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自移動機器人激光引導行走作業(yè)系統(tǒng)及其控制方法與流程

文檔序號:11732851閱讀:221來源:國知局
自移動機器人激光引導行走作業(yè)系統(tǒng)及其控制方法與流程
本發(fā)明涉及一種自移動機器人激光引導行走作業(yè)系統(tǒng)及其控制方法,屬于小家電制造技術領域。

背景技術:
現(xiàn)有的擦玻璃機器人都是依靠履帶或輪子來完成機身在垂直玻璃表面上移動動作的。目前控制擦玻璃機器人運動的方法主要包括兩種:方法一:繩索牽引擦玻璃機器人豎直運動。如:授權公告號為CN201482774U的實用新型專利所公開的內(nèi)容,將卷揚機設置在待清潔玻璃或墻體頂端,繩索的一端與卷揚機相連,另一端則與擦玻璃機器人的頂端相連,通過卷揚機旋轉實現(xiàn)繩索的收放,從而帶動擦玻璃機器人上、下豎直運動。在上述的方法一中,卷揚機通過繩索控制機器人運動,需要各種機構的配合,導致卷揚機結構復雜,給安裝和移動帶來不便。另外,該機構只能實現(xiàn)機器人的豎直運動,對機器人的水平運動控制有一定的約束性。方法二:通過加速度傳感器控制擦玻璃機器人的水平或豎直運動。為了提高現(xiàn)有擦玻璃機器人的清潔效率,現(xiàn)有的另一種方法是將機器人的運動軌跡規(guī)劃為水平和垂直兩種運動方式的組合。具體來說,將加速度傳感器安裝在擦玻璃機器人上,并與控制單元相連,通過加速度傳感器檢測機器人的運動狀態(tài),同時將檢測結果反饋給控制單元,如果出現(xiàn)傾斜或偏離預定路線由控制單元發(fā)出指令進行相應的調(diào)整。在方法二中,擦玻璃機器人的水平和垂直狀態(tài)都是通過加速度傳感器等電子元器件檢測確定的。然而,電子元器件長時間工作存在一定的累積誤差,有可能當機器人已經(jīng)偏離原規(guī)劃路徑方向的時候,加速度傳感器檢測出來的結果仍然認為機器人還處于水平或豎直狀態(tài),從而使機器人不能完全按照規(guī)劃好的路線行走,對機器人在玻璃面上的清潔率有較大影響。

技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對現(xiàn)有技術的不足,提供一種自移動機器人激光引導行走作業(yè)系統(tǒng)及其控制方法,利用了激光的聚光性能比較好的特性,通過對線激光束發(fā)射器和接收器的合理設置,采用線激光的激光束信號,既滿足遠距離導向的要求,又能使激光信號的接收非常方便,該系統(tǒng)結構緊湊,控制方法簡單易行,能夠在較遠的距離控制自移動機器人以較小的直線誤差直線運動,工作效率高。本發(fā)明的所要解決的技術問題是通過如下技術方案實現(xiàn)的:一種自移動機器人激光引導行走作業(yè)系統(tǒng),包含自移動機器人和激光束發(fā)射器,所述自移動機器人包括機體,機體上設有控制機構和行走機構,所述激光束發(fā)射器設置在自移動機器人作業(yè)區(qū)域的邊緣,所述的機體上對應設有激光接收器;所述控制機構通過控制所述行走機構使自移動機器人在所述作業(yè)區(qū)域內(nèi)按照激光束發(fā)射器發(fā)射的激光束信號所引導的直線路徑行走作業(yè)。所述激光束發(fā)射器設置在所述作業(yè)區(qū)域橫向的邊緣或縱向的邊緣。為了便于移動,所述的激光束發(fā)射器通過支架可移動設置在所述作業(yè)區(qū)域的邊緣。為了提高信號發(fā)送和接收的有效性,所述激光束發(fā)射器為線激光束發(fā)射器,其發(fā)射的激光信號為線激光束信號。所述線激光束信號在垂直于所述作業(yè)區(qū)域的平面內(nèi)覆蓋。為了便于控制,所述機體上設有邊緣傳感器和信號發(fā)生器,所述激光束發(fā)射器上對應設有信號接收器、控制單元和驅(qū)動裝置;自移動機器人運動到所述作業(yè)區(qū)域的邊緣,所述邊緣傳感器檢測到邊緣信號后,所述控制機構控制機體上的信號發(fā)生器發(fā)出相應信號;激光束發(fā)射器上的信號接收器接收到所述相應信號后,所述控制單元控制驅(qū)動裝置驅(qū)動所述激光束發(fā)射器平移。為了便于自移動機器人高效的完成作業(yè),所述激光束發(fā)射器的平移距離為自移動機器人機體的一個身位寬度。根據(jù)需要,所述激光接收器設置在機體的頂部,僅包含設置在所述機體的中心位置的中心激光接收器;或者所述激光接收器設置在機體的頂部,包含設置在沿自移動機器人行走方向機體中心線上的中心激光接收器以及以該中心激光接收器對稱設置的偏離激光接收器。所述中心激光接收器和偏離激光接收器在機體的頂部均布設置。所述中心激光接收器和偏離激光接收器均為全向接收器,包括激光全向接收器蓋和激光全向接收器座,所述激光全向接收器座的內(nèi)表面為拋物線曲面,將各個不同方向射入的光線匯聚到設置在所述激光全向接收器座上的激光接收裝置上。另外,所述激光接收器還可以同時設置在機體的前部、后部和左右兩側,機體的前部和后部僅包括中心激光接收器,或者機體的前部和后部包括設置在中心的中心激光接收器和以該中心對稱的偏離激光接收器。所述的機體前部、后部和左右兩側的激光接收器為單向激光接收器。所述激光接收器為全向接收器,設置在機體頂部的中心。所述的自移動機器人為擦玻璃機器人、地面清潔機器人或監(jiān)控機器人。一種自移動機器人激光引導行走作業(yè)系統(tǒng)的控制方法,該方法包括如下步驟:步驟100:設置在自移動機器人作業(yè)區(qū)域邊緣的激光束發(fā)射器在支架上的固定位置發(fā)射激光信號;步驟200:自移動機器人的機體上對應設有激光接收器,激光接收器接收到激光信號,按照激光信號的引導,自移動機器人的控制機構通過控制其行走機構,在所述作業(yè)區(qū)域內(nèi)沿直線路徑行走作業(yè)。所述步驟200具體包括:步驟210:自移動機器人以所述作業(yè)區(qū)域的第一邊緣為起始位置,按照激光束發(fā)射器所發(fā)出的激光信號的引導,沿所述作業(yè)區(qū)域的第二邊緣,在縱向上朝第三邊緣直線行走;步驟220:自移動機器人運動到所述作業(yè)區(qū)域的第三邊緣,所述邊緣傳感器檢測到邊緣信號后,所述控制機構控制機體上的信號發(fā)生器發(fā)出相應信號;激光束發(fā)射器上的信號接收器接收到所述相應信號后,所述控制單元控制驅(qū)動裝置驅(qū)動所述激光束發(fā)射器沿所述支架,在橫向上平移一段距離后停止;步驟230:自移動機器人停止并原地轉向90°,沿第三邊緣在橫向上對應平移一段距離,并判斷是否碰到障礙物,若碰到障礙物則進入步驟270,否則自移動機器人繼續(xù)平移,直到自移動機器人上的激光接收器再次接收到激光信號后,停止并原地轉向90°;步驟240:自移動機器人重新按照激光信號的引導,沿所述作業(yè)區(qū)域的第四邊緣,在縱向上朝第一邊緣直線行走;步驟250:自移動機器人運動到所述作業(yè)區(qū)域的第一邊緣,所述邊緣傳感器檢測到邊緣信號后,所述控制機構控制機體上的信號發(fā)生器發(fā)出相應信號;激光束發(fā)射器上的信號接收器接收到所述相應信號后,所述控制單元控制驅(qū)動裝置驅(qū)動所述激光束發(fā)射器沿所述支架,在橫向上平移一段距離后停止;步驟260:自移動機器人停止并原地轉向90°,沿第一邊緣在橫向上對應平移一段距離,并判斷是否碰到障礙物,若碰到障礙物則進入步驟270,否則自移動機器人繼續(xù)平移,直到自移動機器人上的激光接收器再次接收到激光信號后,停止并原地轉向90°,返回至步驟210;步驟270,機器人完成激光引導行走作業(yè)。若所述激光接收器包括中心激光接收器和偏離激光接收器,所述步驟210和步驟240中的直線行走,具體包括:當僅所述中心激光接收器接收到激光束信號;或者中心激光接收器以及其兩邊數(shù)量相同的偏離激光接收器接收到激光束信號,則控制機構控制判定自移動機器人位于所述直線路徑;否則,當中心激光接收器接收不到激光束信號,且以自移動機器人行走的方向為基準,只有左邊或右邊的偏離激光接收器接收到激光束信號;或者中心激光接收器和兩邊不同數(shù)量的偏離激光接收器接收到激光束信號,且左邊接收到激光束信號的偏離激光接收器數(shù)量大于右邊或右邊接收到激光束信號的偏離激光接收器數(shù)量大于左邊,則控制機構判定自移動機器人向右或向左偏離。若所述激光接收器僅包括中心激光接收器,所述步驟210和步驟240中的直線行走,具體包括:當所述中心激光接收器接收到激光束信號,則控制機構判定自移動機器人位于所述直線路徑;否則,控制機構判定自移動機器人偏離所述直線路徑,控制機構以自移動機器人的行走方向為基準進行向左或向右的轉向行走調(diào)整,直到中心激光接收器重新接收到激光束信號。綜上所述,本發(fā)明提供了一種自移動機器人激光引導行走作業(yè)系統(tǒng)及其控制方法,通過對線激光束發(fā)射器和接收器的合理設置,采用線激光的激光束信號,既滿足遠距離導向的要求,又能使激光信號的接收非常方便,該系統(tǒng)結構緊湊,控制方法簡單易行,能夠在較遠的距離控制自移動機器人以較小的直線誤差直線運動,工作效率高。下面結合附圖和具體實施例,對本發(fā)明的技術方案進行詳細地說明。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例一整體結構示意圖;圖2為圖1的A向視圖;圖3為本發(fā)明激光全向接收器的內(nèi)部結構示意圖;圖4為本發(fā)明實施例一的運動狀態(tài)一示意圖;圖5為本發(fā)明實施例一的運動狀態(tài)二示意圖;圖6為本發(fā)明實施例一的運動狀態(tài)三示意圖;圖7為本發(fā)明實施例一的運動路徑示意圖;圖8為本發(fā)明實施例一的運動過程示意圖;圖9為本發(fā)明實施例二的結構示意圖;圖10為本發(fā)明實施例三的結構示意圖;圖11為本發(fā)明實施例四的結構示意圖。具體實施方式實施例一圖1為本發(fā)明實施例一整體結構示意圖;圖2為圖1的A向視圖。如圖1并結合圖2所示,本發(fā)明實施例一提供了一種自移動機器人激光引導行走作業(yè)系統(tǒng),包含自移動機器人10和激光束發(fā)射器20,所述自移動機器人10包括機體11,機體11上設有控制機構12和行走機構13,所述激光束發(fā)射器20設置在自移動機器人10作業(yè)區(qū)域Y的邊緣,所述的機體11上對應設有激光接收器15;所述控制機構12通過控制所述行走機構13使自移動機器人10在所述作業(yè)區(qū)域Y內(nèi)按照激光束發(fā)射器20發(fā)射的激光束信號所引導的直線路徑行走作業(yè)。根據(jù)預先規(guī)劃的自移動機器人10行走路徑的不同方向,激光束發(fā)射器20可以設置在作業(yè)區(qū)域Y橫向的邊緣或縱向的邊緣。在自移動機器人10直線運動過程中,為了便于激光束發(fā)射器20的固定,以及在自移動機器人10轉彎時重新確定直線路徑過程中,便于激光束發(fā)射器20的移動,該激光束發(fā)射器20通過支架可移動設置在所述作業(yè)區(qū)域Y的邊緣。為了提高信號發(fā)送和接收的有效性,所述激光束發(fā)射器20為線激光束發(fā)射器20’,其發(fā)射的激光信號為線激光束信號。由于激光有聚光性較好的特性,因此能夠使得光線在遠距離傳輸時有很好的聚光性。但如果利用點激光,會對激光發(fā)射和接收的方向要求很高,激光信號的接收會非常不方便;而如果利用線激光,則既能滿足遠距離導向的要求,又能使激光信號的接收變得更加方便。結合圖2所示,本實施例中的線激光束信號L在垂直于所述作業(yè)區(qū)域Y的平面內(nèi)呈一定角度覆蓋,使僅由自移動機器人10上的激光接收器被籠罩在信號覆蓋范圍之內(nèi)。激光發(fā)射裝置設置在作業(yè)區(qū)域Y的邊緣上,自移動機器人10的運動軌跡除了直線方式之外,還需要轉向或轉彎,為了便于控制,所述自移動機器人10的機體11上設有邊緣傳感器和信號發(fā)生器,所述激光束發(fā)射器20上對應設有信號接收器、控制單元和驅(qū)動裝置。這樣,當自移動機器人10運動到所述作業(yè)區(qū)域Y的邊緣時,所述邊緣傳感器檢測到邊緣信號后,所述控制機構12控制機體11上的信號發(fā)生器發(fā)出相應信號;激光束發(fā)射器20上的信號接收器接收到所述相應信號后,所述控制單元控制驅(qū)動裝置驅(qū)動所述激光束發(fā)射器20平移。為了便于自移動機器人10的作業(yè)覆蓋整個作業(yè)區(qū)域Y,所述激光束發(fā)射器20的平移距離最好為自移動機器人10機體11的一個身位寬度,這樣就能夠保證自移動機器人10在作業(yè)區(qū)域Y工作的完整。如圖1所示,在本實施例中,激光接收器15設置在機體11的頂部,設置數(shù)量為3個,其中包括了設置在沿自移動機器人行走方向機體11中心線上的1個中心激光接收器151和以該中心激光接收器對稱設置的2個偏離激光接收器152。為了保證接收到準確的激光束信號,激光接收器需要在機體11的頂部均布設置。圖3為本發(fā)明激光全向接收器的內(nèi)部結構示意圖。如圖3所示,本實施例中的中心激光接收器151和偏離激光接收器152均為全向接收器15’。每個全向接收器15’包括激光全向接收器蓋151’和激光全向接收器座152’,激光全向接收器座152’的內(nèi)表面為拋物線曲面。激光全向接收器采用上述結構,其主要工作原理是這樣的:激光全向接收器蓋151’的作用是將各個方向射入的光線反射成向下的豎直光線。激光全向接收器座152’的內(nèi)表面是拋物線曲面,作用是能夠?qū)⒋怪庇诩す馊蚪邮掌髯酌嫔淙氲钠叫泄饩劢沟揭稽c,即:該拋物面的焦點。激光接收裝置153’安裝在激光全向接收器座的焦點位置,以便接收激光全向接收器座152’聚焦后的激光信號。激光全向接收器蓋151’和激光全向接收器座152’裝配完成后,激光全向接收器能夠?qū)⒏鱾€不同方向射入到激光全向接收器的光線匯聚到激光全向接收器座上的激光接收裝置153’上,以獲取激光信號。也正是因為激光全向接收器的上述特性,使其在機體11頂部設置很少的數(shù)量,也能夠獲得準確的信號,正確引導自移動機器人10沿預定軌跡運動。圖4至圖6分別為本發(fā)明實施例一的運動狀態(tài)一至運動狀態(tài)三示意圖。如圖4至圖6所示,在本實施例中,在自移動機器人10的作業(yè)區(qū)域的上端邊緣,沿橫向安裝有線激光束發(fā)生器20’,且該線激光束發(fā)生器20’固定在支架上,沿垂直于作業(yè)區(qū)域Y的方向發(fā)射。自移動機器人10的頂部設有3個激光全向接收器用于接收線激光信號,中間安裝一個中心激光接收器151,兩邊對稱安裝兩個偏離激光接收器152。當自移動機器人10在作業(yè)區(qū)域Y上、下運動時,若僅中心激光接收器151接收到信號(當自移動機器人距離激光束發(fā)生器20’較近時),或者中心激光接收器151以及兩邊偏離激光接收器152均接收到信號(當自移動機器人距離激光束發(fā)生器20’較遠時,線激光束信號L有一定角度的發(fā)散),則認為機器人處在縱向行走狀態(tài);若中心激光接收器151接收不到信號,或者以自移動機器人行走的方向為基準,只有左邊或右邊的偏離激光接收器152接收到信號,或者中心激光接收器151和左邊偏離激光接收器152接收到激光信號;或者中心激光接收器151和右邊偏離激光接收器152接收到激光信號,則認為機器偏離了縱向,經(jīng)多次自動調(diào)節(jié)方向和判斷之后方可再次回到縱向行走狀態(tài)。特殊情況下,如圖4所示,機器人機體剛剛偏離縱向一定角度,此時只有中心激光接收器接收到激光信號,控制機構仍認為機體為縱向狀態(tài)。但機體對自身方位不做調(diào)整沿著傾斜方向繼續(xù)行走一段距離之后,中心激光接收器接收不到信號,或僅偏離激光接收器接收到信號,則控制機構判定機體偏離縱向,對機體行走方向進行相應調(diào)整。圖7為本發(fā)明實施例一的運動路徑示意圖;圖8為本發(fā)明實施例一的運動過程示意圖。如圖7所示,自移動機器人10的運動路徑為類“弓”字形狀。自移動機器人10的具體運動過程結合圖8所示,整體來說,設置在自移動機器人10作業(yè)區(qū)域Y邊緣的激光束發(fā)射器20在支架上的固定位置發(fā)射激光信號,自移動機器人10的機體11上對應設有激光接收器15,激光接收器15接收到激光信號,按照激光信號的引導,自移動機器人10的控制機構12通過控制其行走機構13,在所述作業(yè)區(qū)域Y內(nèi)沿直線路徑行走作業(yè)。具體來說,自移動機器人10以所述作業(yè)區(qū)域Y的一個頂角的第一邊緣M為起始位置B1,按照激光束發(fā)射器20所發(fā)出的激光信號的引導,沿所述作業(yè)區(qū)域Y的第二邊緣N,在縱向上朝第三邊緣P直線行走。自移動機器人10位于作業(yè)區(qū)域Y的B1位置,此時,激光束發(fā)射器20位于支架一端的A1位置。自移動機器人10運動到所述作業(yè)區(qū)域Y的第三邊緣P,此時位于自移動機器人10位于B2位置,所述邊緣傳感器檢測到邊緣信號后,所述控制機構12控制機體11上的信號發(fā)生器發(fā)出相應信號;激光束發(fā)射器20上的信號接收器接收到所述相應信號后,所述控制單元控制驅(qū)動裝置驅(qū)動所述激光束發(fā)射器20沿所述支架,在橫向上平移一段距離X后停止在A2位置。自移動機器人10停止并在B2位置原地轉向90°,沿第三邊緣P在橫向上對應平移一段距離,并判斷是否碰到障礙物,若碰到障礙物機器人停止行走,否則自移動機器人繼續(xù)平移,直到自移動機器人10上的激光接收器再次接收到激光信號后,停止在B3位置并原地轉向90°。此時自移動機器人10平移的距離與激光束發(fā)射器20平移的距離相同,其長度均為X。自移動機器人10重新按照激光信號的引導,從B3位置沿所述作業(yè)區(qū)域Y的第四邊緣Q,在縱向上朝第一邊緣M直線行走。自移動機器人10運動到所述作業(yè)區(qū)域Y的第一邊緣M的B4位置,所述邊緣傳感器檢測到邊緣信號后,所述控制機構12控制機體11上的信號發(fā)生器發(fā)出相應信號;激光束發(fā)射器20上的信號接收器接收到所述相應信號后,所述控制單元控制驅(qū)動裝置驅(qū)動所述激光束發(fā)射器20沿所述支架,在橫向上平移一段距離X后停止在A3位置。自移動機器人10在B4位置停止,并原地轉向90°,沿第一邊緣M在橫向上對應平移一段距離,并判斷是否碰到障礙物,若碰到障礙物機器人停止行走,否則自移動機器人繼續(xù)平移,直到自移動機器人10上的激光接收器再次接收到激光信號后,停止在B5位置并原地轉向90°。此時自移動機器人10平移的距離與激光束發(fā)射器20平移的距離相同,其長度均為X。以上自移動機器人10完成了如圖7所示的整體“弓”字形運動路徑其中的一個完整的路徑單元,重復上述步驟,使自移動機器人10多次折返,直至完成對所述作業(yè)區(qū)域Y的作業(yè)。為了保證自移動機器人10能夠?qū)ψ鳂I(yè)區(qū)域Y執(zhí)行全面徹底的作業(yè)而無任何遺漏,當自移動機器人10完成一個機身寬度的作業(yè)之后,激光發(fā)射裝置橫向移動一個機身的距離,當安裝在自移動機器人10機體11頂部中心的激光全向接收器接收到線激光信號時,則認為自移動機器人10移動到了準確的位置,從而繼續(xù)進行縱向的直線作業(yè)。因此,自移動機器人10所移動的距離與激光發(fā)射裝置所移動的距離是一樣的。在自移動機器人10沿第二邊緣N或第四邊緣Q做直線運動的過程中,實時遵循著線激光束發(fā)生器20’所發(fā)出的線激光束信號L的引導,以保持自移動機器人10始終不會偏離直線方向。具體來說,當僅所述中心激光接收器151接收到激光束信號L;或者中心激光接收器151以及其兩邊數(shù)量相同的偏離激光接收器152接收到激光束信號,則控制機構12控制判定自移動機器人10位于所述直線路徑;否則,當中心激光接收器151接收不到激光束信號L,且以自移動機器人10行走的方向為基準,只有左邊或右邊的偏離激光接收器152接收到激光束信號L;或者中心激光接收器151和兩邊不同數(shù)量的偏離激光接收器152接收到激光束信號L,且左邊接收到激光束信號的偏離激光接收器數(shù)量大于右邊或右邊接收到激光束信號的偏離激光接收器數(shù)量大于左邊,則控制機構12判定自移動機器人10向右或向左偏離。特別情況下,當中心激光接收器151接收不到激光束信號L,且左邊或右邊的偏離激光接收器152同時也接收不到激光束信號L,機器人暫時無法判斷是左偏還是右偏,在機器人繼續(xù)行走一段距離后,只有左邊或右邊的偏離激光接收器152接收到激光束信號L,控制機構12判定自移動機器人10向右或向左偏離。自移動機器人10的控制機構12會根據(jù)上述中心激光接收器151和偏離激光接收器152所接收到的激光束信號L,控制行走機構13調(diào)整自移動機器人10的行走方向,保證其沿直線運動。綜上所述,本發(fā)明所提供的自移動機器人激光引導行走作業(yè)系統(tǒng)的控制方法包括如下步驟:步驟100:設置在自移動機器人作業(yè)區(qū)域邊緣的激光束發(fā)射器在支架上的固定位置發(fā)射激光信號;步驟200:自移動機器人的機體上對應設有激光接收器,激光接收器接收到激光信號,按照激光信號的引導,自移動機器人的控制機構通過控制其行走機構,在所述作業(yè)區(qū)域Y內(nèi)沿直線路徑行走作業(yè)。所述步驟200具體包括:步驟210:自移動機器人以所述作業(yè)區(qū)域的第一邊緣M為起始位置,按照激光束發(fā)射器所發(fā)出的激光信號的引導,沿所述作業(yè)區(qū)域的第二邊緣N,在縱向上朝第三邊緣P直線行走;步驟220:自移動機器人運動到所述作業(yè)區(qū)域的第三邊緣P,所述邊緣傳感器檢測到邊緣信號后,所述控制機構控制機體上的信號發(fā)生器發(fā)出相應信號;激光束發(fā)射器上的信號接收器接收到所述相應信號后,所述控制單元控制驅(qū)動裝置驅(qū)動所述激光束發(fā)射器沿所述支架,在橫向上平移一段距離后停止;步驟230:自移動機器人停止并原地轉向90°,沿第三邊緣P在橫向上對應平移一段距離,并判斷是否碰到障礙物,若碰到障礙物則進入步驟270,否則自移動機器人繼續(xù)平移,直到自移動機器人上的激光接收器再次接收到激光信號后,停止并原地轉向90°;步驟240:自移動機器人重新按照激光信號的引導,沿所述作業(yè)區(qū)域的第四邊緣Q,在縱向上朝第一邊緣M直線行走;步驟250:自移動機器人運動到所述作業(yè)區(qū)域的第一邊緣M,所述邊緣傳感器檢測到邊緣信號后,所述控制機構控制機體上的信號發(fā)生器發(fā)出相應信號;激光束發(fā)射器上的信號接收器接收到所述相應信號后,所述控制單元控制驅(qū)動裝置驅(qū)動所述激光束發(fā)射器沿所述支架,在橫向上平移一段距離后停止;步驟260:自移動機器人停止并原地轉向90°,沿第一邊緣M在橫向上對應平移一段距離,并判斷是否碰到障礙物,若碰到障礙物則進入步驟270,否則自移動機器人繼續(xù)平移,直到自移動機器人上的激光接收器再次接收到激光信號后,停止并原地轉向90°,返回至步驟210;步驟270,機器人完成激光引導行走作業(yè)。所述步驟210和步驟240中的直線行走,具體包括:當僅所述中心激光接收器接收到激光束信號;或者中心激光接收器以及其兩邊數(shù)量相同的偏離激光接收器接收到激光束信號,則控制機構控制判定自移動機器人位于所述直線路徑;否則,當中心激光接收器接收不到激光束信號,且以自移動機器人行走的方向為基準,只有左邊或右邊的偏離激光接收器接收到激光束信號;或者中心激光接收器和兩邊不同數(shù)量的偏離激光接收器接收到激光束信號,且左邊接收到激光束信號的偏離激光接收器數(shù)量大于右邊或右邊接收到激光束信號的偏離激光接收器數(shù)量大于左邊,則控制機構判定自移動機器人向右或向左偏離。如果將上述的自移動機器人激光引導行走作業(yè)系統(tǒng)及其控制方法應用到擦玻璃機器人上,可以將線激光束發(fā)生器通過安裝支架安裝在待清潔玻璃或墻體的一邊,安裝支架上還裝有驅(qū)動安裝支架運動的驅(qū)動裝置,清潔機器人上裝有相應的激光接收裝置,邊緣傳感器,以及信號發(fā)射裝置,安裝支架上還裝有相應的信號接收裝置,激光引導直線運動的工作原理參考激光引導機構在此不再熬述。對于擦玻璃機器人來說,可以包括水平路徑清潔和豎直路徑清潔兩種清潔模式,當執(zhí)行水平清潔模式時,線激光束發(fā)生器通過安裝支架安裝在玻璃或墻體的左側或右側,線激光束發(fā)生器可隨安裝支架上下移動,初始時,機器人沿著激光引導的橫向運動,當運動到玻璃或墻體的邊緣時,機器人上的邊緣傳感器檢測到邊緣信號并將檢測到的信號通過信號發(fā)射單元發(fā)送給安裝支架上的信號接收單元,信號接收單元接收到機器人運動到邊緣的信號后,通過驅(qū)動單元驅(qū)動激光束發(fā)生器隨安裝支架一起向上或向下移動一定的距離,隨后機器人也向上或向下移動,當機器人上的激光接收裝置檢測到激光時又開始沿著激光路徑直線運動。當執(zhí)行豎直清潔模式時,線激光束發(fā)生器通過安裝支架安裝在玻璃或墻體的上邊或者下邊,線激光束發(fā)生器可隨安裝支架左右移動,初始時,機器人沿著激光引導的縱向運動,當運動到玻璃或墻體的邊緣時,機器人上的邊緣傳感器檢測到邊緣信號并將檢測到的信號通過信號發(fā)射單元發(fā)送給安裝支架上的信號接收單元,信號接收單元接收到機器人運動到邊緣的信號后,通過驅(qū)動單元驅(qū)動激光束發(fā)生器隨安裝支架一起向左或向右移動一定的距離,隨后機器人也向左或向右移動,當機器人上的激光接收裝置檢測到激光時又開始沿著激光路徑直線運動,從而完成整個玻璃或墻面的清潔。當然,需要說明的是,所述自移動機器人可以具備各種作業(yè)功能,除了上述的擦玻璃機器人,還可以包括地面清潔機器人、監(jiān)控機器人等。無論應用在哪種自移動機器人上,本發(fā)明所提供的激光引導行走系統(tǒng)的設置結構與控制方法基本相同,當然,也會有細節(jié)的技術特征相對于不同類型的自移動機器人,進行適應性改變。實施例二圖9為本發(fā)明實施例二的結構示意圖。如圖9所示,本實施例與實施例一的不同之處僅僅在于激光接收器15在自移動機器人10的機體11頂部上的設置位置。與圖1對比可知,在實施例一中激光接收器的設置數(shù)量為3個,基本沿自移動機器人10機體11頂部表面的對角線等距離間隔設置,設置方向為右上方-中心-左下方。如圖9所示,本實施例中激光接收器的設置數(shù)量也是3個,也是基本沿自移動機器人10機體11頂部表面的對角線等距離間隔設置,設置方向則為左上方-中心-右下方。本實施例中的激光接收器與實施例一相同,也為全向激光接收器15’。本實施例中的其他技術特征與實施例一相同,具體內(nèi)容參見實施例一,在此不再贅述。實施例三圖10為本發(fā)明實施例三的結構示意圖。如圖10所示,本實施例中激光接收器15的設置數(shù)量仍為3個,但是沿著自移動機器人10機體11頂部表面的中部水平等距離間隔設置的。本實施例中的激光接收器與實施例一相同,也為全向激光接收器15’。本實施例中的其他技術特征與實施例一相同,具體內(nèi)容參見實施例一,在此不再贅述。實施例四本實施例中的激光接收器與前述三個實施例安裝方式不同,僅在機體頂部中心安裝1個中心激光接收器,且該中心激光接收器為全向激光接收器,其結構和工作原理與實施例一中相同。由于激光接收器的安裝方式及數(shù)量發(fā)生了變化,則控制機構控制機體沿激光引導直線路徑行走的控制方法也發(fā)生了變化。在本實施例中,控制機構控制機體沿激光引導直線路徑行走的過程是這樣實現(xiàn)的:當中心激光接收器接收到激光束信號,則控制機構判定自移動機器人位于所述直線路徑;否則,控制機構判定自移動機器人偏離所述直線路徑,控制機構以自移動機器人的行走方向為基準進行向左或向右的轉向行走調(diào)整,直到中心激光接收器重新接收到激光束信號。本實施例中的其他技術特征與實施例一相同,具體內(nèi)容參見實施例一,在此不再贅述。實施例五圖11為本發(fā)明實施例五的結構示意圖。如圖11所示,本實施例中的激光接收器與前述四個實施例的類型不同,為普通的單向激光接收器15a。由于采用了不同類型的激光接收器,其工作方式發(fā)生了變化,因此激光接收器在自移動機器人10機體11上的設置方式也相應發(fā)生了變化。單向激光接收器同時設置在機體11的前部、后部和左、右兩側,其中,機體11的前部和后部至少包括設置在中心的中心激光接收器151和以該中心對稱的兩個偏離激光接收器152。在本實施例中,自移動機器人10保持直線行走的過程是這樣實現(xiàn)的:結合圖11所示,本實施例中,由于在自移動機器人10的前方、后方、左側和右側都分別安裝了1個或多個單向激光信號接收裝置15a,當在作業(yè)區(qū)域Y的一側邊緣上安裝的線激光束發(fā)生器20沿與作業(yè)區(qū)域Y垂直的方向發(fā)射激光束L的時候,如果僅位于前方和后方的中心激光接收器151接收到信號,或者中心激光接收器151以及兩邊偏離激光接收器152均接收到激光信號,則認為自移動機器人10是沿著直線方向行走的;如果中心激光接收器151接收不到信號,且以機器人的行走方向為基準,只有左邊或右邊的偏離激光接收器152接收到信號,或者中心激光接收器151以及左邊的偏離激光接收器152接收到信號或中心激光接收器151以及右邊的偏離激光接收器152接收到信號,則認為自移動機器人10向右或向左偏離了激光速信號L所引導的縱向,經(jīng)多次自動調(diào)節(jié)方向后方可再次回到縱向行走狀態(tài)。綜上所述,從上述的五個實施例中可以看出,本發(fā)明自移動機器人激光引導行走作業(yè)系統(tǒng)如果要完成整個工作過程,自移動機器人的機體需要保證在四周都可以接收到線激光信號,本發(fā)明則通過了兩種方式實現(xiàn)這種控制。其一是在自移動機器人的機體頂端安裝全向激光接收器,由于全向激光接收器在四周都可以接收到激光信號,又因其安裝位置處于機體頂端,所以無論在哪個方位都不會對激光接收器接收信號造成阻擋;其二是在自移動機器人的機體周身根據(jù)需要安裝普通的單向激光接收器,由于在機體四周都安裝激光接收器,因此同樣可以達到全面接收激光信號的目的。本發(fā)明利用了激光的聚光性能比較好的特性,通過對線激光束發(fā)射器和接收器的合理設置,采用線激光的激光束信號,既滿足遠距離導向的要求,又能使激光信號的接收非常方便,該系統(tǒng)結構緊湊,控制方法簡單易行,能夠在較遠的距離控制自移動機器人以較小的直線誤差直線運動,工作效率高。
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