一种钢筋绑扎机器人的行走控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种钢筋绑扎机器人的行走控制系统及方法，该系统包括：感知层，用于收集场景信息并传输给决策层；决策层，用于根据感知层收集的场景信息，识别需要进行绑扎的钢筋交叉点的位置和数量，进行路径规划；以及根据路径规划，向执行层发送行走电机的行走指令以及云台的旋转指令；还用于确定待绑扎钢筋交叉点的坐标，向执行层发送坐标以及绑扎指令；执行层，用于根据行走电机的行走指令以及云台的旋转指令分别控制行走电机执行钢筋绑扎机器人的行走，以及控制云台执行钢筋绑扎机器人的旋转，以及控制绑扎电机执行钢筋交叉点的绑扎。本发明专利技术能在保证效率的前提下实现区域的全覆盖的步履式机器人的控制。盖的步履式机器人的控制。盖的步履式机器人的控制。

【技术实现步骤摘要】
一种钢筋绑扎机器人的行走控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及钢筋绑扎机器人
，尤其涉及一种钢筋绑扎机器人的行走控制系统及方法。

技术介绍

[0002]建筑行业智能化发展是未来长远发展方向。钢筋作为建筑行业中广泛应用的提供承载力构件，对保障施工建设、使用安全至关重要。然而，近年来人口老龄化问题，建筑行业存在工人紧缺现状，但钢筋绑扎仍需大量劳动力进行手动完成，尤其是大型承台钢筋和桥面板钢筋，劳动强度大。因此研制钢筋绑扎机器人代替人工实现钢筋交点识别，进而完成绑扎作业具有重要意义。
[0003]传统机器人多数采用轮式行走，但轮式机器人并不适用于钢筋表面。目前有部分研究者设计了搭载scars机械臂的履带式钢筋绑扎机器人，但履带式钢筋绑扎机器人在行走及转向时极易使未绑扎的钢筋位移。另一些研究者还设计了一款沿钢筋行走的轮式机器人，但此类机器人在变间距钢筋表面无法工作，实用性不高。
[0004]步履式底盘不是连续在平面滚动，不涉及轮子转弯，因此可避免未绑扎的钢筋位移，可以克服上述履带式和轮式机器人用于钢筋绑扎的缺陷。但是钢筋绑扎的需求是在保证效率的前提下实现区域的全覆盖，进一步地，绑扎现场还有自主避障的需求，因此需要一种与轮式机器人和履带式机器人不同的步履式控制方法。

技术实现思路

[0005]（一）要解决的技术问题鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种钢筋绑扎机器人的行走控制系统及方法，其解决了目前缺少在保证效率的前提下实现区域的全覆盖的步履式控制方法的技术问题。
[0006]（二）技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：第一方面，本专利技术实施例提供一种钢筋绑扎机器人的行走控制系统，包括：感知层，决策层以及执行层；感知层，用于收集场景信息并传输给决策层；决策层，用于根据感知层收集的场景信息，识别需要进行绑扎的钢筋交叉点的位置和数量，进行路径规划；以及根据路径规划，向执行层发送行走电机的行走指令以及云台的旋转指令；还用于根据收集的场景信息，确定待绑扎钢筋交叉点的坐标，向执行层发送坐标以及绑扎指令；执行层，用于根据行走电机的行走指令以及云台的旋转指令分别控制行走电机执行钢筋绑扎机器人的行走，以及控制云台执行钢筋绑扎机器人的旋转，以及根据坐标以及绑扎指令控制绑扎电机执行钢筋交叉点的绑扎。
[0007]本专利技术实施例提出的钢筋绑扎机器人的行走控制系统，通过决策层进行路径规划，并通过执行层控制行走电机的行走以及云台的旋转，能控制钢筋绑扎机器人的进行步履式行走，能实现保证效率的前提下实现区域的全覆盖。
[0008]可选地，钢筋绑扎机器人行走时：决策层，根据场景信息获取第一方向或第二方向的视野内钢筋交叉点的第一数量，判断第一数量是否大于等于阈值，若第一数量大于等于阈值，则通过执行层指示行走电机对应向第一方向或第二方向行走一步；若数量小于阈值，则通过执行层指示云台转入第三方向或者第四方向；决策层，根据场景信息获取第三方向或者第四方向的视野内钢筋交叉点的第二数量，判断第二数量是否大于等于阈值，若第二数量大于等于阈值，则通过执行层指示行走电机对应向第三方向或者第四方向行走一步并将第一方向或第二方向的第一标志位置为反数；第一方向的相对方向为第二方向，第一标志位用于标识第一方向和第二方向；第一方向与第二方向的第一标志位的值互为反数；第三方向的相对方向为第四方向，第二标志位用于标识第三方向和第四方向；第三方向与第四方向的第二标志位的值互为反数。
[0009]可选地，决策层，根据场景信息获取第三方向或者第四方向的视野内钢筋交叉点的第二数量后，若第二数量小于阈值，根据第二标志位判断当前行走朝向是第三方向还是第四方向；若当前行走朝向为第四方向时，完成当前行走任务；若当前行走朝向为第三方向时，通过执行层指示行走电机使用归零算法移动回第三方向或第四方向的起始位置。
[0010]可选地，决策层，判断第一数量是否大于等于阈值时，若第一数量大于等于阈值，则先判断第一方向或者第二方向的前进路线上有无障碍物，若有障碍物，则进行避障，直至没有障碍物，再通过执行层指示行走电机对应向第一方向或第二方向行走一步；判断第二数量是否大于等于阈值时，若第二数量大于等于阈值，则先判断第三方向或者第四方向的前进路线上有无障碍物，若有障碍物，则进行避障，直至没有障碍物，再通过执行层指示行走电机对应向第三方向或第四方向行走一步。
[0011]可选地，避障，包括：当第一方向或者第二方向的前进路线上有障碍物时，通过执行层指示云台以及行走电机依照以下步骤从第三方向绕过障碍物：行走
‑
判断过程A：通过执行层指示云台以及行走电机向第三方向行走一步，并将步数S记录，同时检测第一方向或者第二方向的前进路线上是否有障碍物，若有障碍物，则继续此行走
‑
判断过程A，若没有障碍物，则进入判断
‑
行走
‑
判断过程B；判断
‑
行走
‑
判断过程B：检测第一方向或者第二方向的前进路线上是否有障碍物，若有，则进入行走
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判断过程A；若没有，通过执行层指示行走电机对应向第一方向或第二方向行走一步，同时检测第四方向是否有障碍物，若有障碍物，则继续此判断
‑
行走
‑
判断过程B，若没有障碍物，则进入判断
‑
行走
‑
判断过程C；判断
‑
行走
‑
判断过程C：检测第四方向是否有障碍物，若有，则进入判断
‑
行走
‑
判
断过程B；若没有，通过执行层指示行走电机对应向第四方向行走一步，同时检测是否将第三方向移动步数清零，若未清零，则继续此判断
‑
行走
‑
判断过程B，若清零，则结束此第一方向或第二方向避障；当第三方向或者第四方向的前进路线上有障碍物时，通过执行层指示云台以及行走电机向第一方向或者第二方向行走一步；再检测第三方向或者第四方向的前进路线上是否有障碍物；直至第三方向或第四方向的前进路线上无障碍物时，再通过执行层指示行走电机对应向第三方向或第四方向行走一步。
[0012]第二方面，本专利技术实施例还提供一种钢筋绑扎机器人的行走控制方法，包括以下步骤：控制钢筋绑扎机器人行走时：获取第一方向或第二方向的视野内钢筋交叉点的第一数量，判断第一数量是否大于等于阈值，若第一数量大于等于阈值，则对应向第一方向或第二方向行走一步；若数量小于阈值，则转入第三方向或者第四方向；获取第三方向或者第四方向的视野内钢筋交叉点的第二数量，判断第二数量是否大于等于阈值，若第二数量大于等于阈值，则对应向第三方向或者第四方向行走一步并将第一方向或第二方向的第一标志位置为反数；第一方向的相对方向为第二方向，第一标志位用于标识第一方向和第二方向；第一方向与第二方向的第一标志位的值互为反数；第三方向的相对方向为第四方向，第二标志位用于标识第三方向和第四方向；第三方向与第四方向的第二标志位的值互为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢筋绑扎机器人的行走控制系统，其特征在于，包括：感知层，决策层以及执行层；所述感知层，用于收集场景信息并传输给决策层；所述决策层，用于根据感知层收集的场景信息，识别需要进行绑扎的钢筋交叉点的位置和数量，进行路径规划；以及根据所述路径规划，向执行层发送行走电机的行走指令以及云台的旋转指令；还用于根据收集的场景信息，确定待绑扎钢筋交叉点的坐标，向执行层发送所述坐标以及绑扎指令；所述执行层，用于根据行走电机的行走指令以及云台的旋转指令分别控制行走电机执行钢筋绑扎机器人的行走，以及控制云台执行钢筋绑扎机器人的旋转，以及根据所述坐标以及绑扎指令控制绑扎电机执行钢筋交叉点的绑扎。2.如权利要求1所述的钢筋绑扎机器人的行走控制系统，其特征在于：钢筋绑扎机器人行走时：所述决策层，根据场景信息获取第一方向或第二方向的视野内钢筋交叉点的第一数量，判断第一数量是否大于等于阈值，若第一数量大于等于阈值，则通过执行层指示行走电机对应向第一方向或第二方向行走一步；若数量小于阈值，则通过执行层指示云台转入第三方向或者第四方向；所述决策层，根据场景信息获取第三方向或者第四方向的视野内钢筋交叉点的第二数量，判断第二数量是否大于等于阈值，若第二数量大于等于阈值，则通过执行层指示行走电机对应向第三方向或者第四方向行走一步并将第一方向或第二方向的第一标志位置为反数；所述第一方向的相对方向为第二方向，第一标志位用于标识所述第一方向和第二方向；第一方向与第二方向的第一标志位的值互为反数；所述第三方向的相对方向为第四方向，第二标志位用于标识第三方向和第四方向；第三方向与第四方向的第二标志位的值互为反数。3.如权利要求2所述的钢筋绑扎机器人的行走控制系统，其特征在于：所述决策层，根据场景信息获取第三方向或者第四方向的视野内钢筋交叉点的第二数量后，若第二数量小于阈值，根据第二标志位判断当前行走朝向是第三方向还是第四方向；若当前行走朝向为第四方向时，完成当前行走任务；若当前行走朝向为第三方向时，通过执行层指示行走电机使用归零算法移动回第三方向或第四方向的起始位置。4.如权利要求2
‑
3中任一项所述的钢筋绑扎机器人的行走控制系统，其特征在于：所述决策层，判断第一数量是否大于等于阈值时，若第一数量大于等于阈值，则先判断第一方向或者第二方向的前进路线上有无障碍物，若有障碍物，则进行避障，直至没有障碍物，再通过执行层指示行走电机对应向第一方向或第二方向行走一步；判断第二数量是否大于等于阈值时，若第二数量大于等于阈值，则先判断第三方向或者第四方向的前进路线上有无障碍物，若有障碍物，则进行避障，直至没有障碍物，再通过执行层指示行走电机对应向第三方向或第四方向行走一步。5.如权利要求4所述的钢筋绑扎机器人的行走控制系统，其特征在于：所述避障，包括：当第一方向或者第二方向的前进路线上有障碍物时，通过执行层指示云台以及行走电
机依照以下步骤从第三方向绕过障碍物：行走
‑
判断过程A：通过执行层指示云台以及行走电机向第三方向行走一步，并将步数S记录，同时检测第一方向或者第二方向的前进路线上是否有障碍物，若有障碍物，则继续此行走
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判断过程A，若没有障碍物，则进入判断
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行走
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判断过程B；判断
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行走
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判断过程B：检测第一方向或者第二方向的前进路线上是否有障碍物，若有，则进入行走
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判断过程A；若没有，通过执行层指示行走电机对应向第一方向或第二方向行走一步，同时检测第四方向是否有障碍物，若有障碍物，则继续此判断
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行走
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判断过程B，若没有障碍物，则进入判断
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行走
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判断过程C；判断
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行走
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判断过程C：检测第四方向是否有障碍物，若有，则进入判断
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行走
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判断过程B；若没有，通过执行层指示行走电机对应向第四方向行走一步，同时检测是否将第三方向移动步...

【专利技术属性】
技术研发人员：凤若成，马仲举，王露鸣，贾有权，王怀东，苗壮志，王启迪，曹继伟，吴军，
申请(专利权)人：中铁九局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：