一种基于双磁导航纠偏的全向移动送餐机器人及导航方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109531595A(43)申请公布日2019.03.29(21)申请号201811619338.X(22)申请日2018.12.28(71)申请人石家庄铁道大学地址050043河北省石家庄市长安区北二环东路17号石家庄铁道大学(72)发明人赵增旭任彬张增强李星帅(74)专利代理机构北京远创理想知识产权代理事务所(普通合伙)11513代理人张素妍(51)Int.Cl.B25J11/00(2006.01)A47G23/08(2006.01)G01S15/93(2006.01)G01C21/26(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称一种基于双磁导航纠偏的全向移动送餐机器人及导航方法(57)摘要本发明涉及一种基于双磁导航纠偏的全向移动送餐机器人及导航方法，其包括：由安装在送餐机器人前部和后部的磁导航传感器对铺设在地面上的磁条进行磁信号检测，并将检测到的磁信号进行信号处理，通过站点识别进行送餐机器人位置判断；站点识别信息传输至送餐机器人内的主控系统，由主控系统控制送餐机器人麦克纳姆轮的四组精纳伺服电机进行转向、前进或后退，实现送餐机器人的位置改变。本发明依靠麦克纳姆轮，提高送餐效率，不受场地限制，并且可以在复杂狭小的地形正常工作。安装简易物品放置架，最大程度提高送餐效率。CN109531595ACN109531595A权利要求书1/2页1.一种基于双磁导航纠偏的全向移动送餐机器人导航方法，其特征在于包括以下步骤：1)由安装在送餐机器人前部和后部的磁导航传感器对铺设在地面上的磁条进行磁信号检测，并将检测到的磁信号进行信号处理，通过站点识别进行送餐机器人位置判断；2)站点识别信息传输至送餐机器人内的主控系统，由主控系统控制送餐机器人麦克纳姆轮的四组精纳伺服电机进行转向、前进或后退，实现送餐机器人的位置改变。2.如权利要求1所述导航方法，其特征在于：所述步骤1)中，在磁条上安装有多个用于当做站点识别的横向磁条。3.如权利要求1所述导航方法，其特征在于：所述步骤2)中，送餐机器人的位置改变的方法包括以下步骤：2.1)通过麦克纳姆轮的运动模型，计算得到送餐机器人的实际移动速度；2.2)设定送餐机器人的运动速度，使得送餐机器人沿预先铺设好的磁条移动，由前部和后部的磁导航传感器在前进的同时实时采集磁信号，传输给主控系统，进而判断送餐机器人的运动姿态；2.3)当送餐机器人偏离磁条时，主控系统会根据所采集到的磁信号进行路径纠偏：通过前后磁导航传感器相对磁条的偏移量计算出送餐机器人的偏向航角β，获取磁导航传感器的8位采样数据，并将8位数据中高位1的个数减去低位1的个数，得到单个磁导航传感器相对于磁条的偏移量，调节各轮转速，求出各轮的可控速度vm，将各轮可控速度vm重新带入实际移动速度计算公式中，得到新的送餐机器人速度，完成纠偏。4.如权利要求3所述导航方法，其特征在于：所述步骤2.1)中，4个麦克纳姆轮的角速度ωi与辊子在x、y轴上的速度关系式：式中，ωi为麦克纳姆轮绕轴转动的角速度，i＝1,2,3,4；ωz表示送餐机器人绕四轮中心的转速；L1表示沿x方向轮子中轴线到四轮中心的距离，L2表示沿y方向轮子中轴线到四轮中心的距离；vx、vy分别为麦克纳姆轮上的辊子沿x轴的速度和y轴的速度；R为麦克纳姆轮半径；由上述公式得出其逆转关系式如下：该式为麦克纳姆轮全向移动的控制公式；将精纳伺服电机上的编码器读取到的各轮转速转化为送餐机器人的实际移动速度。5.如权利要求3所述导航方法，其特征在于：所述步骤2.3)中，假设前部、后部的磁导航2CN109531595A权利要求书2/2页传感器的偏移量分别为d1、d2，其中d1-d2与偏向航角β线性相关；故将d1-d2作为偏向航角β的量化单位。6.如权利要求5所述导航方法，其特征在于：所述步骤2.3)中，假设前进后退时，没有偏离磁条时前进的速度为vy，设定此时送餐机器人轮子的可控速度vm，以此可控速度vm完成送餐机器人的位姿矫正；在确定偏移量d1-d2后，根据实际需要调整Pω求得可控速度vm为：vm＝Pω*(d1-d2)，式中，Pω为方向控制比例系数；根据现场的实际需求对求得的Pω值进行微调，使得送餐机器人稳定运行，完成作业。7.一种实现如权利要求1至6任一项所述导航方法的基于双磁导航纠偏的全向移动送餐机器人，其特征在于：包括车身，所述车身内部设置有用于安装主控系统的主控系统仓；位于所述车身前部两侧分别设置有两组超声波传感器，用于采集车身前方数据，并将采集到的车身前方数据传输至所述主控系统，所述主控系统根据接收到的数据实时判断前方路口信息；位于所述车身顶部设置有物品台支架，所述物品台支架上设置有若干物品放置台，通过所述物