自移动机器人激光引导行走作业系统及其控制方法技术方案

一种自移动机器人激光引导行走作业系统，包含自移动机器人（10）和激光束发射器（20），自移动机器人机体（11）上设有控制机构（12）和行走机构（13），激光束发射器设置在自移动机器人作业区域的边缘，机体上对应设有激光接收器（15）；控制机构控制行走机构使自移动机器人在作业区域内按照激光束发射器发射的激光束信号所引导的直线路径行走作业；该系统的控制方法为：设置在自移动机器人作业区域边缘的激光束发射器发射激光信号；自移动机器人的机体上对应设有激光接收器，激光接收器接收到激光信号，按照激光信号的引导，自移动机器人的控制机构通过控制其行走机构，在作业区域内沿直线路径行走作业。本发明专利技术可远距离控制机器人，工作效率高。

【技术实现步骤摘要】
自移动机器人激光引导行走作业系统及其控制方法
本专利技术涉及一种自移动机器人激光引导行走作业系统及其控制方法，属于小家电制造

技术介绍
现有的擦玻璃机器人都是依靠履带或轮子来完成机身在垂直玻璃表面上移动动作的。目前控制擦玻璃机器人运动的方法主要包括两种：方法一：绳索牵引擦玻璃机器人竖直运动。如：授权公告号为CN201482774U的技术专利所公开的内容，将卷扬机设置在待清洁玻璃或墙体顶端，绳索的一端与卷扬机相连，另一端则与擦玻璃机器人的顶端相连，通过卷扬机旋转实现绳索的收放，从而带动擦玻璃机器人上、下竖直运动。在上述的方法一中，卷扬机通过绳索控制机器人运动，需要各种机构的配合，导致卷扬机结构复杂，给安装和移动带来不便。另外，该机构只能实现机器人的竖直运动，对机器人的水平运动控制有一定的约束性。方法二：通过加速度传感器控制擦玻璃机器人的水平或竖直运动。为了提高现有擦玻璃机器人的清洁效率，现有的另一种方法是将机器人的运动轨迹规划为水平和垂直两种运动方式的组合。具体来说，将加速度传感器安装在擦玻璃机器人上，并与控制单元相连，通过加速度传感器检测机器人的运动状态，同时将检测结果反馈给控制单元，如果出现倾斜或偏离预定路线由控制单元发出指令进行相应的调整。在方法二中，擦玻璃机器人的水平和垂直状态都是通过加速度传感器等电子元器件检测确定的。然而，电子元器件长时间工作存在一定的累积误差，有可能当机器人已经偏离原规划路径方向的时候，加速度传感器检测出来的结果仍然认为机器人还处于水平或竖直状态，从而使机器人不能完全按照规划好的路线行走，对机器人在玻璃面上的清洁率有较大影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种自移动机器人激光引导行走作业系统及其控制方法，利用了激光的聚光性能比较好的特性，通过对线激光束发射器和接收器的合理设置，采用线激光的激光束信号，既满足远距离导向的要求，又能使激光信号的接收非常方便，该系统结构紧凑，控制方法简单易行，能够在较远的距离控制自移动机器人以较小的直线误差直线运动，工作效率高。本专利技术的所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：一种自移动机器人激光引导行走作业系统，包含自移动机器人和激光束发射器，所述自移动机器人包括机体，机体上设有控制机构和行走机构，所述激光束发射器设置在自移动机器人作业区域的边缘，所述的机体上对应设有激光接收器；所述控制机构通过控制所述行走机构使自移动机器人在所述作业区域内按照激光束发射器发射的激光束信号所引导的直线路径行走作业。所述激光束发射器设置在所述作业区域横向的边缘或纵向的边缘。为了便于移动，所述的激光束发射器通过支架可移动设置在所述作业区域的边缘。为了提高信号发送和接收的有效性，所述激光束发射器为线激光束发射器，其发射的激光信号为线激光束信号。所述线激光束信号在垂直于所述作业区域的平面内覆盖。为了便于控制，所述机体上设有边缘传感器和信号发生器，所述激光束发射器上对应设有信号接收器、控制单元和驱动装置；自移动机器人运动到所述作业区域的边缘，所述边缘传感器检测到边缘信号后，所述控制机构控制机体上的信号发生器发出相应信号；激光束发射器上的信号接收器接收到所述相应信号后，所述控制单元控制驱动装置驱动所述激光束发射器平移。为了便于自移动机器人高效的完成作业，所述激光束发射器的平移距离为自移动机器人机体的一个身位宽度。根据需要，所述激光接收器设置在机体的顶部，仅包含设置在所述机体的中心位置的中心激光接收器；或者所述激光接收器设置在机体的顶部，包含设置在沿自移动机器人行走方向机体中心线上的中心激光接收器以及以该中心激光接收器对称设置的偏离激光接收器。所述中心激光接收器和偏离激光接收器在机体的顶部均布设置。所述中心激光接收器和偏离激光接收器均为全向接收器，包括激光全向接收器盖和激光全向接收器座，所述激光全向接收器座的内表面为抛物线曲面，将各个不同方向射入的光线汇聚到设置在所述激光全向接收器座上的激光接收装置上。另外，所述激光接收器还可以同时设置在机体的前部、后部和左右两侧，机体的前部和后部仅包括中心激光接收器，或者机体的前部和后部包括设置在中心的中心激光接收器和以该中心对称的偏离激光接收器。所述的机体前部、后部和左右两侧的激光接收器为单向激光接收器。所述激光接收器为全向接收器，设置在机体顶部的中心。所述的自移动机器人为擦玻璃机器人、地面清洁机器人或监控机器人。一种自移动机器人激光引导行走作业系统的控制方法，该方法包括如下步骤：步骤100：设置在自移动机器人作业区域边缘的激光束发射器在支架上的固定位置发射激光信号；步骤200：自移动机器人的机体上对应设有激光接收器，激光接收器接收到激光信号，按照激光信号的引导，自移动机器人的控制机构通过控制其行走机构，在所述作业区域内沿直线路径行走作业。所述步骤200具体包括：步骤210：自移动机器人以所述作业区域的第一边缘为起始位置，按照激光束发射器所发出的激光信号的引导，沿所述作业区域的第二边缘，在纵向上朝第三边缘直线行走；步骤220：自移动机器人运动到所述作业区域的第三边缘，所述边缘传感器检测到边缘信号后，所述控制机构控制机体上的信号发生器发出相应信号；激光束发射器上的信号接收器接收到所述相应信号后，所述控制单元控制驱动装置驱动所述激光束发射器沿所述支架，在横向上平移一段距离后停止；步骤230：自移动机器人停止并原地转向90°，沿第三边缘在横向上对应平移一段距离，并判断是否碰到障碍物，若碰到障碍物则进入步骤270，否则自移动机器人继续平移，直到自移动机器人上的激光接收器再次接收到激光信号后，停止并原地转向90°；步骤240：自移动机器人重新按照激光信号的引导，沿所述作业区域的第四边缘，在纵向上朝第一边缘直线行走；步骤250：自移动机器人运动到所述作业区域的第一边缘，所述边缘传感器检测到边缘信号后，所述控制机构控制机体上的信号发生器发出相应信号；激光束发射器上的信号接收器接收到所述相应信号后，所述控制单元控制驱动装置驱动所述激光束发射器沿所述支架，在横向上平移一段距离后停止；步骤260：自移动机器人停止并原地转向90°，沿第一边缘在横向上对应平移一段距离，并判断是否碰到障碍物，若碰到障碍物则进入步骤270，否则自移动机器人继续平移，直到自移动机器人上的激光接收器再次接收到激光信号后，停止并原地转向90°，返回至步骤210；步骤270，机器人完成激光引导行走作业。若所述激光接收器包括中心激光接收器和偏离激光接收器，所述步骤210和步骤240中的直线行走，具体包括：当仅所述中心激光接收器接收到激光束信号；或者中心激光接收器以及其两边数量相同的偏离激光接收器接收到激光束信号，则控制机构控制判定自移动机器人位于所述直线路径；否则，当中心激光接收器接收不到激光束信号，且以自移动机器人行走的方向为基准，只有左边或右边的偏离激光接收器接收到激光束信号；或者中心激光接收器和两边不同数量的偏离激光接收器接收到激光束信号，且左边接收到激光束信号的偏离激光接收器数量大于右边或右边接收到激光束信号的偏离激光接收器数量大于左边，则控制机构判定自移动机器人向右或向左偏离。若所述激光接收器仅包括中心激光接收器，所述步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自移动机器人激光引导行走作业系统，包含自移动机器人（10）和激光束发射器（20），所述自移动机器人（10）包括机体（11），机体（11）上设有控制机构（12）和行走机构（13），其特征在于，所述激光束发射器（20）设置在自移动机器人作业区域的边缘，所述的机体（11）上对应设有激光接收器（15）；所述控制机构通过控制所述行走机构（13）使自移动机器人（10）在所述作业区域内按照激光束发射器（20）发射的激光束信号所引导的直线路径行走作业。

【技术特征摘要】
1.一种自移动机器人激光引导行走作业系统，包含自移动机器人(10)和激光束发射器(20)，所述自移动机器人(10)包括机体(11)，机体(11)上设有控制机构(12)和行走机构(13)，其特征在于，所述激光束发射器(20)设置在自移动机器人作业区域的边缘，所述的机体(11)上对应设有激光接收器(15)；所述控制机构通过控制所述行走机构(13)使自移动机器人(10)在所述作业区域内按照激光束发射器(20)发射的激光束信号所引导的直线路径行走作业；所述激光接收器(15)设置在机体(11)的顶部，包含设置在沿自移动机器人行走方向机体(11)中心线上的中心激光接收器(151)以及以该中心激光接收器(151)对称设置的偏离激光接收器(152)。2.如权利要求1所述的自移动机器人激光引导行走作业系统，其特征在于，所述激光束发射器(20)设置在所述作业区域横向的边缘或纵向的边缘。3.如权利要求2所述的自移动机器人激光引导行走作业系统，其特征在于，所述的激光束发射器(20)通过支架可移动设置在所述作业区域的边缘。4.如权利要求1所述的自移动机器人激光引导行走作业系统，其特征在于，所述激光束发射器(20)为线激光束发射器(20’)，其发射的激光信号为线激光束信号(L)。5.如权利要求4所述的自移动机器人激光引导行走作业系统，其特征在于，所述线激光束信号(L)在垂直于所述作业区域的平面内覆盖。6.如权利要求5所述的自移动机器人激光引导行走作业系统，其特征在于，所述机体(11)上设有边缘传感器和信号发生器，所述激光束发射器(20)上对应设有信号接收器、控制单元和驱动装置；自移动机器人(10)运动到所述作业区域的边缘，所述边缘传感器检测到边缘信号后，所述控制机构控制机体上的信号发生器发出相应信号；激光束发射器(20)上的信号接收器接收到所述相应信号后，所述控制单元控制驱动装置驱动所述激光束发射器(20)平移。7.如权利要求6所述的自移动机器人激光引导行走作业系统，其特征在于，所述激光束发射器(20)平移的距离为自移动机器人机体(11)的一个身位宽度。8.如权利要求1所述的自移动机器人激光引导行走作业系统，其特征在于，所述中心激光接收器(151)和偏离激光接收器(152)在机体(11)的顶部均布设置。9.如权利要求8所述的自移动机器人激光引导行走作业系统，其特征在于，所述中心激光接收器(151)和偏离激光接收器(152)均为全向接收器，包括激光全向接收器盖(151’)和激光全向接收器座(152’)，所述激光全向接收器座(152’)的内表面为抛物线曲面，将各个不同方向射入的光线汇聚到设置在所述激光全向接收器座(152’)上的激光接收装置(153’)上。10.如权利要求1所述的自移动机器人激光引导行走作业系统，其特征在于，所述激光接收器(15)同时设置在机体(11)的前部、后部和左右两侧，机体(11)的前部和后部分别包括设置在中心的中心激光接收器(151)以及以该中心激光接收器(151)对称设置的偏离激光接收器(152)；或者机体(11)的前部和后部仅包括设置在中心的中心激光接收器(151)。11.如权利要求10所述的自移动机器人激光引导行走作业系统，其特征在于，所述的激光接收器为单向激光接收器(15a)。12.如权利要求1所述的自移动机器人激光引导行走作业系统，其特征在于，所述激光接收器(15)为全向接收器，设置在机体(11)顶部的中心。...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯勇兵，
申请(专利权)人：科沃斯机器人科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32