基于无线定位和传统定位技术的双重搬运定位控制方法

技术领域

本发明涉及重载搬运机器人技术领域，具体为基于无线定位和传统定位技术的双重搬运定位控制方法。

背景技术

重载搬运机器人，大多工作环境恶劣，室外：风吹日晒或室内：高温、高粉尘是经常出现的情况，目前的定位系统测量方式有：1)旋转编码器测量，优点：旋转编码器安装在各执行机构的旋转部位比如：车轮、齿轮等，安装方便，防护等级高，环境适应性高；2)光学测量(红外或可见光等)，优点：避免了机械车轮打滑带来的误差，安装方便；3)条码定位，优点：条码都是贴上去的，安装相对简单；4)格雷母线、编码尺或线性编码器，优点：环境适应性强，测量精准；5)无线定位，通过高精度定位基站，接收定位标签的定位脉冲数据功能，经处理后的定位信息上传定位算法服务器，优点：安装相对简单。

然而采用1)旋转编码器测量的定位测量方式时，旋转编码器测量在制动和加减速过程中，车轮在轨道上容易打滑，会出现打滑现象，导致累计误差，引起测量偏差，导致定位精度降低，编码器与测量对象连接部分因为现场震动会损坏；2)光学测量中传感器适应性不强，工况恶劣时，灰尘、雾气、有弧度时，测量不准，光学镜头维护成本高，一旦镜头有损，测量误差很大，可靠性太差；3)条码定位中条码不干净或时间久了需要保养维护，对环境要求很高；4)格雷母线、编码尺或线性编码器，安装不方便，需要大量铺设专用轨道，施工困难，成本极高；5)无线定位，需要布置定位基站，粘贴无线标签，测量定位精度低，一般≥20cm，无法实现精准定位，因此迫切需要一种适用于重载搬运领域工作环境差，可靠性高、安装方便、维护便捷的定位控制方法。

发明内容

本发明提供了基于无线定位和传统定位技术的双重搬运定位控制方法，解决了上述背景技术所提出的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于无线定位和传统定位技术的双重搬运定位控制方法，所述双重搬运定位控制方法包括位置坐标系建立单元、定位测量系统安装单元、重载无人搬运系统管理平台单元，所述位置坐标系建立单元包括零点选定、位置坐标数值构建，所述定位测量系统安装单元分为一次粗略定位测量系统安装和二次精准定位测量系统安装，所述重载无人搬运系统管理平台单元是由无线位置坐标数值的实时接受、重载无人搬运机器人运行速度的计算、重载无人搬运机器人位置的精准控制组成。

可选的，所述零点选定是以整个重载无人搬运机器人工作范围为基础，选定唯一的零点(0,0)。

可选的，所述位置坐标数值构建是建立整个工作范围内的位置坐标系，在工作范围内任一点都有唯一一个以零点(0,0)为起点的位置坐标数值(X,Y)。

可选的，所述一次粗略定位测量系统安装包括无线发送装置、无线接收基站，每个所述无线发送装置对应位移的身份电子标签，每个所述无线接收基站对应唯一的基站编码。

可选的，所述二次精准定位测量系统安装包括测距传感器1、测距传感器2、测距传感器信号收集模块。

所述的基于无线定位和传统定位技术的双重搬运定位控制方法，包括以下操作步骤：

S1：在整个重载无人搬运机器人工作范围内，选定唯一的零点(0,0)，建立整个工作范围内的位置坐标系，保证在工作范围内任一点都有唯一一个以零点(0,0)为起点的位置坐标数值(X,Y)，其中，X为水平东西方向位置数据，Y为水平南北方向位置数据。

S2：在重载无人搬运机器人上安装一次粗略定位测量系统，用于在重载无人搬运机器人距离目标位置比较远(一般＞2米)时进行一次粗略定位测量

2.1、在重载无人搬运机器人上安装无线发送装置；

2.2、无线发送装置可以实时发送位置坐标数值信号，并且每个无线发送装置都有唯一的身份电子标签；

2.3、在整个重载无人搬运机器人工作范围四周安装无线接收基站，并且每个无线接收基站都有唯一的基站编码；

2.4、通过无线接收基站，将重载无人搬运机器人上的无线发送装置实时发送的无线位置坐标数值(X,Y)信号和对应的位置坐标数值的发生时间t，接入重载无人搬运系统管理平台，目前无线定位的精度≥10厘米，无法实现精准定位控制。

S3：在重载无人搬运机器人上安装二次精准定位测量系统，用于重载无人搬运机器人在快接近目标位置(一般≤2米)时进行二次精准定位测量

3.1、在重载无人搬运机器人上安装量程小，精度高、响应快的测距传感器；

3.2、测距传感器1测量水平东西方向距离目标位置的数据ΔX；

3.3、测距传感器2测量水平南北方向距离目标位置的数据ΔY；

3.4、加装测距传感器信号采集模块；

3.5、将测距坐标数值(ΔX，ΔY)和对应位置坐标数值的发生时间Δt接入重载无人搬运系统管理平台。

S4、在重载无人搬运机器人工作过程中，在远离目标位置(一般＞2米)时，定位控制的位置反馈信息，以一次粗略定位测量为主，即：在整个工作范围内的位置坐标系中，重载无人搬运系统管理平台实时接收到无线位置坐标数值(X,Y)，作为重载无人搬运机器人的实时位置变化数据，根据无线位置坐标数值(X,Y)的变化以及对应的位置坐标数值的发生时间t，计算重载无人搬运机器人移动中的运行速度、加速度，从而实现重载无人搬运机器人的速度控制和位置控制。

S5、在重载无人搬运机器人移动过程中，在快接近目标位置(一般≤2米)时，定位控制的位置反馈信息，以二次精准定位测量为主，即：在整个工作范围内，重载无人搬运系统管理平台实时接收到测距传感器数值(ΔX,ΔY)和对应的位置坐标数值的发生时间Δt，作为重载无人搬运机器人的实时位置变化数据，计算重载无人搬运机器人移动中的运行速度、加速度，从而实现重载无人搬运机器人的速度控制和精准位置控制；

5.1、一次粗略定位测量速度和加速度计算过程如下：

设无线信号接收的时间间隔为τ，假设在t时刻，重载搬运机器人的坐标为(x

由此可得到t时刻重载搬运机器人在X方向和Y方向的速度为：

同理可得到t+τ时刻重载搬运机器人的速度为：

因此t时刻重载搬运机器人的加速度为：

5.2、二次精准定位测量速度和加速度计算过程如下：

设测距传感器接收的时间间隔为τ，假设在t时刻，重载搬运机器人的坐标为(Δx

由此可得到t时刻重载搬运机器人在X方向和Y方向的速度为：

同理可得到t+τ时刻重载搬运机器人的速度为：

因此t时刻重载搬运机器人的加速度为：

本发明具备以下有益效果：

1、该基于无线定位和传统定位技术的双重搬运定位控制方法，通过位置坐标系建立单元、定位测量系统安装单元之间的配合，进一步对提高重载搬运机器人在恶劣工作环境下的精确定位和测速控制，解决了环境对重载搬运机器人控制的干扰问题，采用无线与传统定位的双结合方式，使得重载搬运机器人可适用大风、雨雪、雾霾等恶劣天气，不会受到光线强弱的影响、对高温、高粉尘适应性强。

2、该基于无线定位和传统定位技术的双重搬运定位控制方法，通过一次粗略定位测量系统安装、二次精准定位测量系统安装、无线发送装置、测距传感器之间的配合，在距离目标位置远，不需要太准确定位时使用一次粗略定位测量，而在距离目标位置近，需要精准定位时使用二次精准定位测量，从而实现了重载搬运机器人在搬运过程中测量精度高、可靠性高、适应性强，尤其是恶劣的高温、高粉尘的工业生产环境、实时性实用性强的双重定位控制。

附图说明

图1为一次粗略测量和二次精准测量的流程图；

图2为本发明中一次粗略定位测量和二次精准定位测量的判断的流程图；

图3为本发明中定位控制过程的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1、图2与图3，本发明提供技术方案：基于无线定位和传统定位技术的双重搬运定位控制方法，所述双重搬运定位控制方法包括位置坐标系建立单元、定位测量系统安装单元、重载无人搬运系统管理平台单元，位置坐标系建立单元、定位测量系统安装单元、重载无人搬运系统管理平台单元的相互配合，使得环境适应性强，对大风、雨雪、雾霾等恶劣天气的适应性很强，不会受到光线强弱的影响、对高温、高粉尘适应性强，所述位置坐标系建立单元包括零点选定、位置坐标数值构建，所述定位测量系统安装单元分为一次粗略定位测量系统安装和二次精准定位测量系统安装，一次粗略定位测量系统安装和二次精准定位测量系统安装的设置，在远离目标位置(一般＞2米)时，定位控制的位置反馈信息，以一次粗略定位测量为主；在快接近目标位置(一般≤2米)时，定位控制的位置反馈信息，以二次精准定位测量为主；定位实时性强，定位精度高，所述重载无人搬运系统管理平台单元是由无线位置坐标数值的实时接受、重载无人搬运机器人运行速度的计算、重载无人搬运机器人位置的精准控制组成。

所述零点选定是以整个重载无人搬运机器人工作范围为基础，选定唯一的零点(0,0)。

所述位置坐标数值构建是建立整个工作范围内的位置坐标系，在工作范围内任一点都有唯一一个以零点(0,0)为起点的位置坐标数值(X,Y)。

所述一次粗略定位测量系统安装包括无线发送装置、无线接收基站，每个所述无线发送装置对应位移的身份电子标签，每个所述无线接收基站对应唯一的基站编码。

所述二次精准定位测量系统安装包括测距传感器1、测距传感器2、测距传感器信号收集模块。

所述的基于无线定位和传统定位技术的双重搬运定位控制方法，包括以下操作步骤：

S1：在整个重载无人搬运机器人工作范围内，选定唯一的零点(0,0)，建立整个工作范围内的位置坐标系，保证在工作范围内任一点都有唯一一个以零点(0,0)为起点的位置坐标数值(X,Y)，其中，X为水平东西方向位置数据，Y为水平南北方向位置数据；

S2：在重载无人搬运机器人上安装一次粗略定位测量系统，用于在重载无人搬运机器人距离目标位置比较远(一般＞2米)时进行一次粗略定位测量

2.1、在重载无人搬运机器人上安装无线发送装置；

2.2、无线发送装置可以实时发送位置坐标数值信号，并且每个无线发送装置都有唯一的身份电子标签；

2.3、在整个重载无人搬运机器人工作范围四周安装无线接收基站，并且每个无线接收基站都有唯一的基站编码；

2.4、通过无线接收基站，将重载无人搬运机器人上的无线发送装置实时发送的无线位置坐标数值(X,Y)信号和对应的位置坐标数值的发生时间t，接入重载无人搬运系统管理平台，目前无线定位的精度≥10厘米，无法实现精准定位控制；

S3：在重载无人搬运机器人上安装二次精准定位测量系统，用于重载无人搬运机器人在快接近目标位置(一般≤2米)时进行二次精准定位测量

3.1、在重载无人搬运机器人上安装量程小，精度高、响应快的测距传感器；

3.2、测距传感器1测量水平东西方向距离目标位置的数据ΔX；

3.3、测距传感器2测量水平南北方向距离目标位置的数据ΔY；

3.4、加装测距传感器信号采集模块；

3.5、将测距坐标数值(ΔX，ΔY)和对应位置坐标数值的发生时间Δt接入重载无人搬运系统管理平台；

S4、在重载无人搬运机器人工作过程中，在远离目标位置(一般＞2米)时，定位控制的位置反馈信息，以一次粗略定位测量为主，即：在整个工作范围内的位置坐标系中，重载无人搬运系统管理平台实时接收到无线位置坐标数值(X,Y)，作为重载无人搬运机器人的实时位置变化数据，根据无线位置坐标数值(X,Y)的变化以及对应的位置坐标数值的发生时间t，计算重载无人搬运机器人移动中的运行速度、加速度，从而实现重载无人搬运机器人的速度控制和位置控制；

S5、在重载无人搬运机器人移动过程中，在快接近目标位置(一般≤2米)时，定位控制的位置反馈信息，以二次精准定位测量为主，即：在整个工作范围内，重载无人搬运系统管理平台实时接收到测距传感器数值(ΔX,ΔY)和对应的位置坐标数值的发生时间Δt，作为重载无人搬运机器人的实时位置变化数据，计算重载无人搬运机器人移动中的运行速度、加速度，从而实现重载无人搬运机器人的速度控制和精准位置控制；

5.1、一次粗略定位测量速度和加速度计算过程如下：

设无线信号接收的时间间隔为τ，假设在t时刻，重载搬运机器人的坐标为(x

由此可得到t时刻重载搬运机器人在X方向和Y方向的速度为：

同理可得到t+τ时刻重载搬运机器人的速度为：

因此t时刻重载搬运机器人的加速度为：

5.2、二次精准定位测量速度和加速度计算过程如下：

设测距传感器接收的时间间隔为τ，假设在t时刻，重载搬运机器人的坐标为(Δx

由此可得到t时刻重载搬运机器人在X方向和Y方向的速度为：

同理可得到t+τ时刻重载搬运机器人的速度为：

因此t时刻重载搬运机器人的加速度为：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。