[发明专利]一种机器人全自动运水的方法和运水机器人系统

说明书

技术领域

本发明涉及智能机器人领域，具体涉及一种机器人全自动运水的方法。

本发明还涉及一种运水系统，尤其是无黑色引导线也可以循迹的运水机器人系统。

背景技术

目前，关于运水机器人的报道，只限于学生的课外制作或参加电子竞赛，它们通常都以MCS51单片机为控制核心，通常的数据传输方式是有线方式。如若通信双方通过无线进行通信，并控制执行机构执行动作，则通信双方通常都采用单片机来控制完成无线通信和动作执行。

传统的运水机器人循迹方法，通常采用红外光电循迹传感器，在黑色引导线引导下，进行红外光电循迹。这种方法，受光线影响很大，在光线强烈的地方，无法正常循迹。

传统的运水机器人在偏离轨迹时，采用机器人往左偏，轮子往右打；机器人往右偏，轮子往左打。控制方法是一种定性的控制方法。这种定性的技术，无法准确控制机器人在道路上行驶，机器人容易跑出道路，尤其当速度快时，更易冲出道路。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提出一种机器人全自动运水的方法和运水机器人系统。

本发明的技术方案是：

一种机器人全自动运水的方法，机器人过弯道时通过计算机器人本体的前轮当前应偏转的角度β和速度v对机器人行走进行定量控制：

其中：Δx为测得的机器人本体在Δt时间内的横向偏移量，Δy为测得的机器人本体在Δt时间内的纵向偏移量，d为已知的机器人本体的前车轴与后车轴的垂直距离。

机器人运水包括以下步骤：

(1)操作者通过无线遥控器发出指令，机器人系统接收指令并启动取水；

(2)机器人本体前部的电磁感应线圈传感器感应道路中间预埋电磁循迹线产生的交变磁场，通过电磁感应线圈传感器计算机器人本体在Δt时间内的横向偏移量Δx，基于Δx并通过测速传感器计算机器人本体在Δt时间内的纵向前进量Δy；

(3)机器人基于Δt、Δx、Δy，通过下式计算机器人本体的前轮当前应偏转的角度β和速度v：

其中d为机器人本体的前车轴与后车轴的垂直距离；

(4)基于步骤3求得的β值，机器人进行判断：

当|β|≤6°时，判断机器人当前在直道上，舵机不打角，机器人不转弯；控制行走电机提速至直道最大速度；

当|β|＞6°时，判断机器人当前在弯道上或偏离电磁循迹线，控制舵机打β角，机器人转弯，当Δx<0，舵机往左打角，机器人往左转，当Δx>0，舵机往右打角，机器人往右转；控制行走电机降速至步骤(3)中求得的速度v值；

(5)机器人本体重复步骤(2)-(4)进行自动定量地识别路径，在道路上前进；

(6)位于机器人本体底部的干簧管与道路终点处的永久磁铁磁感应，机器人停止前进；

(7)机器人控制水箱上升至预设高度；

(8)机器人与给水装置通过红外通信模块建立连接，机器人发出开启注水的红外信号；

(9)给水装置接收开启注水的红外信号后，打开电磁水阀，将水注入机器人的水箱；

(10)水箱内的水位传感器检测到水位到达预设水位，发送结束注水的红外信号；

(11)给水装置接收结束注水的红外信号后，关闭电磁水阀，取水完毕；

(12)机器人控制水箱下降至原位；

(13)机器人本体重复步骤(2)-(4)进行自动定量地识别路径，在道路上返回；

(14)位于机器人本体底部的干簧管与道路起始处的永久磁铁磁感应，机器人停止前进；

(15)机器人本体控制安装在水箱中的抽水泵抽水至存水装置。

作为一种优选的横向偏移量Δx的计算方法，横向偏移量Δx是通过三个呈一横排排列、安装在机器人本体的前部并且横排方向与机器人前进方向垂直的电磁感应线圈传感器测量计算而得；其中，第一电磁感应线圈传感器设置在中间，第二、三电磁感应线圈传感器等距离分设在两端；测量方法为：沿着与宽度为w的机器人行走的道路相互垂直的方向，每隔Δw，采集第一电磁感应线圈传感器的感应电压AD1_i，从这些数据中，获得第一电磁感应线圈传感器的感应电压中的最大值max1、最小值min1，据此，求出：

第一电磁感应线圈传感器的感应电压输出相对值：

AD1_ir＝(AD1_i-min1)/(max1-min1)*100(i＝1,2，…,w/Δw+1)