[發(fā)明專利]跟隨機器人以及跟隨控制方法、跟隨控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110261544.3
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113110413B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊勇;盧泰錫
• 申請（專利權(quán)）人: 成都永奉科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 賴林東

本發(fā)明涉及跟隨機器人技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種跟隨機器人以及跟隨控制方法、跟隨控制系統(tǒng)。其中，跟隨控制方法包括：周期性獲取跟隨目標與跟隨機器人之間的相對位置；判斷相對位置是否超出跟隨機器人預(yù)設(shè)的跟隨范圍，若未超出跟隨范圍則基于相對位置獲取輸出速度；判斷跟隨機器人運動方向是否有障礙物，若有障礙物則獲取避障線速度，并以避障線速度作為跟隨機器人的驅(qū)動速度；若無障礙物則以輸出速度作為跟隨機器人的驅(qū)動速度。本發(fā)明具有響應(yīng)快，環(huán)境適應(yīng)性高，輸出穩(wěn)定，運動自然，以及易調(diào)參和邏輯模塊化高的特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及跟隨機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種跟隨機器人以及跟隨控制方法、跟隨控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

載物車在生活中的職能就是運送貨物，比如超市的購物車、圖書館的運貨小車等，它們增大了人們的單次搬運容量，提高了工作效率。隨著科技與經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的要求越來越高，于是各類智能設(shè)備相繼出現(xiàn)，方便了我們的生活。伴隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，為解放人類雙手，使人類無需人力推動載物車，人們開發(fā)了一種能自動跟隨使用者的載物車，并將其應(yīng)用在大型商場、超市、圖書館和智能家居等領(lǐng)域，為人們帶來更多智能技術(shù)的使用體驗。

跟隨機器人是指通過定位裝置確定用戶相對位置并跟隨用戶運動而運動的智能車。在定位系統(tǒng)獲取用戶相對位置后跟隨機器人需要精確快速的調(diào)整驅(qū)動系統(tǒng)輸出適當(dāng)?shù)墓β室哉{(diào)整自身位置，而如何將用戶的相對坐標轉(zhuǎn)換為驅(qū)動器輸出功率的方法稱之為跟隨控制算法。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種跟隨機器人以及跟隨控制方法、跟隨控制系統(tǒng)，具有響應(yīng)快，環(huán)境適應(yīng)性高，輸出穩(wěn)定，運動自然，以及易調(diào)參和邏輯模塊化高的特點。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種跟隨控制方法，包括：周期性獲取跟隨目標與跟隨機器人之間的相對位置；判斷相對位置是否超出跟隨機器人預(yù)設(shè)的跟隨范圍，若未超出跟隨范圍則基于相對位置獲取輸出速度；判斷跟隨機器人運動方向是否有障礙物，若有障礙物則獲取避障線速度，并以避障線速度作為跟隨機器人的驅(qū)動速度；若無障礙物則以輸出速度作為跟隨機器人的驅(qū)動速度。

作為一種優(yōu)選的方式，獲取相對位置的方法包括：以跟隨機器人為原點構(gòu)建相對坐標系；基于跟隨目標在相對坐標系上的相對坐標獲得相對位置。

作為一種優(yōu)選的方式，相對位置包括相對距離和相對角度，輸出速度包括輸出線速度和輸出角速度，獲取輸出速度的方法包括：將相對距離輸入預(yù)設(shè)的PID線速度算法獲得輸出線速度；將相對角度輸入預(yù)設(shè)的PID角速度算法獲得輸出角速度。

作為一種優(yōu)選的方式，獲取避障線速度的方法包括：基于跟隨機器人預(yù)設(shè)的開始避障距離、緊急停車距離和停車預(yù)留距離構(gòu)建避障算法；將輸出線速度和跟隨機器人與障礙物之間的實際距離輸入避障算法獲得避障線速度。

作為一種優(yōu)選的方式，若相對位置超出跟隨范圍，則跟隨機器人待機并持續(xù)刷新相對位置。

作為一種優(yōu)選的方式，跟隨控制方法包括：獲取周期時間內(nèi)由當(dāng)前速度平滑變化到驅(qū)動速度的驅(qū)動加速度；其中，驅(qū)動加速度包括驅(qū)動線加速度和驅(qū)動角加速度。

同時，本發(fā)明還公開了一種跟隨控制系統(tǒng)，包括：

定位模塊，周期性獲取跟隨目標與跟隨機器人之間的相對位置；

速度模塊，判斷相對位置是否超出跟隨機器人預(yù)設(shè)的跟隨范圍，若未超出跟隨范圍則基于相對位置獲取輸出速度；

避障模塊，判斷跟隨機器人運動方向是否有障礙物，若有障礙物則獲取避障線速度；

驅(qū)動輸出模塊，判斷是否存在避障線速度，若存在避障線速度則以避障線速度作為跟隨機器人的驅(qū)動速度，若不存在避障線速度則以輸出速度作為跟隨機器人的驅(qū)動速度。