一种机器人的自主行进控制方法及自主行进机器人系统技术方案

技术编号:17878042 阅读:92 留言:0更新日期:2018-05-06 00:06
本发明专利技术公开了一种机器人的自主行进控制方法及自主行进机器人系统,所述方法包括以下步骤:S1,铺设RFID卡片,形成RFID网图并存储;S2,机器人将采集到的RFID卡片的ID码作为当前位置,并根据行进目标点生成以RFID卡片ID码为基本单位的离散路径序列;S3,机器人将所述离散路径序列作为目标位置进行逐个点到点行进。本发明专利技术通过铺设RFID卡片,形成RFID网图并存储;然后利用机器人将采集到的RFID卡片的ID码作为当前位置,并根据行进目标点生成以RFID卡片ID码为基本单位的离散路径序列;最后将所述离散路径序列作为目标位置进行逐个点到点行进。本发明专利技术的行进路径和涉及算法都非常简单,而且成本较低,可较好的适用于室内。

A robot autonomous control method and autonomous traveling robot system

The invention discloses an autonomous moving control method of a robot and an autonomous traveling robot system. The method includes the following steps: S1, laying a RFID card, forming a RFID network map and storing it; S2, the ID code of the RFID card collected by the robot is used as the current position, and the RFID card ID code is generated according to the moving target point. The discrete path sequence of the basic unit; S3, the robot moves the discrete path sequence as a target location one by one to one point. In this invention, the RFID card is laid to form a RFID network map and store it; then the ID code of the RFID card collected by the robot is used as the current position, and the discrete path sequence of the RFID card ID code is generated according to the moving target point; finally, the discrete path sequence is used as the target position to point the point to point line by point. Enter. The traveling path and algorithm of the invention are very simple, and the cost is low, which is suitable for indoor applications.

【技术实现步骤摘要】
一种机器人的自主行进控制方法及自主行进机器人系统
本专利技术涉及一种机器人的自主行进控制方法及自主行进机器人系统,属于机器人自主导航行进

技术介绍
大型疗养院、医院需要频繁进行的药物或手术器具传送工作,随着人口老龄化此项任务的人力成本也将日益增高。现有人力配送措施有如下问题:人力配送无法全天候长时段执行、人力成本高,出错率高。现有自动配送技术如下:2017年10月全球首个医院运输机器人“诺亚”在广州市妇女儿童医疗中心投入使用,用于药品、标本、手术器械的配送。但是目前此类已经投入市场的医疗配送机器人是比较初步的,而且产品种类数量少,所用技术不成型不成熟,同时存在运行路径复杂、算法复杂,成本高的问题。本专利技术人的申请号为201710331412.7的专利申请公开了一种自主行进机器人系统,其可以实现机器人在室外进行自主行进。但是该技术仅仅可以在室外应用,并不能适用于室内;另外,该方案中使用的是直流电机和20A大功率直流电机驱动模块,在室内使用时不仅有噪音,而且车体在行驶过程中不够平稳;此外,该方案中使用单点测距模块,只能测量得到测距模块正前方的障碍物的距离,而且返回数据的速率较低,并不能实现灵活有效的避障;最后,该方案中,由于左右两个电机的转速有轻微差异,车体会在行进过程中有方向的偏移,并且行进的距离越长,偏离预定直线越严重。因此需要继续进行改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于,提供一种机器人的自主行进控制方法及自主行进机器人系统,它可以有效解决现有技术中存在的问题,尤其是现有的机器人系统运行路径复杂、算法复杂,成本高以及不能适用于室内的问题。为解决上述技术问题,本专利技术采用如下的技术方案:一种机器人的自主行进控制方法,包括以下步骤:S1,铺设RFID卡片,形成RFID网图并存储;S2,机器人将采集到的RFID卡片的ID码作为当前位置,并根据行进目标点生成以RFID卡片ID码为基本单位的离散路径序列;S3,机器人将所述离散路径序列作为目标位置进行逐个点到点行进。优选的,步骤S1包括以下步骤:S11,在机器人行进范围内的地面上粘贴无源RFID卡片(如S50卡片),并且使得任意两张卡片的中心线(水平的中心线或垂直的中心线)在同一条直线上,相邻两张卡片的距离相等并且小于等于10米;S12,将所铺设的卡片抽象为结点间距离相等的有向网图;对所述的无源RFID卡片进行编号,并使得每个编号对应于每张RFID卡片的唯一ID码,存储该对应关系并形成ID库;同时利用网图的有向边的二维数组存储相邻RFID卡片的相对方向。专利技术人经研究发现,机器人在向前行进的过程中,由于左右电机的转速并不能严格相等,因此如果有微小的转速偏差,机器人就会偏离行走路径,不能够遇到需要到达的目标点。因此,本专利技术通过设定相邻两张卡片的距离相等并且小于等于10米,从而使得机器人能否准确到达每个目标点,最后准确的到达最终的目标点。另外,本专利技术中设定两张卡片的中心线(水平的中心线或垂直的中心线)在同一条直线上,从而便于准确的粘贴磨砂黑胶带对车体进行矫正来解决由于左右两个电机的转速有轻微差异,导致车体在行进过程中有方向的偏移,及由于地面反光而导致检测准确率下降的问题。优选的,步骤S2中所述的根据行进目标点生成以RFID卡片ID码为基本单位的离散路径序列包括以下步骤:当机器人收到行进目标点的RFID卡片编号后,根据Floyd最短路径算法算出当前位置(需要将采集到的RFID卡片的ID码转换为RFID卡片编号)到目标点的最短行进路径,并将所经过的RFID卡片对应的ID码依次存储起来。优选的,步骤S3包括以下步骤:S31,机器人将当前检测到的RFID卡片的ID号作为当前位置,将离散路径序列中第一个RFID卡片的ID号作为目标位置;S32,(可通过数据库查找算法)查找并获取机器人当前位置和目标位置在网图中的位置及二者之间的方向角;S33,机器人根据所述的方向角向目标位置运动;优选为,采用片内定时器通过输出占空比可调的250Hz的PWM控制信号,实现对电机的调速控制;S34,当检测到目标位置的RFID卡片的ID号时,则以该RFID卡片的ID号作为当前位置,将离散路径序列中第二个RFID卡片的ID号作为目标位置,并重复上述步骤,直至到达最终的目标点,机器人停止行进。通过以上方法,从而可以最终准确的到达目标位置。优选的,机器人的RFID读写模块安装于机器人的底部,并且RFID读写模块读取数据时与RFID卡片的垂直距离为1~4cm(更优选为3cm);从而可以更准确的读取获得RFID卡片的ID码。前述的机器人的自主行进控制方法中,还包括:S41,机器人在行进过程中,采集地面上的路标图形;S42,提取路标图形中的边沿线;S43,根据所述的边沿线判断路标图形的种类并执行相应的动作:启动、停止、拐弯。通过以上方法,从而在不便粘贴RFID卡片、RFID卡片损坏、机器人系统行走的速度较快从而无法检测到RFID卡片的ID码时以及遇到台阶或坡道而误判为障碍时,可以利用路标图形很好的辅助机器人行进,最终到达准确的目标位置。优选的,步骤S42包括:首先利用多项式地址修正法消除路标图形的桶型失真,然后利用逆透视算法消除路标图形的梯形失真,再利用中值滤波法对路标图形进行一次滤波,消除之前的两次变换所带来的空洞效应,最后利用Canny边缘检测算法,提取出路标图形中的(如红色色块、黑色色块的)边沿线。通过以上方法,从而可以大大提高图形路标提取的精度,提取得到更准确的路标。优选的,步骤S43中所述的根据所述的边沿线判断路标图形的种类,包括以下步骤:判断是否存在两个相邻的不同颜色的色块(如红黑色块),若存在,则计算某一色块的中心相对于另一色块的中心的角度,即为箭头的角度;若不存在两个相邻的不同颜色的色块,则判断是否存在单一色块的长方体,若存在则视为检测到启动信号,机器人进行启动,或视为检测到终止信号,机器人停止行进(具体根据提前设定好的含义进行动作)。其中,本专利技术的路标图形采用红色和黑色,从而受外界光线干扰相对较少,使得路标图形识别的准确率更高;另外,开始和停止路标采用矩形,从而可以进一步提高路标提取的效率和识别效率。优选的,本专利技术还包括:在机器人行进过程中,对车体进行矫正;具体包括以下步骤:a.沿RFID卡片的中心线方向水平或垂直布设磨砂黑胶带,使得RFID卡片设于磨砂黑胶带的正下方;其中,任意两张卡片的中心线(水平的中心线或垂直的中心线)在同一条直线上;b.安装于机器人车体正前方的摄像头采集前方的图像;c.分析所述图像对应的二维像素数组,并识别磨砂黑胶带对应的黑线在所述二维像素数组中的位置;d.若黑线处于此二维像素数组的中间列,则磨砂黑胶带处于车体的正前方;否则用该黑线所处的二维像素数组中对应的列减去二维像素数组的中间列号,得偏差值;e.若所述偏差值为正,则磨砂黑胶带处于车体的右方,表明此时车体需向右转,故控制左路电机加速,右路电机减速;若所述偏差值为负,则磨砂黑胶带处于车体的左方,表明此时车体需向左转,故控制左路电机减速,右路电机加速;f.重复步骤b~e,即实现了车体的自动矫正,使得车体沿着磨砂黑胶带走直线。通过以上方法,从而可以对机器人车体进行矫正,使车体一直沿着预定直线行进,最终准确的到达本文档来自技高网...
一种机器人的自主行进控制方法及自主行进机器人系统

【技术保护点】
一种机器人的自主行进控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1,铺设RFID卡片,形成RFID网图并存储;S2,机器人将采集到的RFID卡片的ID码作为当前位置,并根据行进目标点生成以RFID卡片ID码为基本单位的离散路径序列;S3,机器人将所述离散路径序列作为目标位置进行逐个点到点行进。

【技术特征摘要】
1.一种机器人的自主行进控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1,铺设RFID卡片,形成RFID网图并存储;S2,机器人将采集到的RFID卡片的ID码作为当前位置,并根据行进目标点生成以RFID卡片ID码为基本单位的离散路径序列;S3,机器人将所述离散路径序列作为目标位置进行逐个点到点行进。2.根据权利要求1所述的机器人的自主行进控制方法,其特征在于,步骤S1包括以下步骤:S11,在机器人行进范围内的地面上粘贴无源RFID卡片,并且使得任意两张卡片的中心线在同一条直线上,相邻两张卡片的距离相等并且小于等于10米;S12,将所铺设的卡片抽象为结点间距离相等的有向网图;对所述的无源RFID卡片进行编号,并使得每个编号对应于每张RFID卡片的唯一ID码,存储该对应关系并形成ID库;同时利用网图的有向边的二维数组存储相邻RFID卡片的相对方向。3.根据权利要求1所述的机器人的自主行进控制方法,其特征在于,步骤S2中所述的根据行进目标点生成以RFID卡片ID码为基本单位的离散路径序列包括以下步骤:当机器人收到行进目标点的RFID卡片编号后,根据Floyd最短路径算法算出当前位置到目标点的最短行进路径,并将所经过的RFID卡片对应的ID码依次存储起来。4.根据权利要求1所述的机器人的自主行进控制方法,其特征在于,步骤S3包括以下步骤:S31,机器人将当前检测到的RFID卡片的ID号作为当前位置,将离散路径序列中第一个RFID卡片的ID号作为目标位置;优选为,机器人的RFID读写模块(1)安装于机器人的底部,并且RFID读写模块(1)读取数据时与RFID卡片的垂直距离为1~4cm;S32,查找并获取机器人当前位置和目标位置在网图中的位置及二者之间的方向角;S33,机器人根据所述的方向角向目标位置运动;优选为,采用片内定时器通过输出占空比可调的250Hz的PWM控制信号,实现对电机的调速控制;S34,当检测到目标位置的RFID卡片的ID号时,则以该RFID卡片的ID号作为当前位置,将离散路径序列中第二个RFID卡片的ID号作为目标位置,并重复上述步骤,直至到达最终的目标点,机器人停止行进。5.根据权利要求1~4任一项所述的机器人的自主行进控制方法,其特征在于,还包括:S41,机器人在行进过程中,采集地面上的路标图形;S42,提取路标图形中的边沿线;...

【专利技术属性】
技术研发人员:程龙李涛张立杭锦泉王子涵王岩
申请(专利权)人:东北大学秦皇岛分校
类型:发明
国别省市:河北,13

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