一种通过双极性导航磁条设定机器人活动边界的方法技术

本发明专利技术涉及一种通过双极性导航磁条设定机器人活动边界的方法，这个方法是在平整地面铺设由N极向上和S极向上两种极性磁极及白色或彩色合成橡胶组成的压延磁条，该磁条沿机器人工作区域的外边界铺设并最终形成闭环，其中N极在内圈，S极在外圈。机器人本体底部的霍尔传感器根据感知到的双极性导航磁条位置状态判定机器人与工作区域的关系：区域内、区域外，并进行相应的移动操作，如机器人在区域内，则通过底盘控制保障机器人不超出磁条构成的闭环区域，如在区域外则引导机器人跨过磁条进入磁条构成的闭环区域内。本发明专利技术适合环境及设备相对固定的住宅、办公室、接待大厅、酒店客房、学校、会所等。

【技术实现步骤摘要】
一种通过双极性导航磁条设定机器人活动边界的方法
本专利技术涉及一种通过双极性导航磁条设定机器人活动边界的方法，这个方法是在平整地面铺设由N极向上和S极向上两种极性磁极及白色或彩色合成橡胶组成的压延磁条，该磁条沿机器人工作区域的外边界铺设并最终形成闭环，其中N极在内圈，S极在外圈。机器人本体底部的霍尔传感器根据感知到的双极性导航磁条位置状态判定机器人与工作区域的关系：区域内、区域外，并进行相应的移动操作，如机器人在区域内，则通过底盘控制保障机器人不超出磁条构成的闭环区域，如在区域外则引导机器人跨过磁条进入磁条构成的闭环区域内。本专利技术的有益效果是，用双极性导航磁条铺设的闭环为机器人营造一个无障碍自由行动的区域，在该区域内，机器人可通过声源定位移动、惯性导航移动、遥控操作等方式进行移动，可不依赖地图，也不需要使用激光导航等精确定位系统，仅仅依靠机器人本体底部的霍尔传感器根据感知到的双极性导航磁条位置状态做出行动方向指引。极大地方便了使用机器人的用户，适合环境及设备相对固定的住宅、办公室、接待大厅、酒店客房、学校、会所等。
技术介绍
导航磁条，是铁氧体磁材中的一种，由粘结铁氧体料粉与合成橡胶复合，经压延成型等工艺制作而成，是一种具有柔软性、弹性及可扭曲的条状磁体。导航磁条是一种单面有磁，无磁面裱强力双面胶的磁条，厚度为1.2mm，主要作为磁导航线铺设在地面上，引导自动导引车AGV、自动手推车AGC、无轨移动货架、送餐机器人、迎宾接待机器人的运行。该型磁条柔韧性强，可弯曲折叠，不损害磁性；可塑性强，也可随意剪裁成需要的长度。常见的导航磁条按磁条宽度有30mm和50mm两种，按磁性有N极和S极两种。磁性传感器是一款耐环境、高灵敏度的磁性接近传感器，可非常灵敏的识别出磁性物体的S极、N极，四线式输出，采用耐环境不锈钢壳体，内置双色指示灯，红色对应S极，绿色对应N极输出。磁性传感器适用于自动仓库内移动物体的检测，行程定位或确认搬进搬出的传感器，如S→N为搬进，N→S为搬出，也适用于送餐机器人等可按照固定磁条路线行走的机器人配置安装。霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。需要辅助电源才能正常工作，是一种有源传感器。如附图1所示，Bnp为工作点“开”的磁感应强度，BRP为释放点“关”的磁感应强度。当外加的磁感应强度超过动作点Bnp时，传感器输出低电平，当磁感应强度降到动作点Bnp以下时，传感器输出电平不变，一直要降到释放点BRP时，传感器才由低电平跃变为高电平。Bnp与BRP之间的滞后使开关动作更为可靠。
技术实现思路
当前的机器人行业对导航磁条的使用方法均为路线导引，当磁导航传感器位于磁条上方时，每个探测点上的磁场传感器能够将其所在位置的磁带强度转变为电信号，并传输给磁导航传感器的控制芯片，控制芯片通过数据转换就能够测出每个探测点所在位置的磁场强度。根据磁条的磁场特性和传感器采集到的磁场强度信息，AGV就能够确定磁条相对磁导航传感器的位置，如果在正确的行走位置，则按照目标任务继续前行，如果有偏差，则纠正偏差后继续前行。这种作为行走路径的磁条铺设方式只适用于机器人有非常明确的目的地和固定的行走路路径的场合，机器人适合执行非常固定的任务，如工厂AGV、餐厅送餐机器人等，却不适合机器人移动目的地不明确或经常有变化、机器人的任务较复杂的场合，尤其是住宅、办公室、接待大厅、酒店客房、学校、会所等空间使用机器人时，机器人的位置状态会经常发生变化，因此的磁条路径导航方式已经不能满足要求。本专利技术解决了服务机器人工作区域边界不确定性的问题，用双极性导航磁条铺设的闭环为机器人营造一个无障碍自由行动的区域，在该区域内，机器人可通过声源定位移动、惯性导航移动、遥控操作等方式进行移动，可不依赖地图，也不需要使用激光导航等精确定位系统，仅仅依靠机器人本体底部的霍尔传感器根据感知到的双极性导航磁条位置状态做出行动方向约束。极大地方便了使用机器人的用户，适合环境及设备相对固定的住宅、办公室、接待大厅、酒店客房、学校、会所等。本专利技术采用的技术方案是，一种通过双极性导航磁条设定机器人活动边界的方法，这个方法是在平整地面铺设由N极向上和S极向上两种极性磁极及白色或彩色合成橡胶组成的压延磁条，该磁条沿机器人工作区域的外边界铺设并最终形成闭环，其中N极在内圈，S极在外圈。机器人本体底部的霍尔传感器根据感知到的双极性导航磁条位置状态判定机器人与工作区域的关系：区域内、区域外，并进行相应的移动操作，如机器人在区域内，则通过底盘控制保障机器人不超出磁条构成的闭环区域，如在区域外则引导机器人跨过磁条进入磁条构成的闭环区域内。本专利技术的有益效果是，用双极性导航磁条铺设的闭环为机器人营造一个无障碍自由行动的区域，在该区域内，机器人可通过声源定位移动、惯性导航移动、遥控操作等方式进行移动，可不依赖地图，也不需要使用激光导航等精确定位系统，仅仅依靠机器人本体底部的霍尔传感器根据感知到的双极性导航磁条位置状态做出行动方向指引。极大地方便了使用机器人的用户，适合环境及设备相对固定的住宅、办公室、接待大厅、酒店客房、学校、会所等。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是霍尔传感器工作原理图。图2是双极性导航磁条结构图。图3是机器人工作区域示意图。图4是霍尔传感器组件示意图。图5是霍尔传感器组件部署示意图。图6是双极性导航磁条铺设示意图。图中1.N极磁体，2.白色或彩色合成橡胶，3.S极磁体，4.双性导航磁条，5.服务机器人的工作区域，6.服务机器人的非工作区域，7.霍尔传感器组件，8.绿色指标灯，9.红色指标灯，10.地板，11.信号线，12.机器人外壳边缘，13.底盘轮子，14.机器人行动系统，15.下位机控制系统，16.临时标记，17.铺设标记。具体实施方式本专利技术由双极性导航磁条、霍尔传感器两种安装部件和机器人区域位置识别与行动系统组成。在图2中，本专利技术的双极性导航磁条（4）由粘结铁氧体料粉与合成橡胶复合，经压延成型等工艺制作而成，是一种具有柔软性、弹性及可扭曲的条状磁体，双极性导航磁条（4）的正面有磁，背面裱强力双面胶。本专利技术的双性导航磁条（4）的磁体正面向上的部位有两种极性：N极和S极，我们称为N极磁体（1）和S极磁体（3），两者经中间白色或彩色合成橡胶（2）进行连接并压延成型，为了便于标识区分磁体极性，N极磁体（1）和S极磁体（3）的压延宽度不一，其中N极磁体（1）的宽度为S极磁体（3）宽度的2倍，而起连接和两个极性磁体区分作用的白色或彩色合成橡胶（2）的宽度为S极磁体（3）的1倍。双极性导航磁条（4）总宽度设计成四种不同的规格，以适应不同的场景空间，这四种规格分别是10mm、20mm、30mm、50mm，N极磁体（1）、S极磁体（2）、白色或彩色合成橡胶（2）的宽度及其适用的环境空间如下表。表1双极性导航磁条的宽度及其适用的环境空间。我们给出了四种明确的双极性导航磁条设计数据，并不意味着其它宽度不能达到设计要求，而是考虑材料加工尺寸的统一性。实际上，对于双极性导航磁条尺寸我们的核心的表述是：双极性导航磁条由N极磁体（1）、S极磁体（3）、白色或彩色合成橡胶（2）三部分压延成型，其中N极磁体（1本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术涉及一种通过双极性导航磁条设定机器人活动边界的方法，这个方法是在平整地面铺设由N极向上和S极向上两种极性磁极及白色或彩色合成橡胶组成的压延磁条，该磁条沿机器人工作区域的外边界铺设并最终形成闭环，其中N极在内圈，S极在外圈；机器人本体底部的霍尔传感器根据感知到的双极性导航磁条位置状态判定机器人与工作区域的关系：区域内、区域外，并进行相应的移动操作，如机器人在区域内，则通过底盘控制保障机器人不超出磁条构成的闭环区域，如在区域外则引导机器人跨过磁条进入磁条构成的闭环区域内。

【技术特征摘要】
1.本发明涉及一种通过双极性导航磁条设定机器人活动边界的方法，这个方法是在平整地面铺设由N极向上和S极向上两种极性磁极及白色或彩色合成橡胶组成的压延磁条，该磁条沿机器人工作区域的外边界铺设并最终形成闭环，其中N极在内圈，S极在外圈；机器人本体底部的霍尔传感器根据感知到的双极性导航磁条位置状态判定机器人与工作区域的关系：区域内、区域外，并进行相应的移动操作，如机器人在区域内，则通过底盘控制保障机器人不超出磁条构成的闭环区域，如在区域外则引导机器人跨过磁条进入磁条构成的闭环区域内。2.本发明涉及一种通过双极性导航磁条设定机器人活动边界的方法，其特征是：相关产品由双极性导航磁条、霍尔传感器两种安装部件和机器人区域位置识别与行动系统组成。3.本发明涉及一种通过双极性导航磁条设定机器人活动边界的方法，其特征是：双极性导航磁条由N极磁体、S极磁体、白色或彩色合成橡胶三部分压延成型。4.本发明涉及一种通过双极性导航磁条设定机器人活动边界的方法，其特征是：N极磁体最宽，占据双极性导航磁条总宽度的50%，S极磁体宽度应明显小于N极磁体，白色或彩色合成橡胶在N极磁体和S极磁体中间，颜色与N极磁体和S极磁体有明显区分。5.本发明涉及一种通过双极性导航磁条设定机器人活动边界的方法，其特征是：N极磁体靠近活动边界边界...

【专利技术属性】
技术研发人员：向忠宏，
申请(专利权)人：广州零号软件科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44