CN112518757A

CN112518757A - 机器人控制方法、机器人及可读存储介质

Info

Publication number: CN112518757A
Application number: CN202011498729.8A
Authority: CN
Inventors: 黄峰; 李志雄; 向书琛; 王睿; 胡慧
Original assignee: Hunan Institute of Engineering
Current assignee: Hunan Institute of Engineering
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2021-03-19

Abstract

本发明公开了一种机器人控制方法，包括：接收上位机发送的任务指令，并确定与所述任务指令对应的任务模式；根据所述任务模式确定所述至少两个超宽带标签与所述多个超宽带基站之间的通信方式，并确定与所述任务模式对应的巡检控制方式；在所述至少两个超宽带标签与所述多个超宽带基站按照所述通信方式进行通信时，控制机器人按照所述巡检控制方式执行与所述任务模式对应的巡检操作。本发明还公开了一种机器人及可读存储介质。通过不同任务模式对应的通信方式与巡检控制方式，控制机器人执行不同任务模式对应的巡检操作，使得巡检机器人的功能更加多元化，提高了机器人控制的灵活性。

Description

机器人控制方法、机器人及可读存储介质

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人控制方法、机器人及可读存储介质。

背景技术

风电场一般环境都比较艰苦，多是在偏远的山区，人烟稀少，生活条件和交通条件差，许多工作人员都不愿意留在风电场工作，但是，对风电场内各类设备和装置进行巡检，对于保障设备可靠运行以及生产安全是至关重要的，而这些需要一定的工作人员才能得到保障。现有风电场定期巡检多采用人工巡检与设备监控结合的方式，但大多数监控设备存在精度不准，而且功能单一的问题。由于定期巡检过程需规范化操作、且具有高危险性，相关人员需定期严格培训，这也增加了企业成本。同时，定期巡检每日工作量大，多为重复性和规律性工作。随着风电装备技术的进步和智能化的发展，在风电场运用智能巡检机器人代替人工巡检成为一种绝佳选择。但是，现有技术中的风电场巡检机器人功能单一，无法满足不同应用场景下的应用需求。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种机器人控制方法、机器人及可读存储介质，旨在解决现有技术中巡检机器人功能单一，无法满足不同应用场景下的应用需求的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种机器人控制方法，所述方法包括以下步骤：

接收上位机发送的任务指令，并确定与所述任务指令对应的任务模式；

根据所述任务模式确定所述至少两个超宽带标签与所述多个超宽带基站之间的通信方式，并确定与所述任务模式对应的巡检控制方式；

在所述至少两个超宽带标签与所述多个超宽带基站按照所述通信方式进行通信时，控制机器人按照所述巡检控制方式执行与所述任务模式对应的巡检操作。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种机器人，所述机器人包括存储器、处理器及存储在所述处理器上并可在处理器上运行的机器人控制程序，所述处理器执行所述机器人控制程序时实现如上所述的机器人控制方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有机器人控制程序，所述机器人控制程序被处理器执行时实现如上所述的机器人控制方法的步骤。

本发明实施例通过接收上位机发送的任务指令，并确定与所述任务指令对应的任务模式，然后根据所述任务模式确定设置于机器人的至少两个超宽带标签与巡检区域内的多个超宽带基站之间的通信方式，并确定与所述任务模式对应的巡检控制方式，在所述至少两个超宽带标签与所述多个超宽带基站按照所述通信方式进行通信时，控制机器人按照所述巡检控制方式执行与所述任务模式对应的巡检操作。也即，通过不同任务模式对应的通信方式和巡检控制方式控制机器人执行任务模式对应的巡检操作，使得机器人的功能更加多元化，能够满足不同任务模式下的应用需求，实现了巡检机器人的灵活控制。

附图说明

图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的机器人结构示意图；

图2是本发明机器人控制方法第一实施例的流程示意图；

图3为本发明机器人控制方法第二实施例的流程示意图；

图4为本发明一实施例中单个UWB标签与三个UWB基站通信的示意图；

图5为本发明一实施例中单个UWB标签与三个UWB基站通信时，将其中一个UWB基站置于坐标原点，另两个分别置于X轴和Y轴的示意图；

图6为本发明一实施例中考虑误差的情况下，单个UWB标签与三个UWB基站通信的示意图；

图7为本发明一实施例中计算机器人相对于目标任务点的偏航角度的示意图；

图8为本发明机器人控制方法第三实施例的流程示意图；

图9为本发明一实施例中跟随模式下，双UWB标签与单UWB基站进行通信的示意图；

图10为本发明一实施例中的机器人结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的主要解决方案是：接收上位机发送的任务指令，并确定与所述任务指令对应的任务模式；根据所述任务模式确定所述至少两个超宽带标签与所述多个超宽带基站之间的通信方式，并确定与所述任务模式对应的巡检控制方式；在所述至少两个超宽带标签与所述多个超宽带基站按照所述通信方式进行通信时，控制机器人按照所述巡检控制方式执行与所述任务模式对应的巡检操作。

目前的巡检机器人功能单一，无法满足使用者在不同应用场景下的应用需求。因而，本发明提出一种机器人控制方法、机器人及可读存储介质，通过不同任务模式对应的通信方式和巡检控制方式，控制机器人执行与所述任务模式对应的巡检操作，使得机器人能够响应于更多的任务模式，不再局限于单一功能，提高了机器人控制的灵活性。

参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的机器人结构示意图。

如图1所示，该机器人可以包括：通信总线1002，处理器1001，例如CPU，用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的机器人结构并不构成对机器人的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或组合某些部件，或者不同的部件布置。

在图1所示的机器人中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接客户端(用户端)，与客户端进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的机器人控制程序，并执行以下操作：

可选地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的机器人控制程序，还执行以下操作：

若所述任务模式为导航模式，则确定所述通信方式为：通过设置于机器人的两个超宽带标签分别与巡检区域内的三个超宽带基站进行通信；

若所述任务模式为跟随模式，则确定所述通信方式为：通过设置于机器人的两个超宽带标签与所述任务指令对应的一个目标基站进行通信。

若所述任务模式为跟随模式，则确定与所述跟随模式对应的巡检控制方式为：控制机器人跟随所述任务指令对应的目标基站执行巡检操作；

若所述任务模式为导航模式，则确定与所述导航模式对应的巡检控制方式为：控制机器人移动至任务指令对应的目标任务点，对所述目标任务点执行巡检操作。

可选地，处理器1001调用存储器1005中存储的机器人控制程序，并执行以下操作：

通过所述两个超宽带标签分别与三个超宽带基站进行通信，确定机器人与目标任务点的目标距离信息及机器人相对于目标任务点的偏航角度；

根据所述偏航角度和所述目标距离信息确定机器人的移动方向和移动速度；

控制机器人按照所述移动方向和移动速度移动至所述任务指令对应的目标任务点，对所述目标任务点执行巡检操作。

依据分别设置在坐标原点以及X轴和Y轴上的三个超宽带基站，建立直角坐标系；

确定所述两个超宽带标签中所述直角坐标系中的第一坐标信息和所述目标任务点在所述直角坐标系中的第二坐标信息；

根据所述第一坐标信息和所述第二坐标信息确定机器人与目标任务点的目标距离信息及机器人相对于目标任务点的偏航角度。

根据所述第一坐标信息计算第一夹角，所述第一夹角为机器人与X轴形成的夹角；

根据所述第一坐标信息和所述第二坐标信息计算第二夹角，所述第二夹角为机器人与目标任务点的连线与X轴形成的夹角；

将所述第二夹角与所述第一夹角相减得到第三夹角，以所述第三夹角作为机器人相对于目标任务点的偏航角度。

通过设置于机器人的两个超宽带标签分别与目标基站通信，确定机器人与所述目标基站的跟随距离信息以及机器人相对于目标基站的跟随姿态信息；

根据所述跟随距离信息和所述跟随姿态信息，控制机器人跟随所述目标基站执行巡检操作。

根据所述跟随距离信息，确定机器人与目标基站的距离是否在预设距离范围内；

若不在，则控制所述机器人停止执行巡检操作，并输出提示信息，以提示机器人已脱离跟随；

若在，则根据所述跟随姿态信息，按照预设时间间隔对所述机器人跟随目标基站执行巡检操作时的姿态进行修正，并控制所述机器人以修正后的姿态跟随所述目标基站执行巡检操作。

参照图2，图2为本发明机器人控制方法的第一实施例流程图，本实施例中，所述机器人控制方法包括以下步骤：

步骤S10：接收上位机发送的任务指令，并确定与所述任务指令对应的任务模式；

对于风电场等需要定期进行巡检的应用场景，由于工作量大，且多为重复性和规律性工作，可通过机器人替代人工进行巡检，节省人力成本，并提高巡检效率。而目前的巡检方案大多采用人工巡检与设备监控结合的方式，不仅巡检精度受限，而且功能单一。因而，本实施例提出一种全自动化的机器人控制方法应用于风电场等需要定期进行巡检的应用场景，在这些应用场景下，机器人可以针对不同的任务模式采用不同的控制方式实现智能巡检，能够不同应用场景下的功能需求，且无需人为参与，具有较高的可靠性。

具体地，用户可通过上位机远程向机器人发送任务指令，或者是在执行巡检操作之前，通过机器人的机身设置的功能按键(可以是实体按键也可以是触控按键)触发任务指令，亦或是通过语音或手势等人体识别方式向机器人发送任务指令等。所述任务指令，可包括任务模式、任务地点及任务执行周期等任务信息。于是，在机器人的控制***接收上位机发送的任务指令之后，便可以确定与所述任务指令对应的任务模式。本实施例中，机器人所支持的任务模式包括但不限于跟随模式、导航模式、运维模式和充电模式等。并且，本实施例中的机器人可通过超宽带(UWB)定位技术实现自身定位，从而响应于不同的任务模式进行巡检。于是，该机器人设置有至少两个超宽带标签，巡检区域内设置有多个超宽带基站，且巡检区域内的不同任务点也对应设置有相应的超宽带标签(为与设置于机器人的超宽带标签进行区分，记为“任务标签”)。

其中，所述至少两个超宽带标签在机器人上的设置位置可依据机器人的形态及具体的定位需求等进行确定，本实施例中优选将所述至少两个超宽带标签设置于机器人的机头，以便根据机头朝向确定机器人的姿态信息；所述至少两个超宽带标签可与巡检区域内的多个超宽带基站进行通信，以便解算机器人的姿态信息与位置信息等；相应地，所述跟随模式尤指机器人可以在一定的安全距离内跟随基站移动，在该安全距离内对该基站周围的风电设备进行巡检；所述导航模式尤指机器人可以根据任务模式对应的目标任务点的位置信息，从当前位置自主导航至目标位置，对目标位置的风电设备进行定点巡检；所述运维模式，尤指对于机器人支持的运维事项，机器人可自行执行相应的运维操作，而对于机器人不支持的运维事项，可上报至服务器或发送至远程终端，以提醒运维人员运维；所述充电模式尤指，机器人可通过自身设置的电压检测传感器实时监测电量，进而在电量不足时，及时返回至充电设备进行充电。

步骤S20：根据所述任务模式确定所述至少两个超宽带标签与所述多个超宽带基站之间的通信方式，并确定与所述任务模式对应的巡检控制方式；

为了提高任务执行效率与任务执行的准确性，不同的任务模式下，所述至少两个超宽带标签与所述多个超宽带基站之间的通信方式会有所不同，且不同任务模式对应的机器人的巡检控制方式也会有所不同。

一方面，不同任务模式对应所需的超宽带标签与超宽带基站的数量不同且超宽带标签与超宽带基站的安装位置也可以不同，使得不同的任务模式下对应的通信方式可以是不同数量的超宽带标签与不同数量的超宽带基站之间进行通信，或是不同位置的超宽带标签与不同位置的超宽带基站之间进行通信等。

一具体的实施例中，在所述任务模式为导航模式时，为了保证机器人定位的准确性以实现自主导航，至少需要设置于机器人的两个超宽带标签分别与巡检区域内的三个超宽带基站进行通信，来实现机器人的定位导航。一较优的实施例中，优选从设置于机器人的至少两个超宽带标签中筛选出两个超宽带标签，并从巡检区域内的多个超宽带基站中筛选出三个超宽带基站，将设置于机器人的超宽带标签与超宽带基站之间的通信方式为：通过这两个超宽带标签和这三个超宽带基站进行通信。在所述任务模式为跟随模式时，为了实现机器人的有效跟随，至少需要设置于机器人的两个超宽带标签与巡检区域内的一个超宽带基站进行通信，以实现机器人的定位与跟随。一较优的实施例中，优选从设置于机器人的至少两个超宽带标签中筛选出两个超宽带标签，并从巡检区域内的多个超宽带基站中筛选出一个超宽带基站作为信号源，将设置于机器人的超宽带标签与超宽带基站之间的通信方式为：通过筛选出的两个超宽带标签与一个超宽带基站进行通信。

另一方面，不同任务模式对应的巡检控制方式也会有所不同，如，在跟随模式时，需控制机器人跟随目标基站移动；在导航模式时，需控制机器人自主导航至目标任务点；在运维模式时在机器人巡检到需要进行运维的运维事项时，需要控制机器人自主启动运维功能，对所述运维事项执行相应的运维操作；在充电模式时，需要控制机器人移动至充电设备并与充电设备完成对位后，执行充电操作，并进入待机状态，直至充电完成或接收到任务指令时重新唤醒。

一具体的实施例中，在所述任务模式为导航模式时，可将导航模式对应的巡检控制方式确定为：控制机器人移动至任务指令对应的目标任务点，对所述目标任务点执行巡检操作。其中，不同任务指令对应的目标任务点会有所不同，不同的任务点可通过巡检区域内不同任务点对应设置的任务标签进行标定。而控制机器人移动至任务指令对应的目标任务点的方式可以是：通过对机器人进行定位获取机器人与目标任务点的相对位置信息来确定机器人的移动参数，进而控制机器人按照所确定的移动参数移动至目标任务点等。这里的移动参数是根据机器人与目标任务点的相对位置信息实施进行调整的，可包括机器人的移动速度和移动方向以及遇到不同类型的障碍物时所需采集的不同避障操作对应的控制参数等。在所述任务模式为跟随模式时，可将跟随模式对应的巡检控制方式确定为：控制机器人跟随所述任务指令对应的目标基站执行巡检操作。其中，任务指令对应的目标基站也即从巡检区域内设置的多个超宽带基站中选取的作为信号源的超宽带基站；当目标基站与机器人的距离超过预设距离范围时，机器人无法有效跟随目标基站移动，此时需要控制机器人先自主导航至目标基站的预设距离范围内，然后跟随目标基站执行巡检操作。而控制机器人跟随所述任务指令对应的目标基站执行巡检操作的方式可以是：根据机器人相对于目标基站的位置信息确定机器人的跟随参数，进而控制机器人按照所确定的跟随参数跟随目标基站执行巡检操作。这里的跟随参数也是需要根据机器人相对于目标基站的位置信息进行实时调整的，具体可包括姿态调整参数和距离调整参数等。

如此，在控制机器人执行巡检操作之前，先要确定与当前任务模式对应的所述至少两个超宽带标签与所述多个超宽带基站之间的通信方式，并确定与当前任务模式对应的巡检控制方式。

步骤S30：在所述至少两个超宽带标签与所述多个超宽带基站按照所述通信方式进行通信时，控制机器人按照所述巡检控制方式执行与所述任务模式对应的巡检操作；

在所述至少两个超宽带标签与所述多个超宽带基站按照所述通信方式进行通信时，也即所述至少两个超宽带标签与不同数量或不同位置的超宽带基站进行通信时，可控制机器人按照所确定的巡检控制方式执行与所确定的任务模式对应的巡检操作。如，在所述任务模式为导航模式时，所确定的通信方式可以是：通过设置于机器人的两个超宽带标签分别与巡检区域内的三个超宽带基站进行通信，此时，在所述两个超宽带标签分别与所述三个超宽带基站进行通信时，可控制机器人按照所确定的巡检控制方式，移动至任务指令对应的目标任务点，对所述目标任务点执行巡检操作；在所述任务模式为跟随模式时，对应的通信方式可以是：通过设置于机器人的两个超宽带标签与所述任务指令对应的一个目标基站进行通信，此时，在所述两个超宽带标签与所述目标基站进行通信时，可控制机器人按照所确定的巡检控制方式，移动至任务指令对应的目标任务点，对目标任务点执行巡检操作。

另外，该机器人设置有一键返航功能，可在触发返航功能按键时，可直接返回至起始位置进行待机或返回至充电区域进行充电。

本实施例通过接收上位机发送的任务指令，并确定与所述任务指令对应的任务模式，然后根据任务模式确定设置于机器人的超宽带标签与巡检区域内的超宽带基站之间的通信方式，并确定与所述任务模式对应的巡检控制方式，使得，在设置于机器人的超宽带标签与巡检区域内的超宽带基站按照所确定的通信方式进行通信时，可控制机器人按照所确定的巡检控制方式执行与任务模式对应的巡检操作。也即，采用不同的通信方式和不同的巡检控制方式执行不同任务模式对应的巡检操作，使得机器人能够在不同的任务模式下执行不同的巡检操作，避免机器人功能单一无法满足使用需求，提高了机器人的灵活性。

参照图3，图3为本发明机器人控制方法的第二实施例流程图，本实施例中，所述机器人控制方法包括以下步骤：

步骤S11：接收上位机发送的任务指令，并确定与所述任务指令对应的任务模式；

步骤S12：若所述任务模式为导航模式，则确定所述至少两个超宽带标签与所述多个超宽带基站之间的通信方式为：通过设置于机器人的两个超宽带标签分别与巡检区域内的三个超宽带基站进行通信；

步骤S13：确定与所述导航模式对应的巡检控制方式为：控制机器人移动至任务指令对应的目标任务点，对所述目标任务点执行巡检操作；

步骤S14：按照所述通信方式进行通信，以确定机器人与目标任务点的目标距离信息及机器人相对于目标任务点的偏航角度；

步骤S15：根据所述偏航角度和所述目标距离信息确定机器人的移动方向和移动速度；

步骤S16：根据所述移动方向和移动速度，控制机器人按照所述巡检控制方式移动至所述任务指令对应的目标任务点，对所述目标任务点执行巡检操作。

本实施例中，通过设置于机器人的两个超宽带标签(第一标签Tag1，第二标签Tag2)分别与巡检区域内的三个超宽带基站(第一基站BS₁，第二基站BS₂，第三基站BS₃)进行通信，可控制机器人移动至任务指令对应的目标任务点，对目标任务点执行巡检操作。具体可以是先确定机器人与目标任务点的目标距离信息及机器人相对于目标任务点的偏航角度，然后根据所确定的偏航角度和标距离信息确定机器人的移动方向和移动速度，再控制机器人按照所确定移动方向和移动速度移动至任务指令对应的目标任务点，对目标任务点执行巡检操作。

一具体的实施例中，对于偏航角度的确定可以是：先依据分别设置在坐标原点以及X轴和Y轴上的三个超宽带基站，建立平面坐标系，然后确定两个超宽带标签中所述直角坐标系中的第一坐标信息和所述目标任务点在所述直角坐标系中的第二坐标信息，再根据所述第一坐标信息和所述第二坐标信息确定机器人与目标任务点的目标距离信息及机器人相对于目标任务点的偏航角度。这里，第一坐标信息同时包括Tag1的坐标信息和Tag2的坐标信息。

具体地，要确定两个超宽带标签中所述直角坐标系中的第一坐标信息，可使用TOA(Time of arrival)定位方案实现超宽带标签的定位，而单个超宽带标签的定位至少需要用到三个基站。假设超宽带标签与超宽带基站处于同一平面，以Tag1为例，可通过双边测距方法分别得到Tag1与BS₁、BS₂和BS₃之间的距离r₁、r₂和r₃。然后，分别以BS₁为圆心r₁为半径、BS₂为圆心r₂为半径和BS₃为圆心r₃为半径作圆。理想情况下，三个圆将相交于一点，该点即Tag1所在的位置点，如图4所示。假设Tag1的坐标为(x₀，y₀)，且已知基站BS₁、BS₂和BS₃的坐标分别为(x₁，y₁),(x₂，y₂),(x₃，y₃)，可得以下方程组：

由于上述方程组计算起来相对复杂，因而可通过改变基站的安装位置，来简化计算过程。本实施例中，如图5所示，优选将BS₁设置在坐标原点，将BS₂设置在x轴上，将BS₃设置在y轴上，将上述方程组可以简化并求解为：

求解可得:

但是，由于外界环境的干扰，UWB测量数据会有不规则的上下波动，可选择kalaman算法实现数据的滤波，然后使用三角质心算法，对两个超宽带标签进行定位，以提高定位精度。此时，因误差等原因会导致三个圆并不会相交于同一个交点，而是相交于三个交点(x₄，y₄)，(x₅，y₅),(x₆，y₆)，由于这三个交点构成的重叠区域较小，一较优的实施例中，可将重叠区域看做是一个小三角形，此时，三角形的质心所在位置也即Tag1的坐标，如图6所示。此时，可解算得到标签Tag1的坐标为：

采用上述相同的方式可得Tag2的坐标，此处不再赘述。

另一实施例中，如图7所示，根据第一坐标信息和第二坐标信息确定机器人与目标任务点的目标距离信息及机器人相对于目标任务点的偏航角度的方式可以是：先根据第一坐标信息计算第一夹角，所述第一夹角为机器人与X轴形成的夹角，然后根据第一坐标信息和第二坐标信息计算第二夹角，所述第二夹角为机器人与目标任务点的连线与轴形成的夹角，再将第二夹角与第一夹角相减得到第三夹角，以所述第三夹角作为机器人相对于目标任务点的偏航角度。

首先，根据第一坐标信息计算第一夹角。若Tag1和Tag2的坐标分别为(x₀，y₀)，(x₇，y₇)，具体可先确定Tag1和Tag2所在直线的斜率，再求出该直线的垂直平分线的斜率，然后通过反正切函数共识即可计算出机器人机身与X轴形成的第一夹角α₁：

α₁∈[-90°,90°)。于是，有以下结果：(1)若α₁≥0，则在x₀≥x₇时，机器人的机头朝上，机尾朝下，其在坐标系内的姿态角α₁；在x₀<x₇时，机器人机头朝向与x轴反方向一致，其在坐标系内的姿态角α₂＝α₁+180°；(2)若α₁<0，则在x₀≥x₇时，机器人的机头朝向与x轴反方向一致，其在坐标系内的姿态角α₂＝90°-α₁；在x₀<x₇时，机器人机头朝向与x轴正方向一致，其在坐标系内的姿态角α₂＝α₁+360°，α₂∈[0°,360°)。

然后，确定根据第一坐标信息和第二坐标信息计算第二夹角。若目标任务点Tag3的坐标为(x₈，y₈)，可先根据Tag1和Tag2的坐标数据得到机身中点的坐标数据，然后利用反正切函数公式计算出机身中点和目标任务点形成的直线与x轴形成的夹角α₃，也即第二夹角。计算公式如下所示：

(3)将第二夹角与第一夹角相减得到机器人相对于目标任务点的偏航角度α₄＝α₃-α₁，α₄∈[-180,180°)。当α₄>0时，表示机器人机身方向右偏航α₄；当α₄<0时，表示机器人机身方向左偏航α₄。另外，还可通过平面坐标系内两点距离公式即可得到机器人机身与目标任务点的距离d，计算公式如下所示：

其他姿态信息与上述计算过程类似，这里不再赘述。

本实施例在任务模式为导航模式时，通过两个超宽带标签分别与三个超宽带基站进行通信，即可确定机器人与目标任务点的目标距离信息及机器人现对于目标任务点的偏航角度，进而根据偏航角度和目标距离信息确定机器人的移动方向和移动速度，并控制机器人按照所确定的移动方向和移动速度移动至任务指令对应的目标任务点，对目标任务点执行巡检操作，也即通过两个超宽带标签分别与三个超宽带基站通信，在保证定位准确性的同时，使机器人在导航模式下进行定点巡检，能够提高机器人巡检的可靠性与有效性。

参照图8，图8为本发明机器人控制方法的第三实施例流程图，本实施例中，所述机器人控制方法包括以下步骤：

步骤S21：接收上位机发送的任务指令，并确定与所述任务指令对应的任务模式；

步骤S22：若所述任务模式为跟随模式，则确定所述至少两个超宽带标签与所述多个超宽带基站之间的通信方式为：通过设置于机器人的两个超宽带标签与所述任务指令对应的一个目标基站进行通信；

步骤S23：确定与所述跟随模式对应的巡检控制方式为：控制机器人跟随所述任务指令对应的目标基站执行巡检操作；

步骤S24：按照所述通信方式进行通信，以确定机器人与所述目标基站的跟随距离信息以及机器人相对于目标基站的跟随姿态信息；

步骤S25：根据所述跟随距离信息和所述跟随姿态信息，控制机器人按照所述巡检控制方式跟随所述目标基站执行巡检操作。

本实施例中，通过设置于机器人的两个超宽带标签与任务指令对应的一个目标基站进行通信，可以在跟随模式下控制机器人跟随目标基站执行巡检操作，如图9所示。具体可以是：通过设置于机器人的两个超宽带标签(第一标签Tag1，第二标签Tag2)分别与目标基站BS₀进行通信，先确定机器人与目标基站的跟随距离信息以及机器人相对于目标基站的跟随姿态信息，然后根据所确定的跟随距离信息和跟随姿态信息，控制机器人跟随目标基站执行巡检操作。

(1)确定机器人相对于目标基站的跟随距离：可先通过双边测距确定Tag1与BS₀的距离d₁，Tag₂与BS₀的距离d₂，若将机器人与目标基站之间的跟随距离设定为d₃，则机器人与目标基站的跟随距离为

(2)通过PID算法对所述跟随距离进行解算，即可实现对机器人的速度控制。此时，可先计算跟随距离与d3之间的偏差：

然后通过以下PID算法进行解算：

其中，T表示采样周期；K表示采样序号；e(k)表示当前输入偏差；e(k-1)表示上次输入偏差。

(3)确定机器人相对于目标基站的跟随姿态信息。假设Tag1和Tag2之间的距离为d₄，则两标签与目标基站的连线及两标签之间的连线可构成一个三角形，此时，通过角度算法解算可以分别得到两个标签相对于目标基站的角度θ₁和θ₂：

进而根据θ₁和θ₂解算机器人的姿态信息，然后通过PID算法实现机器人的方向控制。可通过θ₁和θ₂解算机器人的姿态信息。也即，可通过跟随距离信息对机器人的行进速度进行调整；可通过跟随姿态信息对机器人的行进姿态进行调整。

另一实施例中，根据跟随距离信息和跟随姿态信息，控制机器人跟随所述目标基站执行巡检操作的方式可以是：先根据跟随距离信息，确定机器人与目标基站的距离是否在预设距离范围内，若在预设距离范围内，则根据跟随姿态信息，按照预设时间间隔对所述机器人跟随目标基站执行巡检操作时的姿态进行修正，并控制机器人以修正后的姿态跟随目标基站执行巡检操作。若不在在预设距离范围内，则控制机器人停止执行巡检操作，并输出提示信息，以提示机器人已脱离跟随。具体地，在跟随功能开启时，机器人的主控模块会不断接收标签与基站的距离数据，并解算出两个标签与目标基站之间的距离。此时，若设定定时器中断时间为20ms，则每一次中断都可根据解算的距离信息改正机器人的运动姿态。例如，若设定跟随距离的有效范围在0.8m到2m内，可将距离数据经角度算法解算后，通过PID算法解算成电机的控制量，控制机器人的方向。如，若设定机器人与信号源的跟随保持距离为1.4m，当机器人在跟随有效范围内时，将两标签与基站的平均距离经PID算法解算成电机的控制量，当距离大于1.4m时，控制机器人后退；当距离小于1.4m时，控制机器人前进。

本实施例是在跟随模式下，通过两个标签和一个基站确定机器人与目标基站的跟随距离信息以及机器人相对于目标基站的跟随姿态信息，进而根据所确定的跟随距离信息和跟随姿态信息，控制机器人跟随目标基站执行巡检操作。不仅能够控制机器人跟随目标基站执行巡检操作，还能在跟随的过程中对机器人的行进速度和行进姿态进行实时调整，避免超出有效距离范围时，无法有效的跟随目标基站执行巡检操作，提高了跟随模式下执行巡检操作的可靠性。

此外，本发明实施例还提供一种机器人，如图10所示。该实施例中，所述机器人包括：主控芯片(STM32F103RCT6)、UWB标签、电压检测传感器、光电编码传感器、红外传感器、蓝牙模块、电机驱动、UWB基站、上位机和电机。其中，UWB标签用于获取机器人与基站的距离以及与信号源的角度差；电压检测传感器用于对机器人的电量进行实时监测，当电压低于预警值时，控制机器人自动到达充点电并通过蜂鸣器提醒工作人员充电；光电编码传感器用于对机器人的姿态进行实时矫正；红外传感器用于实现机器人的避障等功能；蓝牙模块用于给机器人下达任务命令；电机用于给机器人提供动力，驱动机器人移动；UWB基站用于测距；上位机用于给机器人下达任务指令。

可选地，该机器人机身上装载有两个UWB标签，可根据两个UWB标签的定位数据以及陀螺仪数据来实现机器人绝对姿态和相对姿态的获取。

此外，本发明实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有机器人控制程序，所述机器人控制程序被处理器执行时实现如上所述的机器人控制方法的步骤。

需要说明的是，在本文中，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***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***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，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者***中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，电视，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种机器人控制方法，其特征在于，所述机器人设置有至少两个超宽带标签，所述至少两个超宽带标签可与巡检区域内的多个超宽带基站进行通信，所述机器人控制方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述任务模式确定所述至少两个超宽带标签与所述多个超宽带基站之间的通信方式的步骤包括：

3.如权利要求2所述的机器人控制方法，其特征在于，所述确定与所述任务模式对应的巡检控制方式的步骤包括：

4.如权利要求3所述的机器人控制方法，其特征在于，在所述任务模式为导航模式时，所述控制机器人按照所述巡检控制方式执行与所述任务模式对应的巡检操作的步骤包括：

5.如权利要求4所述的机器人控制方法，其特征在于，所述通过所述两个超宽带标签分别与三个超宽带基站进行通信，确定机器人与目标任务点的目标距离信息及机器人相对于目标任务点的偏航角度的步骤包括：

6.如权利要求5所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述第一坐标信息和所述第二坐标信息确定机器人相对于目标任务点的偏航角度的步骤包括：

7.如权利要求3所述的机器人控制方法，其特征在于，在所述任务模式为导跟随模式时，所述控制机器人按照所述巡检控制方式执行与所述任务模式对应的巡检操作的步骤包括：

8.如权利要求7所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述跟随距离信息和所述跟随姿态信息，控制机器人跟随所述目标基站执行巡检操作的步骤，包括：

9.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的机器人控制程序，所述处理器执行所述机器人控制程序时实现权利要求1-8中任一项所述的机器人控制方法的步骤。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有机器人控制程序，所述机器人控制程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的机器人控制方法的步骤。