一種雙引導(dǎo)式機器人自主充電方法
【專利摘要】一種雙引導(dǎo)式機器人自主充電方法，包括引導(dǎo)機器人進入紅外發(fā)射區(qū)域；調(diào)整機器人的方向，直到第一紅外接收器與第二紅外接收器同時接收到紅外發(fā)射信號后前行；繼續(xù)調(diào)整機器人方向，使第一紅外接收器與第二紅外接收器同時接收到所述對接紅外發(fā)射管發(fā)出的對接紅外信號；機器人利用第一超聲波對管和第二超聲波對管測量到充電站的最小距離位置，完成縱向定位；判斷第一超聲波對管和第二超聲波對管測量的距離是否相同；若不同，以當(dāng)前機器人航向為縱向基準(zhǔn)，保持最小聲吶距離不變，橫向移動機器人，直到距離相等為止；若相同，機器人前進直到與充電站完成充電。本發(fā)明的應(yīng)用，減少了充電站定位于電極對接所需的時間和算法，提高了對接效率。
【專利說明】一種雙引導(dǎo)式機器人自主充電方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于機器人自主充電領(lǐng)域，尤其涉及一種雙弓I導(dǎo)式機器人自主充電方法。

【背景技術(shù)】
[0002]移動機器人自動充電功能可以延長機器人的自治時間，增加其活動范圍，實現(xiàn)連續(xù)任務(wù)動作。自動充電技術(shù)要求機器人能快速尋找充電站，機器人與充電站之間有較高的傳輸電能效率并且充電安全、快速。
[0003]傳統(tǒng)的接觸式充電方式存在以下問題:
[0004]從物理方面:充電連接部件為金屬導(dǎo)體暴露在外部，電連接時容易產(chǎn)生火花，這對于易燃易爆場合危險性很大；如果出現(xiàn)污物會導(dǎo)致接觸不良或電連接失敗。
[0005]從機械方面看，傳統(tǒng)的充電連接部件采取直插方式完成對接充電，多次插拔對接頭的機械損傷會引起接觸松動從而導(dǎo)致接觸不良或電能傳輸下降。
[0006]并且，傳統(tǒng)的接觸式紅外引導(dǎo)充電需要多次調(diào)整機器人的角度才能準(zhǔn)確的找到充電站的位置，其耗費時間長，效率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的主要目的在于提供一種雙弓I導(dǎo)式機器人自主充電方法，其可克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，減少了充電站定位于電極對接所需的時間和算法，提高了對接效率。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]包括一機器人和一充電站，所述機器人的左前、右前、左后和右后方向設(shè)置有四個紅外接收器和兩對超聲波對管，分別為第一紅外接收器、第二紅外接收器、第三紅外接收器和第四紅外接收器，第一超聲波對管和第二超聲波對管，兩對超聲波對管分別對稱放置于機器人中心線的兩側(cè)，充電站上設(shè)置有一方向紅外發(fā)射管和一對接紅外發(fā)射管，所述充電方法包括如下步驟:
[0010]引導(dǎo)機器人進入紅外發(fā)射區(qū)域；
[0011]機器人任意兩個紅外接收器接收到方向紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外發(fā)射信號后，調(diào)整機器人的方向，直到第一紅外接收器與第二紅外接收器同時接收到紅外發(fā)射信號后前行；
[0012]繼續(xù)調(diào)整機器人方向，使第一紅外接收器與第二紅外接收器同時接收到所述對接紅外發(fā)射管發(fā)出的對接紅外信號；
[0013]機器人利用第一超聲波對管和第二超聲波對管測量到充電站的最小距離位置，完成縱向定位；
[0014]判斷第一超聲波對管和第二超聲波對管測量的距離是否相同；
[0015]若不同，以當(dāng)前機器人航向為縱向基準(zhǔn)，保持最小聲吶距離不變，橫向移動機器人，直到距離相等為止；
[0016]若相同，機器人前進直到與充電站完成充電。
[0017]優(yōu)選地，所述引導(dǎo)機器人進入紅外發(fā)射區(qū)域之前，首先旋轉(zhuǎn)一周檢查自身的位置，如果接受不到充電站發(fā)射的紅外信號，則說明機器人目前處于紅外發(fā)射區(qū)域之外。
[0018]優(yōu)選地，所述調(diào)整機器人的方向，直到第一紅外接收器與第二紅外接收器同時接收到紅外發(fā)射信號后前行，具體為:
[0019]當(dāng)?shù)诙t外接收器和第三紅外接收器同時接收到信號時，則判斷充電站位于機器人的左側(cè)，此時，機器人逆時針旋轉(zhuǎn)到第一紅外接收器和第二紅外接收器時再前行；
[0020]當(dāng)?shù)谌t外接收器和第四紅外接收器同時接收到信號時，則判斷充電站位于機器人的后方，機器人旋轉(zhuǎn)，直到第一紅外接收器和第二紅外接收器時再前行；
[0021]當(dāng)?shù)谝患t外接收器和第四紅外接收器同時接收到紅外發(fā)射信號時，則判斷充電站位于機器人的右側(cè)，此時，機器人順時針旋轉(zhuǎn)直到第一紅外接收器和第二紅外接收器時再前行。
[0022]優(yōu)選地，所述機器人利用第一超聲波對管和第二超聲波對管測量到充電站的最小距離位置，完成縱向定位，具體為:
[0023]機器人把當(dāng)前航行方向記為0°，順時針旋轉(zhuǎn)360°，每隔1°檢測兩組超聲波對管各自測得到前方充電站的距離，自轉(zhuǎn)一周后，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)機器人到檢測最小距離所對應(yīng)的角度位置，此時機器人的前進方向與充電站方向是一致的，最小距離即為機器人到充電站的最短距離。
[0024]本發(fā)明針對接觸式自動充電系統(tǒng)設(shè)計了一種雙引導(dǎo)式機器人自主充電方法，即利用紅外和超聲波雙引導(dǎo)方式進行電極接口對接的方法。通過機器人兩側(cè)設(shè)置的超聲波測距對管分別判斷機器人到充電站的距離，通過自身的調(diào)整可以快速完成機器人與充電站的軸心對準(zhǔn)，大大簡化了電極接口對接時的算法，可以快速準(zhǔn)確的完成最終充電。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明充電方法流程圖。

【具體實施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]參考圖1所不，一種基于雙引導(dǎo)的機器人自主充電方法，包括一機器人10和一充電站20，所述機器人10上的左前、右前、左后和右后方向設(shè)置有四個紅外接收器和兩對超聲波對管，分別為第一紅外接收器11、第二紅外接收器12、第三紅外接收器13和第四紅外接收器14，每個接收器可以接收到90度范圍內(nèi)的紅外信號，這樣，機器人可以接收周圍360度范圍的紅外信號，以及第一超聲波對管15和第二超聲波對管16,兩對超聲波對管分別對稱放置于機器人中心線的兩側(cè)，他們之間的間距等于充電站的寬度。充電站20上設(shè)置有一方向紅外發(fā)射管21和一對接紅外發(fā)射管22,該充電方法包括如下步驟:
[0028]SlO:引導(dǎo)機器人進入紅外發(fā)射區(qū)域。
[0029]當(dāng)機器人10獲取電量不足的信息后，首先旋轉(zhuǎn)一周檢查自身的位置，如果接受不到充電站發(fā)射的紅外信號，則說明機器人10目前處于紅外發(fā)射區(qū)之外。此時，充電站20的方向紅外發(fā)射管21發(fā)射的紅外發(fā)射信號引導(dǎo)機器人10進去紅外發(fā)射區(qū)域。當(dāng)機器人任意一個紅外接收器接收到該紅外發(fā)射信號后，表明該機器人10已經(jīng)進入了紅外發(fā)射區(qū)域。
[0030]S20:機器人任意兩個紅外接收器接收到方向紅外發(fā)射管21發(fā)射的紅外發(fā)射信號后，調(diào)整機器人的方向，直到第一紅外接收器與第二紅外接收器同時接收到紅外發(fā)射信號后前行。
[0031]當(dāng)?shù)谝患t外接收器11和第二紅外接收器12同時接收到紅外發(fā)射信號時，則判斷充電站位于機器人的正前方，此時，機器人可以直線前行；當(dāng)?shù)诙t外接收器12和第三紅外接收器13同時接收到信號時，則判斷充電站20位于機器人10的左側(cè)，此時，機器人10逆時針旋轉(zhuǎn)到第一紅外接收器11和第二紅外接收器12時再前行；當(dāng)?shù)谌t外接收器13和第四紅外接收器14同時接收到信號時，則判斷充電站20位于機器人10的后方，機器人旋轉(zhuǎn)，直到第一紅外接收器11和第二紅外接收器12時再前行；當(dāng)?shù)谝患t外接收器11和第四紅外接收器14同時接收到紅外發(fā)射信號時，則判斷充電站20位于機器人的右側(cè)，此時，機器人順時針旋轉(zhuǎn)直到第一紅外接收器11和第二紅外接收器12時再前行。
[0032]S30:繼續(xù)調(diào)整機器人方向，使第一紅外接收器與第二紅外接收器同時接收到所述對接紅外發(fā)射管22發(fā)出的對接紅外信號。
[0033]繼續(xù)調(diào)整機器人方向，使第一紅外接收器與第二紅外接收器同時接收到所述對接紅外發(fā)射管22發(fā)出的對接紅外信號，這樣，就保證了機器人10 —直處于充電站的寬度范圍內(nèi)。
[0034]S40:機器人10利用第一超聲波對管和第二超聲波對管測量到充電站20的最小距離位置，完成縱向定位。
[0035]具體方法為:機器人10把當(dāng)前航行方向記為0°，順時針旋轉(zhuǎn)360°，每隔1°檢測兩組超聲波對管各自測得到前方充電站的距離。自轉(zhuǎn)一周后，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)機器人到檢測最小距離所對應(yīng)的角度位置，此時機器人10的前進方向與充電站方向是一致的，最小距離即為機器人10到充電站的最短距離?？刂茩C器人10處于此位置，此時機器人10的前進方向與充電站20的方向一致。最小距離位置即為機器人到充電站的最短距離。
[0036]S50:判斷第一超聲波對管和第二超聲波對管測量的距離是否相同。
[0037]若不同，執(zhí)行步驟S60，若相同，執(zhí)行步驟S70
[0038]S60:若不同，以當(dāng)前機器人航向為縱向基準(zhǔn)，保持最小聲吶距離不變，橫向移動機器人，距離相等為止。
[0039]S70:若相同,機器人前進直到與充電站完成充電。
[0040]由于第一超聲波對管15和第二超聲波對管16的間距與充電站的寬度一致,若兩組對管測得距離相等，則表明機器人與充電站中心處于同一直線上，機器人前進直到與充電站完成充電。
[0041]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙弓I導(dǎo)式機器人自主充電方法，包括一機器人和一充電站，其特征在于，所述機器人的左前、右前、左后和右后方向設(shè)置有四個紅外接收器和兩對超聲波對管，分別為第一紅外接收器、第二紅外接收器、第三紅外接收器和第四紅外接收器，第一超聲波對管和第二超聲波對管，兩對超聲波對管分別對稱放置于機器人中心線的兩側(cè)，充電站上設(shè)置有一方向紅外發(fā)射管和一對接紅外發(fā)射管，所述充電方法包括如下步驟: 引導(dǎo)機器人進入紅外發(fā)射區(qū)域； 機器人任意兩個紅外接收器接收到方向紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外發(fā)射信號后，調(diào)整機器人的方向，直到第一紅外接收器與第二紅外接收器同時接收到紅外發(fā)射信號后前行； 繼續(xù)調(diào)整機器人方向，使第一紅外接收器與第二紅外接收器同時接收到所述對接紅外發(fā)射管發(fā)出的對接紅外信號； 機器人利用第一超聲波對管和第二超聲波對管測量到充電站的最小距離位置，完成縱向定位； 判斷第一超聲波對管和第二超聲波對管測量的距離是否相同； 若不同，以當(dāng)前機器人航向為縱向基準(zhǔn)，保持最小聲吶距離不變，橫向移動機器人，直到距離相等為止； 若相同，機器人前進直到與充電站完成充電。
2.如權(quán)利要求1所述的一種雙引導(dǎo)式機器人自主充電方法，其特征在于，所述引導(dǎo)機器人進入紅外發(fā)射區(qū)域之前，首先旋轉(zhuǎn)一周檢查自身的位置，如果接受不到充電站發(fā)射的紅外信號，則說明機器人目前處于紅外發(fā)射區(qū)域之外。
3.如權(quán)利要求1所述的一種雙引導(dǎo)式機器人自主充電方法，其特征在于，所述調(diào)整機器人的方向，直到第一紅外接收器與第二紅外接收器同時接收到紅外發(fā)射信號后前行，具體為: 當(dāng)?shù)诙t外接收器和第三紅外接收器同時接收到信號時，則判斷充電站位于機器人的左側(cè)，此時，機器人逆時針旋轉(zhuǎn)到第一紅外接收器和第二紅外接收器時再前行； 當(dāng)?shù)谌t外接收器和第四紅外接收器同時接收到信號時，則判斷充電站位于機器人的后方，機器人旋轉(zhuǎn)，直到第一紅外接收器和第二紅外接收器時再前行； 當(dāng)?shù)谝患t外接收器和第四紅外接收器同時接收到紅外發(fā)射信號時，則判斷充電站位于機器人的右側(cè)，此時，機器人順時針旋轉(zhuǎn)直到第一紅外接收器和第二紅外接收器時再前行。
4.如權(quán)利要求1所述的一種雙引導(dǎo)式機器人自主充電方法，其特征在于，所述機器人利用第一超聲波對管和第二超聲波對管測量到充電站的最小距離位置，完成縱向定位，具體為: 機器人把當(dāng)前航行方向記為0°，順時針旋轉(zhuǎn)360°，每隔1°檢測兩組超聲波對管各自測得到前方充電站的距離，自轉(zhuǎn)一周后，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)機器人到檢測最小距離所對應(yīng)的角度位置，此時機器人的前進方向與充電站方向是一致的，最小距離即為機器人到充電站的最短距離。
【文檔編號】G05D1/02GK104298234SQ201310567061
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】曲道奎, 徐方, 王宇卓, 楊奇峰, 鄒風(fēng)山, 劉世昌 申請人:沈陽新松機器人自動化股份有限公司