喷涂设备运动导航方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及喷涂机器人领域，具体而言，涉及一种喷涂设备运动导航方法和装置。

背景技术

在喷涂机器人领域中，喷涂机器人需要在目标墙面前调整导航位置和喷涂手臂的角度等来完成喷涂，由于要喷涂的墙面面积通常比较大，因而喷涂机器人需要多次调整底盘位置和手臂等完成喷涂，如果导航不准确将会严重影响喷涂效果，导致一些颜色喷涂位置不准等问题。

由此可知，相关技术中存在喷涂机器人喷涂导航不准确影响喷涂效果的问题。

针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种喷涂设备运动导航方法和装置，以至少解决相关技术中存在喷涂机器人喷涂导航不准确影响喷涂效果的问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种喷涂设备运动导航方法，包括：获取上位机发送的传图指令，其中，所述传图指令中包含有待喷涂的图纸和比例尺；根据所述图纸和所述比例尺进行喷涂路径规划，得到规划结果，其中，所述规划结果至少包含路径点坐标；根据所述路径点坐标向所述上位机发送栅格图，其中，所述栅格图用于对所述喷涂设备进行导航。

进一步地，在根据所述路径点坐标向所述上位机发送栅格图之后，所述方法还包括：接收所述喷涂设备的设备状态信息，并在所述设备状态信息显示所述设备状态正常时将所述设备状态信息转发至所述上位机，其中，所述上位机基于测量指令向所述导航模块发送脚本报文，所述报文中包含导航的起始点和规划点信息；接收所述上位机发送的所述脚本报文；基于所述脚本报文复位导航状态，并完成位姿初始化。

进一步地，在基于所述脚本报文复位导航状态，并完成位姿初始化之后，所述方法还包括：向所述喷涂设备发送剩余点的信息，其中，所述剩余点为所述喷涂设备未途径的位置；接收所述喷涂设备发送的导航请求，根据所述导航请求启动导航任务。

进一步地，在基于所述脚本报文复位导航状态，并完成位姿初始化之后，所述方法还包括：在向所述喷涂设备发送到达目标点的导航信息之后，判断所述目标点是否存在特殊点标记信息，其中，所述目标点为所述剩余点中的点；在存在特殊点标记信息的情况下，根据所述特殊点标记信息生成导航信息；在不存在特殊点标记信息的情况下，向所述喷涂设备发送无特殊点标记信息的提示信息。

进一步地，在基于所述脚本报文复位导航状态，并完成位姿初始化之后，所述方法还包括：在当前目标点的喷涂作业完成后，获取下一个目标点的位置数据并生成导航信息；向所述喷涂设备发送所述导航信息。

进一步地，在根据所述图纸和所述比例尺进行喷涂路径规划，得到规划结果之前，所述方法还包括：获取当前喷涂设备周围的障碍物的信息，其中，所述障碍物至少包括墙面；在根据所述图纸和所述比例尺进行喷涂路径规划，得到规划结果之后，所述方法还包括：根据所述障碍物的信息对所述规划结果进行调整，以避开所述障碍物。

进一步地，在根据所述图纸和所述比例尺进行喷涂路径规划，得到规划结果之后，所述方法还包括：判断是否已经经过所有路径点；在已经经过所有路径点之后，确认喷涂完成，并向所述上位机发送通知消息。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种喷涂设备运动导航装置，包括：获取单元，用于获取上位机发送的传图指令，其中，所述传图指令中包含有待喷涂的图纸和比例尺；规划单元，用于根据所述图纸和所述比例尺进行喷涂路径规划，得到规划结果，其中，所述规划结果至少包含路径点坐标；发送单元，用于根据所述路径点坐标向所述上位机发送栅格图，其中，所述栅格图用于对所述喷涂设备进行导航。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

通过本发明，获取上位机发送的传图指令，其中，传图指令中包含有待喷涂的图纸和比例尺；根据图纸和比例尺进行喷涂路径规划，得到规划结果，其中，规划结果至少包含路径点坐标；根据路径点坐标向上位机发送栅格图，其中，栅格图用于对喷涂设备进行导航，因此，可以解决相关技术中存在的喷涂机器人喷涂导航不准确影响喷涂效果的问题，达到提高喷涂设备导航准确度的效果。

附图说明

图1是本发明实施例的一种喷涂设备运动导航方法的移动终端的硬件结构框图；

图2是根据本发明实施例的喷涂设备运动导航方法的流程图；

图3是本实施例的APP连接设备的示意图；

图4是本实施例的手动控制喷涂设备的示意图；

图5是本实施例的喷涂设备自动模式工作的示意图；

图6是本实施例的特殊点作业和控制测量过程的示意图；

图7是本实施例的其他测量类型的示意图；

图8是本实施例的喷涂设备的示意图；

图9是根据本发明实施例的喷涂设备运动导航装置的结构框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明的实施例。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请实施例中所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在移动终端上为例，图1是本发明实施例的一种喷涂设备运动导航方法的移动终端的硬件结构框图。如图1所示，移动终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，其中，上述移动终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述移动终端的结构造成限定。例如，移动终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的喷涂设备运动导航方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输设备106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备106可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

在本实施例中提供了一种喷涂设备运动导航方法，图2是根据本发明实施例的喷涂设备运动导航方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤S101，获取上位机发送的传图指令，其中，传图指令中包含有待喷涂的图纸和比例尺；

步骤S102，根据图纸和比例尺进行喷涂路径规划，得到规划结果，其中，规划结果至少包含路径点坐标；

步骤S103，根据路径点坐标向上位机发送栅格图，其中，栅格图用于对喷涂设备进行导航。

本实施例的方法可以应用于喷涂设备的导航模块，导航模块可以设置在喷涂设备的机身上，在该实施例中，获取上位机发送的传图指令，指令中携带有要喷涂的图纸和比例尺等信息，例如喷涂的颜色，图案，大小等，导航模块根据这些信息进行喷涂的作业点规划，需要说明的是在规划时除了考虑这些结果，还考虑更多的因素，例如喷涂设备自身的数据，机械臂长度、角度等，规划出合适的路径点位置，停在路径点作业喷涂，规划结果包含了多个路径点坐标以及路径点的顺序等，当然顺序不是必须的，只要每个路径点都遍历即可完成喷涂作业，根据最佳的顺序来进行喷涂可以提高喷涂效率。根据路径点坐标生成栅格图发送到上位机，栅格图可以是对喷涂设备的运动区域进行切分得到的栅格图，栅格图可以显示在上位机上，供用户查看，设备也可以根据栅格图进行导航。由于本实施例通过图纸和比例尺对喷涂路径进行规划，因而可以解决相关技术中存在的喷涂机器人喷涂导航不准确影响喷涂效果的问题，达到提高喷涂设备导航准确度的效果。

优选的，导航路径的规划原则是，在不触碰障碍物的情况下最短，以引导机器人最快的完成喷涂，提高喷涂效率。在运动过程中也随时监测障碍物，如果有障碍物出现，则计时停下移动，防止出现意外，在预定时间段后再次检测障碍物是否存在，如果检测到障碍物离开，则可以继续按照原路线移动，如果障碍物未离开，则更改路线，或者原地等候。

可选的，在根据路径点坐标向上位机发送栅格图之后，接收喷涂设备的设备状态信息，并在设备状态信息显示设备状态正常时将设备状态信息转发至上位机，其中，上位机基于测量指令向导航模块发送脚本报文，报文中包含导航的起始点和规划点信息；接收上位机发送的脚本报文；基于脚本报文复位导航状态，并完成位姿初始化。

在向上位机发送了栅格图之后，喷涂设备向导航模块发送设备状态信息，设备状态包含正常或者异常，如果正常，则将正常信息发送给上位机，设备状态信息还可以包含具体的信息内容，上位机基于测量指令向导航模块产生脚本报文并发送脚本报文给导航模块，报文中包含了喷涂设备的起始点和规划点(导航点)信息，接收上位机发送的脚本报文后基于报文复位导航状态，并完成位姿初始化，准备开始导航喷涂。

可选的，在基于脚本报文复位导航状态，并完成位姿初始化之后，向喷涂设备发送剩余点的信息，其中，剩余点为喷涂设备未途径的位置；接收喷涂设备发送的导航请求，根据导航请求启动导航任务。

喷涂设备每到达一个点开始喷涂，完成后进入下一个点(剩余点中的一个)进行喷涂，喷涂完后，向喷涂设备发送剩余点的信息，这样可以根据喷涂设备的导航请求来启动导航任务，引导喷涂设备移动到每个剩余点继续喷涂。

可选的，在基于脚本报文复位导航状态，并完成位姿初始化之后，在向喷涂设备发送到达目标点的导航信息之后，判断目标点是否存在特殊点标记信息，其中，目标点为剩余点中的点；在存在特殊点标记信息的情况下，根据特殊点标记信息生成导航信息；在不存在特殊点标记信息的情况下，向喷涂设备发送无特殊点标记信息的提示信息。

如果喷涂设备已经到达了目标点，则判断对于当前这个目标点是否有特殊点标记信息，特殊点标记信息可以是预设的备注标记信息，例如该点不能停留，或者该点多停留几分钟，或者该点不能向右移动等。如果有特殊点标记信息，则根据这些信息生成导航信息，或者对原来的导航信息进行修正，如果不喷涂，则可以直接向设备发送提示信息，这个提示信息中无特殊点标记信息。这样可以充分考虑特殊点的情况，使整体的导航更加灵活多样。

可选的，在基于脚本报文复位导航状态，并完成位姿初始化之后，在当前目标点的喷涂作业完成后，获取下一个目标点的位置数据并生成导航信息；向喷涂设备发送导航信息。

在喷涂设备喷涂完成后，基于脚本报文复位导航状态，并完成位姿初始化，例如手臂收起等，这样可以减少移动过程中的意外碰撞，在当前点喷涂作业完成后，获取下一个目标点的位置数据并生成导航信息，以向喷涂设备发送导航信息，控制喷涂设备移动到下一个目标点。

可选的，在根据图纸和比例尺进行喷涂路径规划，得到规划结果之前，获取当前喷涂设备周围的障碍物的信息，其中，障碍物至少包括墙面；在根据图纸和比例尺进行喷涂路径规划，得到规划结果之后，根据障碍物的信息对规划结果进行调整，以避开障碍物。

在根据图纸和比例尺规划路径时，会根据周围障碍物进行路线规划，避开障碍物，减少碰撞和设备损伤等，障碍物可以包括墙面，也可以包括附近的其他障碍物，桌子，人、其他工具等，可以根据所有这些信息整体规划路径，也可以在根据图纸和比例尺规划出路径之后，再根据障碍物修正路径。

可选的，在根据图纸和比例尺进行喷涂路径规划，得到规划结果之后，判断是否已经经过所有路径点；在已经经过所有路径点之后，确认喷涂完成，并向上位机发送通知消息。

在根据规划结果运动喷涂的过程中，判断是否已经经过了所有的路径点，如果已经经过所有路径点了，则确认喷涂完成，并向上位机发送通知消息提示已经完成喷涂。

本实施例还提供了一种具体实施方式，下面结合具体实施方式对本发明的技术方案进行说明。

图3是本实施例的APP连接设备的示意图，如图3所示，用户在对设备上电之后，下位机进入设备初始化，完成喷涂导航，主控各自初始化及对接，各端(用户端，上位机，下位机)完成网络连接，其中用户端可以是APP，用户通过操作APP可以向上位机发送指令，上位机接入默认AP，APP进入手动操作页面，上位机获取设备信息，下位机向上位机上报状态报文，上位机显示当前设备基本信息；完成连接过程，这个过程可以作为设备绑定配对过程。

图4是本实施例的手动控制喷涂设备的示意图，用户通过APP操作进入遥控模式，选择遥控方式后，上位机发送“按键方向指令”给下位机，下位机执行移动指令，并将设备状态反馈给上位机，上位机通过摇杆指令控制下位机执行移动指令，下位机反馈设备状态给上位机，上位机反馈给APP侧并显示状态，用户可以看到状态。

图5是本实施例的喷涂设备自动模式工作的示意图，如图5所示，用户从APP控制进入自动模式场景后，设定喷涂项目名称，选择图纸输入比例尺后，上位机向导航模块发送传图指令，导航模块执行收徒后，根据比例尺将图片格式dwg转化成png格式，规划路径点坐标，向上位机发送栅格图后，在APP上显示栅格图，规划坐标点，上位机生成作业点脚本，喷涂主控设备完成初始化，发送为请求导航和设备状态给导航模块，导航模块接收到“设备正常”状态后转发给上位机，上位机返回给APP端显示设备待机正常，用户点击启动测量后，上位机向导航模块发送启示点规划点脚本报文，导航模块复位导航状态，完成位姿初始化，喷涂主控设备(也即喷涂设备)检测导航状态后，进入正常点作业过程，导航模块向喷涂主控设备发送剩余点报文，发送定位成功可导航状态，喷涂主控设备发送请求导航指令给导航模块，导航模块发送“导航中”的状态给喷涂设备，喷涂设备发送已知导航指令给导航模块，导航模块启动单点自动导航任务，向喷涂设备发送到达目标点，无特殊点标志，喷涂设备返回未请求导航指令，喷涂设备执行喷涂作业，导航模块向上位机发送设备状态后执行下个目标点的导航任务，直至喷涂设备判断剩余点为0之后，返回作业完成状态指令，导航模块返回作业完成状态给上位机，上位机记录本次作业并在APP展示作业完成状态信息。

图6是本实施例的特殊点作业和控制测量过程的示意图，如图6所示，在一些特殊点作业中，导航模块发送定位成功可导航状态给喷涂设备，喷涂设备返回请求导航指令，导航模块发送导航中状态后，单点自动导航任务，喷涂设备返回发送已知导航指令，导航模块再次发送到达目标点，特殊点标记后，喷涂设备返回未请求导航指令，喷涂设备执行车体挪移，喷涂作业，车体挪移，喷涂作业，导航模块向上位机发送设备状态后，执行下个目标点导航任务。

在控制测量过程中，用户可以在APP客户端手动操控，如果用户在APP点击了暂停，则上位机向导航模块发送暂停指令，导航模块转发给喷涂设备，并处理导航暂停指令，喷涂设备处理暂停操作指令后，执行暂停操作，向导航模块发送设备暂停状态，导航模块转发至上位机，上位机的暂停按钮变成继续，如果用户点击了继续，则上位机向导航模块发送恢复指令，导航模块转发给喷涂设备后处理“恢复导航”过程，喷涂设备处理恢复操作并向导航模块发送设备状态，导航模块向上位机反馈“busy/作业恢复”，上位机将“继续”按钮变为“暂停”，导航模块继续执行导航。

图7是本实施例的其他测量类型的示意图，在主动停止测量流程中，用户点击了停止后，上位机提示用户是否停止作业进程，用户点击确认停止后，上位机向导航模块发送终止指令，导航模块转发给喷涂设备，并处理“导航终止”，喷涂设备处理“作业终止”，导航模块复位，喷涂设备复位并向导航模块发送设备状态，导航模块转发“设备待机空闲”给上位机，上位机界面控制按钮恢复待测量状态。

在正常测量结束流程中，导航模块确认所有喷涂点完成后，向喷涂设备发送“复位指令”，导航模块完成复位，喷涂设备完成复位后，导航模块向上位机反馈自动测量完成后再次复位，向上位机反馈“设备待机空闲”，节目控制按钮恢复待测量状态，恢复初始状态，APP上按钮切换显示。

在导航异常情况时，导航模块检测到导航失败，向喷涂设备发送导航失败状态，喷涂设备返回设备故障状态，导航模块转发设备故障状态给上位机，导航模块记录并复位，上位机向APP提示故障，APP上显示故障提醒，方便用户及时获知异常情况，具体的，该异常情况可以是文字提醒也可以是图片、声音等类型的提示消息，接着上位机恢复初始状态。

在喷涂出现异常时，喷涂设备检测到异常后向导航模块发送设备故障状态消息，导航模块转发给上位机，喷涂设备记录并复位设备，上位机在APP上显示提示消息，提示故障，上位机恢复初始状态，通过这样的方案，在出现异常时，及时发出提示信息，能够方便用户了解异常情况，排查异常，提高喷涂效率。

图8是本实施例的喷涂设备的示意图，如图8所示，该设备底部设置有轮子，可以根据导航指令向各个方向移动，导航模块设置在该喷涂设备上，可以是底盘处，也可以是设备上的其他位置处，导航模块可以通过激光雷达实现运动底盘的自我定位和导航，驱动运动底盘在喷涂场景中，进行无人运动和作业，在导航和喷涂过程中可以检测周围障碍物，防止碰触，并且，能够根据喷涂的内容和效果要求，精准控制目标点的位置，以控制喷头距离墙面的距离，满足喷漆的漆量要求，实现最佳的喷漆效果。

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根据上述实施例的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，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

在本实施例中还提供了一种喷涂设备运动导航装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图9是根据本发明实施例的喷涂设备运动导航装置的结构框图，如图9所示，该装置包括：

获取单元10，用于获取上位机发送的传图指令，其中，传图指令中包含有待喷涂的图纸和比例尺；

规划单元，20用于根据图纸和比例尺进行喷涂路径规划，得到规划结果，其中，规划结果至少包含路径点坐标；

发送单元30，用于根据路径点坐标向上位机发送栅格图，其中，栅格图用于对喷涂设备进行导航。

本实施例的技术方案，通过获取单元10，用于获取上位机发送的传图指令，其中，传图指令中包含有待喷涂的图纸和比例尺；规划单元，20用于根据图纸和比例尺进行喷涂路径规划，得到规划结果，其中，规划结果至少包含路径点坐标；发送单元30，用于根据路径点坐标向上位机发送栅格图，其中，栅格图用于对喷涂设备进行导航，可以解决相关技术中存在的喷涂机器人喷涂导航不准确影响喷涂效果的问题，达到提高喷涂设备导航准确度的效果。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

在一个示例性实施例中，上述计算机可读存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

本发明的实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

在一个示例性实施例中，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及示例性实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。