应部件时，获得被动感应部件所处的位置；

需要说明的是，每一个被动感应部件都是事先被标定好了位置，当主动感应部件经过每个被动感应部件时，主动感应部件就能够获得该位置信息。

S3：根据被动感应部件所处的位置计算机器人到达位置的所需脉冲数；

需要说明的是，每个被动感应部件所处的位置相对于起点的距离，去除以每个脉冲所让机器人前进的距离，就能够得到该所需脉冲数。

S4：将所需脉冲数与机器人到达位置的实际脉冲数进行比较；

一般而言，在理想情况下，所需脉冲数是与实际脉冲数相等的，但是，有时候机器人会出现打滑现象，这样就导致实际脉冲数大于所需脉冲数，这时候就需要对脉冲进行及时的校正了，以免位置误差越来越大。

S5：将比较得到的脉冲数差值添加到下次发脉冲的数量中。

举例来说，在轨道上设置一个或多个校正点，假设其中一个校正点R₁的坐标为(xr₁，0)，则根据该坐标值计算所需的脉冲数Pr₁。机器人一边行走一边进行脉冲计数P_c，当机器人经过校正点R₁时，控制器就进行脉冲比较，如果P_c＝Pr₁，则无需校正；否则，下次发脉冲时，加上脉冲差ΔP＝Pc-Pr1。利用这种方法，能够有效消除由于驱动轮打滑、运行累积产生的误差，有效提高轨道机器人定位精度，且采用非接触检测，实施方式简单，不影响机器人通行，可适应各种复杂应用工况。

通过上述描述可知，本发明提供的上述轨道机器人定位控制方法的实施例中，由于包括当机器人在轨道上运行时，利用主动感应部件寻找被动感应部件；当主动感应部件经过被动感应部件时，获得被动感应部件所处的位置；根据被动感应部件所处的位置计算机器人到达位置的所需脉冲数；将所需脉冲数与机器人到达位置的实际脉冲数进行比较；将比较得到的脉冲数差值添加到下次发脉冲的数量中，因此就能够消除机器人行走过程中的累积误差，提高定位的精度。

在上述轨道机器人定位控制方法的另一个具体实施例中，主动感应部件可优选为接近开关，被动感应部件可优选为磁钢片。

需要说明的是，接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触就可以操作的位置开关，当物体与感应面距离足够小时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动直流电器或给PLC装置提供控制指令。接近开关是种开关型传感器，即无触点开关，它既有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。为防止驱动轮打滑及各种累积误差的影响，机器人上面可以安装有接近开关，并在轨道上安装若干磁钢片，配合接近开关进行坐标感应和识别。携带接近开关的机器人，每次经过接近磁钢片时，就进行坐标校正，从而消除累积误差。

在上述轨道机器人定位控制方法的又一个具体实施例中，还可以包括利用无线方式传输被动感应部件所处的位置。也就是说，机器人上面可以携带Wi-Fi、4G、5G等无线通讯模块，方便发送指令或回传音视频等数据，保证数据的实时性。

本发明提供的一种轨道机器人定位控制系统的实施例继续如图2所示，图2为轨道上的机器人的安装示意图，该系统包括：

安装在轨道201上的被动感应部件203，相邻的被动感应部件203之间具有预设距离，需要说明的是，该预设距离可优选为100米至200米，也就是说可以每隔100米至200米设置一个监测点，若间隔小于100米，则校正太频繁，效果不明显；若间隔大于200米，则误差较大；

安装在机器人202上的与被动感应部件203相匹配的主动感应部件204；

这里所采用的被动感应部件和主动感应部件只要能够相互配合使用即可，例如主动感应部件可以是射频识别器，相应的，被动感应部件就可以是RFID标签，通过多个RFID标签实现机器人的定位，需要说明的是，该机器人可以安装有控制单元，该控制单元可以是PLC控制器或单片机等等，用于记录、处理轨道坐标标定及小车控制等，同时，PLC控制器发出脉冲到步进电机，控制其前进或后退，一定数量的脉冲对应一定数量的位移，如10000个脉冲对应1m。该步进电机是一种可以自由回转的电磁铁，其依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩，步进电机相对于其它控制用途电机的最大区别是，它接收数字控制信号即电脉冲信号并转化成与之相对应的角位移或直线位移，它本身是一个完成数字模式转化的执行元件，而且可开环位置控制，输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量，该增量位置控制系统与传统的直流控制系统相比，其成本低，几乎不必进行系统调整，步进电机的角位移量与输入的脉冲个数严格成正比，而且在时间上与脉冲同步。因而只要控制脉冲的数量、频率和电机绕组的相序，即可获得所需的转角、速度和方向，而且，驱动轮的半径为固定数值，预先存储的参数信息包括驱动轮的半径值，处理器依据该半径值和里程值，便可以计算出轨道机器人的移动距离值。

还包括：设置于机器人202上的控制部件205；

主动感应部件204用于当机器人202在轨道201上运行时寻找被动感应部件203，且当主动感应部件204经过被动感应部件203时，获得被动感应部件203所处的位置并传输至控制部件205；

需要说明的是，机器人可以在轨道上往复运动，每隔一段时间，就会路过一个被动感应部件，因此就可以利用机器人上面安装的主动感应部件来寻找被动感应部件，作为坐标校正的依据。每一个被动感应部件都是事先被标定好了位置，当主动感应部件经过每个被动感应部件时，主动感应部件就能够获得该位置信息。

控制部件205用于根据被动感应部件203所处的位置计算机器人202到达位置的所需脉冲数，将所需脉冲数与机器人202到达位置的实际脉冲数进行比较，将比较得到的脉冲数差值添加到下次发脉冲的数量中。

需要说明的是，每个被动感应部件所处的位置相对于起点的距离，去除以每个脉冲所让机器人前进的距离，就能够得到该所需脉冲数。一般而言，在理想情况下，所需脉冲数是与实际脉冲数相等的，但是，有时候机器人会出现打滑现象，这样就导致实际脉冲数大于所需脉冲数，这时候就需要对脉冲进行及时的校正了，以免位置误差越来越大。举例来说，在轨道上设置一个或多个校正点，假设其中一个校正点R₁的坐标为(xr₁，0)，则根据该坐标值计算所需的脉冲数Pr₁。机器人一边行走一边进行脉冲计数P_c，当机器人经过校正点R₁时，控制器就进行脉冲比较，如果P_c＝Pr₁，则无需校正；否则，下次发脉冲时，加上脉冲差ΔP＝Pc-Pr1。利用这种方法，能够有效消除由于驱动轮打滑、运行累积产生的误差，有效提高轨道机器人定位精度，且采用非接触检测，实施方式简单，不影响机器人通行，可适应各种复杂应用工况。

利用上述轨道机器人定位控制系统，能够消除机器人行走过程中的累积误差，提高定位的精度。

在上述轨道机器人定位控制系统的一个具体实施例中，主动感应部件可以优选为接近开关，被动感应部件可以优选为磁钢片。需要说明的是，接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触就可以操作的位置开关，当物体与感应面距离足够小时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动直流电器或给PLC装置提供控制指令。接近开关是开关型传感器，即无触点开关，它既有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。为防止驱动轮打滑及各种累积误差的影响，机器人上面可以安装有接近开关，并在轨道上安装若干磁钢片，配合接近开关进行坐标感应和识别，携带接近开关的机器人，每次经过接近磁钢片时，就进行坐标校正，从而消除累积误差。

在上述轨道机器人定位控制系统的另一个具体实施例中，还可以包括与主动感应部件连接的无线传输部件，用于利用无线方式传输被动感应部件所处的位置到控制部件。也就是说，机器人上面可以携带Wi-Fi、4G、5G等无线通讯模块，方便发送指令或回传音视频等数据，保证数据的实时性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种轨道机器人定位控制方法，用于在轨道上运行的机器人，所述轨道上每隔预设距离安装有一个被动感应部件，所述机器人具有与所述被动感应部件相匹配的主动感应部件，其特征在于，包括：

当所述机器人在所述轨道上运行时，利用所述主动感应部件寻找所述被动感应部件；

当所述主动感应部件经过所述被动感应部件时，获得所述被动感应部件所处的位置；

根据所述被动感应部件所处的位置计算所述机器人到达所述位置的所需脉冲数；

将所述所需脉冲数与所述机器人到达所述位置的实际脉冲数进行比较；

将比较得到的脉冲数差值添加到下次发脉冲的数量中。

2.根据权利要求1所述的轨道机器人定位控制方法，其特征在于，所述预设距离为100米至200米。

3.根据权利要求1所述的轨道机器人定位控制方法，其特征在于，所述主动感应部件为接近开关。

4.根据权利要求1所述的轨道机器人定位控制方法，其特征在于，所述被动感应部件为磁钢片。

5.根据权利要求1-4任一项所述的轨道机器人定位控制方法，其特征在于，还包括：

利用无线方式传输所述被动感应部件所处的位置。

6.一种轨道机器人定位控制系统，其特征在于，包括：

安装在所述轨道上的被动感应部件，相邻的所述被动感应部件之间具有预设距离；

安装在所述机器人上的与所述被动感应部件相匹配的主动感应部件；

设置于所述机器人上的控制部件；

所述主动感应部件用于当所述机器人在所述轨道上运行时寻找所述被动感应部件，且当所述主动感应部件经过所述被动感应部件时，获得所述被动感应部件所处的位置并传输至所述控制部件；

所述控制部件用于根据所述被动感应部件所处的位置计算所述机器人到达所述位置的所需脉冲数，将所述所需脉冲数与所述机器人到达所述位置的实际脉冲数进行比较，将比较得到的脉冲数差值添加到下次发脉冲的数量中。

7.根据权利要求6所述的轨道机器人定位控制系统，其特征在于，所述预设距离为100米至200米。

8.根据权利要求6所述的轨道机器人定位控制系统，其特征在于，所述主动感应部件为接近开关。

9.根据权利要求6所述的轨道机器人定位控制系统，其特征在于，所述被动感应部件为磁钢片。

10.根据权利要求6-9任一项所述的轨道机器人定位控制系统，其特征在于，还包括：

与所述主动感应部件连接的无线传输部件，用于利用无线方式传输所述被动感应部件所处的位置到所述控制部件。

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