CN115431269A - 送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法及装置 - Google Patents

送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法及装置 Download PDF

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魏海峰
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Abstract

本发明公开了一种送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法及装置，其中方法包括：获取送餐机器人的运行轨迹信号，以确认送餐机器人在预设运行轨迹上；当送餐机器人与最接近的目标物体之间的距离到达预设值时，将控制送餐机器人的伺服电机输出的转速信号通过编码器转换为脉冲信号，再将脉冲信号输入到伺服驱动器，以控制伺服电机，实现速度模式到位置模式的切换。本实施例通过编码器将伺服电机的转速信号转化为脉冲信号输入到伺服驱动器，从而提高速度/位置模式的切换效率，做到让这两种工作模式相互兼容，灵活转换。

Description

送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法及装置
技术领域
本发明涉及伺服电机控制技术领域，具体涉及一种送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法及装置。
背景技术
送餐机器人具有节省人力、增加科技感等优点，因此，送餐机器人在现代餐厅应用的越来越广泛。
送餐机器人的整个行走结构依靠搭载了伺服系统的伺服电机去实现，由于整个伺服控制系统的运动控制部分包含在伺服驱动器里面，所以可以选择灵活的控制方式。但是传统的伺服控制采用的是单一的控制模式，控制模式从速度环切换到位置环可能会重新初始化参数，造成电机停转，导致切换难度加大。
因此，如何使送餐机器人的控制模式能够灵活地从速度环切换到位置环，成为目前亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法及装置，以解决现有技术中送餐机器人采用单一控制模式，在从速度环切换到位置环时可能造成电机停转，导致送餐机器人工作模式切换不灵活的问题。
本发明实施例提供了一种送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法，包括：
获取送餐机器人的运行轨迹信号，以确认送餐机器人在预设运行轨迹上；
当送餐机器人与最接近的目标物体之间的距离到达预设值时，将控制送餐机器人的伺服电机输出的转速信号通过编码器转换为脉冲信号，再将脉冲信号输入到伺服驱动器，以控制伺服电机，实现速度模式到位置模式的切换。
可选地，还包括：
当送餐机器人与最接近的目标物体之间的距离到达预设值时，获取送餐机器人的当前行进速度；
根据行进速度以及送餐机器人与最接近的目标物体之间的距离，获取编码器需要输出的脉冲总数。
可选地，编码器采用A/B信号格式。
可选地，还包括：
通过四倍频计算编码器的脉冲频率：
Figure BDA0003845134540000021
其中，f代表脉冲频率；C代表编码器的线数；n代表电机转速；
计算电机旋转的圈数：
Figure BDA0003845134540000022
其中，M0代表圈数；L代表送餐机器人与最接近的目标物体之间的距离；r代表电机的半径；
计算编码器需要输出的脉冲总数：
Z＝4CM0
其中，Z代表脉冲总数。
可选地，还包括：编码器输出的脉冲信号变化规律为由密集到稀疏。
可选地，在实现速度模式到位置模式的切换之后，还包括：
根据送餐机器人的实时行进速度以及送餐机器人与最接近的目标物体之间的实时距离，对编码器输出的脉冲信号进行实时调整。
本发明实施例还提供了一种送餐机器人速度和位置的双工作模式切换装置，应用前述送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法，包括：
循迹系统，与运动控制器连接，循迹系统用于获取送餐机器人的运行轨迹信号；循迹系统还用于将运行轨迹信号与预设运行轨迹相比较；
视觉系统，与运动控制器连接，视觉系统用于判断送餐机器人遇到的障碍是否为目标物体；
雷达系统，与运动控制器连接，雷达系统用于获取送餐机器人的位置信息以及送餐机器人与目标物体之间的距离；
运动控制器包括伺服电机、伺服驱动器和编码器；运动控制器用于执行速度模式和位置模式的切换；其中，速度模式和位置模式的切换包括：当送餐机器人与最接近的目标物体之间的距离到达预设值时，将控制送餐机器人的伺服电机输出的转速信号通过编码器转换为脉冲信号，再将脉冲信号输入到伺服驱动器，以控制伺服电机，实现速度模式到位置模式的切换。
可选地，还包括：第一电压比较器和第二电压比较器，分别安装在编码器的输出端；第一电压比较器和第二电压比较器输出A/B的方波信号。
本发明实施例的有益效果：
1、本发明实施例提供了一种送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法，通过编码器将伺服电机的转速信号转化为脉冲信号输入到伺服驱动器，从而提高速度/位置模式的切换效率，做到让这两种工作模式相互兼容，灵活转换。
2、本发明实施例提供的一种送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法，利用多个控制系统对机器人进行精确控制，确保机器人能够按照设定的路径安全准时到达目标物体。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了本发明实施例1中一种送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法的流程图；
图2示出了本发明实施例1中一种送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法的运行示意图；
图3示出了本发明实施例2中一种送餐机器人速度和位置的双工作模式切换装置的结构图；
图4示出了本发明实施例2中一种送餐机器人速度和位置的双工作模式切换装置的运动控制器结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，本领域技术人员在没有作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。
实施例1
本发明实施例提供了一种送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法，如图1和图2所示，包括：
步骤S10，获取送餐机器人的运行轨迹信号，以确认送餐机器人在预设运行轨迹上。
在本实施例中，首先对送餐机器人的运行轨迹进行确认，保证送餐机器人处于正确的运行轨迹上。
步骤S20，当送餐机器人与最接近的目标物体之间的距离到达预设值时，将控制送餐机器人的伺服电机输出的转速信号通过编码器转换为脉冲信号，再将脉冲信号输入到伺服驱动器，以控制伺服电机，实现速度模式到位置模式的切换。
在本实施例中，由于在伺服控制系统下，速度模式与位置模式的切换会造成电机停机的问题，因此本实施例将电机转速信号通过编码器转换为脉冲信号输入到伺服驱动器，实现由速度模式到位置模式的切换，提高了速度/位置模式的切换效率，做到让这两种工作模式相互兼容，灵活转换。
作为可选的实施方式，还包括：
当送餐机器人与最接近的目标物体之间的距离到达预设值时，获取送餐机器人的当前行进速度；
根据行进速度以及送餐机器人与最接近的目标物体之间的距离，获取编码器需要输出的脉冲总数。
在本实施例中，将送餐机器人与最接近的目标物体之间的距离作为模式切换的判断条件，如图2所示，当送餐机器人与目标物体之间的距离到达预设值时，执行速度模式到位置模式的切换。
作为可选的实施方式，编码器采用A/B信号格式。
作为可选的实施方式，还包括：
通过四倍频计算编码器的脉冲频率：
Figure BDA0003845134540000051
其中，f代表脉冲频率；C代表编码器的线数；n代表电机转速；
计算电机旋转的圈数：
Figure BDA0003845134540000052
其中，M0代表圈数；L代表送餐机器人与最接近的目标物体之间的距离；r代表电机的半径；
计算编码器需要输出的脉冲总数：
Z＝4CM0
其中，Z代表脉冲总数。
在本实施例中，以编码器的线数C＝1024、电机的转速大小n＝128转/分钟、机器人在进行模式切换时雷达系统检测机器人与目标物体的距离L＝50m为例，计算脉冲频率：
Figure BDA0003845134540000053
电机的半径大小r＝0.05m，则可求得电机旋转的圈数：
Figure BDA0003845134540000061
最后得到编码器总共输出的脉冲数：
Z＝4×1024×159.155＝651898.88
编码器向伺服驱动器输入一个脉冲，伺服电机步进一段距离，当最后一个脉冲输入完之后，电机处于停机状态，即机器人到达目标物体并停止行进。
作为可选的实施方式，还包括：编码器输出的脉冲信号变化规律为由密集到稀疏。
在本实施例中，在机器人从速度模式切换为位置模式后，将电机速度变化设置为匀速下降，那么相应的脉冲信号变化是一个由密集到稀疏的过程，从而实现机器人工作模式由速度模式到位置模式的平稳切换。
作为可选的实施方式，在实现速度模式到位置模式的切换之后，还包括：
根据送餐机器人的实时行进速度以及送餐机器人与最接近的目标物体之间的实时距离，对编码器输出的脉冲信号进行实时调整。
在本实施例中，对送餐机器人的行进速度与实时位置进行监控并调整脉冲输出，避免出现送餐机器人因为其他原因导致的未在预定位置停止或者撞上目标物体的情况。
本发明实施例提供的一种送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法，利用多个控制系统对机器人进行精确控制，确保机器人能够按照设定的路径安全准时到达目标物体。
实施例2
本发明实施例提供了一种送餐机器人速度和位置的双工作模式切换装置，应用实施例1中的送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法，如图3和图4所示，包括：循迹系统1、运动控制器2、视觉系统3和雷达系统4，其中：循迹系统1与运动控制器2连接，循迹系统1用于获取送餐机器人的运行轨迹信号；循迹系统1还用于将运行轨迹信号与预设运行轨迹相比较；视觉系统3与运动控制器2连接，视觉系统3用于判断送餐机器人遇到的障碍是否为目标物体；雷达系统4与运动控制器2连接，雷达系统4用于获取送餐机器人的位置信息以及送餐机器人与目标物体之间的距离；运动控制器2包括伺服电机201、伺服驱动器202和编码器203；运动控制器2用于执行速度模式和位置模式的切换；其中，速度模式和位置模式的切换包括：当送餐机器人与最接近的目标物体之间的距离到达预设值时，将控制送餐机器人的伺服电机输出的转速信号通过编码器转换为脉冲信号，再将脉冲信号输入到伺服驱动器，以控制伺服电机，实现速度模式到位置模式的切换。
在本实施例中，伺服驱动器与伺服电机相连，用于控制伺服电机的工作模式；伺服电机与编码器相连，用于在模式切换时将伺服电机的转速信号转化为脉冲信号；编码器与伺服驱动器相连，用于将编码器输出的脉冲信号输入到伺服驱动器，从而实现速度、位置工作模式的切换。由于在伺服控制系统下，速度模式与位置模式的切换会造成电机停机的问题，因此本实施例将电机转速信号通过编码器转换为脉冲信号输入到伺服驱动器，实现由速度模式到位置模式的切换，提高了速度/位置模式的切换效率，做到让这两种工作模式相互兼容，灵活转换。
本发明实施例提供的一种送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法，利用多个控制系统对机器人进行精确控制，确保机器人能够按照设定的路径安全准时到达目标物体。
作为可选的实施方式，还包括：第一电压比较器和第二电压比较器，分别安装在编码器的输出端；第一电压比较器和第二电压比较器输出A/B的方波信号。
在本实施例中，通过两个电压比较器实现编码器的A/B方波信号输出。
由上所述，本发明实施例提供了一种送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法，通过编码器将伺服电机的转速信号转化为脉冲信号输入到伺服驱动器，从而提高速度/位置模式的切换效率，做到让这两种工作模式相互兼容，灵活转换。同时，本发明实施例提供的一种送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法，利用多个控制系统对机器人进行精确控制，确保机器人能够按照设定的路径安全准时到达目标物体。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (8)

1.一种送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法，其特征在于，包括：
获取送餐机器人的运行轨迹信号，以确认所述送餐机器人在预设运行轨迹上；
当所述送餐机器人与最接近的目标物体之间的距离到达预设值时，将控制所述送餐机器人的伺服电机输出的转速信号通过编码器转换为脉冲信号，再将所述脉冲信号输入到伺服驱动器，以控制所述伺服电机，实现速度模式到位置模式的切换。
2.根据权利要求1所述的送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法，其特征在于，还包括：
当所述送餐机器人与最接近的目标物体之间的距离到达预设值时，获取所述送餐机器人的当前行进速度；
根据所述行进速度以及所述送餐机器人与最接近的所述目标物体之间的距离，获取所述编码器需要输出的脉冲总数。
3.根据权利要求2所述的送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法，其特征在于，所述编码器采用A/B信号格式。
4.根据权利要求3所述的送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法，其特征在于，还包括：
通过四倍频计算所述编码器的脉冲频率：
Figure FDA0003845134530000011
其中，f代表所述脉冲频率；C代表所述编码器的线数；n代表电机转速；
计算所述电机旋转的圈数：
Figure FDA0003845134530000012
其中，M0代表圈数；L代表所述送餐机器人与最接近的所述目标物体之间的距离；r代表所述电机的半径；
计算所述编码器需要输出的脉冲总数：
Z＝4CM0
其中，Z代表所述脉冲总数。
5.根据权利要求4所述的送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法，其特征在于，还包括：所述编码器输出的脉冲信号变化规律为由密集到稀疏。
6.根据权利要求2所述的送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法，其特征在于，在实现速度模式到位置模式的切换之后，还包括：
根据所述送餐机器人的实时行进速度以及所述送餐机器人与最接近的所述目标物体之间的实时距离，对所述编码器输出的脉冲信号进行实时调整。
7.一种送餐机器人速度和位置的双工作模式切换装置，应用如权利要求1～6任一所述送餐机器人速度和位置的双工作模式切换方法，其特征在于，包括：
循迹系统，与运动控制器连接，所述循迹系统用于获取送餐机器人的运行轨迹信号；所述循迹系统还用于将所述运行轨迹信号与预设运行轨迹相比较；
视觉系统，与所述运动控制器连接，所述视觉系统用于判断所述送餐机器人遇到的障碍是否为目标物体；
雷达系统，与所述运动控制器连接，所述雷达系统用于获取所述送餐机器人的位置信息以及所述送餐机器人与所述目标物体之间的距离；
所述运动控制器包括伺服电机、伺服驱动器和编码器；所述运动控制器用于执行速度模式和位置模式的切换；其中，速度模式和位置模式的切换包括：当所述送餐机器人与最接近的目标物体之间的距离到达预设值时，将控制所述送餐机器人的所述伺服电机输出的转速信号通过所述编码器转换为脉冲信号，再将所述脉冲信号输入到所述伺服驱动器，以控制所述伺服电机，实现速度模式到位置模式的切换。
8.根据权利要求7所述的送餐机器人速度和位置的双工作模式切换装置，其特征在于，还包括：第一电压比较器和第二电压比较器，分别安装在所述编码器的输出端；所述第一电压比较器和所述第二电压比较器输出A/B的方波信号。
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