机器人回充控制方法与流程

本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种机器人回充控制方法。

背景技术：

近几年，机器人主题越来越火热，工业机器人、家庭服务机器人、玩具机器人等等各种各样的机器人也纷纷亮相各大市场。而对于每个机器人来说，自动回航充电功能可谓是至关重要的。

机器人自动充电的主要技术原理就是充电座不断地发出信号，机器人通过接收器接收信号并且通过对信号的处理找到“回家”的路。目前，机器人自动充电(以下简称回充)的技术原理主要有三个方面：红外信号定位、激光雷达定位以及蓝牙定位。其中，激光雷达定位技术和蓝牙定位技术成本十分昂贵；蓝牙定位中，处理蓝牙信号较为复杂，成本较高。而，红外信号定位技术相对成本较低，但现有技术中由于红外光线容易受到障碍物的影响，并且在复杂场景内会发生很多反射信号，因此回充的上座成功率并不高。

技术实现要素：

鉴于上述状况，有必要提供一种成本低、回充成功率高的机器人回充控制方法。

一种机器人回充控制方法，应用于机器人和充电站，所述机器人中间、左侧和右侧分别设置一个红外接收管，所述充电站从左至右依序设置三个红外发射管，三个所述红外发射管分别发射不同的编码值信号，且彼此的信号发射区域重叠，形成7个不同的解码域，其中第一解码域仅包括所述充电站左侧的红外发射管发射的编码值信号对应的编码值，第二解码域仅包括所述充电站右侧的红外发射管发射的编码值信号对应的编码值，所述第三解码域同时包括三个所述红外发射管发射的编码值信号对应的编码值，所述机器人回充控制方法包括：

根据所述红外接收管获取的编码值确定所述机器人获取的信号的类型，所述信号的类型包括依序递增的类型一、类型二和类型三，所述类型一和类型二对应的运动轨迹用于使所述机器人向所述第三解码域行驶，所述类型三对应的运动轨迹用于使所述机器人在所述第三解码域与所述充电站对接成功；

当所述机器人获取的当前信号的类型高于所述机器人的系统中的信号类型时，将所述系统中的信号类型更新为所述当前信号的类型；

控制所述机器人按照所述系统中的信号类型对应的运动轨迹行驶，直至所述机器人与所述充电站对接成功。

上述机器人回充控制方法，其中，所述根据所述红外接收管获取的编码值确定所述机器人获取的信号的类型的步骤包括：

当所述机器人中间的红外接收管未获取到所述解码域的编码值时，确定所述机器人获取的当前信号的类型为类型一；

当所述机器人中间的红外接收管获取到所述第一解码域或第二解码域的编码值时，确定所述当前信号的类型为类型二；

当任意一所述红外接收管获取到所述第三解码域的编码值时，确定所述当前信号的类型为类型三。

上述机器人回充控制方法，其中，当所述机器人的系统中的信号类型为信号类型一时，所述控制所述机器人按照所述系统中的信号类型对应的运动轨迹行驶的步骤包括：

初始化时间，并开始计时；

当所述机器人左侧的红外接收管获取到第二解码域的编码值时，在第一时间段控制所述机器人左转；

当所述机器人右侧的红外接收管获取到第一解码域的值时，在第一时间段内控制所述机器人右转；

当所述机器人左侧的红外接收管未获取到第二解码域的编码值，且所述机器人右侧的红外接收管未获取到第一解码域的编码值时，则在所述第一时间段内控制所述机器人直行；

在第二时间段控制所述机器人直行；

在第三时间段控制所述机器人朝所述第一时间点内旋转方向相反的方向旋转，所述第一时间段、第二时间段和第三时间段为依次连续的时间段，且所述第三时间段的时长大于第一时间段的时长。

上述机器人回充控制方法，其中，当所述机器人的系统中的信号类型为信号类型二时，所述控制所述机器人按照所述系统中的信号类型对应的运动轨迹行驶的步骤包括：

初始化时间，并开始计时；

当所述机器人中间的红外接收管获取到第一解码域的编码值，在第四时间段控制所述机器人左转；

当所述机器人中间的红外接收管获取到第二解码域的编码值，在第四时间段控制所述机器人右转；

在第五时间段控制所述机器直行，所述第四时间段和所述第五时间段为依次连续的时间段。

上述机器人回充控制方法，其中，当所述机器人的系统中的信号类型为信号类型三时，所述控制所述机器人按照所述系统中的信号类型对应的运动轨迹行驶的步骤包括：

判断所述机器人中间的红外接收管是否获取到第三解码域的编码值；

若是，控制所述机器人直行，直到与所述充电站对接成功；

若否，控制所述机器人旋转，以使旋转后的所述机器人中间的红外接收管处于第三解码域中。

上述机器人回充控制方法，其中，所述控制所述机器人按照所述系统中的信号类型对应的运动轨迹行驶的步骤之后还包括：

判断所述机器人是否进入死区，当所述机器人进入死区时，将所述机器人运动标志位置为前进状态或机器人的系统中的信号类型重置为类型一。

上述机器人回充控制方法，其中，当所述机器人的系统中的信号类型为类型一或类型二时，所述判断所述机器人是否进入死区的步骤包括：

判断所述机器人是否在预设的第一间隔时间内获取到高于所述当前信号的类型的信号，若否，确定所述机器人进入死区。

上述机器人回充控制方法，其中，当所述机器人的系统中的信号类型为类型三时，所述判断所述机器人是否进入死区的步骤包括：

判断所述机器人是否在预设的第二间隔时间内所述机器人是否做直行运动，若否，确定所述机器人进入死区。

上述机器人回充控制方法，其中，所述根据所述红外接收管获取的编码值确定所述机器人当前获取的信号类型的步骤之前还包括：将所述机器人的系统中的信号类型初始化为类型一。

本发明实施例通过使用往上更新机器人系统的信号类型的方式，提高了机器人对接充电站趋向的准确性，避免了机器人获取到红外信号后在宽泛的侧边信号区中折返偏离正确的对接充电站的方向，大大提高了机器人与充电站对接的成功率。

附图说明

图1为本发明实施例中机器人的红外接收管的分布图；

图2为本发明实施例中充电站的解码域分布图；

图3为本发明第一实施例中的机器人回充控制方法；

图4为本发明第二实施例中的机器人回充控制方法；

图5为本发明第二实施例中信号类型一对应的运动轨迹的流程图；

图6为本发明第二实施例中信号类型二对应的运动轨迹的流程图；

图7为本发明第二实施例中信号类型三对应的运动轨迹的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

本发明实施例中的机器人回充控制方法，应用于机器人和充电站，如图1所示，所述机器人的中间、左侧和右侧分别设置一个红外接收管d，如图2所示，所述充电站从左至右依序设置三个红外发射管，三个所述红外发射管分别发射不同的编码值信号。机器人上的三个红外接收管d接收充电站上的红外发射管发设的红外信号，并进行解码，获取红外发射管的编码信号对应的编码值。如图2所示，充电站上的三个红外发射管的信号发射区域彼此部分重叠，形成7个不同的解码域，每一个解码域具有一个编码值。充电站上的三个红外发射管的信号发射区域形成180°的扇形区域。充电站的左侧和右侧的红外发射管的信号发射区域的面积大于中间红外发射管的信号发射区域的面积。7个解码域中，最左侧的解码域为第一解码域a，仅包括所述充电站左侧的红外发射管发射的编码值信号对应的编码值；最右侧的解码域为第二解码域b，仅包括所述充电站右侧的红外发射管发射的编码值信号对应的编码值。三个红外发射管的发射区域重叠的区域为第三解码域c，如图1中中间的区域，第三解码域同时包括三个所述红外发射管发射的编码值信号对应的编码值。

请参阅图3，为本发明第一实施例中的机器人回充控制方法，包括步骤s11～s15。

步骤s11，根据所述红外接收管获取的编码值确定所述机器人获取的信号的类型。其中，当所述机器人中间的红外接收管未获取到任意一所述解码域的编码值时，确定所述机器人获取的当前信号的类型为类型一，当所述机器人中间的红外接收管获取到所述第一解码域或第二解码域的编码值时，确定所述当前信号的类型为类型二，当任意一所述红外接收管获取到所述第三解码域的编码值时，确定所述当前信号的类型为类型三。该步骤中，按照信号类型从低至高排列分别为类型一、类型二和类型三。

由于根据机器人的红外接收管接收的红外信号划分出来的解码域比较多，因此为简化信号的处理，先把接收的红外信号进行分类，信号类型的分类主要是依据中间解码管的解码数据进行划分的，这样划分的依据是因为中间解码管所处的位置处在机器人的中轴线上，对应机器人的充电装置，当中间红外接收管到第三解码域的编码值，此时也就是机器人的充电装置对准了充电座的时候。

当机器人检测到自身电量不足，需要充电时，开启各个红外发射管和红外接收管，通过三个红外接收管获取各个解码域的编码值，以确定机器人当前获取的当前信号的类型并更新机器人的系统中的信号类型。并根据机器人的系统中的信号类型对应的运动轨迹行驶。机器人获取的当前信号的类型主要根据机器人的中间位置的红外发射管获取的解码域的编码值进行区分。

步骤s12，当所述机器人获取的当前信号的类型高于机器人的系统中的信号类型时，将所述机器人的系统中的信号类型更新为所述当前信号的类型。

上述步骤中，例如，当机器人获取的信号为类型二(或类型三)时，而系统中的信号类型为类型一时，将机器人的系统中的信号类型更新为类型二(或类型三)。机器人系统的信号类型的更新是往上更新的，例如，系统当前已更新信号类型为类型二，而此时获取到的信号的类型为类型一时，不做将信号类型二更新为信号类型为一的操作，唯有当获取到信号类型三时才更新。同理，当机器人系统的信号类型与机器人获取的信号类型相同时也不更新机器人系统的信号类型。

步骤s13，控制所述机器人按照所述机器人的系统中的信号类型对应的运动轨迹行驶，并返回执行步骤s11，直至所述机器人与所述充电站对接成功。所述类型一和类型二对应的运动轨迹用于使所述机器人向所述第三解码域行驶，所述类型三对应的运动轨迹用于使所述机器人在所述第三解码域与所述充电站对接成功。

机器人按照信号类型对应的运动轨迹行驶时，最终要获取到类型三的信号，即机器人最终要行驶到第三解码域。第三解码域为一狭长的对准充电站的区域，即为最终的目标解码域，机器人在第三解码域保持前行最终与充电站对接成功。机器人系统的信号类型的更新是往上更新的，这样做的意义在于，它可以使机器人以层层递进的方式跨越如图1所示的两侧边的第一解码域和第二解码，从而有趋势地向着第三解码域前行。由于第一解码域和第二解码域覆盖范围比较广，并且大范围地包围着第三色解码域，机器人要想前行到第三解码域，就必须跨域第一解码域或第二解码域两大区域。往上更新信号类型的方式能让机器人成功的行驶到第三解码域。

本实施例通过使用往上更新机器人系统的信号类型的方式，提高了机器人对接充电站趋向的准确性，避免了机器人获取到红外信号后在宽泛的侧边信号区中折返偏离正确的对接充电站的方向，大大提高了机器人与充电站对接的成功率。

请参阅图4，为本发明第二实施例中的机器人回充控制方法，包括步骤s21～s27。

步骤s21，将所述机器人的系统中的信号类型初始化为类型一。

当机器人检测到自身电量不足，需要充电时，将机器人的系统中的信号的类型初始化为类型一。

步骤s22，根据所述红外接收管获取的编码值确定所述机器人获取的信号的类型。其中，当所述机器人中间的红外接收管未获取到任意一所述解码域的编码值时，确定所述机器人获取的当前信号的类型为类型一，当所述机器人中间的红外接收管获取到所述第一解码域或第二解码域的编码值时，确定所述当前信号的类型为类型二，当任意一所述红外接收管获取到所述第三解码域的编码值时，确定所述当前信号的类型为类型三。

步骤s23，判断所述机器人获取的当前信号的类型是否高于机器人的系统中的信号类型，若是执行步骤s24，否则直接执行步骤s25。

步骤s24，将所述机器人的系统中的信号类型更新为所述当前信号的类型。

步骤s25，控制所述机器人按照所述机器人的系统中的信号类型对应的运动轨迹行驶，并返回执行步骤s22，直至所述机器人与所述充电站对接成功。

上述步骤中，当所述机器人获取的当前信号的类型高于机器人的系统中的信号类型时，将所述机器人的系统中的信号类型替换为所述当前信号的类型并执行对应的运动轨迹，并判断系统中的信号类型是否为类型三，若否返回执行步骤s22。当所述机器人获取的当前信号的类型等于或低于机器人的系统中的信号类型时，不需要更新系统中的信号类型，直接执行步骤s25。

步骤s26，当所述机器人进入死区时，将机器人运动标志位置为前进状态或机器人的系统中的信号类型重置为类型一。

进一步的，当所述机器人的系统中的信号类型为类型一或类型二时，判断所述机器人是否进入死区的步骤包括：

判断所述机器人是否在预设的第一间隔时间内获取到高于所述当前信号的类型的信号，若否，确定所述机器人进入死区。

当所述机器人的系统中的信号类型为类型三时，判断所述机器人是否进入死区的步骤包括：

判断所述机器人是否在预设的第二间隔时间内所述机器人是否做直行运动，若否，确定所述机器人进入死区。

在信号类型为类型一和类型二下，机器人有可能因为接收到了错误的干扰信号而导致不间断地左右摆动，误以为找到了信号区，因而在预设的第一间隔时间内没有获取到更高类型的信号。在信号类型三下，当机器人处于第三解码域与侧边解码域的临界边缘时，机器人有可能会进入转弯(左转或者右转)死循环，因而在预设的第二间隔时间内所述机器人没有做直行的动作。当机器人在运动过程中进入死区时，可以将机器人的运动标志位置为前进状态，即让机器人直行，也可以将机器人的系统中的信号类型重置为类型一，即控制机器人执行类型一对应的运动轨迹。

需要说明的是，第一间隔时间和第二间隔时间根据实际情况设置，可以设置为相同时间也可以设置为不同的时间。

上述步骤s25中，所述控制所述机器人按照所述机器人的系统中的信号类型对应的运动轨迹行驶的过程根据信号类型的不同分为三种情况。

请参阅图5，在第一种情况下，当所述机器人的系统中的信号类型为信号类型一时，所述控制所述机器人按照所述机器人的系统中的信号类型对应的运动轨迹行驶的步骤包括步骤s201～208。

步骤s201，初始化时间，并开始计时。

步骤s202，判断所述左侧的红外接收管是否获取到第二解码域的编码值，若是，执行步骤s203，若否执行步骤s204。

步骤s203在第一时间段控制所述机器人左转。

步骤s204，判断所述机器人右侧的红外接收管是否获取到第一解码域的值，若是执行步骤s205，否则执行步骤s206。

步骤s205，在第一时间段内控制所述机器人右转。

步骤s206，在所述第一时间段内控制所述机器人直行。

步骤s207，在第二时间段控制所述机器人直行。

步骤s208，在第三时间段控制所述机器人朝所述第一时间点内旋转方向相反的方向旋转，所述第一时间段、第二时间段和第三时间段为依次连续的时间段，且所述第三时间段的时长大于第一时间段的时长。上述步骤中，如果第一时间段机器人未旋转，则第三时间段也不旋转，即保持直行。

步骤s209，第三时间段结束时，结束当前运动轨迹。

每一个信号类型对应一个运动轨迹，信号类型为类型一对应的运动轨迹包括三个时间段，即依次连续的第一时间段、第二时间段和第三时间段。例如类型一对应的运动轨迹的总时长为10s，从初始化时间0开始计时，0～2s为第一时间段(时长为2s)，2～7s为第二时间段(时长为5s)，7～10s为第三时间段(时长为3s)。

在信号类型一下，由于中间解码管没有获取到任意一解码域的编码值，因此首先通过左右两解码管获取的编码值进行位置的判断，如果机器人左侧的红外接收管获取到了第二解码域的编码值，说明机器人处于充电站的右边区域，因此在0～2时间段内控制机器人左转，如果机器人右侧的红外接收管获取到了第一解码域的编码值说明机器人处于充电站的左边区域，因此第一时间段0～2s内控制机器人要右转，如果左右两侧的红外接收管都没有获取到信号，则第一时间段0～2s内应该保持前行状态。第二时间段2～7s内控制机器人保持前行状态。在第三时间段7～10s内，如果之前在第一时间段内保持了左转，那么此时要右转，如果在第一时间段内保持了右转，此时应该要左转。如果第一时间段内，机器人是保持前行状态的，那么第三时间段也要让机器人保持前行状态。当时间溢出后就结束本次信号类型一的运动控制。并且第三时间段的时长比第一时间段要长，这既保证了让中间解码管左右摆动获取编码值，又可以让机器人先往充电座中间偏远段前行，为接下来的对接充电站的操作进行铺垫。

请参阅图6，第二种情况下，当所述机器人的系统中的信号类型为信号类型二时，所述控制所述机器人按照所述机器人的系统中的信号类型对应的运动轨迹行驶的步骤包括步骤s211～225。

步骤s211，初始化时间，并开始计时。

步骤s212，当所述机器人中间的红外接收管获取到第一解码域的编码值，在第四时间段控制所述机器人左转。

步骤s213，当所述机器人中间的红外接收管获取到第二解码域的编码值，在第四时间段控制所述机器人右转。

步骤s214，在第五时间段控制所述机器直行。所述第四时间段和所述第五时间段为依次连续的时间段，例如，信号类型二对应的运动轨迹的总时长为7s，从初始化时间0开始计时，0～2s为第四时间段(时长为2s)，2～7s为第五时间段(时长为5s)，每个时间段对应不同的动作状态。

步骤s215，第五时间段结束时，结束当前运动轨迹。

信号类型二的目标是让机器人沿着正确的方向(垂直侧对着充电座)快速找寻到第三解码域(即信号类型三)。在信号类型二下，机器人已经处于第一解码域或第二解码域之中了。第四时间段首先判断机器人中间的红外接收管所处的位置，当中间的红外接收管处于第二码域时，说明此时机器人偏右，还没有侧对着充电座，此时要左转。当中间的红外接收管处于第一码域时，说明此时机器人偏左，还没有侧对着充电座，此时要右转。当中间的红外接收管已经处在侧对充电座的位置，那么就保持前行。为了降低机器人偏离垂直位置的幅度，每次转弯的角度不能太大，因此要限定好第四时间段的时长。第五时间段的前行动作是为了降低转弯的频率，加大信号判断的范围。当时间溢出后就结束本次信号类型二的运动轨迹控制。

请参阅图7，第三种情况下，当所述机器人的系统中的信号类型为信号类型三时，所述控制所述机器人按照所述机器人的系统中的信号类型对应的运动轨迹行驶的步骤包括步骤s221～s223。

步骤s221，判断所述机器人中间的红外接收管是否获取到第三解码域的编码值，若是直线步骤s222，否则执行步骤s223。

步骤s222，控制所述机器人直行，直到所述机器人与所述充电站对接成功。

步骤s223，控制所述机器人旋转，以使旋转后的所述机器人中间的红外接收管处于第三解码域中。

信号类型三是机器人寻找目标区域的最后一步，当机器人发现信号类型三后，机器人充电上座就基本没问题了。在信号类型2下，机器人基本上已经处于中间解码域了，三个红外接收管中必定有一个接收到第三解码域的编码值，在这里，机器人只需沿着目标域收缩的方向前行就可以与充电站对接成功。因此，当机器人中间的红外接收管处于第三解码域，机器人就保持前行。当机器人右侧的红外接收管获取到第三解码与的编码值，即机器人中间的红外接收管趋向于第一解码域时，就向右转。当机器人左侧的红外接收管获取到第三解码与的编码值，即机器人中间的红外接收管趋向于第二解码域就向左转。保证中间解码管一直处在中间解码域中直行。直到机器人充电成功才停止运动。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。