CN109753063B - 一种远程移动装置运动控制方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种远程移动装置运动控制方法及***，属于遥操作技术领域，解决了现有技术中因人为操作延迟导致无法保证远程移动装置移动过程中安全的问题。所述方法包括以下步骤：获取远程移动装置与目标障碍物之间的距离信息，将所述距离信息发送至控制端；控制端根据所述距离信息生成控制修调系数，获取控制杆的位移量信息；根据所述位移量信息和控制修调系数，生成相应PWM波控制信号并发送至远程移动装置；远程移动装置根据所述PWM波控制信号进行移动。实现了对远程移动装置运动控制，避免了因人为操作延迟导致远程移动装置在移动过程与目标障碍物碰撞的发生，保证了远程移动装置在移动过程中的安全。

Description

一种远程移动装置运动控制方法及***

技术领域

本发明涉及遥操作技术领域，尤其涉及一种远程移动装置运动控制方法及***。

背景技术

遥操作是对远程移动装置进行运动控制的基本手段，作为远程移动装置的应用典型，遥操作机器人通常是适用于特种工作环境，如资源开发、核废料清理、排爆、高压高危作业等，在其作业过程中通常会遇到障碍物，为避免因人为操作延迟导致其与障碍物发生碰撞，从而保证其在移动过程中的安全，需要对遥操作机器人等具有远程移动功能的装置进行运动控制。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种远程移动装置运动控制方法及***，用以解决现有技术中因人为操作延迟导致无法保证远程移动装置移动过程中安全的问题。

一方面，本发明提供了一种远程移动装置运动控制方法，所述方法包括以下步骤：

获取远程移动装置与目标障碍物之间的距离信息，将所述距离信息发送至控制端；

控制端根据所述距离信息生成控制修调系数，获取控制杆的位移量信息；根据所述位移量信息和控制修调系数，生成相应PWM波控制信号并发送至远程移动装置；

远程移动装置根据所述PWM波控制信号进行移动。

上述技术方案的有益效果为：通过上述方案实现了对远程移动装置运动控制，避免了因人为操作延迟导致远程移动装置在移动过程与目标障碍物碰撞的发生，保证了远程移动装置在移动过程中的安全。

进一步地，根据所述距离信息生成控制修调系数，操作控制杆，使其产生位移量，根据所述位移量和控制修调系数，生成相应PWM波控制信号，具体包括：

判断所述距离是否大于预设安全距离阈值；若距离大于预设安全距离阈值，则生成相应的控制修调系数γ，操作控制杆至一定位移，获取控制位移量α，根据所述位移量α和控制修调系数γ，生成相应占空比的PWM波控制信号；

否则，生成相应的控制修调系数ρ，操作控制杆至一定位移，获取控制杆位移量β，根据所述位移量β和控制修调系数ρ，生成相应占空比的PWM波控制信号；其中，ρ＜γ。

上述进一步技术方案的有益效果为：上述方案根据远程移动装置与目标障碍物之间的距离情况，分别设置了不同控制修调系数，保证了远程移动装置在预设安全距离阈值范围外的具有合适的移动速度，同时使得其在预设安全距离阈值内，更容易受控制，进而不易撞到障碍物。

进一步地，所述控制修调系数γ为常值或者与距离呈正相关函数关系，所述控制修调系数ρ与距离呈正相关函数关系。

上述进一步技术方案的有益效果为：远程移动装置在预设安全距离阈值范围外，操作人员能够有效掌控远程移动装置的移动速度；远程移动装置在预设安全距离阈值范围内，可以确保远程移动装置的安全。

进一步地，远程移动装置根据所述PWM波控制信号进行移动，具体包括：远程移动装置的电机控制器根据所述PWM波控制信号的占空比，控制电机产生以相应功率驱动远程移动装置移动。

进一步地，若所述目标障碍物在远程移动装置的前方，则操作控制杆，使其产生正位移量，若所述目标障碍物在远程移动装置的后方，使其产生负位移量，根据所述控制修调系数以及正位移量或负位移量，生成相应PWM控制信号；所述远程移动装置的电机控制器根据所述PWM波控制信号的占空比，控制电机产生以相应功率驱动远程移动装置前进或后退。

上述进一步技术方案的有益效果为：通过上述方案可以方便、快捷的控制远程移动装置的前进或后退。

另一方面，本发明提供了一种远程移动装置运动控制***，所述***包括设置于远程移动装置上的测距设备、电机控制器，控制端以及设置于控制端上的控制杆；

所述测距设备用于获取远程移动装置与目标障碍物之间的距离信息，并将所述距离信息发送至控制端；

所述控制杆用于在***纵移动时生成位移量，

所述控制端用于根据距离信息生成控制修调系数，并根据控制杆产生的位移量和所述控制修调系数生成相应的PWM波控制信号，并发送至远程移动装置的电机控制器；

远程移动装置用于根据所述PWM波控制信号进行移动。

上述技术方案的有益效果为：通过上述方案实现了对远程移动装置运动控制，避免了因人为操作延迟导致远程移动装置在移动过程与目标障碍物碰撞的发生，保证了远程移动装置在移动过程中的安全。

进一步地，所述控制端判断所述距离是否大于预设安全距离阈值，若距离大于预设安全距离阈值，则生成相应的控制修调系数γ，操作控制杆至一定位移，控制端获取控制杆位移量α，根据所述位移量α和控制修调系数γ，生成相应占空比的PWM波控制信号；

否则，生成相应的控制修调***ρ，操作控制杆至一定位移，控制端获取控制杆位移量β，根据所述位移量β和控制修调系数ρ，生成相应占空比的PWM波控制信号；其中，ρ＜γ。

上述进一步技术方案的有益效果为：上述方案根据远程移动装置与目标障碍物之间的距离情况，分别设置了不同控制修调系数，保证了远程移动装置在预设安全距离阈值范围外的具有合适的移动速度，同时使得其在预设安全距离阈值内，更容易受控制，进而不易撞到障碍物。

进一步地，控制端生成的控制修调系数γ为常值或者与距离呈正相关函数关系，控制端生成的控制修调系数ρ与距离呈正相关函数关系。

上述进一步技术方案的有益效果为：远程移动装置在预设安全距离阈值范围外，操作人员能够有效掌控远程移动装置的移动速度；远程移动装置在预设安全距离阈值范围内，可以确保远程移动装置的安全。

进一步地，所述远程移动装置的电机控制器接收所述PWM波控制信号，根据所述PWM波控制信号的占空比，控制电机产生以相应功率驱动远程移动装置移动。

进一步地，若所述目标障碍物在远程移动装置的前方，则操作控制杆，使其产生正位移量，若所述目标障碍物在远程移动装置的后方，使其产生负位移量；所述控制端根据根据所述控制修调系数以及正位移量或负位移量，生成相应PWM控制信号；所述远程移动装置的电机控制器根据所述PWM波控制信号的占空比，控制电机产生以相应功率驱动远程移动装置前进或后退。

上述进一步技术方案的有益效果为：通过上述方案可以方便、快捷的控制远程移动装置的前进或后退。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例1所述方法的流程示意图；

图2为本发明实例例2所述***的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明实施例公开了一种远程移动装置运动控制方法，所述方法包括以下步骤：

获取远程移动装置与目标障碍物之间的距离信息，将所述距离信息发送至控制端；

控制端根据所述距离信息生成控制修调系数，获取控制杆的位移量信息；根据所述位移量信息和控制修调系数，生成相应PWM波控制信号并发送至远程移动装置；

远程移动装置根据所述PWM波控制信号进行移动。

可选的，上述远程移动装置为人体随动遥操作机器人；操作人员通过操作控制杆，进而控制人体随动遥操作机器人的行进动作。

需要说明的是，操作人员可以在远程移动装置(例如，人体随动遥操作机器人)行进过程中，根据测距设备反馈至控制端的距离信息，手动调节控制杆的位移量，以增加或是减小远程移动装置的移动速度；但是为了确保远程移动装置的安全，防止人为操作的失误，需根据远程移动装置与目标障碍物之间的距离信息设置控制修调系数。

于是，根据所述距离信息生成控制修调系数，操作控制杆，使其产生位移量，根据所述位移量和控制修调系数，生成相应PWM波控制信号，具体包括：

判断所述距离是否大于预设安全距离阈值；若距离大于预设安全距离阈值，则生成相应的控制修调系数γ，操作控制杆至一定位移，获取控制杆的位移量α，根据所述位移量α和控制修调系数γ，生成相应占空比的PWM波控制信号；

否则，生成相应的控制修调系数ρ，操作控制杆至一定位移，获取控制杆的位移量β，根据所述位移量β和控制修调系数ρ，生成相应占空比的PWM波控制信号；其中，ρ＜γ。

具体的，所述控制修调系数γ为常值或者与距离呈正相关关系，所述控制修调系数ρ与距离的正相关函数关系关系。

当远程移动装置与目标障碍物之间的距离大于预设安全距离阈值时，此时远程移动装置处于安全位置，此时可将控制修调系数设置为常数，这样便有利于操作人员根据距离信息，自行调节控制杆的位移量，以有效掌控远程移动装置的移动速度，同时，也可将控制修调系数设置为距离的正相关函数函数，在控制杆的位移量一定的情况，其在距离较远的位置就具有较大移动速度，使操作人员能较大限度提高处于该位置的远程移动装置的移动速度。

当远程移动装置与目标障碍物之间的距离小于或等于预设安全距离阈值时，此时需要确保远程移动装置的安全，因而需将控制修调系数设置距离的正相关函数，即距离越小，控制修调系数越小，同样操作杆的位移量给远程移动装置带来的移动速度就越小，

例如，控制杆位移量为角度量，远程移动装置与目标障碍物距离较远时，操作控制杆使其产生20°的角度量，此时远程移动装置的电机以a瓦的功率驱动远程移动装置移动；随着距离的减小，在角度量不变的情况，此时远程移动装置的电机以b瓦的功率驱动远程移动装置移动，其中a>b；上述正相关函数可为比例函数或是指数函数。

所述安全距离阈值的设置与工况有关，若远程移动装置的工作环境越危险，则安全距离阈值设置越大。

在实施例时，控制杆的位移量和控制修调系数共同决定了PWM波控制信号的占空比，PWM波控制信号的占空比决定了电机的功率及其转动方向；

于是，远程移动装置根据所述PWM波控制信号进行移动，具体包括：远程移动装置的电机控制器根据所述PWM波控制信号的占空比，控制电机产生以相应功率驱动远程移动装置移动。

所述方法中，若所述目标障碍物在远程移动装置的前方，则操作控制杆，使其产生正位移量，若所述目标障碍物在远程移动装置的后方，使其产生负位移量，根据所述控制修调系数以及正位移量或负位移量，生成相应PWM控制信号；所述远程移动装置的电机控制器根据所述PWM波控制信号的占空比，控制电机产生以相应功率驱动远程移动装置前进或后退。

需要说明的是，设置于远程移动装置两侧的电机，若同时、同速正转，则远程移动装置前进，若同时、同速反转，则远程移动装置后退。

实施例2

本发明实施例公开了一种远程移动装置运动控制***，所述***包括设置于远程移动装置上的测距设备、电机控制器，控制端以及设置于控制端上的控制杆；

所述测距设备用于获取远程移动装置与目标障碍物之间的距离信息，并将所述距离信息发送至控制端；

所述控制杆用于生成位移量，

所述控制端用于根据距离信息生成控制修调系数，并根据控制杆产生的位移量和所述控制修调系数生成相应的PWM波控制信号，并发送至远程移动装置的电机控制器；

远程移动装置用于根据所述PWM波控制信号进行移动。

需要说明的是，所述测距设备可为测距雷达或是双目摄像头，所述位移量可为角度量。

在一个具体实施例中，所述控制端判断所述距离是否大于预设安全距离阈值，若距离大于预设安全距离阈值，则生成相应的控制修调系数γ，操作控制杆至一定位移，控制端获取控制杆的位移量α，根据所述位移量α和控制修调系数γ，生成相应占空比的PWM波控制信号；

否则，生成相应的控制修调***ρ，操作控制杆至一定位移，控制端获取控制杆位移量β，根据所述位移量β和控制修调系数ρ，生成相应占空比的PWM波控制信号；其中，ρ＜γ。

由于控制杆的位移量和控制修调系数共同决定了远程移动装置的移动速度，上述方案根据远程移动装置与目标障碍物之间的距离情况，分别设置了不同控制修调系数，保证了远程移动装置在预设安全距离阈值范围外的具有合适的移动速度，同时使得其在预设安全距离阈值内，更容易受控制，进而不易撞到障碍物。

具体的，控制端生成的控制修调系数γ为常值或者与距离呈正相关函数关系，控制端生成的控制修调系数ρ与距离呈正相关函数关系；

所述远程移动装置的电机控制器接收所述PWM波控制信号，根据所述PWM波控制信号的占空比，控制电机产生以相应功率驱动远程移动装置移动。

若所述目标障碍物在远程移动装置的前方，则操作控制杆，使其产生正位移量，若所述目标障碍物在远程移动装置的后方，使其产生负位移量；所述控制端根据根据所述控制修调系数以及正位移量或负位移量，生成相应PWM控制信号；所述远程移动装置的电机控制器根据所述PWM波控制信号的占空比，控制电机产生以相应功率驱动远程移动装置前进或后退。

需要说明的是，上述两个实例例基于相同的原理及发明构思，未重复描述之处可互相借鉴。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种远程移动装置运动控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取远程移动装置与目标障碍物之间的距离信息，将所述距离信息发送至控制端；

控制端根据所述距离信息生成控制修调系数，获取控制杆的位移量信息；根据所述位移量信息和控制修调系数，生成相应PWM波控制信号并发送至远程移动装置；

远程移动装置根据所述PWM波控制信号进行移动；

根据所述距离信息生成控制修调系数，操作控制杆，使其产生位移量，根据所述位移量和控制修调系数，生成相应PWM波控制信号，具体包括：

判断所述距离是否大于预设安全距离阈值；若距离大于预设安全距离阈值，则生成相应的控制修调系数γ，操作控制杆至一定位移，获取控制位移量α，根据所述位移量α和控制修调系数γ，生成相应占空比的PWM波控制信号；

否则，生成相应的控制修调系数ρ，操作控制杆至一定位移，获取控制杆位移量β，根据所述位移量β和控制修调系数ρ，生成相应占空比的PWM波控制信号；其中，ρ＜γ；预设的安全距离阈值根据工况设定；控制杆位移量为角度量；所述控制修调系数γ为常值或者与距离呈正相关函数关系，所述控制修调系数ρ与距离呈正相关函数关系。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，远程移动装置根据所述PWM波控制信号进行移动，具体包括：远程移动装置的电机控制器根据所述PWM波控制信号的占空比，控制电机产生以相应功率驱动远程移动装置移动。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述目标障碍物在远程移动装置的前方，则操作控制杆，使其产生正位移量，若所述目标障碍物在远程移动装置的后方，使其产生负位移量，根据所述控制修调系数以及正位移量或负位移量，生成相应PWM控制信号；所述远程移动装置的电机控制器根据所述PWM波控制信号的占空比，控制电机产生以相应功率驱动远程移动装置前进或后退。

4.一种远程移动装置运动控制***，其特征在于，所述***包括设置于远程移动装置上的测距设备、电机控制器，控制端以及设置于控制端上的控制杆；

所述测距设备用于获取远程移动装置与目标障碍物之间的距离信息，并将所述距离信息发送至控制端；

所述控制杆用于在***纵移动时生成位移量；

所述控制端用于根据距离信息生成控制修调系数，并根据控制杆产生的位移量和所述控制修调系数生成相应的PWM波控制信号，并发送至远程移动装置的电机控制器；

远程移动装置用于根据所述PWM波控制信号进行移动；

所述控制端判断所述距离是否大于预设安全距离阈值，若距离大于预设安全距离阈值，则生成相应的控制修调系数γ，操作控制杆至一定位移，控制端获取控制杆位移量α，根据所述位移量α和控制修调系数γ，生成相应占空比的PWM波控制信号；

否则，生成相应的控制修调***ρ，操作控制杆至一定位移，控制端获取控制杆位移量β，根据所述位移量β和控制修调系数ρ，生成相应占空比的PWM波控制信号；其中，ρ＜γ；预设的安全距离阈值根据工况设定；控制杆位移量为角度量；控制端生成的控制修调系数γ为常值或者与距离呈正相关函数关系，控制端生成的控制修调系数ρ与距离呈正相关函数关系。

5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述远程移动装置的电机控制器接收所述PWM波控制信号，根据所述PWM波控制信号的占空比，控制电机产生以相应功率驱动远程移动装置移动。

6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，若所述目标障碍物在远程移动装置的前方，则操作控制杆，使其产生正位移量，若所述目标障碍物在远程移动装置的后方，使其产生负位移量；所述控制端根据所述控制修调系数以及正位移量或负位移量，生成相应PWM控制信号；所述远程移动装置的电机控制器根据所述PWM波控制信号的占空比，控制电机产生以相应功率驱动远程移动装置前进或后退。

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