CN108268044B - 一种移动机器人到位精度控制方法、***、介质及设备 - Google Patents

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；其中，移动机器人为利用预设移动路径上的规则图形定位的机器人；控制移动机器人减速至预设速度，并到达预设规则图形，利用预设规则图形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；将速度环切换为位置环，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，可以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

基于规则图形定位的移动机器人因其能够通过识别外界环境中的特定标识信息，来代替人们完成一些特定的工作，所以被广泛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；其中，所述移动机器人为利用所述预设移动路径上的规则图形定位的机器人；

控制移动机器人减速至预设速度，并到达预设规则图形，利用所述预设规则图形确定所述移动机器人的当前位置与目标位置的距离，得到目标距离；

将所述速度环切换为位置环，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，所述预设规则图形为所述预设移动路径上距离所述目标位置距离最小值所对应的规则图形。

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所述位置环。

优选的，所述预设速度为零。

优选的，所述利用所述预设规则图形确定所述移动机器人的当前位置与目标位置的距离，得到目标距离的过程，包括：

根据所述预设规则图形上的标识信息，利用图像处理算法确定所述移动机器人的当前位置与所述目标位置的距离，得到所述目标距离；其中，所述图像处理算法为预先存储至所述移动机器人中的算法。

优选的，所述利用速度环控制移动机器人在预设移动路径上行进的过程之后，还包括：

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进行减速运动；其中，所述预设位置为根据所述预设规则图形所预先设定的位置，且所述预设位置与所述目标位置的距离大于所述预设规则图形与所述目标位置的距离。

优选的，所述控制所述移动机器人进行减速运动的过程，包括：

控制所述移动机器人以恒定/非恒定的减速度进行减速运动。

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；其中，所述移动机器人为利用所述预设移动路径上的规则图形定位的机器人；

距离测量模块，用于控制移动机器人减速至预设速度，并到达预设规则图形，利用所述预设规则图形确定所述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，用于将所述速度环切换为位置环，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。

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，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；其中，移动机器人为利用预设移动路径上的规则图形定位的机器人；控制移动机器人减速至预设速度，并到达预设规则图形，利用预设规则图形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；将速度环切换为位置环，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，在本发明中，基于规则图形定位的移动机器人首先是通过速度环控制移动机器人在预设移动路径上行进，移动机器人在预设移动路径行进的过程中，控制移动机器人减速至预设速度，也即，让移动机器人实现精度位置较低的到位，并且移动机器人到达预设规则图形处，可以利用预设规则图形确定出移动机器人的当前位置与目标位置的距离，得到目标距离；移动机器人将速度环切换为位置环之后，移动机器人可以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，也即，移动机器人根据自身在预设移动路径上与目标位置的距离，来控制移动机器人行进至目标位置，显然，通过此种方法大大提高了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一种移动机器人到位精度控制***的结构图；

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；

其中，移动机器人为利用预设移动路径上的规则图形定位的机器人。

目前，移动机器人被广泛应用在工业、建筑业和军事等领域当中，其中，基于规则图形定位的移动机器人一直是机器人研究领域的一个热点，尤其伴随着家庭服务机器人、仓储机器人的应用与推广，基于规则图形定位的移动机器人的应用也越来越普遍。

可以理解的是，基于规则图形定位的移动机器人主要是通过识别粘贴在地面或者是天花板上的规则图形，来实现移动机器人的自主定位，具体的，在本实施例中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，其主要工作原理是通过电机驱动移动机器人的轮子，然后通过轮子来驱动移动机器人的运行。

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，移动机器人通过检测装置检测出电机的各相输出电流，将各相输出电流负反馈至移动机器人的处理器，以供移动机器人进行调节反馈，也即，电流环的主要目的是控制移动机器人的电机转矩，通过控制电机的转矩来调节移动机器人轮子的输出速度，而速度环是以移动机器人的速度信号作为反馈信号的控制环节，然后通过轮子来驱使移动机器人在预设移动路径上的行进，而且，移动机器人在运行过程中，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在预设移动路径上的行进。

步骤S12：控制移动机器人减速至预设速度，并到达预设规则图形，利用预设规则图形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。

能够想到的是，移动机器人在预设移动路径上是逐步向前移动的，为了便于移动机器人在后续过程中的状态转换，具体的，在本实施例中，是在移动机器人的预设移动路径上设置预设规则图形，其目的是可以使得移动机器人根据地面上粘贴的预设规则图形进行自身定位，然后根据识别到的预设规则图形在预设移动路径上行进，也即，移动机器人以预设规则图形为节点，控制移动机器人减速至预设速度，以使得移动机器人在该预设规则图形处先得到一个精度位置较低的到位，然后移动机器人会利用识别到的预设规则图形上的图像信息，与存储在移动机器人处理器中的信息进行匹配，从而计算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。需要说明的是，预设规则图形可以是二维码，可以是数字标识，也可以是其他类型的图形标识，此处不作具体的限定。

其中，移动机器人根据识别到的图像信息对自身位置进行定位，并计算移动机器人当前位置与目标位置的方法有多种，例如：移动机器人可以使用主动式的定位方法，也即，移动机器人可以通过在目标位置处预先设置标志物作为外界环境中的特定标识，移动机器人在预设路径行进的过程中，通过视觉传感器获取标志物上的图像信息，然后将获取到的图像信息与存储在移动机器人存储器中的图像信息进行匹配，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。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。

需要说明的是，图像传感器可以是任意带有摄像头的图像采集设备，而且，作为优选的实施方式，此处的预设速度是可以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降至为零或者是接近于零的状态，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，显然，这样设置预设速度是为了使得移动机器人能够更加精准的计算得到移动机器人当前位置与目标位置的距离。

步骤S13：将速度环切换为位置环，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，当移动机器人减速至预设速度时，将移动机器人的速度环切换为位置环，然后以位置环的方式控制移动机器人在预设移动路径上继续行进，以保证移动机器人能够以较高的到位精度行进至目标位置。可以理解的是，位置环是根据移动机器人在预设移动路径上的当前位置与目标位置的距离来控制移动机器人电机的转速，也即，位置环是以移动机器人的位置信号作为反馈信号的控制环节，其目的是使得移动机器人能够根据反馈得到的位置信号控制电机产生与位置信号相匹配的速度指令，以实现对移动机器人运行位置的精确控制，换言之，移动机器人将计算得到的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实时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。

可见，在本实施例中，基于规则图形定位的移动机器人首先是通过速度环控制移动机器人在预设移动路径上行进，移动机器人在预设移动路径行进的过程中，控制移动机器人减速至预设速度，也即，让移动机器人实现精度位置较低的到位，并且移动机器人到达预设规则图形处，可以利用预设规则图形确定出移动机器人的当前位置与目标位置的距离，得到目标距离；移动机器人将速度环切换为位置环之后，移动机器人可以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，也即，移动机器人根据自身在预设移动路径上与目标位置的距离，来控制移动机器人行进至目标位置，显然，通过此种方法大大提高了移动机器人的到位精度。

在上述实施例的基础之上，作为一种优选的实施方式，本实施例对上一实施例进行具体的说明，具体的，预设规则图形为预设移动路径上距离目标位置距离最小值所对应的规则图形。

可以理解的是，为了提高移动机器人的到位精度，在本实施例中，是预先在移动机器人预设移动路径上设置预设规则图形，然后使得移动机器人以该预设规则图形为节点，然后可以使得移动机器人可以根据该预设规则图形控制移动机器人先得到一个较低的到位精度，之后移动机器人将速度环切换为位置环，再使得移动机器人以位置环的方式行进至目标位置，从而可以使得移动机器人在到达目标位置时，能够达到较高的到位精度。

具体的，在本实施例中，为了提高移动机器人在预设移动路径上的运行效率，是将预设移动路径上距离目标位置距离最小值所对应的规则图形设置为预设规则图形，然后移动机器人以该预设规则图形来控制移动机器人状态的切换，可以理解的是，预设规则图形也可以是预设移动路径上的其它规则图形，此处不作具体的限定。

在上述实施例的基础之上，作为一种优选的实施方式，本实施例对上一实施例进行具体的说明。具体的，将速度环切换为位置环的过程，包括：

利用移动机器人的驱动器将速度环切换为位置环。

在本实施例中，当移动机器人的速度减速为预设速度时，驱动器根据接收到反馈指令，利用移动机器人的驱动器将移动机器人的速度环切换为位置环，以使得移动机器人在后续过程中，能够以位置环的方式控制移动机器人的运行。

在上述实施例的基础之上，作为一种优选的实施方式，本实施例对上一实施例进行具体的说明与优化，具体的，预设速度为零。

可以理解的是，移动机器人在到达预设规则图形的范围内时，需要将移动机器人的速度进行减速，以方便移动机器人对当前位置与目标位置的距离进行定位与测量。具体的，在本实施例中，可以将预设速度设置为零，能够想到的是，如果移动机器人是在运动状态下，对其当前位置与目标位置进行定位，其结果必定会出现一定量的误差。所以，在本实施例中，是将移动机器人的预设速度设置为零，能够想到的是，当移动机器人的速度减速为零时，能够使得移动机器人在静止状态下，精确定位到移动机器人当前位置与目标位置的距离，然后可以使得移动机器人根据定位得到的当前位置与目标位置的距离，利用位置环控制移动机器人在预设移动路径上行进，从而提高移动机器人的到位精度。

在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，本实施例对技术方案作了进一步的说明与优化，具体的，上述步骤S12：利用预设规则图形确定移动机器人的当前位置与目标位置的距离，得到目标距离的过程，包括：

根据预设规则图形上的标识信息，利用图像处理算法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；

其中，图像处理算法为预先存储至移动机器人中的算法。

可以理解的是，预设移动路径上的各个规则图形中都蕴含着不同的图像信息，也即标识信息，所以，移动机器人在根据预设移动路径上的规则图形图标进行运行时，首先会利用移动机器人的图像传感器识别预设移动路径上规则图形的标识信息，然后移动机器人根据识别到的标识信息来定位自身在世界坐标系中的位置坐标，以及通过与处理器中的轨迹模型进行匹配，实时调整移动机器人的行进轨迹，从而使得移动机器人实现在预设移动路径上的自主导航。

具体的，在本实施例中，当移动机器人扫描到规则图形时，首先是利用规则图形对移动机器人的位置进行定位，也即，移动机器人通过图像分割算法提取出规则图形中的图像特征，之后，移动机器人通过提取到的图像特征，来定位移动机器人在世界坐标系中的位置，再通过处理器中存储的目标位置的信息，计算得到移动机器人当前位置与目标位置的距离，得到目标距离，从而使得移动机器人可以利用目标距离，通过位置环控制移动机器人行进至目标位置，进而提高移动机器人的到位精度。

需要说明的是，由于移动机器人应用场景的不同，比如，移动机器人可以应用在家庭服务、仓储管理、火灾检测等应用场景当中，所以，可以根据移动机器人应用场景的不同，来对处理器中存储的图像识别算法进行相适应的调整，一切以达到实际应用为目的，此处不作具体的限定。

在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，本实施例对技术方案作了进一步的说明与优化，如图2所示，具体的，上述步骤S11：利用速度环控制移动机器人在预设移动路径上行进的过程之后，还包括：

步骤S21：当移动机器人行进至预设位置时，则控制移动机器人进行减速运动；

其中，预设位置为根据预设规则图形所预先设定的位置，且预设位置与目标位置的距离大于预设规则图形与目标位置的距离。

可以理解的是，移动机器人在预设移动路径上的速度是实时变化的，为了使得移动机器人能够在预设规则图形处减速至预设速度，在本实施例中，是在预设移动路径上预设规则图形的位置之前设置一个预设位置，以使得移动机器人能够在识别到该预设位置时，进行减速运动，也即，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，以使得移动机器人能够在检测到预设规则图形时，速度减为预设速度，显然，通过这样的方式，能够提高移动机器人的到位精度。需要说明的是，此处的预设位置可以是移动机器人预设移动路径上的规则图形，也可以是另外设置的图像标识，一切以达到实际应用为目的，此处不作具体的限定。

具体的，步骤S21：控制移动机器人进行减速运动的过程，包括：

控制移动机器人以恒定/非恒定的减速度进行减速运动。

可以理解的是，控制移动机器人进行减速运动的最终目的是为了能够使得移动机器人在到达预设规则图形时，速度减速为预设速度，所以在实际应用当中，移动机器人可以是以恒定的减速度进行减速，也可以是以非恒定的减速度进行减速，只要当移动机器人行进至预设规则图形时，速度减至预设速度即可，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3所示，该***包括：

第一控制模块31，用于利用速度环控制移动机器人在预设移动路径上行进；其中，移动机器人为利用预设移动路径上的规则图形定位的机器人。

距离测量模块32，用于控制移动机器人减速至预设速度，并到达预设规则图形，利用预设规则图形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33，用于将速度环切换为位置环，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，第二控制模块33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，距离测量模块32包括：

距离测量单元，用于根据预设规则图形上的标识信息，利用图像处理算法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；其中，图像处理算法为预先存储至移动机器人中的算法。

优选的，该控制***还包括：

速度转换模块，用于当移动机器人行进至预设位置时，则控制移动机器人进行减速运动；其中，预设位置为根据预设规则图形所预先设定的位置，且预设位置与目标位置的距离大于预设规则图形与目标位置的距离。

优选的，状态转换模块包括：

速度转换单元，用于控制移动机器人以恒定/非恒定的减速度进行减速运动。

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4所示，包括：

存储器41，用于存储计算机程序；

处理器42，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 (8)

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；其中，所述移动机器人为利用所述预设移动路径上的规则图形定位的机器人；

控制移动机器人减速至预设速度，并到达预设规则图形，利用所述预设规则图形确定所述移动机器人的当前位置与目标位置的距离，得到目标距离；

将所述速度环切换为位置环，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；

所述利用所述预设规则图形确定所述移动机器人的当前位置与目标位置的距离，得到目标距离的过程，包括：

根据所述预设规则图形上的标识信息，利用图像处理算法确定所述移动机器人的当前位置与所述目标位置的距离，得到所述目标距离；其中，所述图像处理算法为预先存储至所述移动机器人中的算法；

所述利用速度环控制移动机器人在预设移动路径上行进的过程之后，还包括：

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进行减速运动；其中，所述预设位置为根据所述预设规则图形所预先设定的位置，且所述预设位置与所述目标位置的距离大于所述预设规则图形与所述目标位置的距离。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设规则图形为所述预设移动路径上距离所述目标位置距离最小值所对应的规则图形。

3.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所述位置环。

4.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。

5.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进行减速运动的过程，包括：

控制所述移动机器人以恒定/非恒定的减速度进行减速运动。

6.一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；其中，所述移动机器人为利用所述预设移动路径上的规则图形定位的机器人；

距离测量模块，用于控制移动机器人减速至预设速度，并到达预设规则图形，利用所述预设规则图形确定所述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，用于将所述速度环切换为位置环，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；

距离测量模块包括：

距离测量单元，用于根据预设规则图形上的标识信息，利用图像处理算法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；其中，图像处理算法为预先存储至移动机器人中的算法；

所述利用速度环控制移动机器人在预设移动路径上行进的过程之后，还包括：

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进行减速运动；其中，所述预设位置为根据所述预设规则图形所预先设定的位置，且所述预设位置与所述目标位置的距离大于所述预设规则图形与所述目标位置的距离。

7.一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5任一项所述的移动机器人到位精度控制方法的步骤。

8.一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5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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