机器人自动红外回充的设计方法.doc

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1、机器人自动红外回充的设计方法1、重要特点：1)回充底座正面使用四个红外发射管，两个居中，两个居边；2)机器人底盘运动横切由底座发出的中心红外光的边缘，由此找到充电底座的中心轴线；3)机器人底盘横向移动和原地转动向结合，寻找中心红外光束的边界；4)沿中心线对准向底座移动的过程中，仍然细微调整方向，始终确保正对准底座的中心移动；5)霍尔传感器感应通电；6)传感器避障；2、详细描述图14图24图3图1所示，是所涉及模块的方框图。该图分成两大部分：回充底座和机器人底盘。回充底座正面至少安装有3个红外发射头，每个红外发射头以一定的夹角向外发射红外光。回充底座上与本专利红外测距相关的模块主要有底

2、盘红外接收装置、算法计算控制装置、设备数据通信总线、底盘运动装置。底盘红外接收装置接收到来自充电底座上发射出的红外信号，该红外信号数据通过设备数据通信总线传递到算法计算控制装置，算法计算控制装置根据收到的红外数据，控制底盘运动装置的旋转或平移，并且最终控制机器人通过旋转或移动，让机器人登录到回充底座上面。图2所示，是自动回充登录示意图。回充底座位于图的左边，上面有着相邻的多个发射头。这些相邻发射头的数量大于等于3，本专利基于四个发射头来进行描述。图中左边底座上，有A、B、C、D共四个红外发射头，其中A的红外光的发射范围是射线AE4AG的夹角范围，这个范围定义为left区域；B的红外光

3、的发射范围是射线BFBI的夹角范围，这个范围定义为leftmid区域；C的红外光的发射范围是射线CHCK的夹角范围，这个范围定义为rightmid区域；D的红外光的发射范围是射线DJDL的夹角范围，这个范围定义为right区域，上述这些区域会存在重叠。图中，射线BFCK所夹的区域是回充底座的中心区域。机器人底盘中心点处于M点位置，控制机器人横切上述中心区域，得到中心线段NR和OQ，然后找到NR或OQ的中点点P，并将机器人底盘中心移动到该P点。旋转机器人，使用导电轮所在的方向（本案中导电轮所在的方向在机器人的正背面）对准回充底座的正中心。控制机器人移动登录到回充底座。图3所示，是自动回

4、充登录流程图。系统开始执行自动登录回充座。系统预先设定发射头A发射的光的覆盖范围（AEAG所夹）为left区域；发射头B发射的光的覆盖范围（BFBI所夹）为leftmid区域；发射头C发射的光的覆盖范围（CHCK所夹）为rightmid区域；发射头D发射的光的覆盖范围（DJDL所夹）为right区域；对于上述区域的重叠区域，可以根据不同的策略，优先中心区域或边缘区域。根据底座上某特定红外接收头接收到的来着底座的红外数据，算法控制模块判断机器人所处的区域是left，leftmid，righmid，right。确定机器人大概位置后，控制机器人向邻近的中心区域的边缘射线（如BF、CK）移动

5、。找到中心边缘射线上的点（N或R），将机器人的y轴方向旋转到大概与底座平行的方向。让机器人底盘从N点或R点横穿中心区域，得到中心区域的连线NR。移动机器人到上述连线的中心点P。旋转机器人底盘，使机器人导电轮所在的方向（本案中是机器人相对坐标x轴的负方向）对准底座正中心，让机器人向底座移动，并实时校准对准方向,直至完全登录上回充底座。4