CN107932520B - 一种分体机器人的操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分体机器人的操作方法，包括：运输设备移动至待操作区域的目标区域，运输设备上至少放置有一台操作设备；将运输设备上的操作设备依次放置到待操作区域上，操作设备独立执行操作；将位于待操作区域上的操作设备取回至运输设备上。本发明所提供的操作方法通过在一台运输设备上放置至少一台操作设备，操作设备可与运输设备分离后单独操作设备独立执行工作，避免了运输设备对操作设备的影响，操作效果可靠、均匀；当运输设备同时运输多个操作设备时，通过一对多的方式，提高对待操作区域的操作效率，多台操作设备在运输设备的协助下可以实现在待操作区域行间、串间等不能依靠操作设备直接移动达到的目标区域间转移，适用性提高。

Description

一种分体机器人的操作方法

技术领域

本发明涉及机器人操作技术领域，特别是涉及一种分体机器人的操作方法。

背景技术

随着机器人行业的发展，机器人的应用领域越来越广泛，例如清洗领域、喷漆领域等。

例如，在对一些特定区域进行清洗或者喷漆等工作中，一般采用人工控制操作设备，或者，由运输机拖动操作设备，并对操作设备进行控制等方式，完成指定的操作过程。

然而，人工操作效率低，人力资源需求量大，当需要执行特定操作的区域个数较多时，操作设备往往无法完成在不同区域之间的转移，需要一次性投入的操作设备数量非常庞大，施工成本投入巨大，操作设备维护任务繁重。

因此，如何有效提高分体机器人的效率和适用性，降低成本，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种分体机器人的操作方法，用于减少人力的投入，同时避免地形因素对操作效果的影响，操作效率高。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种分体机器人的操作方法，包括以下步骤：

运输设备移动至待操作区域的目标区域，所述运输设备上至少放置有一台操作设备；

将所述运输设备上的操作设备依次放置到所述待操作区域上，所述操作设备独立执行操作；

将位于所述待操作区域上的操作设备取回至所述运输设备上。

优选的，所述步骤“将所述运输设备上的操作设备依次放置到所述待操作区域上，所述操作设备独立执行操作”之后，还包括：

判断位于所述待操作区域上的操作设备是否完成操作，如果是，则执行所述步骤“将位于所述待操作区域上的操作设备取回至所述运输设备上”。

优选的，所述步骤“将位于所述待操作区域上的操作设备取回至所述运输设备上”之后还包括：

判断取回至所述运输设备上的操作设备的电量是否低于预设电量，如果是，则为所述操作设备充电；

所述运输设备将充电后的所述操作设备放置到待操作区域上。

优选的，还包括：

监测完成操作后的所述操作设备的电量是否低于预设电量，如果是，则将缺电的操作设备取回至所述运输设备上进行充电；或者，将缺电的操作设备取回至所述运输设备上，并控制所述运输设备移动至充电处为所述缺电的操作设备进行充电；或者，控制缺电的操作设备移动至所述待操作区域的边缘充电口处进行充电。

优选的，还包括：

检测所述运输设备的电量是否低于预设电量，如果是，则缺电的运输设备自主移动至充电处进行充电。

优选的，所述步骤“运输设备移动至待操作区域的目标区域”具体为：

控制所述运输设备向所述待操作区域移动，当所述运输设备的载机平台移动至所述待操作区域的目标区域时，停止移动。

优选的，所述步骤“将所述运输设备上的操作设备依次放置到所述待操作区域上”具体为：

获取所述运输设备上的操作设备的位置信息，并根据所述待操作区域的初始操作区域，得到所述操作设备需要移动的调节位移和/或调整角度；

控制位于所述运输设备上的搬运机构启动，并根据所述调节位移和/或调整角度将所述操作设备移动至所述待操作区域的初始操作区域。

优选的，所述步骤“将所述运输设备上的操作设备依次放置到所述待操作区域上”具体为：

将所述运输设备上的操作设备依次放置到相同或者不同的待操作区域上。

优选的，所述步骤“所述操作设备独立执行操作”具体为：

所述操作设备进入操作状态，并按照预设操作路径移动；当所述操作设备走完所述预设操作路径后停止移动，并将停留位置信息发送给所述运输设备，以待所述运输设备取回所述操作设备。

优选的，所述预设操作路径具体为：

预先规划的预设操作路径，或者，所述操作设备根据当前环境参数生成的预设操作路径。

本发明所提供的分体机器人的操作方法，包括：运输设备移动至待操作区域的目标区域，所述运输设备上至少放置有一台操作设备；将所述运输设备上的操作设备依次放置到所述待操作区域上，所述操作设备独立执行操作；将位于所述待操作区域上的操作设备取回至所述运输设备上。该操作方法通过在一台运输设备上放置至少一台操作设备，并且，通过操作设备可与运输设备分离后单独所述操作设备独立执行工作，避免了运输设备对操作设备的影响，操作效果可靠、均匀；同时，当运输设备同时运输多个操作设备时，通过一对多的方式，有效提高对待操作区域的操作效率，并且，多台操作设备在运输设备的协助下可以实现在待操作区域行间、串间等不能依靠操作设备直接移动达到的目标区域间转移，适用性提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的分体机器人的操作方法的流程图；

图2为本发明所提供的分体机器人设备的结构示意图；

图3为本发明所提供的分体机器人设备的俯视结构示意图；

图4为图3所示分体机器人设备的操作设备一种具体实施方式结构示意图；

图5为图3所示分体机器人设备的搬运***一种具体实施方式的结构示意图；

图6为图3所示分体机器人设备的搬运***另一种具体实施方式的结构示意图；

图7为本发明所提供的分体机器人设备的放板工作流程示意图；

图8为本发明所提供的分体机器人设备的换板工作流程示意图；

其中：1：运输设备；2：操作设备；2-1：操作执行元件；2-2：移动底盘；2-3：操作检测元件；2-4：抓取位；3：搬运***；3-1-1：伸缩部件；3-1-2：抓取部件及辅件；3-2-1：回转自由度关节；3-2-2：第一转动关节；3-2-3：第二转动关节；3-2-4：第三转动关节；4-待操作区域。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种分体机器人的操作方法，能够有效的降低对人力资源的利用，同时避免地形因素对操作效果的影响，操作效率高，操作效果好。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图8，图1为本发明所提供的分体机器人的操作方法的流程图；图2为本发明所提供的可分离作业的分体机器人设备的结构示意图；图3为本发明所提供的可分离作业的分体机器人设备的俯视结构示意图；图4为图3所示分体机器人设备的操作设备一种具体实施方式结构示意图；图5为图3所示分体机器人设备的搬运***一种具体实施方式的结构示意图；图6为图3所示分体机器人设备的搬运***另一种具体实施方式的结构示意图；图7为本发明所提供的分体机器人设备的放板工作流程示意图；图8为本发明所提供的分体机器人设备的换板工作流程示意图。

在该实施方式中，分体机器人的操作方法，可实现分离作业，包括以下步骤：

运输设备1移动至待操作区域4的目标区域，运输设备1上至少放置有一台操作设备2，具体的，运输设备1上可以放置一台或者两台或者更多台操作设备2；上述目标区域可以为待操作区域4的周边区域，或者能够满足搬运机构搬运行程的周边区域，当运输设备1移动至目标区域后，能够满足将操作设备2放置到待操作区域4上的目标区域均可，该目标区域的划分需要根据搬运机构的搬运行程而定；同时，上述运输设备1在自身控制器、导航设备以及驱动设备的共同作用下，自行移动至待操作区域4的目标区域；

将运输设备1上的操作设备2依次放置到待操作区域4上，具体的，运输设备1可以利用安装在运输设备1上的搬运机构将操作设备2放置到待操作区域4上，即运输设备1可自行完成移动、放置或取回操作设备2等工作；将操作设备2放置到待操作区域4后，操作设备2独立操作设备2独立执行操作，具体的，当操作设备2的个数为至少两个时，可以将各操作设备2依次放置在同一个待操作区域4的不同位置，或者将各操作设备2依次放置在不同的待操作区域4上；

将位于待操作区域4上的操作设备2取回至运输设备1上。

具体的，运输设备1上可以安装有载机平台，操作设备2放置在载机平台上，运输设备1的移动可以带动操作设备2移动，载机平台具体可以为摆渡平台或者其他能够放置操作设备2的平台。将操作设备2放置到待操作区域4上后，操作设备2可单独对待操作区域4进行操作，运输设备1可单独进行其他工作。

需要说明的是，该操作设备2可以放置在待操作区域4的任意位置，操作设备2可以自行巡边，并自行进行路径规划，在自身携带的控制器、导航设备以及驱动设备的共同协同下，自行完成对待操作区域4的清洗、喷涂、巡检等操作工作。

进一步，步骤“将运输设备1上的操作设备2依次放置到待操作区域4上，操作设备2独立执行操作”之后，还包括：

判断位于待操作区域4上的操作设备2是否完成操作，如果是，则执行步骤“将位于待操作区域4上的操作设备2取回至运输设备1上”，即当操作设备2完成工作后，运输设备1移动至待操作区域4的预设位置，将操作设备2取回至载机平台上，以备后续工作。

在上述各实施方式的基础上，步骤“将位于待操作区域4上的操作设备2取回至运输设备1上”之后还包括：

判断取回至运输设备1上的操作设备2的电量是否低于预设电量，如果是，则为操作设备2充电；

运输设备1将充电后的操作设备2放置到待操作区域4上。

具体的，操作设备2被取回至运输设备1上以后，当操作设备2的电量低于预设电量时，需要先为操作设备2充电，至少充至可完成下一个待操作区域4的工作的电量后，运输设备1将充电后的操作设备2放置到待操作区域4。

更具体的，上述为操作设备2充电，可以为运输设备1直接为操作设备2进行充电，或者，运输设备1移动至充电处为缺电的操作设备2进行充电。

需要说明的是，运输设备1可以将完成工作的操作设备2转移至任意其他待操作区域4上，当然，为了节省运输设备1的移动距离，可以将完成工作的操作设备2转移至最近距离的待操作区域4。

在上述各实施方式的基础上，还包括：

监测完成操作后的操作设备2的电量是否低于预设电量，如果是，则将缺电的操作设备2取回至运输设备1上进行充电；或者，将缺电的操作设备2取回至运输设备1上，运输设备1移动至充电处为缺电的操作设备2进行充电；或者，控制缺电的操作设备2移动至待操作区域4的边缘充电口处进行充电，当然，此时的操作设备2可在自身导航***、驱动***的作用，自主移动至待操作区域4的边缘充电口处进行充电。

具体的，对操作设备2电量的检测可以通过安装在操作设备2上的电量检测元件实现，对操作设备2电量的检测可以在操作设备2尚未离开待操作区域4时进行，也可以在操作完成后，转移至运输设备1后进行。

在上述各实施方式的基础上，还包括：

检测运输设备1的电量是否低于预设电量，如果是，则缺电的运输设备1移动至充电处进行充电。

具体的，运输设备1上安装有电量检测元件，通过获取运输设备1上的电量检测元件的检测结果，判断运输设备1的电量是否低于预设电量，如果是，则运输设备1的导航元件和驱动元件开启，缺电的运输设备1可自主移动至充电处进行充电。

在上述各实施方式的基础上，还包括：

检测操作设备2是否完成工作或者电量是否低于预设电量，如果是，则控制操作设备2发出报警信号，运输设备1可以通过接受操作设备2发出的报警信号，对操作设备2进行充电或者转移至其他待操作区域4上。

这里需要说明是，当操作设备2正在操作过程中，预设电量可以为根据操作设备2尚需操作的路径的距离实时计算出的电量，也可以为预先设定的电量。

在上述各实施方式的基础上，步骤“运输设备1移动至待操作区域4的目标区域”具体为：

运输设备1向待操作区域4移动，当运输设备1的载机平台移动至待操作区域4的目标区域时，停止移动。

当带操作区域4为条形区域时，可以优选将运输设备1移动至待操作区域4的行端，然后将操作设备2放置在待操作区域4的边缘位置，可以降低操作设备2的巡边时间，提高操作效率。

在上述各实施方式的基础上，步骤“将运输设备1上的操作设备2依次放置到待操作区域4上”具体为：

获取运输设备1上的操作设备2的位置信息，并根据待操作区域4的初始操作区域，得到操作设备2需要移动的调节位移和/或调整角度；该初始操作区域可以为待操作区域4的任意位置，即操作设备2可以放置在待操作区域4的任意位置，当然，初始操作区域的划分同样需要考虑搬运机构的搬运行程。

控制位于运输设备1上的搬运机构启动，并根据调节位移和/或调整角度将操作设备2移动至待操作区域4的初始操作区域。

具体的，搬运机构具体可以为具有抓具的机械臂，或者，其他能够实现操作设备2转移的搬运机构，运输设备1上安装有可控制搬运机构动作的控制器，并且，运输设备1自身的控制器还可以控制其自身携带的导航***或驱动***等进行自主充电、移动、搬运操作设备2等工作。。

在上述各实施方式的基础上，步骤“将运输设备1上的操作设备2依次放置到待操作区域4上”具体为：

将运输设备1上的操作设备2依次放置到相同或者不同的待操作区域上。

具体的，待操作区域可以划分为多个不同的待操作子区域，可以在待操作区域的两端各放置一个操作设备2，两个操作设备2分别从待操作区域的两端开始操作，直至中间位置；当操作设备2放置在同一个待操作区域上时，可以在前后操作设备2之间间隔预设时间，或者，可以在同一个待操作区域上的不同目标区域放置操作设备2，以实现同一个待操作区域上有多个操作设备2同时工作的状态，以提高操作效果。当然，可以将各操作设备2放置在不同的待操作区域上，如图7和图8所示，当然，也可以在不同待操作区域上放置不同数量的操作设备2，具体可以根据待操作区域4的污渍程度或者待操作区域的面积而定。

在上述各实施方式的基础上，步骤“操作设备2独立执行操作”具体为：

操作设备2进入操作状态，并按照预设操作路径移动；当操作设备2走完预设操作路径后停止移动，并将停留位置发送给运输设备1，以待运输设备1取回操作设备2。

具体的，操作设备2与运输设备1之间通讯连接，操作设备2可以在任意位置停留，并将停留位置信息发送给运输设备1，运输设备1根据接收到的操作设备2的停留位置信息，将操作设备2取回，该方法无需设定初始位置和终止位置，移动更加灵活，操作更加便捷，适用范围和应用领域更加广泛。

优选的，预设操作路径具体为：

预先规划的预设操作路径，即由控制器预先规划的路径，或者，操作设备2根据当前环境参数生成的预设操作路径，具体的，当前环境参数可以为待操作区域或者待操作区域阵列行的污渍程度、尺寸参数，或者操作设备2的数量，以及操作设备2的电量、功率等。

这里需要重点说明的是，运输设备1的移动，可以由安装在运输设备1上的控制器进行控制，即运输设备1的移动时独立完成的，操作设备2的状态信息，如电量是否低于预设电量或者是否完成操作等状态信息，可以由位于操作设备2上控制器向位于运输设备1上的控制器发出信号，操作设备2与运输设备1之间通过通讯连接实现信号的传输，并且两者的控制器可单独对应的机器单独工作。

具体的，移动设备对操作设备2包括一个主要步骤，安放和抓取，如图7和图8所示，在安放过程中，具体实施例可以为：

运输设备1向第一待操作区域4的边缘移动，并将位于载机平台上的第一操作设备2移动至第一待操作区域4上，控制第一操作设备2操作设备独立执行操作；

运输设备1向第二待操作区域4的边缘移动，并将位于载机平台上的第二操作设备2移动至第二待操作区域4上，控制第二操作设备2操作设备独立执行操作；

运输设备1向第N待操作区域4的边缘移动，并将位于载机平台上的第N操作设备2移动至第N待操作区域4上，控制第N操作设备2操作设备独立执行操作。

上述各步骤中，分别向第N待操作区域4上各放置有一个操作设备2，直至将运输设备1上的操作设备2全部放完，当然，也可以不将全部的操作设备2放置在待操作区域上，即运输设备1上留存至少一个操作设备作为备用，优选的，第N待操作区域4应当为相互靠近的第N待操作区域4，以减少运输设备1的移动总距离。

这里需要说明的是，本实施例中所给出的操作设备可以为操作机、喷漆机或者巡视机等，运输设备将操作设备运输至指定位置后，运输设备和操作设备可单独工作，并且，一台运输设备可以对应一台操作设备，也可以对应至少两台操作设备。

在抓取过程中，具体可以包括：

运输设备1返回至第一待操作区域4的边缘，将位于第一待操作区域4上的第一操作设备2移动至载机平台上，运输设备1移动至第N+1待操作区域4的边缘，并将位于载机平台上的第一操作设备2移动至第N+1待操作区域4上，控制第一操作设备2操作设备独立执行操作；

运输设备1返回至第二待操作区域4的边缘，将位于第二待操作区域4上的第二操作设备2移动至载机平台上，运输设备1移动至第N+2待操作区域4的边缘，并将位于载机平台上的第二操作设备2移动至第N+2待操作区域4上，控制第二操作设备2操作设备独立执行操作；

运输设备1返回至第N待操作区域4的边缘，将位于第N待操作区域4上的第N操作设备2移动至载机平台上，运输设备1移动至第N+N待操作区域4的边缘，并将位于载机平台上的第N操作设备2移动至第N+N待操作区域4上，控制第N操作设备2操作设备独立执行操作。

上述步骤中，依次将第一待操作区域4、第二待操作区域4和第N待操作区域4上的各操作设备2，转移至第N+1待操作区域4、第N+待操作区域4和第N+N待操作区域4上，最优选的方案为，当运输设备1回到第一待操作区域4的边缘时，第一待操作区域4上的操作设备2刚好完成工作。

这里需要说明的是，运输设备1的载机平台上安装有至少一台操作设备2，载机平台具体可以为带有驱动装置的母车，一个载机平台上也可以安装有多台操作设备2，运输设备1转移的路线、母车同时转移的操作设备2数量、母车携带的操作设备2数量N，应当根据母车的移动速度、操作设备2的操作效率、待操作区域阵列单行长度以及待操作区域阵列的行间距等因素，来计算最佳方案，并不局限于本实施例所给出的参数值。

该操作方法通过在一台运输设备1上放置一个或多个操作设备2，使得运输设备1可以同时运输多个操作设备2，在不影响其中一个操作设备2工作的前提下，转移另一个操作设备2至其他待操作区域4上，实现单个操作设备2在不同待操作区域4上的转移，通过一对多的方式，有效提高对待操作区域4的操作效率，并且，还通过操作设备2可与运输设备1分离后单独操作设备独立执行工作，避免了运输设备1对操作设备2的影响，操作效果可靠、均匀，同时，多台操作设备2在运输设备1的协助下可以实现在待操作区域4行间、串间等不能依靠操作设备2直接移动达到的目标区域间转移，适用性提高。

上述操作方法，可以通过可分离作业的分体机器人设备来实现，具体的，可分离作业的分体机器人设备包括：

运输设备1，用于带动操作设备2移动至目标区域，并为操作设备2提供能量，每个运输设备1上设置有至少一台操作设备2，即每个母车上安装有至少一台操作设备，运输设备1还可以为操作设备2充电，以保证操作设备2与运输设备1分离后的能量消耗。

操作设备2，用于在待操作区域4上移动并待操作区域4，操作设备2可以脱离运输设备1单独工作，实现对待操作区域4的操作；

搬运***3，用于将操作设备2从运输设备上移动至待操作区域4上；

控制***，用于获取位于运输设备1、操作设备2以及搬运***3上的各检测元件的检测信息，并控制位于运输设备1、操作设备2以及搬运***3上的各执行元件工作。

具体的，运输设备1具有以下这些作用：1、操作设备2的运载平台，也可以给操作设备2在线充电，当然，在线充电功能可选，在线充电的概念是通过运输设备1的供能元件给操作设备2的供能元件补充电量，如果不是用电驱动的，也可以补给其他能量形式；2、搬运***3的安装平台，也是供能元件，搬运***3动作时需要消耗的能量来自运输设备1供给，当然，搬运***3也可以独立供给能耗，统一由运输设备1供给便于优化和实施；3、作为本发明中的“躯干”部分，本发明的动力核心布置在该部分上，负责给方案中的所以耗能元件供能；4、作为主要的长距离运输设备1，与其他几部分的关系类似于“航母”与“舰载机”、“弹射器”等之间的关系；5、作为“控制***”的载体，搭载了“控制***”的检测、传输、运算等功能的系列设备。

进一步，运输设备1包括移动执行元件、动力元件、移动检测元件和运算控制元件。

其中，移动执行元件指赋予“运输设备1”获得主动空间转移能力的功能组件，它的实施方式有移动底盘2-2，常见的如汽车式轮式底盘、履带底盘等；也可以是水上的轮船、气垫摩托等；也可以是空中移动的飞行器等，具有自带驱动能力的交通工具，不限实施场景；

动力元件用于耗能的输出和补给，具体可以为油箱和内燃机组合、蓄电池和电机组合、核能和发电机组或者太阳能电池和电机组合等，即能提供能量、也能输出动力的部件，一般优选为蓄电池和电机组合。

移动检测元件属于控制***的一个元件，使得运输设备1具备自主移动功能，用于定位运输设备1自身的位置和目标点的位置。常用的导航方式有磁条导航、二维码导航、2D激光导航、3D激光导航、GPS导航、惯性导航、里程导航等，一般应用以两种或两种以上的导航方式结合起来使用，确保导航精度与可靠性。另外一类为了安全而存在的移动检测元件有超声、安全激光、触边、拉绳开关等等，这些传感器的作用是检测运输设备1周边的环境，如果有障碍物或者目标物体出现在运输设备1的行驶路线上或者说出现在这些传感器的检测范围内，就能获取目标信息，之后目标信息反馈给运算控制元件，进行信息处理，提供下一步的行动指令。其他的移动检测元件主要为了配合实现移动执行元件的自动控制，比如电池电量检测、底盘移动速度检测、底盘或机身的三维角度变化检测等。

运算控制元件是“控制***”的组成之一，主要由具有运算功能的硬件、编译好的软件、进行控制的各部件控制器和I/O组成。运算控制元件在接收到移动检测元件反馈的信息之后，通过软件按照设定好的程序处理，得出对应的指令，通过I/O输出给各部件的控制器，由控制器对各部件的执行元件的具体操作进行控制，从而实现控制功能。而且在自动控制的应用中，移动检测元件往往还会收集移动执行元件的操作结果，并反馈操作结果给运算控制元件，通过内置软件的对比，判断执行情况，如果未满足控制要求，新一轮的控制调整将会输出，直到执行结果满足控制要求。

具体的，操作设备2主要包括操作执行元件2-1、移动底盘2-2、操作检测元件2-3和控制元件。

其中，操作执行元件2-1是指具备操作能力的结构，清洁结构有带动力的主动清洁方式，比如能转动的柱状辊刷、能转动的圆盘刷、或者具有吸尘作用的结构。当然，清洁部件也有不带动力的被动清洁方式，由移动底盘2-2提供推力和压力的，拖布式清洁方式，清洁头可以是布料、橡胶、尼龙等材料一种或多种组成的块状、条状、毛刷状等结构形式的。同时，操作头内或者外部不排除附加向***作表面喷水或者直接湿润操作材料的方式，也可选配增加操作剂的方式，与喷水结构类似。上述结构中，具体指操作设备2为清洗机时的结构，当操作设备2为喷涂机或者巡查机等其他类型的设备时，操作执行元件2-1则相应的为喷嘴或者摄像头等部件。

移动底盘2-2是带有线性可控运动能力的轮式或者履带式部件，是由蓄电池供电，电机驱动的，由于应用在待操作区域上，要求表面压强小，对镜面磨损小，因此选用履带底盘，并且，通过差速控制可实现底盘转弯、掉头功能。

操作检测元件2-3是安装在底盘上负责收集移动底盘2-2自身和周边环境的信息，操作检测元件2-3由传感器组组成，操作检测元件2-3是移动底盘2-2自主移动功能的重要组成部分。操作检测元件2-3可以由超声、激光、接近开关、相机、3D激光、里程计、速度计等其中一种或几种组成。导航路径识别和车体状态确认主要依赖操作检测元件2-3完成。

控制元件是操作设备2的上层控制部分，主要有具有运算能力、编译能力、驱动能力的控制器和驱动器组成，能接收操作检测元件2-3反馈的环境信息和底盘自身的状态信息。根据编译好的软件流程，针对不同的反馈输出相应的指令给操作设备2的执行元件，比如操作执行元件2-1的开关、加减速、正反转等，移动底盘2-2的加减速、转弯、调头等。

具体的，控制***负责整套分体机器人的信息处理和决策，负责接收操作、搬运、移动三大***各自的检测元件反馈的信息，根据控制器内置的软件程序对各***输入的信息进行处理，按照设定好的策略输出对操作、搬运、移动三大***独立操作或者配合操作的控制指令，控制***包括主控制器和各***的控制器、驱动器以及各***的检测元件综合组成。

搬运***3包括抓取部件和多自由度调节部件，抓取部件用于抓取操作设备2，多自由度调节部件用于带动抓取部件移动。

该搬运***3的作用是提供了一种能够自主识别被搬运对象的空间位置，配合控制***计算搬运和放置路径，柔性放置被搬运物体的方法。该***的发明目的是，实现操作设备2或设备的自动转移。

搬运***3的功能分为两部分：收放操作设备2的抓取部件和类机械臂的多自由度调节部件，通过上述一个部分的共同作用能对操作设备2实现空间位置转移、调整、并柔性取放。

具体的，搬运***3包括抓取部件及辅件3-1-2，与抓取部件及辅件3-1-2连接的伸缩部件3-1-1，用于带动抓取部件及辅件3-1-2转动的回转自由度关节3-2-1以及带动抓取部件及辅件3-1-2摆动的第一转动关节3-2-2、第二转动关节3-2-3和第三转动关节3-2-4；抓取部件及辅件3-1-2、伸缩部件3-1-1、回转自由度关节3-2-1以及第一转动关节3-2-2、第二转动关节3-2-3和第三转动关节3-2-4上均设有控制检测对应角度和/或位移信息的传感器。

由图5可知，搬运***3中，多自由度调节部件具有多个自由度，每个自由度都可以在相应驱动元件的驱动下实现角度或者位移的变化，而安装在对应位置的传感器能反馈角度或位移的变化值。具体的，伸缩部件3-1-1的作用是对末端抓具进行微调的，包括角度和位移量，可以是单个自由度的调整也可以一个自由度同时调整，视实际需要；抓具末端的辅件主要指被抓取物体，即操作设备2，的位置检测元件，通过该位置检测元件对目标的位置信息的收集，反馈给控制***，经过计算以及运动学的解算，输出各关节-包括多自由度调节部件-的运动量，该运动量包括角度和位移的变化量，完成相应控制后实现伸缩部件3-1-1末端的抓具与操作设备2相应位置对应。具体的，提到多自由度调节部件的各个关节以及伸缩部件3-1-1的相应位置都安装有位置传感器，能反馈关节自由度的变化量，位置传感器收集了关节执行了“控制***”的命令之后位置信息，反馈给“控制***”进行对比，确认该自动调整的操作是否到位，由此同样形成了一个闭环控制。当然，多自由度调节部件也可以为吊臂结构，如图6所示。

抓取部件及辅件3-1-2的主要作用是将操作设备2固定在搬运***3上，随搬运***3和运输设备1进行空间转移，最终实现操作设备2更换工作区域；而当抵达工作区域后，抓取部件的需要释放操作设备2。在这个“取”与“放”的一个动作中，抓取部件还具备基础取放功能之外的能力：

1、伸缩部件3-1-1能够补偿多自由度调节部件末端的执行误差；

2、回转自由度关节3-2-1能够调整操作设备2相对于搬运***3的位置关系，确保在放置操作设备2时的姿态是符合要求的。

末端抓具处的传感器能够感应操作设备2的位置，为抓取动作提供二次定位，其中，第一次定位是搬运***3的多自由度调节部件的视觉伺服操作实现，末端抓具处的传感器在感应到目标区域之后可以通知爪具打开，对操作设备2进行抓取操作，抓取部件的末端爪具结构可以是其他实现形式的，能将操作设备2固定住即可，并不局限于本实施例所给出的结构。

本实施例所提供的分体机器人，其1对N的工作方法如下：

第一阶段：操作设备从母车背部被转移到待操作区域4表面；

母车带着N台操作设备，在自身的导航元件和控制元件的主导下，按照程序设定，停留在阵列中的待操作区域4行端，母车通过导航元件确认自己的位置到达设定位置之后，控制***指示搬运***3启动；搬运***3中的位置检测元件首先检测母车背部平台上操作设备的位置，位置信息反馈给控制***，控制***通过计算，输出对多自由度调节部件，下文简称机械臂，的各个关节的动作指令，在该指令的控制下，机械臂的末端移动至操作设备附近，该位置由机械臂末端安装的抓取部件的结构和操作设备上与抓取部件配合的抓取位2-4形式决定；机械臂末端到位之后，抓取部件启动，伸缩部件3-1-1动作，驱动爪具向操作设备的抓取位2-4靠近，爪具上安装有位置检测传感器，当爪具位置与抓取位2-4的距离到达设定位置时，传感器被触发，抓取动作启动，爪具在抓取执行元件的驱动下张开，到一定位置后，爪具上另一位置传感器被触发，抓取动作结束，操作设备被固定在抓取部件上；之后伸缩部件3-1-1动作，将操作设备搬离母车背部平台，伸缩部件3-1-1上同样有位置传感器，当爪具随着伸缩部件3-1-1动作到一定位置后，传感器触发，伸缩部件3-1-1的动作停止，到此，“取”的动作全部结束。

完成取操作设备的动作后，机械臂底部向待操作区域阵列所在方向旋转，待操作区域阵列即为若干待操作区域组成的阵列，如图3所示，转90°，操作设备位于待操作区域阵列行端的上方，当然，旋转角度视母车行走方向与待操作区域阵列的位置关系而定，一般情况下是90°。机械臂转动角度同样有传感器监控，转动角度到达设定位置之后，停止转动。此时机械臂上的检测***对操作设备与待操作区域4的位置关系进行检测，检测结果反馈给控制***，后确认操作设备当前位置与目标区域的差距，经过控制***计算，输出机械臂各关节的动作指令，这些动作的结果是将操作设备调整到距离待操作区域4表面适当高度的位置。移动后的位置同样由机械臂上的检测部件来完成检测，结果传给控制***进行对比确认，如果没有到位就继续调整，直到操作设备到达目标区域为止。该过程是一个闭环控制。操作设备到达目标区域后，伸缩部件3-1-1启动，将操作设备缓降，进一步靠近待操作区域4表面，直到操作设备完全与待操作区域4表面接触，此时操作设备底部的位置传感器被触发，通知控制***操作设备放到位。此时爪具的抓取部件及辅件3-1-2启动，放开操作设备，伸缩部件3-1-1恢复到初始位置，机械臂末端恢复到设定位置，至此，“放”的动作全部结束。

如图7所示，为操作设备放板工作的流程示意图，操作设备脱离抓取部件之后，开始在待操作区域4上移动，并且启动操作执行元件2-1，操作执行元件2-1是主动的，带电机驱动的辊刷，开始工作。操作路线的设计应当根据待操作区域4的布置形式和操作执行元件2-1的尺寸设定，在此不作进一步限定。

母车放置完操作设备，机械臂恢复到设定位置之后，母车启动，按照导航路线，向下一个目标区域移动，下一个目标区域也是待操作区域4行的边缘，到位后，重复前文的取操作设备、放操作设备。被放到待操作区域4表面的操作设备也如前述，各自开始待操作区域的操作。以上操作当执行到在待操作区域阵列表面同时操作的操作设备数量达到设定值，母车返回第一台开始工作的操作设备所在待操作区域阵列行的边缘，准备将完成单行工作的操作设备转移到另外一行未操作的待操作区域4表面，如图8所示，为操作设备换板工作的流程示意图，就是这种转移过程的实施例之一

本实施例所提供操作设备2，通过运输设备1、操作设备2、搬运***3和控制***的设置，其操作设备与母车可以分离，N台操作设备在其他部分的协助下可以实现在待操作区域阵列行间、串间等不能依靠操作设备直接移动达到的目标区域间转移，操作设备在待操作区域4表面移动不依赖于板的结构形式，可以实现自主导航和操作；运输设备1不局限于移动底盘2-2，可以是飞行器、轮船之类的海陆空移动工具；搬运部分可以是机械臂式的抓取结构，也可以是平台式的摆渡方案；操作设备2可与运输设备1分离后单独工作，避免了运输设备对操作设备2的影响，操作效果可靠、均匀，适用性提高。

本实施例所提供的机器人操作方法，主要应用于太阳能光伏组件的操作，即待操作区域4可以为光伏板待操作区域，也可以用于大型待操作区域玻璃屋顶的操作，即待操作区域4也可以为玻璃屋顶待操作区域，属于清洁设备领域，相比当前市场上普通的光伏操作设备或者镜面操作设备，该操作方法以其无人化的工作能力、全自动的工作流程以及智能管理的特点，又属于应用于清洁行业的智能机器人领域。而且通过更换操作配件或者作业流程，完全可以应用于无人化移动操作，比如机器人灭火、产线上的机器人搬运、恶劣高危环境下自动巡检、操作、以及智能物流作业，如机器人投送快递等领域中，当然，还可以应用在喷涂作业、巡查作业等领域中。

以上对本发明所提供的分体机器人的操作方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种分体机器人的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

运输设备移动至待操作区域的目标区域，所述运输设备上至少放置有一台操作设备；

将所述运输设备上的操作设备依次放置到所述待操作区域上，所述操作设备独立执行操作；

将位于所述待操作区域上的操作设备取回至所述运输设备上；

所述步骤“运输设备移动至待操作区域的目标区域，所述运输设备上至少放置有一台操作设备”包括：

运输设备向第一待操作区域的边缘移动，并将位于载机平台上的第一操作设备移动至第一待操作区域上，控制第一操作设备独立执行操作；

运输设备向第二待操作区域的边缘移动，并将位于载机平台上的第二操作设备移动至第二待操作区域上，控制第二操作设备独立执行操作；

运输设备向第N待操作区域的边缘移动，并将位于载机平台上的第N操作设备移动至第N待操作区域上，控制第N操作设备独立执行操作；

所述步骤“将位于所述待操作区域上的操作设备取回至所述运输设备上”包括：

运输设备返回至第一待操作区域的边缘，将位于第一待操作区域上的第一操作设备移动至载机平台上，运输设备移动至第N+1待操作区域的边缘，并将位于载机平台上的第一操作设备移动至第N+1待操作区域上，控制第一操作设备独立执行操作；

运输设备返回至第二待操作区域的边缘，将位于第二待操作区域上的第二操作设备移动至载机平台上，运输设备移动至第N+2待操作区域的边缘，并将位于载机平台上的第二操作设备移动至第N+2待操作区域上，控制第二操作设备独立执行操作；

运输设备返回至第N待操作区域的边缘，将位于第N待操作区域上的第N操作设备移动至载机平台上，运输设备移动至第N+N待操作区域的边缘，并将位于载机平台上的第N操作设备移动至第N+N待操作区域上，控制第N操作设备独立执行操作。

2.根据权利要求1所述的分体机器人的操作方法，其特征在于，所述步骤“将所述运输设备上的操作设备依次放置到所述待操作区域上，所述操作设备独立执行操作”之后，还包括：

判断位于所述待操作区域上的操作设备是否完成操作，如果是，则执行所述步骤“将位于所述待操作区域上的操作设备取回至所述运输设备上”。

3.根据权利要求2所述的分体机器人的操作方法，其特征在于，所述步骤“将位于所述待操作区域上的操作设备取回至所述运输设备上”之后还包括：

判断取回至所述运输设备上的操作设备的电量是否低于预设电量，如果是，则为所述操作设备充电；

所述运输设备将充电后的所述操作设备放置到待操作区域上。

4.根据权利要求1所述的分体机器人的操作方法，其特征在于，还包括：

监测完成操作后的所述操作设备的电量是否低于预设电量，如果是，则将缺电的操作设备取回至所述运输设备上进行充电；或者，将缺电的操作设备取回至所述运输设备上，并控制所述运输设备移动至充电处为所述缺电的操作设备进行充电；或者，控制缺电的操作设备移动至所述待操作区域的边缘充电口处进行充电。

5.根据权利要求1所述的分体机器人的操作方法，其特征在于，还包括：

检测所述运输设备的电量是否低于预设电量，如果是，则缺电的运输设备自主移动至充电处进行充电。

6.根据权利要求1所述的分体机器人的操作方法，其特征在于，所述步骤“运输设备移动至待操作区域的目标区域”具体为：

控制所述运输设备向所述待操作区域移动，当所述运输设备的载机平台移动至所述待操作区域的目标区域时，停止移动。

7.根据权利要求1所述的分体机器人的操作方法，其特征在于，所述步骤“将所述运输设备上的操作设备依次放置到所述待操作区域上”具体为：

获取所述运输设备上的操作设备的位置信息，并根据所述待操作区域的初始操作区域，得到所述操作设备需要移动的调节位移和/或调整角度；

控制位于所述运输设备上的搬运机构启动，并根据所述调节位移和/或调整角度将所述操作设备移动至所述待操作区域的初始操作区域。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的分体机器人的操作方法，其特征在于，所述步骤“所述操作设备独立执行操作”具体为：

所述操作设备进入操作状态，并按照预设操作路径移动；当所述操作设备走完所述预设操作路径后停止移动，并将停留位置信息发送给所述运输设备，以待所述运输设备取回所述操作设备。

9.根据权利要求8所述的分体机器人的操作方法，其特征在于，所述预设操作路径具体为：

预先规划的预设操作路径，或者，所述操作设备根据当前环境参数生成的预设操作路径。

Images