[發(fā)明專利]一種機(jī)器人貼邊運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010466339.6
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111538338B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張斌;陳凱;李亮;張歲寒;羅新亮;廖國勇;王道鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙中聯(lián)重科環(huán)境產(chǎn)業(yè)有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 長沙智嶸專利代理事務(wù)所(普通合伙) 43211
• 代理人: 黃海波

1.一種機(jī)器人貼邊運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

第一傳感單元，用于水平采集機(jī)器人前方點(diǎn)云數(shù)據(jù)及墻壁或最近障礙物距離值；

第二傳感單元，用于采集機(jī)器人右側(cè)墻壁或最近障礙物距離值；

第三傳感單元，用于垂直采集機(jī)器人右前方45°的點(diǎn)云數(shù)據(jù)及最近障礙物距離值；

工控機(jī)，用于根據(jù)所述第一傳感單元、第二傳感單元、第三傳感單元采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)、墻壁或最近障礙物距離值發(fā)送控制指令使機(jī)器人按設(shè)定運(yùn)動(dòng)策略沿走廊貼邊運(yùn)動(dòng)，最終回到并停靠于起點(diǎn)位置，具體包括：

獲取機(jī)器人前方最小距離探測值LF和右側(cè)方的最小距離探測值LR；

當(dāng)所識別的機(jī)器人前方所處空間區(qū)域類型為平直區(qū)域時(shí)，控制機(jī)器人按設(shè)定速度保持前行，且滿足條件：(LFLF0)(-eL0-LC0e)，其中e為允許誤差，LF0為預(yù)設(shè)的前方安全距離,LC0為預(yù)設(shè)的右側(cè)方安全距離，L0為LF和LR之中的最小值；

當(dāng)機(jī)器人右前方存在門時(shí)，控制機(jī)器人按設(shè)定速度保持前行，且滿足條件：(LFLF0)(-eL0-LC0e)；

當(dāng)所識別的機(jī)器人前方所處空間區(qū)域類型為右拐彎平直區(qū)域時(shí)，先控制機(jī)器人行進(jìn)到第二傳感單元檢測不到墻壁或者障礙物，接著控制機(jī)器人向右旋轉(zhuǎn)90°，直到滿足條件：(LFLF0)(-eL0-LC0e)，然后繼續(xù)前行；

當(dāng)所識別的機(jī)器人前方所處空間區(qū)域類型為左拐彎平直區(qū)域時(shí)，先控制機(jī)器人繼續(xù)行進(jìn)直到第一傳感單元探測距離等于LF0，接著控制機(jī)器人向左旋轉(zhuǎn)90°，直到滿足條件：(LFLF0)(-eL0-LC0e)，然后繼續(xù)前行；

當(dāng)所識別的機(jī)器人前方所處空間區(qū)域類型為T型通道時(shí)，先控制機(jī)器人行進(jìn)到第二傳感單元檢測不到墻壁或者障礙物，接著控制機(jī)器人向右旋轉(zhuǎn)90°，直到滿足條件：(LFLF0)(-eL0-LC0e)，然后繼續(xù)前行；

當(dāng)所識別的機(jī)器人前方所處空間區(qū)域類型為封閉通道時(shí)，先控制機(jī)器人繼續(xù)行進(jìn)直到第一傳感單元探測距離等于LF0，接著控制機(jī)器人向左旋轉(zhuǎn)90°，直到滿足條件：(LFLF0)(-eL0-LC0e)，然后繼續(xù)前行直到第一傳感單元探測距離等于LF0，接著控制機(jī)器人向左旋轉(zhuǎn)90°，直到滿足條件：(LFLF0)(-eL0-LC0e)，接著繼續(xù)前行；

當(dāng)所識別的機(jī)器人前方所處空間區(qū)域類型為開闊區(qū)域時(shí)，控制機(jī)器人按設(shè)定速度保持前行，且滿足條件：(LFLF0)(-eL0-LC0e)；

當(dāng)機(jī)器人在作業(yè)完畢回到起點(diǎn)時(shí)，通過識別設(shè)置在起點(diǎn)的停靠標(biāo)志向機(jī)器人發(fā)送停機(jī)指令，完成機(jī)器人自主停靠。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人貼邊運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，

所述第一傳感單元包括：以機(jī)器人行走方向?yàn)檩S線對稱設(shè)置的兩個(gè)超聲波雙探頭模組(2)、兩個(gè)單點(diǎn)激光雷達(dá)(3)、用于掃描前方水平180°范圍進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集的水平單線激光雷達(dá)(1)；

所述第二傳感單元包括：以垂直機(jī)器人行走方向?yàn)檩S線對稱設(shè)置的兩超聲波雙探頭模組(2)、兩單點(diǎn)激光雷達(dá)(3)；

所述第三傳感單元包括：垂直單線激光雷達(dá)，安裝設(shè)置在所述機(jī)器人右前方45°，且其垂直掃描夾角涵蓋天花板至地面之間的墻面；

所述單點(diǎn)激光雷達(dá)(3)的安裝高度離地3～8cm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)器人貼邊運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

慣性測量單元，所述慣性測量單元與所述工控機(jī)電路連接，用于機(jī)器人第一次沿走廊貼邊運(yùn)動(dòng)時(shí)按一定頻率記錄IMU數(shù)據(jù)，所述的IMU數(shù)據(jù)包括拐彎時(shí)的角速度及對應(yīng)的時(shí)間戳，所述工控機(jī)還用于根據(jù)第一次沿走廊貼邊運(yùn)動(dòng)時(shí)采集的角速度及對應(yīng)的時(shí)間戳對所述機(jī)器人再次沿走廊貼邊運(yùn)動(dòng)過程中對拐彎前的行走速度和拐彎角度進(jìn)行修正；

防撞保護(hù)單元，設(shè)置在所述機(jī)器人右側(cè)，所述防撞保護(hù)單元包括機(jī)械電氣單元和/或機(jī)械單元，所述機(jī)械電氣單元包括固定在機(jī)器人右側(cè)的機(jī)械彈簧裝置、設(shè)置在所述機(jī)械彈簧裝置前端的導(dǎo)輪、與整車控制器電路連接的限位開關(guān)，當(dāng)導(dǎo)輪將所述機(jī)械彈簧裝置長度壓縮至設(shè)定之后，所述限位開關(guān)向整車控制器發(fā)送控制信號對機(jī)器人進(jìn)行制動(dòng)；所述機(jī)械單元包括固定在機(jī)器人右側(cè)的機(jī)械裝置、設(shè)置在所述機(jī)械裝置前端的導(dǎo)輪。