[發明專利]一種控制移動機器人與設備對接的方法和裝置

有效

• 申請號: 202310499482.9
• 申請日: 2023-05-06
• 公開（公告）號: CN116203974B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 楊毅;李睿;余凱;楊帥聰
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李微微

本發明公開了一種控制移動機器人與設備對接的方法和裝置，屬于移動機器人導航控制技術領域；通過使用本發明的對接控制方案，能夠有效提高對接成功率，提升對接過程機器人行走平滑度，拓展對接功能應用場景；本發明中使用的對接方案能夠允許對接設備位姿在較大范圍內挪動，不需要增加其它輔助定位設備，依賴機器人自身感知傳感器即可；本發明中使用的對接方法能夠根據實時檢測的對接設備位姿來動態調整機器人控制，保障在檢測結果存在一定誤差情況下機器人逐漸提高對接精度，能夠盡快與對接設備對接完成。

技術領域

本發明屬于移動機器人導航控制技術領域，特別是機器人與其它設備精確對接技術領域，具體涉及一種控制移動機器人與設備對接的方法和裝置。

背景技術

隨著移動機器人應用場景的擴展，很多場景下都需要移動機器人與其它靜止設備進行精確對接，以便協作完成相應功能，比如自動充電、自動加水、自動倒垃圾、自動上貨和卸貨等，在這些應用中都要求移動機器人能夠自動導航至靜止設備附近并控制機器人本體精確移動到靜止設備的某個相對位置。

現有技術中，基本都要求對接設備位置固定，且相對位置能夠精確獲取。一種是根據輔助設備，比如紅外或者磁條等，將車輛導航到對接面的正對軸線上，沿軸線進行對接；一種是在不同距離上根據攝像頭或激光雷達檢測對接設備位置后，將機器人導航到對接面的正對軸線上，沿軸線進行對接。上述方案中，在沿軸線對接前需要反復調整位姿滿足正對設備的要求，如果遠距離下檢測的對接設備位置不夠精確也會導致反復調整位姿，多次重復對接，對接成功率低且過程不平滑。而且對有最小轉彎半徑限制的機器人也不太適用，無法簡單地將其位姿調整到對接軸線上。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種控制移動機器人與設備對接的方法和裝置。

一種控制移動機器人與設備對接的方法，包括：

控制移動機器人導航至對接設備的預設距離范圍內；

根據移動機器人的位姿，控制移動機器人進行對接運動，所述對接運動包括三個階段中的部分或者全部；

所述三個階段分別是第一階段、第二階段和第三階段：其中，第一階段為移動機器人沿最小轉彎半徑r的圓弧進行運動；第二階段為移動機器人沿半徑大于r的圓弧進行運動，并可運動到對接設備正前方并對準；第三階段為移動機器人已經運動到對接設備正前方并對準，移動機器人沿直線對接上對接設備；

當移動機器人的位姿滿足第三階段條件時，則對接運動包括第三階段；

當移動機器人的位姿滿足第二階段條件時，則對接運動包括第二階段和第三階段；

否則對接運動包括第一階段、第二階段和第三階段。

較佳的，所述移動機器人導航到所述設備的預設距離范圍內具體包括：

移動機器人獲取對接設備的位姿；

移動機器人導航至對接設備前方的預設距離范圍內，以使所述移動機器人檢測到所述對接設備。

較佳的，所述第三階段條件包括：

其中，和分別為移動機器人當前位姿中的位置坐標和方向角；為對接時設定的橫向誤差限值，為對接時設定的方向角誤差限值；

較佳的，所述第二階段的圓弧，其所在圓的半徑R和圓心滿足如下條件之一：

1）移動機器人位于x軸左側，左轉向，即：

其中，x軸為對接設備坐標系的x軸，沿對接方向；

2）移動機器人位于x軸右側，右轉向，即：

；