CN108227719B - 一种移动机器人到位精度控制方法、***、介质及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种移动机器人到位精度控制方法，包括：利用速度环控制移动机器人在预设移动路径上行进；当移动机器人行进至预设位置时，则控制移动机器人减速至预设速度，并将速度环切换为位置环；其中，预设位置为根据目标位置所预先设定的位置；确定移动机器人的当前位置与目标位置的距离，得到目标距离；根据目标距离，利用位置环控制移动机器人行进至目标位置。可见，通过本发明中的方法，能够大幅度的提高移动机器人的到位精度，相应的，本发明公开的一种移动机器人到位精度控制***、介质及设备，同样具有上述有益效果。

Description

一种移动机器人到位精度控制方法、***、介质及设备
技术领域
本发明涉及移动机器人控制领域，特别涉及一种移动机器人到位精度控制方法、***、介质及设备。
背景技术
移动机器人因其具备良好的环境感知能力、实时决策能力以及行为控制能力，被广泛的应用在各种控制领域当中。但是，在现有技术当中，移动机器人都是通过速度环控制电机以驱使移动机器人到达目标位置，在此过程中，由于电机的运行速度无法立刻降到零，而是以一定的减速度降速到零，所以移动机器人会出现一定的运行到点误差。
针对这一技术问题，通常的解决办法是当移动机器人运行到距离目标位置附近时，控制移动机器人进行减速运动，然后使得移动机器人在到达目标位置时减速至零，但是，移动机器人在实际的运行过程中，不仅会受到移动机器人自身机械阻尼和地面平整度等因素的干扰，而且移动机器人在运动状态下定位精度也较低，进而导致移动机器人出现一定的到位精度误差。所以，通过怎样的方法来提高移动机器人的到位精度，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种移动机器人到位精度控制方法、***、介质及设备，以提高移动机器人在行进过程中的到位精度。其具体方案如下：
一种移动机器人到位精度控制方法，包括：
利用速度环控制移动机器人在预设移动路径上行进；
当所述移动机器人行进至预设位置时，则控制所述移动机器人减速至预设速度，并将所述速度环切换为位置环；其中，所述预设位置为根据目标位置所预先设定的位置；
确定所述移动机器人的当前位置与所述目标位置的距离，得到目标距离；
根据所述目标距离，利用所述位置环控制所述移动机器人行进至所述目标位置。
优选的，所述控制所述移动机器人减速至预设速度的过程，包括：
控制所述移动机器人以恒定的减速度减速至所述预设速度。
优选的，所述控制所述移动机器人减速至预设速度的过程，包括：
控制所述移动机器人以非恒定的减速度减速至所述预设速度。
优选的，所述将所述速度环切换为位置环的过程，包括：
利用所述移动机器人的驱动器将所述速度环切换为位置环。
优选的，所述预设速度为零。
优选的，所述确定所述移动机器人的当前位置与目标位置的距离的过程，包括：
利用所述移动机器人的激光传感器确定所述移动机器人的当前位置与所述目标位置的距离。
优选的，所述计算所述移动机器人的当前位置与目标位置的距离的过程，包括：
利用所述移动机器人的视觉传感器确定所述移动机器人的当前位置与所述目标位置的距离。
相应的，本发明还公开了一种移动机器人到位精度控制***，包括：
第一控制模块，用于利用速度环控制移动机器人在预设移动路径上行进；
状态切换模块，用于当所述移动机器人行进至预设位置时，则控制所述移动机器人减速至预设速度，并将所述速度环切换为位置环；其中，所述预设位置为根据目标位置所预先设定的位置；
距离确定模块，用于确定所述移动机器人的当前位置与所述目标位置的距离，得到目标距离；
第二控制模块，用于根据所述目标距离，利用所述位置环控制所述目标机器人行进至所述目标位置。
相应的，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述公开的移动机器人到位精度控制方法的步骤。
相应的，本发明还公开了一种移动机器人到位精度控制设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如前述公开的移动机器人到位精度控制方法的步骤。
在本发明中，公开了一种移动机器人到位精度控制方法，包括：利用速度环控制移动机器人在预设移动路径上行进；当移动机器人行进至预设位置时，则控制移动机器人减速至预设速度，并将速度环切换为位置环；其中，预设位置为根据目标位置所预先设定的位置；确定移动机器人的当前位置与目标位置的距离，得到目标距离；根据目标距离，利用位置环控制目标机器人行进至目标位置。
可见，在本发明中，移动机器人首先是以速度环的方式控制电机的运行，当移动机器人在预设移动路径上行进至预设位置时，控制移动机器人进行减速运动，当移动机器人减速至预设速度时，将速度环切换为位置环，与此同时，移动机器人计算得出移动机器人当前位置与目标位置的距离，也即目标距离，然后根据计算得到的目标距离，利用位置环控制移动机器人行进至目标位置，显然，通过移动机器人在行进过程中与目标位置的距离，来控制移动机器人的行进轨迹，可以大幅度的提高移动机器人的到位精度。相应的，本发明还公开了一种移动机器人到位精度控制***、介质及设备，同样具有上述有益效果。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种移动机器人到位精度控制方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的另一种移动机器人到位精度控制方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的又一种移动机器人到位精度控制方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的一种移动机器人到位精度控制***的结构图；
图5为本发明实施例提供的一种移动机器人到位精度控制设备的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例一公开了一种移动机器人到位精度控制方法，如图1所示，该方法包括：
步骤S11：利用速度环控制移动机器人在预设移动路径上行进；
目前，移动机器人的控制***大多由多种传感器组成的复合型控制***，该种控制***主要是通过移动机器人内部的各项控制指令有目的地完成特定的工作任务，也即，通过将各种软件和硬件相结合，利用移动机器人的处理器将移动机器人的各项控制指令转换为移动机器人的运动序列，进而完成移动机器人对外界环境的感知、建模、规划等任务，所以，移动机器人大多具有高度自学习、自组织和自适应能力。实现移动机器人的自主导航，进而实现移动机器人对障碍物的规避、自身导航或者是路径规划等任务。
移动机器人在预设移动路径上行进的过程，主要是通过电机驱动移动机器人的轮子，从而驱动移动机器人的运行，需要说明的是，移动机器人在预设移动路径行进的过程中，一般是以复合控制的方式来控制移动机器人的运行，例如：各种开环控制、闭环控制和PID控制等。
具体的，因为移动机器人在预设移动路径上行进过程中，速度调节较为重要，所以，在本实施例中，首先是利用速度环控制移动机器人的移动，也即，移动机器人首先是以速度信号作为反馈信号的反馈控制环节，通过反馈得到的移动机器人的速度控制移动机器人电机的转速，进而通过控制移动机器人电机的转速来驱动移动机器人的行进。
需要说明的是，移动机器人的速度环包括速度环控制和电流环控制，其中，电流环是以移动机器人的电流信号作为反馈信号的控制环节，其反馈元器件的主要作用对象为编码器和电流互感器，其主要工作原理是移动机器人通过检测装置检测电机的各相输出电流，负反馈至电流的设定值以供移动机器人进行调节反馈，从而达到移动机器人输出电流值等于设定电流，电流环的主要目的是控制移动机器人的电机转矩，以通过控制电机的转矩，来驱使移动机器人的行进。
步骤S12：当移动机器人行进至预设位置时，则控制移动机器人减速至预设速度，并将速度环切换为位置环；
其中，预设位置为根据目标位置所预先设定的位置。
在本实施例中，当移动机器人行进至预设移动路径的预设位置时，需要对移动机器人的运动状态进行转换，也即，当移动机器人行进至预设位置处时，控制移动机器人进行减速运动，并且当移动机器人减速至预设速度时，通过控制驱动器将移动机器人的速度环切换为位置环，使得移动机器人在预设移动路径的后续路径上，以位置环的模式驱动移动机器人运行。
需要说明的是，此处的预设位置是根据移动机器人预设移动路径上的目标位置所预先设定的位置，此处的预设位置可以是通过在移动机器人的预设移动路径上设置特定标识物来作为移动机器人的识别目标，显然，特定标识物可以是图片，也可以是标识物体，亦或者是放置在移动机器人预设移动路径上能够在预设距离接收或者发送信号的信号收发器，也即，当移动机器人在预设移动路径上识别到图片或者是标识物体的特征时，则可以判定移动机器人已经到达预设位置；或者是当移动机器人能够接收到信号收发器发送的信号时，也可以判定移动机器人已经到达预设位置。当然，该预设位置可以是距离目标位置较近的位置，也可以是根据实际需要而设定的位置，此处不作具体的限定。
并且，作为优选的实施方式，此处的预设速度是指能够使得移动机器人在预设位置停下的速度，也即，此处的预设速度是指移动机器人的速度减速为零或者是减速至接近于零的状态，换言之，将移动机器人的预设速度减速为零或者是减速至“龟速状态”，其目的是为了让移动机器人能够准确的测量到移动机器人的当前位置与目标位置的距离，以方便本技术方案后续步骤的执行。
而且，当移动机器人减速至预设速度时，则将移动机器人的速度环切换为位置环，是为了让移动机器人在后续的运行过程中，以位置环的方式控制移动机器人的运行。需要说明的是，位置环是根据移动机器人在预设移动路径上的位置距离来控制移动机器人电机的转速，也即，移动机器人通过计算得到移动机器人的位置坐标与移动机器人的实际位置坐标进行比较，利用比较得到的位置差值来控制移动机器人的行进速度，显然，相比于移动机器人使用速度环的控制方法，该方法能够显著提高移动机器人的到位精度。
步骤S13：确定移动机器人的当前位置与目标位置的距离，得到目标距离。
步骤S14：根据目标距离，利用位置环控制移动机器人行进至目标位置。
可以理解的是，为了使得移动机器人以位置环的方式行进至目标位置，首先得确定移动机器人的当前位置与目标位置的距离，得到目标距离，然后利用获取到的目标距离来控制移动机器人运行至目标位置。
需要说明的是，在实际应用当中，移动机器人是利用自身的传感器测量出当前位置与目标位置的距离，此处的传感器可以是距离传感器，也可以是视觉传感器，亦或者是其它类型的传感器，一切以达到实际应用为目的，此处不作具体的限定。
在本实施例中，当移动机器人将速度环切换为位置环的瞬间，移动机器人通过自身的传感器确定出了移动机器人当前位置与目标位置的距离，并且，移动机器人在位置环的模式下，控制移动机器人行进至目标位置。能够想到的是，移动机器人将速度环切换为位置环以后，移动机器人能够根据其当前位置与目标位置的距离，控制移动机器人电机的转速，然后通过电机的运转驱使移动机器人行进至目标位置，显然，通过这种方法能够大大提高移动机器人到达目标位置处的到位精度。
可见，在本实施例中，移动机器人首先是以速度环的方式控制电机的运行，当移动机器人在预设移动路径上行进至预设位置时，控制移动机器人进行减速运动，当移动机器人减速至预设速度时，将速度环切换为位置环，与此同时，移动机器人计算得出移动机器人当前位置与目标位置的距离，也即目标距离，然后根据计算得到的目标距离，利用位置环控制移动机器人行进至目标位置，显然，通过移动机器人在行进过程中与目标位置的距离，来控制移动机器人的行进轨迹，可以大幅度的提高移动机器人的到位精度。
如图2所示，在上述实施例的基础上，本实施例对上述实施例作了进一步的说明与优化。具体的，该方案包括：
步骤S21：利用速度环控制移动机器人在预设移动路径上行进。
步骤S22：当移动机器人行进至预设位置时，则控制移动机器人以恒定的减速度减速至零，并将速度环切换为位置环；
其中，预设位置为根据目标位置所预先设定的位置。
步骤S23：利用移动机器人的激光传感器确定移动机器人的当前位置与目标位置的距离，得到目标距离；
步骤S24：根据目标距离，利用位置环控制移动机器人行进至目标位置。
在本实施例中，首先是利用速度环控制电机，然后利用电机驱使移动机器人在预先设置好的预设移动路径上行进，此过程可参考上述实施例所公开的内容，此处不再赘述。
具体的，当移动机器人行进至预设移动路径上的预设位置时，控制移动机器人进行减速运动，并且是控制移动机器人以恒定的减速度减速至零，当移动机器人的速度减为零时，则将利用驱动器将移动机器人的速度环切换为位置环。也即，假设移动机器人的当前运行速度为vm/s，移动机器人的减速度为dm/s2，那么移动机器人在距离目标位置为v×v/2dm的距离处，开始执行减速运动，并且当移动机器人的速度减为零时，将移动机器人的速度环切换为位置环，以使得移动机器人通过位置环控制移动机器人行进至目标位置。
在实际应用当中，移动机器人可以通过距离传感器来测量移动机器人的当前位置与目标位置的距离，也即，距离传感器通过发射能量波束至目标位置，然后通过波束反射回来的时间，计算移动机器人当前位置与目标位置的距离，显然，此处的能量波束可以是电磁波、超声波、声波或者是红外光等等。
具体的，在本实施例中，是利用激光传感器向目标位置发射高单色性和高亮度的激光来测量移动机器人当前位置与目标位置的距离，也即，移动机器人利用激光传感器将激光束发射出去，再通过获取激光束的往返时间，最后再根据激光束的传播速度，由此便可以得到移动机器人当前位置与目标位置的距离，也即目标距离。然后移动机器人通过测量得到的目标距离，利用位置环控制移动机器人行进至目标位置，从而通过此种方法来大幅度的提高移动机器人的到位精度。
如图3所示，在上述实施例的基础上，本实施例对上述实施例作了进一步的说明与优化。具体的，该方案包括：
步骤S31：利用速度环控制移动机器人在预设移动路径上行进。
步骤S32：当移动机器人行进至预设位置时，则控制移动机器人以非恒定的减速度减速至零，并将速度环切换为位置环；
其中，预设位置为根据目标位置所预先设定的位置。
步骤S33：利用移动机器人的视觉传感器确定移动机器人的当前位置与目标位置的距离，得到目标距离。
步骤S34：根据目标距离，利用位置环控制目标机器人行进至目标位置。
在本实施例中，首先移动机器人是以速度环的方式控制移动机器人在预设移动路径上行进，此过程可参考上述实施例所公开的内容，此处不再赘述。具体的，在本实施例中，当移动机器人行进至预设位置时，控制移动机器人进行减速运动，并且在此过程中，移动机器人是以非恒定的减速度减速至零，也即，移动机器人在到达目标位置之前停下即可，以何种减速度控制移动机器人进行减速运动，此处不作具体限定。
而且，在本实施例中，是利用移动机器人的视觉传感器来确定移动机器人的当前位置与目标位置的距离。具体的，移动机器人是利用视觉传感器去拍摄预设移动路径上目标位置的标识信息，然后将目标位置处的标识信息以图像数字化的方式输入到移动机器人的处理器当中，之后移动机器人的处理器利用预先存储好的图像模型与移动机器人获取到的标识信息进行匹配，然后利用匹配到的图像信息去计算移动机器人当前位置与目标位置的距离，之后，移动机器人利用计算得到的当前位置与目标位置的距离，再通过位置环控制移动机器人的电机，利用电机驱使移动机器人行进至目标位置。需要说明的是，此处还可以根据移动机器人的实际应用场景，对处理器中的图像处理算法进行更新，此处不作具体的限定。
相应的，本发明还公开了一种移动机器人到位精度控制***，如图4所示，该***包括：
第一控制模块41，用于利用速度环控制移动机器人在预设移动路径上行进；
状态切换模块42，用于当移动机器人行进至预设位置时，则控制移动机器人减速至预设速度，并将速度环切换为位置环；其中，预设位置为根据目标位置所预先设定的位置；
距离确定模块43，用于确定移动机器人的当前位置与目标位置的距离，得到目标距离；
第二控制模块44，用于根据目标距离，利用位置环控制移动机器人行进至目标位置。
优选的，状态切换模块42包括：
第一减速单元，用于控制移动机器人以恒定的减速度减速至预设速度。
优选的，状态切换模块42包括：
第二减速单元，用于控制移动机器人以非恒定的减速度减速至预设速度。
优选的，状态切换模块42包括：
状态切换单元，用于利用移动机器人的驱动器将速度环切换为位置环。
优选的，距离确定模块43包括，
第一距离确定单元，用于利用移动机器人的激光传感器确定移动机器人的当前位置与目标位置的距离。
优选的，距离确定模块43包括，
第二距离确定单元，用于利用移动机器人的视觉传感器确定移动机器人的当前位置与目标位置的距离。
相应的，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如前述公开的移动机器人到位精度控制方法的步骤。
相应的，本发明还公开了一种移动机器人到位精度控制设备，如图5所示，包括：
存储器51，用于存储计算机程序；
处理器52，用于执行计算机程序时实现如前述公开的移动机器人到位精度控制方法的步骤。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种移动机器人到位精度控制方法、***、介质及设备进行了详细介绍，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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种移动机器人到位精度控制方法，其特征在于，包括：
利用速度环控制移动机器人在预设移动路径上行进；
当所述移动机器人行进至预设位置时，则控制所述移动机器人减速至预设速度，并将所述速度环切换为位置环；其中，所述预设位置为根据目标位置所预先设定的位置；
确定所述移动机器人的当前位置与所述目标位置的距离，得到目标距离；
根据所述目标距离，利用所述位置环控制所述移动机器人行进至所述目标位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述移动机器人减速至预设速度的过程，包括：
控制所述移动机器人以恒定的减速度减速至所述预设速度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述移动机器人减速至预设速度的过程，包括：
控制所述移动机器人以非恒定的减速度减速至所述预设速度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述速度环切换为位置环的过程，包括：
利用所述移动机器人的驱动器将所述速度环切换为位置环。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设速度为零。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述确定所述移动机器人的当前位置与目标位置的距离的过程，包括：
利用所述移动机器人的激光传感器确定所述移动机器人的当前位置与所述目标位置的距离。
7.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述确定所述移动机器人的当前位置与目标位置的距离的过程，包括：
利用所述移动机器人的视觉传感器确定所述移动机器人的当前位置与所述目标位置的距离。
8.一种移动机器人到位精度控制***，其特征在于，包括：
第一控制模块，用于利用速度环控制移动机器人在预设移动路径上行进；
状态切换模块，用于当所述移动机器人行进至预设位置时，则控制所述移动机器人减速至预设速度，并将所述速度环切换为位置环；其中，所述预设位置为根据目标位置所预先设定的位置；
距离确定模块，用于确定所述移动机器人的当前位置与所述目标位置的距离，得到目标距离；
第二控制模块，用于根据所述目标距离，利用所述位置环控制所述移动机器人行进至所述目标位置。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的移动机器人到位精度控制方法的步骤。
10.一种移动机器人到位精度控制设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的移动机器人到位精度控制方法的步骤。
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