CN116300969B - 一种移动机器人的路径跟踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人数据分析技术领域，具体是一种移动机器人的路径跟踪方法，包括：对移动机器人的移动路径进行规划分析：将移动机器人标记为跟踪对象，为跟踪对象的移动路径生成若干个路径节点与时间节点，获取时间节点对应的时差范围，将路径节点、时间节点以及时差范围通过路径跟踪平台发送至存储模块中进行存储；对移动机器人的行驶路径进行跟踪分析；生成偏差分析信号时对移动机器人的行驶路径偏差状态进行分析；生成异常分析信号时对移动机器人的移动异常原因进行监测分析。本发明解决了现有的移动机器人路径跟踪方法无法对机器人的移动路径偏差状态进行分析的问题。

Description

一种移动机器人的路径跟踪方法

技术领域

本发明属于机器人数据分析技术领域，具体是一种移动机器人的路径跟踪方法。

背景技术

移动机器人是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

现有的移动机器人路径跟踪方法仅能够通过雷达对移动机器人是否在规定时间内到达预设位置进行监测，而无法对机器人的移动路径偏差状态进行分析，从而在出现轻微偏移时无法进行预警与纠偏，导致继续使用时可能会出现严重偏差；同时，在移动机器人出现移动异常时现有的移动机器人的路径跟踪方法无法对异常原因进行排查，从而无法采取针对性的措施进行异常处理。

针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移动机器人的路径跟踪方法，用于解决现有的移动机器人路径跟踪方法无法对机器人的移动路径偏差状态进行分析的问题；

本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以对机器人的移动路径偏差状态进行分析移动机器人的路径跟踪方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种移动机器人的路径跟踪方法，包括以下步骤：

步骤一：对移动机器人的移动路径进行规划分析：将移动机器人标记为跟踪对象，为跟踪对象的移动路径生成若干个路径节点与时间节点，获取时间节点对应的时差范围，将路径节点、时间节点以及时差范围通过路径跟踪平台发送至存储模块中进行存储；

步骤二：对移动机器人的行驶路径进行跟踪分析：通过存储模块调取跟踪对象的路径节点、时间节点以及时差范围，在跟踪对象开始移动后进行计时，每当计时器的数值达到时差范围之内时通过雷达实时获取跟踪对象的位置并生成偏差分析信号或异常分析信号；

步骤三：生成偏差分析信号时对移动机器人的行驶路径偏差状态进行分析：将跟踪对象经过路径节点的时间与跟踪对象开始移动的时间差值标记为实际值，通过对实际值与偏差范围进行数值计算得到实偏系数，通过实偏系数的数值大小对路径节点的路径偏差状态是否满足要求进行判定；

步骤四：生成异常分析信号时对移动机器人的移动异常原因进行监测分析：获取跟踪对象在L1秒之内的驱动机构输出最大功率并标记为输出值，获取跟踪对象在L1秒之内的运行位移值并标记为移动值，通过输出值与移动值的数值大小对跟踪对象的移动异常原因进行判定。

作为本发明的一种优选实施方式，在步骤一中，时差范围的获取过程包括：将时间节点与跟踪对象开始启动的时间差值标记为时差值SC，通过公式SCmin=t1×SC与SCmax=t2×SC得到时差阈值SCmin与SCmax，其中t1与t2均为比例系数，且0.85≤t1≤0.95、1.05≤t2≤1.15，由时差阈值SCmin与SCmax构成时间节点的时差范围。

作为本发明的一种优选实施方式，在步骤二中，偏差分析信号或异常分析信号的生成过程包括：在时差范围之内跟踪对象的位置经过路径节点时生成偏差分析信号并将偏差分析信号通过路径跟踪平台发送至偏差分析模块；否则，生成异常分析信号并将异常分析信号通过路径跟踪平台发送至异常分析模块。

作为本发明的一种优选实施方式，在步骤三中，实偏系数的获取过程包括：将实际值与时间节点对应时差值的差值的绝对值标记为实偏值，将时差阈值SCmax与SCmin的差值标记为偏差值，将实偏值与偏差值的比值标记为实偏系数。

作为本发明的一种优选实施方式，在步骤三中，对路径节点的路径偏差状态是否满足要求进行判定的具体过程包括：通过存储模块获取到实偏阈值，将实偏系数与实偏阈值进行比较：

若实偏系数小于实偏阈值，则判定跟踪对象在对应路径节点的路径偏差状态满足要求；

若实偏系数大于等于实偏阈值，则判定跟踪对象在对应路径节点的路径偏差状态不满足要求，将对应的路径节点标记为偏差节点；

在跟踪对象经过最后一个路径节点时，将偏差节点的数量与路径节点的数量比值标记为整体系数，通过存储模块获取到整体阈值，将整体系数与整体阈值进行比较：

若整体系数小于整体阈值，则判定跟踪对象的路径偏差状态合格；

若整体系数大于等于整体阈值，则判定跟踪对象的路径偏差状态不合格，生成路径偏差信号并将路径偏差信号发送至管理人员的手机终端。

作为本发明的一种优选实施方式，在步骤四中，通过输出值与移动值的数值大小对跟踪对象的移动异常原因进行判定的具体过程包括：将跟踪对象的输出值、移动值分别与输出阈值、移动阈值进行比较：

若输出值小于等于输出阈值且移动值小于等于移动阈值，则判定跟踪对象出现动力故障，异常分析模块向路径跟踪平台发送驱动故障信号，路径跟踪平台接收到驱动故障信号后将驱动故障信号发送至管理人员的手机终端；

若输出值大于输出阈值且移动值大于移动阈值，则判定跟踪对象出现路径偏离，异常分析模块向路径跟踪平台发送路径偏离信号，路径跟踪平台接收到路径偏离信号后将路径偏离信号发送至管理人员的手机终端；

若输出值大于输出阈值且移动值小于等于移动阈值，则判定跟踪对象被障碍物遮挡，异常分析模块向路径跟踪平台发送障碍清理信号，路径跟踪平台接收到障碍清理信号后将障碍清理信号发送至管理人员的手机终端；

若输出值小于等于输出阈值且移动值大于移动阈值，则判定跟踪对象存在外界动力干扰，异常分析模块向路径跟踪平台发送外界干扰信号，路径跟踪平台接收到外界干扰信号后将外界干扰信号发送至管理人员的手机终端。

作为本发明的一种优选实施方式，该移动机器人的路径跟踪方法，应用于移动机器人的路径跟踪系统当中，包括路径跟踪平台，所述路径跟踪平台通信连接有路径规划模块、路径跟踪模块、偏差分析模块、异常分析模块以及存储模块；

所述路径规划模块用于对移动机器人的移动路径进行规划分析；

所述路径跟踪模块用于对移动机器人的行驶路径进行跟踪分析；

所述偏差分析模块用于对移动机器人的行驶路径偏差状态进行分析；

所述异常分析模块用于对移动机器人的移动异常原因进行监测分析并生成驱动故障信号、路径偏离信号、障碍清理信号或外界干扰信号发送至管理人员的手机终端。

本发明具备下述有益效果：

通过路径规划模块可以对移动机器人的移动路径进行碎片式划分，从而根据移动机器人在每一个碎片节点时的偏离状态进行精细化监测，在出现偏移现象时及时进行反馈，同时在移动机器人完成整个路径时进行整体偏移分析得到整体系数，通过整体系数对移动机器人的整体偏移状态进行反馈；

通过路径跟踪模块可以对移动机器人的行驶路径进行跟踪分析，通过在时差范围内对移动机器人的位置进行实时采集与分析，从而根据时差范围内是否移动机器人经过路径节点对移动机器人的路径偏差情况进行反馈；

通过偏差分析模块可以对移动机器人的行驶路径偏差状态进行分析，通过对跟踪对象移动过程中的各项参数进行综合分析与计算得到实偏系数，从而根据实偏系数对路径节点的机器人移动偏离状态进行反馈，对路径节点进行标记并通过所有路径节点的标记结果对整体偏离情况进行反馈；

通过异常分析模块可以对移动机器人的移动异常原因进行监测分析，通过对跟踪对象的各项运行参数进行分析与计算得到输出值与移动值，从而结合输出值、移动值以及跟踪对象的移动特征对异常原因进行分析，为异常排查提供数据支撑，在发现异常原因后即可直接采取针对性的措施进行异常处理，提高异常处理效率。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的系统框图；

图2为本发明实施例二的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一 如图1所示，一种移动机器人的路径跟踪系统，包括路径跟踪平台，路径跟踪平台通信连接有路径规划模块、路径跟踪模块、偏差分析模块、异常分析模块以及存储模块。路径规划模块用于对移动机器人的移动路径进行规划分析：将移动机器人标记为跟踪对象，为跟踪对象的移动路径生成若干个路径节点与时间节点，路径节点与时间节点一一对应；将时间节点与跟踪对象开始启动的时间差值标记为时差值SC，通过公式SCmin=t1×SC与SCmax=t2×SC得到时差阈值SCmin与SCmax，其中t1与t2均为比例系数，且0.85≤t1≤0.95、1.05≤t2≤1.15，由时差阈值SCmin与SCmax构成时间节点的时差范围，将路径节点、时间节点以及时差范围通过路径跟踪平台发送至存储模块中进行存储；对移动机器人的移动路径进行碎片式划分，从而根据移动机器人在每一个碎片节点时的偏离状态进行精细化监测，在出现偏移现象时及时进行反馈，同时在移动机器人完成整个路径时进行整体偏移分析得到整体系数，通过整体系数对移动机器人的整体偏移状态进行反馈。

路径跟踪模块用于对移动机器人的行驶路径进行跟踪分析：通过存储模块调取跟踪对象的路径节点、时间节点以及时差范围，在跟踪对象开始移动后进行计时，每当计时器的数值达到时差范围之内时通过雷达实时获取跟踪对象的位置，在时差范围之内跟踪对象的位置经过路径节点时生成偏差分析信号并将偏差分析信号通过路径跟踪平台发送至偏差分析模块；否则，生成异常分析信号并将异常分析信号通过路径跟踪平台发送至异常分析模块；对移动机器人的行驶路径进行跟踪分析，通过在时差范围内对移动机器人的位置进行实时采集与分析，从而根据时差范围内是否移动机器人经过路径节点对移动机器人的路径偏差情况进行反馈。

偏差分析模块用于对移动机器人的行驶路径偏差状态进行分析：将跟踪对象经过路径节点的时间与跟踪对象开始移动的时间差值标记为实际值，将实际值与时间节点对应时差值的差值的绝对值标记为实偏值，将时差阈值SCmax与SCmin的差值标记为偏差值，将实偏值与偏差值的比值标记为实偏系数，通过存储模块获取到实偏阈值，将实偏系数与实偏阈值进行比较：若实偏系数小于实偏阈值，则判定跟踪对象在对应路径节点的路径偏差状态满足要求；若实偏系数大于等于实偏阈值，则判定跟踪对象在对应路径节点的路径偏差状态不满足要求，将对应的路径节点标记为偏差节点；在跟踪对象经过最后一个路径节点时，将偏差节点的数量与路径节点的数量比值标记为整体系数，通过存储模块获取到整体阈值，将整体系数与整体阈值进行比较：若整体系数小于整体阈值，则判定跟踪对象的路径偏差状态合格；若整体系数大于等于整体阈值，则判定跟踪对象的路径偏差状态不合格，生成路径偏差信号并将路径偏差信号发送至管理人员的手机终端；对移动机器人的行驶路径偏差状态进行分析，通过对跟踪对象移动过程中的各项参数进行综合分析与计算得到实偏系数，从而根据实偏系数对路径节点的机器人移动偏离状态进行反馈，对路径节点进行标记并通过所有路径节点的标记结果对整体偏离情况进行反馈。

异常分析模块用于对移动机器人的移动异常原因进行监测分析：获取跟踪对象在L1秒之内的驱动机构输出最大功率并标记为输出值，获取跟踪对象在L1秒之内的运行位移值并标记为移动值，L1为数值常量，L1的数值由管理人员自行设置；通过存储模块获取到输出阈值与移动阈值，将跟踪对象的输出值、移动值分别与输出阈值、移动阈值进行比较：若输出值小于等于输出阈值且移动值小于等于移动阈值，则判定跟踪对象出现动力故障，异常分析模块向路径跟踪平台发送驱动故障信号，路径跟踪平台接收到驱动故障信号后将驱动故障信号发送至管理人员的手机终端；若输出值大于输出阈值且移动值大于移动阈值，则判定跟踪对象出现路径偏离，异常分析模块向路径跟踪平台发送路径偏离信号，路径跟踪平台接收到路径偏离信号后将路径偏离信号发送至管理人员的手机终端；若输出值大于输出阈值且移动值小于等于移动阈值，则判定跟踪对象被障碍物遮挡，异常分析模块向路径跟踪平台发送障碍清理信号，路径跟踪平台接收到障碍清理信号后将障碍清理信号发送至管理人员的手机终端；若输出值小于等于输出阈值且移动值大于移动阈值，则判定跟踪对象存在外界动力干扰，异常分析模块向路径跟踪平台发送外界干扰信号，路径跟踪平台接收到外界干扰信号后将外界干扰信号发送至管理人员的手机终端；对移动机器人的移动异常原因进行监测分析，通过对跟踪对象的各项运行参数进行分析与计算得到输出值与移动值，从而结合输出值、移动值以及跟踪对象的移动特征对异常原因进行分析，为异常排查提供数据支撑，在发现异常原因后即可直接采取针对性的措施进行异常处理，提高异常处理效率。

实施例二 如图2所示，一种移动机器人的路径跟踪方法，包括以下步骤：

步骤一：对移动机器人的移动路径进行规划分析：将移动机器人标记为跟踪对象，为跟踪对象的移动路径生成若干个路径节点与时间节点，获取时间节点对应的时差范围，将路径节点、时间节点以及时差范围通过路径跟踪平台发送至存储模块中进行存储；

步骤二：对移动机器人的行驶路径进行跟踪分析：通过存储模块调取跟踪对象的路径节点、时间节点以及时差范围，在跟踪对象开始移动后进行计时，每当计时器的数值达到时差范围之内时通过雷达实时获取跟踪对象的位置并生成偏差分析信号或异常分析信号；

步骤三：生成偏差分析信号时对移动机器人的行驶路径偏差状态进行分析：将跟踪对象经过路径节点的时间与跟踪对象开始移动的时间差值标记为实际值，通过对实际值与偏差范围进行数值计算得到实偏系数，通过实偏系数的数值大小对路径节点的路径偏差状态是否满足要求进行判定；

步骤四：生成异常分析信号时对移动机器人的移动异常原因进行监测分析：获取跟踪对象在L1秒之内的驱动机构输出最大功率并标记为输出值，获取跟踪对象在L1秒之内的运行位移值并标记为移动值，通过输出值与移动值的数值大小对跟踪对象的移动异常原因进行判定。

一种移动机器人的路径跟踪方法，工作时，将移动机器人标记为跟踪对象，为跟踪对象的移动路径生成若干个路径节点与时间节点，获取时间节点对应的时差范围，将路径节点、时间节点以及时差范围通过路径跟踪平台发送至存储模块中进行存储；对移动机器人的行驶路径进行跟踪分析：通过存储模块调取跟踪对象的路径节点、时间节点以及时差范围，在跟踪对象开始移动后进行计时，每当计时器的数值达到时差范围之内时通过雷达实时获取跟踪对象的位置并生成偏差分析信号或异常分析信号；生成偏差分析信号时对移动机器人的行驶路径偏差状态进行分析：将跟踪对象经过路径节点的时间与跟踪对象开始移动的时间差值标记为实际值，通过对实际值与偏差范围进行数值计算得到实偏系数，通过实偏系数的数值大小对路径节点的路径偏差状态是否满足要求进行判定；生成异常分析信号时对移动机器人的移动异常原因进行监测分析：获取跟踪对象在L1秒之内的驱动机构输出最大功率并标记为输出值，获取跟踪对象在L1秒之内的运行位移值并标记为移动值，通过输出值与移动值的数值大小对跟踪对象的移动异常原因进行判定。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本说明书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种移动机器人的路径跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：对移动机器人的移动路径进行规划分析：将移动机器人标记为跟踪对象，为跟踪对象的移动路径生成若干个路径节点与时间节点，获取时间节点对应的时差范围，将路径节点、时间节点以及时差范围通过路径跟踪平台发送至存储模块中进行存储；

步骤二：对移动机器人的行驶路径进行跟踪分析：通过存储模块调取跟踪对象的路径节点、时间节点以及时差范围，在跟踪对象开始移动后进行计时，每当计时器的数值达到时差范围之内时通过雷达实时获取跟踪对象的位置并生成偏差分析信号或异常分析信号；

步骤三：生成偏差分析信号时对移动机器人的行驶路径偏差状态进行分析：将跟踪对象经过路径节点的时间与跟踪对象开始移动的时间差值标记为实际值，通过对实际值与偏差范围进行数值计算得到实偏系数，通过实偏系数的数值大小对路径节点的路径偏差状态是否满足要求进行判定；

步骤四：生成异常分析信号时对移动机器人的移动异常原因进行监测分析：获取跟踪对象在L1秒之内的驱动机构输出最大功率并标记为输出值，获取跟踪对象在L1秒之内的运行位移值并标记为移动值，通过输出值与移动值的数值大小对跟踪对象的移动异常原因进行判定；

在步骤三中，对路径节点的路径偏差状态是否满足要求进行判定的具体过程包括：通过存储模块获取到实偏阈值，将实偏系数与实偏阈值进行比较：

若实偏系数小于实偏阈值，则判定跟踪对象在对应路径节点的路径偏差状态满足要求；

若实偏系数大于等于实偏阈值，则判定跟踪对象在对应路径节点的路径偏差状态不满足要求，将对应的路径节点标记为偏差节点；

在跟踪对象经过最后一个路径节点时，将偏差节点的数量与路径节点的数量比值标记为整体系数，通过存储模块获取到整体阈值，将整体系数与整体阈值进行比较：

若整体系数小于整体阈值，则判定跟踪对象的路径偏差状态合格；

若整体系数大于等于整体阈值，则判定跟踪对象的路径偏差状态不合格，生成路径偏差信号并将路径偏差信号发送至管理人员的手机终端；

在步骤四中，通过输出值与移动值的数值大小对跟踪对象的移动异常原因进行判定的具体过程包括：将跟踪对象的输出值、移动值分别与输出阈值、移动阈值进行比较：

若输出值小于等于输出阈值且移动值小于等于移动阈值，则判定跟踪对象出现动力故障，异常分析模块向路径跟踪平台发送驱动故障信号，路径跟踪平台接收到驱动故障信号后将驱动故障信号发送至管理人员的手机终端；

若输出值大于输出阈值且移动值大于移动阈值，则判定跟踪对象出现路径偏离，异常分析模块向路径跟踪平台发送路径偏离信号，路径跟踪平台接收到路径偏离信号后将路径偏离信号发送至管理人员的手机终端；

若输出值大于输出阈值且移动值小于等于移动阈值，则判定跟踪对象被障碍物遮挡，异常分析模块向路径跟踪平台发送障碍清理信号，路径跟踪平台接收到障碍清理信号后将障碍清理信号发送至管理人员的手机终端；

若输出值小于等于输出阈值且移动值大于移动阈值，则判定跟踪对象存在外界动力干扰，异常分析模块向路径跟踪平台发送外界干扰信号，路径跟踪平台接收到外界干扰信号后将外界干扰信号发送至管理人员的手机终端。

2.根据权利要求1所述的一种移动机器人的路径跟踪方法，其特征在于，在步骤一中，时差范围的获取过程包括：将时间节点与跟踪对象开始启动的时间差值标记为时差值SC，通过公式SCmin=t1×SC与SCmax=t2×SC得到时差阈值SCmin与SCmax，其中t1与t2均为比例系数，且0.85≤t1≤0.95、1.05≤t2≤1.15，由时差阈值SCmin与SCmax构成时间节点的时差范围。

3.根据权利要求2所述的一种移动机器人的路径跟踪方法，其特征在于，在步骤二中，偏差分析信号或异常分析信号的生成过程包括：在时差范围之内跟踪对象的位置经过路径节点时生成偏差分析信号并将偏差分析信号通过路径跟踪平台发送至偏差分析模块；否则，生成异常分析信号并将异常分析信号通过路径跟踪平台发送至异常分析模块。

4.根据权利要求3所述的一种移动机器人的路径跟踪方法，其特征在于，在步骤三中，实偏系数的获取过程包括：将实际值与时间节点对应时差值的绝对值标记为实偏值，将时差阈值SCmax与SCmin的差值标记为偏差值，将实偏值与偏差值的比值标记为实偏系数。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种移动机器人的路径跟踪方法，其特征在于，应用于移动机器人的路径跟踪系统当中，包括路径跟踪平台，所述路径跟踪平台通信连接有路径规划模块、路径跟踪模块、偏差分析模块、异常分析模块以及存储模块；

所述路径规划模块用于对移动机器人的移动路径进行规划分析；

所述路径跟踪模块用于对移动机器人的行驶路径进行跟踪分析；

所述偏差分析模块用于对移动机器人的行驶路径偏差状态进行分析；

所述异常分析模块用于对移动机器人的移动异常原因进行监测分析并生成驱动故障信号、路径偏离信号、障碍清理信号或外界干扰信号发送至管理人员的手机终端。