一種機(jī)器人的行走控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其是指一種機(jī)器人的行走控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人是一類用于接受人類的命令完成相應(yīng)的動作，也可以自動執(zhí)行預(yù)設(shè)程序來完成相應(yīng)的任務(wù)，且具有可編程能力的機(jī)器裝置。但是在生活中，機(jī)器人并不像電影里表現(xiàn)的那樣無所不能、和人類相似的地步。在目前科技發(fā)展的水平，即使機(jī)器人有人類的外形，但是其人工智能水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)在人類之下，而且大多數(shù)的機(jī)器人并不具有人類的外形。一般來說，機(jī)器人能夠增加生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量的和改善人類生活的方便程度。所以，機(jī)器人是一個協(xié)助或取代人類工作的的機(jī)械裝置。
[0003]輪式機(jī)器人是一種在可復(fù)雜環(huán)境下工作，具有自規(guī)劃、自組織、自適應(yīng)能力的機(jī)器人，具有行動快捷、工作效率高、結(jié)構(gòu)簡單、可控性強(qiáng)、安全性好等優(yōu)勢，目前在國內(nèi)外正在被廣泛的應(yīng)用。
[0004]就目前而言，在輪式機(jī)器人相關(guān)技術(shù)研宄中，行走技術(shù)屬于其核心技術(shù)，也是實現(xiàn)智能化和自主移動的關(guān)鍵技術(shù)。傳統(tǒng)的視覺行走一般依據(jù)視覺圖像，利用圖像處理、計算機(jī)視覺、模型識別等相關(guān)技術(shù)獲取運(yùn)動體的運(yùn)動信息和空間位置信息，從而實現(xiàn)對機(jī)器人進(jìn)行行走的目的。但在視覺行走的方式在其運(yùn)動過程中的實時運(yùn)算量很大，不夠靈活，受光照等周圍環(huán)境的影響比較大，而且布設(shè)和維護(hù)成本極高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種機(jī)器人的行走控制系統(tǒng)及方法，其主要目的在于克服現(xiàn)有視覺行走方式存在的著穩(wěn)定性差、定位精度低以及布設(shè)和維護(hù)成本高等缺陷。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種機(jī)器人的行走控制系統(tǒng)，包括布置于各房間或走廊內(nèi)的天花板上的復(fù)數(shù)個紅外光源、一可識別該紅外光源的輪式機(jī)器人以及用于控制紅外光源開啟或關(guān)閉的一中控臺，所述輪式機(jī)器人可用于從第一位置移位至多個不同的第二位置，在第一位置到第二位置的行走路徑上均設(shè)有所述紅外光源，所述輪式機(jī)器人包括控制單元、識別單元以及行動單元，控制單元的使能端連接于所述識別單元，行動單元的使能端連接于所述控制單元，從第一位置到每個第二位置均形成有一個移動路徑，所述中控臺通過控制復(fù)數(shù)個紅外光源中的至少一個紅外光源的開啟或者關(guān)閉來形成多個不同的紅外光源發(fā)光組合，各個紅外光源發(fā)光組合分別一一對應(yīng)地用于控制所述輪式機(jī)器人沿著各條所述移動路徑行走。
[0007]進(jìn)一步的，當(dāng)所述輪式機(jī)器人從第一位置出發(fā)時，所述識別單元對其在行走過程中依次經(jīng)過的紅外光源進(jìn)行識別，并且根據(jù)在當(dāng)前紅外光源的指引，控制單元操控行走單元朝著當(dāng)前紅外光源的正下方移位，當(dāng)輪式機(jī)器人正好位于當(dāng)前紅外光源的正下方移位時，所述識別單元能夠剛好感應(yīng)到下個紅外光源，并且根據(jù)在下個紅外光源的指引，控制單元操控行走單元朝著下個紅外光源的正下方移位，重復(fù)上述步驟直到移位到最后一個紅外光源的正下方，所述輪式機(jī)器人即可到達(dá)第二位置。
[0008]進(jìn)一步的，所述紅外光源至少包括一前頂點、一左側(cè)點以及一右側(cè)點，所述識別單元對其在行走過程中依次經(jīng)過的紅外光源進(jìn)行識別過程中，先根據(jù)前頂點確定行走方向，其中前頂點與所述識別單元連線為導(dǎo)航引線；當(dāng)所述左側(cè)點和右側(cè)點均位于所述導(dǎo)航引線的右側(cè)，控制單元判斷輪式機(jī)器人已經(jīng)向左側(cè)偏離，控制單元即可控制行動單元向右移位進(jìn)行方向修正；當(dāng)所述左側(cè)點和右側(cè)點均位于所述導(dǎo)航引線的左側(cè)，控制單元判斷輪式機(jī)器人已經(jīng)向右側(cè)偏離，控制單元即可控制行動單元向左移位進(jìn)行方向修正。
[0009]進(jìn)一步的，所述輪式機(jī)器人還包括障礙物感測單元，所述障礙物感測單元包括復(fù)數(shù)個交錯分布于所述輪式機(jī)器人外部的紅外感應(yīng)器以及通過掃描的方式控制該復(fù)數(shù)紅外感應(yīng)器逐個啟動的處理開關(guān)，其中一紅外感應(yīng)器啟動后，在它之前的紅外感應(yīng)器關(guān)閉，所述處理開關(guān)的輸出端連接于所述控制單元的使能端。
[0010]進(jìn)一步的，復(fù)數(shù)個所述紅外感應(yīng)器以總共50?150次/秒啟動速率來完成對上述輪式機(jī)器人每個不同角度的掃描。
[0011]一種機(jī)器人的行走控制方法，包括以下步驟，a、首先在室內(nèi)的各房間或走廊內(nèi)的天花板上布置復(fù)數(shù)個紅外光源，根據(jù)需要的不同位置的第二位置，規(guī)劃輪式機(jī)器人要行走的多個移動路徑，并根據(jù)需要的不同移動路徑，選擇其對應(yīng)正上方的紅外光源開啟，從而設(shè)定出多個不同的紅外光源發(fā)光組合并載入到中控臺，其中一個紅外光源發(fā)光組合對應(yīng)控制一個移動路徑山、當(dāng)用戶需要輪式機(jī)器人由第一位置移位到一第二位置，通過中控臺輸入指令，中控臺控制其中一組紅外光源發(fā)光組合開啟，其他的紅外光源處于關(guān)閉狀態(tài)，位于第一位置處的輪式機(jī)器人便從第一位置出發(fā)時，其上的所述識別單元對其在行走過程中依次經(jīng)過的紅外光源進(jìn)行識別，并且根據(jù)在當(dāng)前紅外光源的指引，控制單元操控行走單元朝著當(dāng)前紅外光源的正下方移位，當(dāng)輪式機(jī)器人正好位于當(dāng)前紅外光源的正下方移位時，所述識別單元能夠剛好感應(yīng)到下個紅外光源，并且根據(jù)在下個紅外光源的指引，控制單元操控行走單元朝著下個紅外光源的正下方移位，重復(fù)上述步驟直到移位到最后一個紅外光源的正下方，所述輪式機(jī)器人即可到達(dá)第二位置。
[0012]進(jìn)一步的，在步驟b中，輪式機(jī)器人移位過程時，所述紅外光源至少包括一前頂點、一左側(cè)點以及一右側(cè)點，所述識別單元對其在行走過程中依次經(jīng)過的紅外光源進(jìn)行識別過程中，先根據(jù)前頂點確定行走方向，其中前頂點與所述識別單元連線為導(dǎo)航引線；當(dāng)所述左側(cè)點和右側(cè)點均位于所述導(dǎo)航引線的右側(cè)，控制單元判斷輪式機(jī)器人已經(jīng)向左側(cè)偏離，控制單元即可控制行動單元向右移位進(jìn)行方向修正；當(dāng)所述左側(cè)點和右側(cè)點均位于所述導(dǎo)航引線的左側(cè)，控制單元判斷輪式機(jī)器人已經(jīng)向右側(cè)偏離，控制單元即可控制行動單元向左移位進(jìn)行方向修正。
[0013]進(jìn)一步的，所述輪式機(jī)器人還包括障礙物感測單元，所述障礙物感測單元包括復(fù)數(shù)個交錯分布于所述輪式機(jī)器人外部的紅外感應(yīng)器以及通過掃描的方式控制該復(fù)數(shù)紅外感應(yīng)器逐個啟動的處理開關(guān)，其中一紅外感應(yīng)器啟動后，在它之前的紅外感應(yīng)器關(guān)閉，所述處理開關(guān)的輸出端連接于所述控制單元的使能端。
[0014]進(jìn)一步的，各紅外感應(yīng)器呈環(huán)形等角度間隔布置所述輪式機(jī)器人的外側(cè)，并且以總共50?150次/秒啟動速率來完成對上述輪式機(jī)器人每個不同角度的掃描。
[0015]進(jìn)一步的，所述步驟b還包括，步驟bl:移位過程時，第一個紅外感應(yīng)器啟動，先對其所在的角度發(fā)射紅外線，判斷在該角度方向上的特定距離內(nèi)有無障礙物，并且將該信息暫存到處理開關(guān)內(nèi)，然后處理開關(guān)將第一個紅外感應(yīng)器關(guān)閉，并同時打開與其相鄰的第二個紅外感應(yīng)器，然后對其所在的角度發(fā)射紅外線，判斷是否有障礙物并且將該信息暫存到處理開關(guān)內(nèi)，重復(fù)上述操作，使得所述輪式機(jī)器人上的紅外感應(yīng)器逐個進(jìn)行啟動，并且其中一紅外感應(yīng)器啟動后，在它之前的紅外感應(yīng)器關(guān)閉；步驟b2:在各紅外感應(yīng)器均完成掃描障礙物動作后，處理開關(guān)則將障礙物的位置信息輸送至控制單元，控制單元則優(yōu)先控制行走單元朝著遠(yuǎn)離障礙物的方向移位；之后再根據(jù)所述前頂點確定行走方向，其中前頂點與所述識別單元連線為導(dǎo)航引線，當(dāng)所述左側(cè)點和右側(cè)點均位于所述導(dǎo)航引線的右側(cè)，控制單元判斷輪式機(jī)器人已經(jīng)向左側(cè)偏離，控制單元即可控制行動單元向右移位進(jìn)行方向修正，當(dāng)所述左側(cè)點和右側(cè)點均位于所述導(dǎo)航引線的左側(cè)，控制單元判斷輪式機(jī)器人已經(jīng)向右側(cè)偏離，控制單元即可控制行動單元向左移位進(jìn)行方向修正；最后再根據(jù)紅外光源的指引，調(diào)整所述移位單元動作，使其按照朝向當(dāng)前紅外光源正下方的位置進(jìn)行移位；步驟b3:移位過程中重復(fù)步驟bl和b2直到到達(dá)第二位置。
[0016]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果在于:
1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、實用性強(qiáng)，通過中控臺來控制多個不同的紅外光源發(fā)光組合進(jìn)行啟動，由于每組紅外光源發(fā)光組合均對應(yīng)有一個移動路徑，因而本發(fā)明對于機(jī)器人的行走路徑選擇完全是通過中控臺實現(xiàn)，對輪式機(jī)器人的智能化要求大大降低，有利于節(jié)省機(jī)器人的制造成本，而且可以能夠滿足自身控制精度和運(yùn)行效率的基本要求。
[0017]2、在本發(fā)明中，識別單元是基于紅外識別技術(shù)而構(gòu)件的，因而可以大大地減少受光照等周圍環(huán)境的影響作用，有利于提高導(dǎo)航的精確度和穩(wěn)定性。
[0018]3、在本發(fā)明中，通過在天花板設(shè)置紅外光源，這樣有利于中控臺對移動路徑進(jìn)行調(diào)整和修正，其運(yùn)算量要小的多并且穩(wěn)定性好。
[0019]4、在本發(fā)明中，通過設(shè)置一前頂點、一左側(cè)