專利名稱：室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人初步定位充電座的電子輔助系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人初步定位充電座的電子輔助系統(tǒng)，屬于自動(dòng)控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人已經(jīng)開始應(yīng)用到實(shí)際家庭環(huán)境，以及公共場(chǎng)所，比如博物館、展覽館、機(jī)場(chǎng)候機(jī)廳、火車站候車廳等?？梢赃M(jìn)行地面清掃，引導(dǎo)游客觀光游覽，或者提供信息服務(wù)和路徑指引。但是因?yàn)槭覂?nèi)移動(dòng)機(jī)器人具有移動(dòng)性，能源來自于自身攜帶的可充電電池，當(dāng)電池耗盡時(shí)，需要找到充電座進(jìn)行充電。目前，針對(duì)該問題所采取的方案，只能解決小區(qū)域范圍內(nèi)的充電座尋找問題。如，專利ZL 02138302.2是在充電座上設(shè)置條碼，以幫助自動(dòng)吸塵器確定自己的相對(duì)位置。該方案覆蓋范圍較大，但是對(duì)角度要求高，并且定位過程復(fù)雜，效率不高。專利ZL 200410014011.1在自動(dòng)吸塵器的尾部設(shè)置充電電極和紅外接收探頭，側(cè)面也設(shè)置紅外接收探頭，充電座設(shè)置了充電電極和紅外發(fā)射裝置。該方案方法簡(jiǎn)單，但是覆蓋范圍小，自動(dòng)吸塵器找到充電座的平均時(shí)間很長(zhǎng)。專利ZL 200520065314.6采用設(shè)置在充電座正前方的紅外線發(fā)射管引導(dǎo)吸塵機(jī)器人與充電座進(jìn)行對(duì)接。由于紅外線發(fā)射管的功率和發(fā)射角的限制，該方案效率低，難以用于到實(shí)際應(yīng)用中。而專利ZL 200510129650.7在清潔機(jī)器人上設(shè)置了拍攝充電座圖像的攝像機(jī)單元，利用充電座的圖像信息檢測(cè)充電座的方向和位置，由此正確并迅速的返回充電座。該方案不僅系統(tǒng)成本高，受環(huán)境光線影響，并且隨著距離的增加，分辨率不斷降低。在大環(huán)境下，室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人尋找相對(duì)很小的充電座，具有難度大、成功率低的特點(diǎn)。本專利采用覆蓋范圍大，并且功率可調(diào)的射頻發(fā)射信號(hào)作為充電座的特征信號(hào)，引導(dǎo)室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)入充電座的近距離位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中的回歸充電問題，采用覆蓋范圍大的射頻信號(hào)作為充電座的特征信號(hào)，并通過射頻功率的動(dòng)態(tài)變化，引導(dǎo)室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人靠近充電座，為后續(xù)進(jìn)行對(duì)接充電做好準(zhǔn)備。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人初步定位充電座的電子輔助系統(tǒng)，所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人在前端設(shè)置充電電極公端，所述的充電座包括設(shè)置在前端的充電電極母端和側(cè)面的電源插孔，所述的電子輔助系統(tǒng)包括設(shè)置在所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人內(nèi)部的主控電子裝置和設(shè)置在所述的充電座內(nèi)部的充電座電子裝置，所述的主控電子裝置設(shè)置充電電路與所述的充電電極公端連接，所述的充電電路輸出連接所述的充電電池，所述的充電電池輸出連接電源電路，所述電源電路輸出系統(tǒng)電源為后續(xù)電路提供電源，還包括處理器，所述的處理器輸出控制人機(jī)界面模塊、障礙物檢測(cè)模塊、行走驅(qū)動(dòng)模塊和任務(wù)執(zhí)行模塊，所述的充電座電子裝置設(shè)置進(jìn)行集中控制的微控器，與所述的電源插孔連接的變壓電路，與所述的變壓電路連接的電流檢測(cè)電路，與所述的電流檢測(cè)電路連接的開關(guān)管，所述的開關(guān)管由所述的微控器控制，所述的開關(guān)管連接所述的充電電極母端，所述的主控電子裝置，設(shè)置與所述的處理器連接的射頻接收電路，以及設(shè)置在所述的處理器中的回歸控制策略，所述的充電座電子裝置，設(shè)置與所述的微控器連接的射頻發(fā)射電路，所述的射頻發(fā)射電路設(shè)置功率調(diào)節(jié)電路，射頻的最大覆蓋范圍為L(zhǎng),最小覆蓋范圍為S。所述的射頻接收電路與所述的射頻發(fā)射電路，設(shè)置相同的工作頻率。所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人結(jié)束工作任務(wù)或者所述的充電電池需要充電的時(shí)候，所述的處理器啟動(dòng)所述的回歸控制策略，所述的回歸控制策略包括以下步驟:
(1)、所述的射頻發(fā)射電路通過所述的功率調(diào)節(jié)電路不斷調(diào)節(jié)發(fā)射功率，使覆蓋范圍從最大覆蓋范圍L逐漸變化為最小覆蓋范圍S，然后又從最大覆蓋范圍L逐漸變化為最小覆蓋范圍S，循環(huán)往復(fù)，時(shí)間周期為T ;所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人四處游走，所述的處理器開啟所述的射頻接收電路，當(dāng)所述的處理器接收到所述的充電座電子控制裝置發(fā)送的特征射頻信號(hào)，則所述的處理器判斷所述的充電座就在附近，控制所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人原地等待；
(2)當(dāng)所述的處理器不能接收到所述的特征射頻信號(hào)時(shí)，所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人開始向前、后后、向左和向右行行走，直到重新接收到所述的特征射頻數(shù)據(jù)；
(3)、重復(fù)步驟(2)直到在所述的時(shí)間周期T中，所述的移動(dòng)機(jī)器人都能接收到所述的特征射頻信號(hào)，則所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人處在所述的充電座附近，距離在所述的最小覆蓋范圍S以內(nèi)。實(shí)施本發(fā)明的積極效果是:1、射頻信號(hào)覆蓋范圍廣，可以幫助室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人迅速回到充電座的附近；2、射頻信號(hào)覆蓋動(dòng)態(tài)變化，可精確定位充電座的具體位置。


圖1是主控電子裝置的原理框 圖2是充電座電子裝置的原理框 圖3是室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人的回歸路徑示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
參照?qǐng)D1 一 3，一種室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人初步定位充電座的電子輔助系統(tǒng)。所述的充電座19包括設(shè)置在前端的充電電極母端17和側(cè)面的電源插孔13，所述的電源插孔13從外部接入電源，在所述的充電電極母端17輸出，所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人18在前端設(shè)置充電電極公端2，當(dāng)所述的充電電極公端2與所述的充電電極母端17充分接觸，所述的充電電極母端17輸出電源進(jìn)行充電。所述的充電電極母端17與所述充電電極公端2匹配，具有同樣的間距、高度和排布方式，可實(shí)現(xiàn)相互接觸。所述的電子輔助系統(tǒng)包括設(shè)置在所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人18內(nèi)部的主控電子裝置和設(shè)置在所述的充電座19內(nèi)部的充電座電子裝置。
所述的主控電子裝置設(shè)置充電電路3與所述的充電電極公端2連接，所述的充電電路3輸出連接所述的充電電池4，所述的充電電池4輸出連接電源電路5，還包括處理器1，所述的處理器I輸出控制人機(jī)界面模塊6、障礙物檢測(cè)模塊7、行走驅(qū)動(dòng)模塊8和任務(wù)執(zhí)行模塊9。所述的充電電路3負(fù)責(zé)將所述的充電電極公端2輸入的電源進(jìn)行轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓，然后輸出給所述的充電電池4進(jìn)行充電，充電過程中所述的充電電路3負(fù)責(zé)充電控制，所述電源電路5生成并輸出系統(tǒng)電源為后續(xù)電路提供電源。所述的處理器I負(fù)責(zé)進(jìn)行集中控制，內(nèi)部設(shè)置進(jìn)行充電座尋找和定位的回歸控制策略。所述的人機(jī)界面模塊6負(fù)責(zé)進(jìn)行指令的輸入和狀態(tài)信息的顯示，包括按鍵、觸摸屏，以及LCD顯示屏和LED顯示燈。所述的障礙物檢測(cè)模塊7進(jìn)行檢測(cè)所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人18周圍的環(huán)境狀況，為移動(dòng)過程中避免碰撞提供信息。行走驅(qū)動(dòng)模塊8實(shí)現(xiàn)所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人18進(jìn)行前進(jìn)，后退，以及任意角度旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)。所述的任務(wù)執(zhí)行模塊9負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人18設(shè)定的任務(wù)，比如地面清潔、導(dǎo)游等。所述的充電座電子裝置設(shè)置進(jìn)行集中控制的微控器11，與所述的電源插孔13連接的變壓電路14，與所述的變壓電路14連接的電流檢測(cè)電路15，與所述的電流檢測(cè)電路15連接的開關(guān)管16，所述的開關(guān)管16由所述的微控器11控制，所述的開關(guān)管16連接所述的充電電極母端17。所述的變壓電路14將所述的電源插孔13輸入的電源進(jìn)行變換和穩(wěn)壓，并輸出給所述的電流檢測(cè)電路15。所述的微控器11根據(jù)所述的電流檢測(cè)電路15的輸出，可以判斷所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人18是否在充電，充電電流是否過大，因此可以關(guān)斷、打開或者PWM控制所述的開關(guān)管16，以限制充電電流不會(huì)過大。所述的主控電子裝置，設(shè)置與所述的處理器I連接的射頻接收電路10，所述的充電座電子裝置，設(shè)置與所述的微控器11連接的射頻發(fā)射電路12。所述的射頻發(fā)射電路12，設(shè)置超再生射頻發(fā)射電路，接收所述的微控器11的輸出數(shù)據(jù)，以射頻信號(hào)的方式發(fā)射出去，所述的射頻接收電路10，設(shè)置超再生射頻接收電路，接收射頻信號(hào)并輸出數(shù)據(jù)到所述的處理器I。所述的射頻接收電路10與所述的射頻發(fā)射電路12，設(shè)置相同的工作頻率，可實(shí)現(xiàn)相互之間的通訊。所述的射頻發(fā)射電路12設(shè)置功率調(diào)節(jié)電路，射頻范圍可以調(diào)節(jié)，其最大覆蓋范圍為L(zhǎng),最小覆蓋范圍為S。所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人18結(jié)束工作任務(wù)或者所述的充電電池4需要充電的時(shí)候，所述的處理器I啟動(dòng)所述的回歸控制策略，所述的回歸控制策略包括以下步驟:
(1)、所述的射頻發(fā)射電路12通過所述的功率調(diào)節(jié)電路不斷調(diào)節(jié)發(fā)射功率，發(fā)射特征射頻信號(hào)，使覆蓋范圍從最大覆蓋范圍L逐漸變化為最小覆蓋范圍S，然后又從最大覆蓋范圍L逐漸變化為最小覆蓋范圍S，循環(huán)往復(fù)，時(shí)間周期為T ;所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人18四處游走，所述的處理器I開啟所述的射頻接收電路10，當(dāng)所述的處理器I接收到所述的充電座電子控制裝置發(fā)送的特征射頻信號(hào)，則所述的處理器I判斷所述的充電座19就在附近，控制所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人18原地等待；
(2)當(dāng)所述的處理器I不能接收到所述的特征射頻信號(hào)時(shí)，所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人18開始向前、后后、向左和向右行行走，直到重新接收到所述的特征射頻信號(hào)；
(3)、重復(fù)步驟(2)直到在所述的時(shí)間周期T中，所述的移動(dòng)機(jī)器人都能接收到所述的特征射頻信號(hào)，則所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人18處在所述的充電座19附近，距離在所述的最小覆蓋范圍S以內(nèi)。如圖3所示，所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人18在大環(huán)境下首先搜索特征射頻信號(hào)，當(dāng)收到以后所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人18只能判斷所述的充電座19處于附近位置，但是在具體哪個(gè)方向是無法判斷的，因此設(shè)計(jì)所述的射頻發(fā)射電路12通過所述的功率調(diào)節(jié)電路不斷調(diào)節(jié)發(fā)射功率，變換射頻覆蓋范圍，從而引導(dǎo)所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人18不斷靠近所述的充電座19。綜上所述，本發(fā)明采用覆蓋范圍大的射頻信號(hào)作為充電座的特征信號(hào)，并通過射頻功率的動(dòng)態(tài)變化，弓I導(dǎo)室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人靠近充電座，為后續(xù)進(jìn)行更加精確的對(duì)接充電做好準(zhǔn)備。這樣就明顯縮短大環(huán)境下室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人定位充電座的時(shí)間，提高了效率。
權(quán)利要求
1.室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人初步定位充電座的電子輔助系統(tǒng)，所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人在前端設(shè)置充電電極公端，所述的充電座包括設(shè)置在前端的充電電極母端和側(cè)面的電源插孔，所述的電子輔助系統(tǒng)包括設(shè)置在所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人內(nèi)部的主控電子裝置和設(shè)置在所述的充電座內(nèi)部的充電座電子裝置，所述的主控電子裝置設(shè)置充電電路與所述的充電電極公端連接，所述的充電電路輸出連接所述的充電電池，所述的充電電池輸出連接電源電路，所述電源電路輸出系統(tǒng)電源為后續(xù)電路提供電源，還包括處理器，所述的處理器輸出控制人機(jī)界面模塊、障礙物檢測(cè)模塊、行走驅(qū)動(dòng)模塊和任務(wù)執(zhí)行模塊，所述的充電座電子裝置設(shè)置進(jìn)行集中控制的微控器，與所述的電源插孔連接的變壓電路，與所述的變壓電路連接的電流檢測(cè)電路，與所述的電流檢測(cè)電路連接的開關(guān)管，所述的開關(guān)管由所述的微控器控制，所述的開關(guān)管連接所述的充電電極母端，其特征在于:所述的主控電子裝置，設(shè)置與所述的處理器連接的射頻接收電路，以及設(shè)置在所述的處理器中的回歸控制策略，所述的充電座電子裝置，設(shè)置與所述的微控器連接的射頻發(fā)射電路，所述的射頻發(fā)射電路設(shè)置功率調(diào)節(jié)電路，射頻的最大覆蓋范圍為L(zhǎng)，最小覆蓋范圍為S。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人初步定位充電座的電子輔助系統(tǒng)，其特征是:所述的射頻接收電路與所述的射頻發(fā)射電路，設(shè)置相同的工作頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人初步定位充電座的電子輔助系統(tǒng)，其特征是:所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人結(jié)束工作任務(wù)或者所述的充電電池需要充電的時(shí)候，所述的處理器啟動(dòng)所述的回歸控制策略，所述的回歸控制策略包括以下步驟: (1)、所述的射頻發(fā)射電路通過所述的功率調(diào)節(jié)電路不斷調(diào)節(jié)發(fā)射功率，使覆蓋范圍從最大覆蓋范圍L逐漸變化為最小覆蓋范圍S，然后又從最大覆蓋范圍L逐漸變化為最小覆蓋范圍S，循環(huán)往復(fù)，時(shí)間周期為T ;所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人四處游走，所述的處理器開啟所述的射頻接收電路，當(dāng)所述的處理器接收到所述的充電座電子控制裝置發(fā)送的特征射頻信號(hào)，則所述的處理器判斷所述的充電座就在附近，控制所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人原地等待； (2)當(dāng)所述的處理器不能接收到所述的特征射頻信號(hào)時(shí)，所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人開始向前、后后、向左和向右行行走，直到重新接收到所述的特征射頻數(shù)據(jù)； (3)、重復(fù)步驟(2)直到在所述的時(shí)間周期T中，所述的移動(dòng)機(jī)器人都能接收到所述的特征射頻信號(hào)，則所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人處在所述的充電座附近，距離在所述的最小覆蓋范圍S以內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人初步定位充電座的電子輔助系統(tǒng)，所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人在前端設(shè)置充電電極公端，所述的充電座包括設(shè)置在前端的充電電極母端和側(cè)面的電源插孔，所述的電子輔助系統(tǒng)包括設(shè)置在所述的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人內(nèi)部的主控電子裝置和設(shè)置在所述的充電座內(nèi)部的充電座電子裝置，所述的主控電子裝置，設(shè)置處理器，與所述的處理器連接的射頻接收電路，以及設(shè)置在所述的處理器中的回歸控制策略，所述的充電座電子裝置，設(shè)置微控器，與所述的微控器連接的射頻發(fā)射電路，所述的射頻發(fā)射電路設(shè)置功率調(diào)節(jié)電路，射頻的最大覆蓋范圍為L(zhǎng)，最小覆蓋范圍為S。實(shí)施本發(fā)明以后，通過精心的電路設(shè)計(jì)和回歸控制策略設(shè)計(jì)，縮短了室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人尋找充電座的時(shí)間，提高了效率。
文檔編號(hào)G05D1/02GK103149934SQ201310060808
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者劉瑜, 程曉東 申請(qǐng)人:慈溪思達(dá)電子科技有限公司