巡检机器人的移动路线控制系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种巡检机器人的移动路线控制系统及控制方法，包括第一测距单元，第二测距单元，控制单元，用于控制第一测距单元与第二测距单元，对接收到的第一组距离信号和第二组距离信号进行运算处理，控制机器人转向或直行。通过上述系统控制巡检机器人的移动路线，省去了铺设轨道的费用，降低了巡检机器人移动路线控制方法的施工难度，实现了养殖场环境状态和禽畜的生存状态的实时监测，提高了养殖场的巡检工作效率，提高了巡检机器人与环境的安全性和可靠性，同时降低了畜牧养殖的监测成本。

权利要求

1.一种巡检机器人的移动路线控制系统，其特征在于，包括：

第一测距单元，在巡检机器人的左侧或右侧，至少包括同侧设置的两个测距传感器，用于检测第一组距离信号，并将第一组距离信号传递至控制单元；

第二测距单元，在巡检机器人的前侧或后侧，至少包括同侧设置的两个测距传感器，用于检测第二组距离信号，并将第二组距离信号传递至控制单元；

控制单元，用于设定第一预定值和第二预定值，控制第一测距单元与第二测距单元，对接收到的第一组距离信号和第二组距离信号进行运算处理，若第一组距离信号中至少一个距离信号等于第一预定值，则机器人沿第一通道向前移动，若第一组距离信号均大于第一预定值或均无信号，则机器人启动第二测距单元，检测第二组距离信号，若第二组距离信号均小于或等于第二预定值，则机器人转向；若第二组距离信号中至少一个距离信号大于第二预定值，则机器人继续检测第一组距离信号。

2.如权利要求1所述的巡检机器人的移动路线控制系统，其特征在于，所述第一测距单元中，在巡检机器人的左右两侧的每一侧分别设置至少两个测距传感器；所述第二测距单元中，在巡检机器人的前后两侧的每一侧分别设置至少两个测距传感器。

3.如权利要求2所述的巡检机器人的移动路线控制系统，其特征在于，所述第一测距单元中所述测距传感器是雷达测距传感器，所述第二测距单元中的所述测距传感器是红外测距传感器。

4.如权利要求1-3任一项所述的巡检机器人的移动路线控制系统，其特征在于，所述第一预定值为设定的所述机器人的移动路线沿第一方向与第一标志物之间的距离；所述第二预定值是所述机器人沿第二方向与第二标志物之间的距离；所述第一方向和所述第二方向均为水平方向，且两者的夹角大于0度。

5.如权利要求4所述的巡检机器人的移动路线控制系统，其特征在于，所述第一标志物为禽类养殖厂布置的禽舍，第二标志物为禽舍的外围墙壁。

6.如权利要求5所述的巡检机器人的移动路线控制系统，其特征在于，所述禽舍与所述外围墙壁垂直设置，所述第一方向与所述第二方向夹角为90度。

7.一种巡检机器人的移动路线控制方法，用于控制巡检机器人的移动路线，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)：设定第一预定值和第二预定值；

步骤2)：检测第一组距离信号，并将第一组距离信号传递至控制单元；

步骤3)：比较第一组距离信号与第一预定值，若第一组距离信号中至少一个距离信号等于第一预定值，则机器人沿第一通道向前移动，若第一组距离信号均大于第一预定值或均无信号，则转入步骤4)；

步骤4)：启动第二测距单元，检测第二组距离信号，若第二组距离信号均小于或等于第二预定值，则机器人转向；若第二组距离信号中至少一个距离信号大于第二预定值，则转入步骤2)。

8.如权利要求7所述的巡检机器人的移动路线控制方法，其特征在于，所述第一预定值为设定的所述机器人的移动路线沿第一方向与第一标志物之间的距离；所述第二预定值为设定的所述机器人沿第二方向与第二标志物之间的距离；所述第一方向和所述第二方向均为水平方向，且两者的夹角大于0度。

9.如权利要求7所述的巡检机器人的移动路线控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：设定第三预定值，控制所述机器人移动第三预定值后再次转向，沿第二通道向前移动。

说明书

巡检机器人的移动路线控制系统及控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及机器人控制领域，特别是涉及一种巡检机器人的移动控制系统及控制方法。

背景技术

[0002] 在我国的饮食需求肉类结构中，以猪肉、禽肉比重最大，牛肉、羊肉、其他肉类占比依次减小。随着科学的发展和养殖现代化的推动，实现“人管理设备-设备养禽畜-禽畜‘养’人”，推动禽畜类养殖向标准化、规模化、自动化方向发展是必然趋势。

[0003] 目前，还没有养殖场巡检机器人的报道出现，但已有智能巡检机器人在电力隧道巡检的应用实例。这种电力隧道内的巡检机器人在隧道内的移动轨迹通过智能定位模块来实现精确定位。智能定位模块采用高精度定位模块与直流低压智能伺服电机为基础，在铝合金轨道内预埋RFID(射频识别)非接触卡，在机器人上安装超高速近场RFID读写器，通过RFID非接触卡和RFID精确定位读写器之间的信息交互，可以标识出电缆接头、重点巡检部位、道岔、井口穿越点、转弯点等位置，实现每个巡检位置的精确定位。这种通过铺设轨道和设置RFID标签导航的移动轨迹控制方法施工难、算法复杂，不适用于环境条件相对简单的场合。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种巡检机器人的移动路线控制系统和方法，该系统和方法无需使用RFID，简化了机器人路径规划控制流程，提高了巡检机器人的安全性和可靠性，同时降低了监测成本。

[0005] 为实现上述发明目的，本发明提供一种巡检机器人的移动路线控制系统，包括：第一测距单元，至少包括同侧设置的两个测距传感器，用于检测第一组距离信号，并将第一组距离信号传递至控制单元；

[0006] 第二测距单元，至少包括同侧设置的两个测距传感器，用于检测第二组距离信号，并将第二组距离信号传递至控制单元；

[0007] 控制单元，用于设定第一预定值和第二预定值，控制第一测距单元与第二测距单元，对接收到的第一组距离信号和第二组距离信号进行运算处理，若第一组距离信号中至少一个距离信号等于第一预定值，则机器人沿第一通道向前移动，若第一组距离信号均大于第一预定值或均无信号，则机器人启动第二测距单元，检测第二组距离信号，若第二组距离信号均小于或等于第二预定值，则机器人转向；若第二组距离信号中至少一个距离信号大于第二预定值，则机器人继续检测第一组距离信号。

[0008] 优选地，所述第一测距单元中，在机器人的两侧分别设置至少两个测距传感器；所述第二测距单元中，在机器人的两侧分别设置至少两个测距传感器。

[0009] 优选地，所述第一测距单元中所述测距传感器是雷达测距传感器，所述第二测距单元中的所述测距传感器是红外测距传感器。

[0010] 优选地，所述第一预定值为设定的所述机器人的移动路线沿第一方向与第一标志物之间的距离；所述第二预定值是所述机器人沿第二方向与第二标志物之间的距离；所述第一方向和所述第二方向均为水平方向，且两者的夹角大于0度。

[0011] 优选地，所述第一标志物为禽类养殖厂布置的禽舍，第二标志物为禽舍的外围墙壁。

[0012] 优选地，所述第一禽舍与所述外围墙壁垂直设置，所述第一方向与所述第二方向夹角为90度。

[0013] 本发明还提供一种巡检机器人的移动路线控制方法，用于控制巡检机器人的移动路线，包括以下步骤：

[0014] 步骤1)：设定第一预定值和第二预定值；

[0015] 步骤2)：检测第一组距离信号，并将第一组距离信号传递至控制单元；

[0016] 步骤3)：比较第一组距离信号与第一预定值，若第一组距离信号中至少一个距离信号等于第一预定值，则机器人沿第一通道向前移动，若第一组距离信号均大于第一预定值或均无信号，则转入步骤4)；

[0017] 步骤4)：启动第二测距单元，检测第二组距离信号，若第二组距离信号均小于或等于第二预定值，则机器人转向；若第二组距离信号中至少一个距离信号大于第二预定值，则转入步骤3)。

[0018] 优选地，所述第一预定值为设定的所述机器人的移动路线沿第一方向与第一标志物之间的距离；所述第二预定值为设定的所述机器人沿第二方向与第二标志物之间的距离；所述第一方向和所述第二方向均为水平方向，且两者的夹角大于0度。

[0019] 优选地，还包括以下步骤：设定第三预定值，控制所述机器人移动第三预定值后再次转向，沿第二通道向前移动。

[0020] 本发明所提供的一种巡检机器人移动路线的控制系统，包括测距单元和控制单元。与现有技术不同的是，本发明提供的测距单元包括第一测距单元与第二测距单元。且每个测距单元都包括至少两个同侧设置的测距传感器，每个测距单元中的一个测距传感器出现故障时，另一个测距传感器仍可以正常工作。同时，当两个测距传感器检测出的数据不一致，可判断出巡检机器人偏离预设路线，机器人可发出纠编信号，控制巡检机器人的驱动单元，实现纠偏，并持续前进。第一测距单元通过检测第一组距离信号来控制机器人的移动路线，当机器人完全移动至第一标志物之间通道的公共外延时，第一测距单元检测到的第一组距离信号均大于第一预定值或均无信号，则控制单元启动第二测距单元；第二测距单元检测第二组距离信号，若第二组距离信号均不大于第二预定值，则确认机器人已经完全移动至第一标志物之间通道的公共外延，此时，控制单元控制机器人转向。上述的第一预定值可以是机器人沿第一通道前进时与第一标志物第一方向上的水平距离，第二预定值是机器人沿第一通道前进时与第二标志物在第二方向上的水平距离。因此，本发明所提供的巡检机器人控制系统中，第一测距单元和第二测距单元相互配合完成机器人的转向控制，当第一测距单元出现故障或检测有失误时，第二测距单元可以检验出此错误。使巡检机器人能在两组测距单元的控制下正常工作，且故障率低，提高了机器人的适用性。而且，通过上述系统控制巡检机器人的移动路线，省去了铺设轨道的费用，降低了巡检机器人移动路线控制方法的施工难度，将该机器人应用于养殖场，可实现养殖场环境状态和禽畜的生存状态的实时监测，提高了养殖场的巡检工作效率，提高了巡检机器人与环境的安全性和可靠性，同时降低了畜牧养殖的监测成本。

[0021] 在一种优选的实施方式中，所述第一测距单元中，在机器人的两侧分别设置至少两个测距传感器；所述第二测距单元中，在机器人的两侧分别设置至少两个测距传感器。使机器人的巡检路线可以实现循环双向巡检模式，这样设置每列禽舍都在巡检范围内，既能保证不漏检，又能避免多检，提高巡检机器人的巡检效率。

[0022] 在另一种优选的实施方式中，所述第一预定值为设定的所述机器人的移动路线沿第一方向与第一标志物之间的距离；所述第二预定值是所述机器人沿第二方向与第二标志物之间的距离；所述第一方向和所述第二方向均为水平方向，且两者的夹角大于0度。即通过设置机器人在两个水平方向分别与两个固定标志物之间的距离来限定巡检机器人的移动路线，使巡检机器人在该转弯的时候及时转向。如果机器人执行巡检与标志物发生碰撞，会损坏标志物和机器人，通过控制机器的移动路线，确保机器人与标志物保持一定距离与标志物之间不会发生碰撞，提高巡检工作的可靠性和安全性。

[0023] 在提供上述巡检机器人的移动路线控制系统的基础上，本发明还提供一种基于上述巡检机器人的移动路线控制系统的控制方法；由于巡检机器人的移动路线控制系统具有上述技术效果，基于巡检机器人的移动路线控制系统的控制方法也具有相应的技术效果。

附图说明

[0024] 图1为本发明所提供巡检机器人的移动路线控制系统的结构示意图；

[0025] 图2为本发明所提供巡检机器人的移动路线图；

[0026] 图3为本发明所提供巡检机器人的移动路线控制方法的流程图。

具体实施方式

[0027] 本发明的核心是提供一种用于巡检的机器人的移动路线控制系统，提高巡检机器人的适用性，有利于提高巡检工作效率，降低巡检成本。

[0028] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

[0029] 本发明所提供的巡检机器人的移动路线控制系统，包括第一测距单元、第二测距单元和控制单元。其中，第一测距单元1，至少包括同侧设置的两个测距传感器，用于检测第一组距离信号，并将第一组距离信号传递至控制单元3；第二测距单元2，至少包括同侧设置的两个测距传感器，用于检测第二组距离信号，并将第二组距离信号传递至控制单元3；控制单元3，设定第一预定值和第二预定值，将第一组距离信号与第一预定值比较，其比较结果如下：

[0030] 1、第一组距离信号中至少一个距离信号等于第一预定值，则机器人沿第一通道向前移动。

[0031] 2、第一组距离信号均小于第一预定值，则启动避障模式，判断是否有障碍物阻挡，若是，则绕过障碍物继续原路线向前移动；若否，则机器人与第一标志物的距离过近，机器人没有按预定路线行走，启动纠偏模式，使机器人回到原路线行走。

[0032] 3、第一组距离信号均大于第一预定值，可能机器人已经离开第一标志物对应的位置，需要转向，此时启动第二测距单元，检测机器人与第二标志物之间的距离，核实机器是否需要转向；或机器人与第一标志物距离过远，此时仍启动纠偏模式，使机器人回到原路线行走。

[0033] 4、第一组距离信号均无有效信号，可能机器人已经离开第一标志物对应的位置，需要转向，此时启动第二测距单元，检测机器人与第二标志物之间的距离，核实机器是否需要转向；或者第一组距离信号均出现故障，此时需要启动故障检测模式，该模式可参考现有技术。

[0034] 每个测距单元都包括至少两个同侧设置的测距传感器，每个测距单元中的一个测距传感器出现故障时，另一个测距传感器仍可以正常工作。同时，当两个测距传感器检测出的数据不一致，可判断出巡检机器人偏离预设路线，机器人可发出纠编信号，控制巡检机器人的驱动单元，实现纠偏，并持续前进。若第一组距离信号均大于第一预定值或均无信号，则机器人启动第二测距单元，检测第二组距离信号，若第二组距离信号均小于或等于第二预定值，则机器人向第一方向转向。

[0035] 上述的第一预定值可以是机器人沿第一通道前进时与第一标志物第一方向上的水平距离，第二预定值是机器人沿第一通道前进时与第二标志物在第二方向上的水平距离，第一方向和第二方向均为水平方向，两者的夹角大于0度。如在禽舍中，(如图2所示)第一预定值为机器人33与第一标志物禽舍11之间的水平距离，第二预定值为机器人与通道外延的第二标志物墙壁44之间的距离，图中所示第一方向与第二方向夹角为90度。

[0036] 因此，本发明所提供的巡检机器人控制系统中，第一测距单元1和第二测距单元2相互配合完成机器人的转向控制，当第一测距单元1出现故障或检测有失误时，第二测距单元2可以检验出此错误。该巡检机器人能在两组测距单元的控制下正常工作，且故障率低，提高了机器人的适用性。该系统结构简单、对处理器要求低，通过使用两个测距单元来控制巡检机器人的移动路线，克服了现有技术铺设轨道、施工复杂、费用高昂、对处理器要求高的缺点，提高了巡检效率，降低了巡检成本。

[0037] 请参考图1，图1为本发明所提供巡检机器人的移动路线控制系统的结构示意图。在一种具体的实施方式中，本发明所提供的巡检机器人的移动路线控制系统，包括第一测距单元1、第二测距单元2和控制单元3。其中，第一测距单元1，至少包括同侧设置的两个测距传感器，用于检测第一组距离信号，并将第一组距离信号传递至控制单元3；第二测距单元2，至少包括同侧设置的两个测距传感器，用于检测第二组距离信号，并将第二组距离信号传递至控制单元3；控制单元3，设定第一预定值，将第一组距离信号与第一预定值比较，若第一组距离信号中至少一个距离信号等于第一预定值，则机器人沿第一通道向前移动；
若第一组距离信号均大于第一预定值或均无信号，则机器人启动第二测距单元2，检测第二组距离信号，若第二组距离信号均小于或等于第二预定值，则机器人向第一方向转向。该系统结构简单、对处理器要求低，通过使用两个测距单元来控制巡检机器人的移动路线，克服了现有技术铺设轨道、施工复杂、费用高昂、对处理器要求高的缺点，提高了巡检效率，降低了巡检成本。

[0038] 为实现机器人巡检路线为循环双向巡检模式，进一步的，第一测距单元与第二测距单元设置为两侧分别设置至少两个测距传感器，且同侧设置的两个测距传感器的相对位置为一前一后设置，此处的前后为相对于机器人移动路线方向而规定的，这样设置每列禽舍都在巡检范围内，既能保证不漏检，又能避免多检，提高巡检机器人的巡检效率。

[0039] 进一步的，第一测距单元1中的测距传感器为雷达测距传感器，雷达测距传感器具有价格低，适用范围广的特点；第二测距单元2中的测距传感器为红外测距传感器，由于雷达测距传感器容易受外界电磁波的干扰，此处设置红外测距传感器能够对雷达测距传感器出现的检测错误进行有效的修正，从而对机器人转向时机进行确认，实现机器人的正确转向。

[0040] 具体地，上述的第一预定值为设定的所述机器人的移动路线沿第一方向与第一标志物之间的距离；第二预定值是所述机器人沿第二方向与第二标志物之间的距离；第一方向和所述第二方向均为水平方向，且两者的夹角大于0度。这样转向方向适用于平行设置的多排标志物(具体实施例中，标志物可以是禽类养殖厂布置的禽舍)，其中，第一预定值为设定的机器人的移动路线与标志物之间的距离。如图2所示，图2为本发明所提供巡检机器人的移动路线图。在平行设置的禽舍中，本发明所提供的巡检机器人可以沿如图2所示的禽舍11，机器人的行走路线22为图中箭头所示的方向。

[0041] 具体地，第一标志物可以为禽类养殖厂布置的禽舍，第二标志物可以为禽舍的外围墙壁。第一禽舍与外围墙壁垂直设置，所述第一方向与所述第二方向夹角为90度。即巡检机器人沿着与禽舍平行的方式前行，移动路线与禽舍的侧壁之间的理想距离设为第一预定值，机器人前端与外围墙壁之间的理想距离设为第二预定值，通过两个水平方向上预设距离判断机器人是否到达需要转弯的位置，确定机器人是否转向。该控制方法简单方便，且稳定可靠。

[0042] 除了上述巡检机器人的移动路线控制系统，本发明还提供一种基于上述巡检机器人的移动路线控制系统的控制方法，利用该方法，能有效提高巡检工作效率，实时监测养殖场的环境状态和禽畜的生存状态，提高养殖场工作效率和可靠性，保证养殖环境的安全性和可控性。

[0043] 请参考图3，图3为本发明所提供巡检机器人的移动路线控制方法一种具体实施方式的流程图。

[0044] 在第一种具体的实施方式中，本发明所提供的控制方法包括以下步骤：

[0045] 步骤S11，控制单元设定第一预定值和第二预定值，控制单元控制机器人以第一预定值向通道延伸的方向向前移动；

[0046] 步骤S12，检测第一组距离信号，比较第一组距离信号与设定的第一预定值(机器人的移动路线与禽舍之间的距离值)，若均等于，则保持前进，若至少一个信号小于，则转入步骤S13，若均大于或无信号，则转入步骤S14；

[0047] 步骤S13，控制机器人进入避障模式，判断是否有障碍物阻挡，若是，则绕过障碍物继续原路线向前移动，若否，则发出纠编信号，控制巡检机器人的驱动单元，实现纠偏，并继续前进；

[0048] 步骤S14，检测第二组距离信号，比较第二组距离信号与设定的第二预定值(机器人与所述通道外延的禽舍墙壁之间的距离)，若大于，说明机器人离需要转向的位置还有一定的距离，还没有到达需要转向的位置，则转入步骤S12，重新对第一组距离信号进行检测；若小于或等于，说明机器人已经达到需要转向的位置，则控制机器人转向。

[0049] 本发明所提供的巡检机器人的移动控制方法中，设置两个标志物，并根据机器人的行走路线在两个水平方向上分别与两个标志物之间的距离，设置第一预定值和第二预定值，作为机器人行走时是否需要转向的参考。即将第一组距离信号与第一预定值比较，如果第一组距离信号大于第一预定值，或无信号，则说明机器人偏离正常行走路线或到达需要转向的位置，此时比较第二组距离信号与第二预定值，若第二组距离信号小于或等于第二预定值，则核实了机器人到达可以转向的位置，控制单元获知此信号后，则控制机器人转向。该控制方法从水平面上的两个方向采集机器人的位置信息，确认无误后控制机器人转向，控制方法简单方便，可提高机器人控制的准确性和适应性。

[0050] 在第二种具体的实施方式中，本发明所提供的控制方法包括以下步骤：

[0051] 步骤S21，控制单元设定第一预定值、第二预定值、第三预定值，控制单元控制机器人以第一预定值向通道延伸的方向向前移动；

[0052] 步骤S22，检测第一组距离信号，比较第一组距离信号与设定的第一预定值(机器人的移动路线与禽舍之间的距离值)，若均等于，则转入步骤S23，若至少一个信号小于，则转入步骤S24，若均大于或无信号，则转入步骤S25；

[0053] 步骤S23，控制机器人沿通道方向向前继续移动；

[0054] 步骤S24，控制机器人进入避障模式，判断是否有障碍物阻挡，若是，则绕过障碍物继续原路线向前移动，若否，则发出纠编信号，控制巡检机器人的驱动单元，实现纠偏，并继续前进；

[0055] 步骤S25，检测第二组距离信号，比较第二组距离信号与设定的第二预定值(机器人与所述通道外延的禽舍墙壁之间的距离)，若均大于，则转入步骤S22，若均不大于，则转入步骤S27；

[0056] 步骤S26，控制机器人向通道延伸垂直的方向转向，实现对第一组测距单元的修正，保证机器人能准确判断转向时机，避免由于误判发生转向错误，与禽舍相撞。

[0057] 步骤S27，控制机器人向前移动第三预定值(通道宽度值)，保证机器人转向安全，避免与禽舍发生碰撞；

[0058] 步骤S28，控制机器人向下一通道延伸方向转向并向前移动。

[0059] 由于红外测距传感器不受电磁波的干扰，可以避免雷达测距传感器由于外界的干扰信号产生的检测错误，这种控制系统算法简单，对处理器要求低，提高了巡检机器人的可靠性。

[0060] 在第二种具体实施方式中，巡检机器人的移动路线通过两个转向规则控制，第一个转向规则与第一种具体实施方式相同，利用水平面上两个方向的预设距离作为机器人是否转向的依据；第二个转向规则是预设行走距离，当机器人沿既定线路行走第三预定值时，即开始转向。该方法增加了机器人巡检转向控制时的灵活性。

[0061] 以上对本发明所提供的巡检机器人的移动路线控制方法及控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。