本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种移动机器人自定姿方法、移动机器人和系统。
背景技术：
随着社会的不断发展，各行各业的分工越来越明细，尤其是在现代化的大产业中，有的人每天就只管拧一批产品的同一个部位上的一个螺母，有的人整天就是接一个线头，重复单一性的工作容易让人产生厌烦心里，于是人们强烈希望用某种及其代替自己工作，因此人们研制出了机器人，用以代替人们去完成那些单调、枯燥或者具有危险性的工作，如：工厂车间的自动螺钉机、家庭使用的扫地机器人和儿童学习使用的早教机器人等。
随着人们生活水平的提高和科学技术的不断进步，人们对机器人的要求也在不断高。导航与定位技术是机器人研究领域的一项关键技术，也是机器人研究领域的以重点和难点问题。
针对移动机器人的导航与定位问题，传统的方法需要借助陀螺仪，地磁或视觉传感器来实现移动机器人当前姿态朝向的感知，但这种方法的精度和误差受外部环境条件的制约，容易受到诸如温度或光照条件的影响，导致导航精度差，甚至导航失败的问题。同时，增加外围传感器，意味着整个系统的设计更加复杂，设计成本也越高。
技术实现要素：
本发明提供了一种移动机器人自定姿方法、移动机器人和系统，用于解决现有的移动机器人自定姿方法依赖外部传感器而存在的设计成本高和容易受到外部环境的影响而导致导航精度低的技术问题。
本发明提供的一种移动机器人自定姿方法，移动机器人包括：控制器和移动本体，移动机器人自定姿方法的步骤包括：
s1：控制所述移动本体移动至预置区域；
s2：控制所述移动本体的接收线圈的第一中心点与所述预置区域的发射线圈的第二中心点的连线在同一铅垂线上，并将此时所述发射线圈与所述接收线圈的第一对位姿态设置为初始对位姿态，其中，所述发射线圈与所述接收线圈均与水平面呈倾斜角度设置；
s3：基于初始对位姿态，控制所述移动本体以所述铅垂线为固定轴匀速自转一周，所述移动本体每自转第一预置角度时，采集所述接收线圈与所述发射线圈的各个第一感应电压值。
优选地，步骤s2具体包括：
s21：记录所述移动本体在所述预置区域静止时的位置和所述接收线圈与所述发射线圈的第二感应电压值；
s22：控制所述移动本体移动在第一预置方向上移动预置距离，采集所述接收线圈与所述发射线圈的第三感应电压值；
s23：将所述第三感应电压值与所述第二感应电压值进行对比，若所述第三感应电压值大于所述第二感应电压值，则控制所述移动本体在所述第一预置方向上继续移动所述预置距离；若所述第三感应电压值小于所述第二感应电压值，则控制所述移动本体返回所述第二感应电压值所对应的位置；
s24：根据步骤s23使得所述接收线圈的第一中心点与所述发射线圈的第二中心点的连线在同一铅垂线上，并将此时所述发射线圈与所述接收线圈的第一对位姿态设置为初始对位姿态，其中，所述发射线圈与所述接收线圈均与水平面呈倾斜角度设置。
优选地，步骤s3之后还包括：
s4：将所述移动本体每自转所述第一预置角度所对应的各个所述第一感应电压值发送给所述移动本体上的导航模块。
本发明提供的一种移动机器人，用于前述的移动机器人自定姿方法，包括：控制器、移动本体、导航模块和接收线圈，所述接收线圈与预置区域的发射线圈均与水平面呈倾斜角度设置；
所述控制器包括：第一控制模块、第二控制模块和第三控制模块；
所述第一控制模块，用于控制所述移动本体移动至预置区域；
所述第二控制模块，用于控制所述移动本体的接收线圈的第一中心点与所述预置区域的发射线圈的第二中心点的连线在同一铅垂线上，并将此时所述发射线圈与所述接收线圈的第一对位姿态设置为初始对位姿态；
所述第三控制模块，用于基于初始对位姿态，控制所述移动本体以所述铅垂线为固定轴匀速自转一周，所述移动本体每自转第一预置角度时，采集所述接收线圈与所述发射线圈的各个第一感应电压值。
优选地，所述第二控制模块具体包括：
第一控制子模块，用于记录所述移动本体在所述预置区域静止时的位置和所述接收线圈与所述发射线圈的第二感应电压值；
第二控制子模块，用于控制所述移动本体移动在第一预置方向上移动预置距离，采集所述接收线圈与所述发射线圈的第三感应电压值；
第三控制子模块，用于将所述第三感应电压值与所述第二感应电压值进行对比，若所述第三感应电压值大于所述第二感应电压值，则控制所述移动本体在所述第一预置方向上继续移动所述预置距离；若所述第三感应电压值小于所述第二感应电压值，则控制所述移动本体返回所述第二感应电压值所对应的位置；
第四控制子模块，用于根据所述第三控制子模块的处理使得所述接收线圈的第一中心点与所述发射线圈的第二中心点的连线在同一铅垂线上，并将此时所述发射线圈与所述接收线圈的第一对位姿态设置为初始对位姿态，其中，所述发射线圈与所述接收线圈均与水平面呈倾斜角度设置。
优选地，所述控制器还用于将所述移动本体每自转所述第一预置角度所对应的各个所述第一感应电压值发送给所述移动本体上的导航模块。
本发明提供的一种移动机器人自定姿系统，包括：发射线圈和前述的移动机器人；所述发射线圈安装在预置区域的充电桩上，用于与接收线圈产生感应电压。
优选地，还包括：
线圈供电模块；所述线圈供电模块与所述发射线圈电连接，用于为所述发射线圈提供电源。
优选地，还包括：
接收模块；所述接收模块与所述接收线圈电连接。
优选地，所述接收模块具体包括：整流子模块和处理子模块；
所述整流子模块，用于将所述发射线圈与所述接收线圈的感应电流整流为直流电；
所述处理子模块，用于将所述直流电进行滤波和分压处理，并进行a/d转换。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明提供的一种移动机器人自定姿方法，通过将移动机器人的移动本体移动至预置区域，令移动本体的接收线圈的第一中心点与发射线圈的第二中心点的连线在同一铅垂线上，即接收线圈与发射线圈共轴设置，同时，发射线圈与接收线圈与水平面呈倾斜角度设置，这样接收线圈与发射线圈所形成的磁场便成了非对称磁场，在控制移动本体以铅垂线为固定轴匀速自转一周时，每自转第一预置角度，都会有一个不同的第一感应电压值，接收线圈和发射线圈形成了360度方向上的对位姿态，而每一个对位姿态都存在一个与之一一对应的第一感应电压值，通过第一感应电压值来确定接收线圈与发射线圈的对位姿态，可以实现移动机器人的准确导航。本发明只需要一个接收线圈和发射线圈就能确定移动本体的对位姿态，不需要借助其他的外部传感器，降低了设计成本，而且避免了外部传感器因外界环境的影响而导致导航精度低。解决了现有的移动机器人自定姿方法依赖外部传感器而存在的设计成本高和容易受到外部环境的影响而导致导航精度低的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种移动机器人自定姿方法的一个实施例的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种移动机器人自定姿方法的另一个实施例的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种移动机器人的一个实施例的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种移动机器人自定姿系统的一个实施例的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种移动机器人自定姿的一个应用例的接收线圈与发射线圈的初始对位姿态示意图；
图6为本发明实施例提供的一种移动机器人自定姿的一个应用例的移动本体旋转角度与感应电压的关系图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种移动机器人自定姿方法、移动机器人和系统，用于解决现有的移动机器人自定姿方法依赖外部传感器而存在的设计成本高和容易受到外部环境的影响而导致导航精度低的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供的一种移动机器人自定姿方法的一个实施例，包括：
步骤101：控制移动本体移动至预置区域。
需要说明的是，在进行移动机器人自定位之前，首先需要将移动本体移动至指定的区域，即预置区域。
步骤102：控制移动本体的接收线圈的第一中心点与预置区域的发射线圈的第二中心点的连线在同一铅垂线上，并将此时发射线圈与接收线圈的第一对位姿态设置为初始对位姿态，其中，发射线圈与接收线圈均与水平面呈倾斜角度设置。
需要说明的是，当控制移动本体的接收线圈的第一中心点与预置区域的发射线圈的第二中心点的连线在同一铅垂线上时，即发射线圈与接收线圈共轴，便完成了移动机器人的自定位，将此时发射线圈与接收线圈的第一对位姿态设置为初始对位姿态，即自定位时的对位姿态；将发射线圈与接收线圈均与水平面呈倾斜角度设置，则是为了使得发射线圈与接收线圈的感应磁场是非对称磁场。
步骤103：基于初始对位姿态，控制移动本体以铅垂线为固定轴匀速自转一周，移动本体每自转第一预置角度时，采集接收线圈与发射线圈的各个第一感应电压值。
需要说明的是，控制移动本体以铅垂线为固定轴匀速自转一周时，在发射线圈与接收线圈的感应磁场是非对称磁场的作用下，移动本体每自转第一预置角度，都会有一个不同的第一感应电压值，接收线圈和发射线圈形成了360度方向上的对位姿态，而每一个对位姿态都存在一个与之一一对应的第一感应电压值，通过第一感应电压值来确定接收线圈与发射线圈的对位姿态，可以实现移动机器人的准确导航。
本发明实施例通过将移动机器人的移动本体移动至预置区域，令移动本体的接收线圈的第一中心点与发射线圈的第二中心点的连线在同一铅垂线上，即接收线圈与发射线圈共轴设置，同时，发射线圈与接收线圈与水平面呈倾斜角度设置，这样接收线圈与发射线圈所形成的磁场便成了非对称磁场，在控制移动本体以铅垂线为固定轴匀速自转一周时，每自转第一预置角度，都会有一个不同的第一感应电压值，接收线圈和发射线圈形成了360度方向上的对位姿态，而每一个对位姿态都存在一个与之一一对应的第一感应电压值，通过第一感应电压值来确定接收线圈与发射线圈的对位姿态，可以实现移动机器人的准确导航。本发明只需要一个接收线圈和发射线圈就能确定移动本体的对位姿态，不需要借助其他的外部传感器，降低了设计成本，而且避免了外部传感器因外界环境的影响而导致导航精度低。解决了现有的移动机器人自定姿方法依赖外部传感器而存在的设计成本高和容易受到外部环境的影响而导致导航精度低的技术问题。
以上是对一种移动机器人自定姿方法的一个实施例的说明，以下对一种移动机器人自定姿方法的另一个实施例进行说明：
请参阅图2，图2是一种移动机器人自定姿方法的另一个实施例，包括：
步骤201：控制移动本体移动至预置区域。
需要说明的是，在进行移动机器人自定位之前，首先需要将移动本体移动至指定的区域，即预置区域。
步骤202：记录移动本体在预置区域静止时的位置和接收线圈与发射线圈的第二感应电压值；
需要说明的是，当移动本体移动至预置区域后，需要记录移动本体在预置区域静止时的位置和接收线圈与发射线圈的第二感应电压值。
步骤203：控制移动本体移动在第一预置方向上移动预置距离，采集接收线圈与发射线圈的第三感应电压值。
需要说明的是，记录移动本体在预置区域的位置和接收线圈与发射线圈的第一感应电压之后，控制移动本体在第一预置方向上移动预置距离，并采集此时接收线圈与发射线圈的第三感应电压值。
步骤204：将第三感应电压值与第二感应电压值进行对比，若第三感应电压值大于第二感应电压值，则控制移动本体在第一预置方向上继续移动预置距离；若第三感应电压值小于第二感应电压值，则控制移动本体返回第二感应电压值所对应的位置。
需要说明的是，获得第三感应电压值后，将第三感应电压值与第二感应电压值进行对比，如果第三感应电压值大于第二感应电压值，则控制移动本体在第一预置方向上继续移动预置距离；如果第三感应电压小于第二感应电压值，则控制移动本体以与第一预置方向相反的方向倒退返回第二感应电压值对应的位置。
需要说明的是，当控制移动本体在第一预置方向上确定好移动本体的位置之后，还可以控制移动本意旋转预置角度，用以上方法再次确定移动本体在预置角度上的位置。
需要说明的是，本步骤的目的是为了寻找接收线圈与发射线圈的感应电压值最大时对应的移动本体的位置，当接收线圈与发射线圈的中心轴共轴时，两个线圈的感应电压是最大的。
步骤205：根据步骤204使得接收线圈的第一中心点与发射线圈的第二中心点的连线在同一铅垂线上，并将此时发射线圈与接收线圈的第一对位姿态设置为初始对位姿态，其中，发射线圈与接收线圈均与水平面呈倾斜角度设置。
需要说明的是，根据步骤204可以使得接收线圈的第一中心点与发射线圈的第二中心点的连线在同一铅垂线上，即发射线圈与接收线圈是共轴的，便完成了移动机器人的自定位，将此时发射线圈与接收线圈的第一对位姿态设置为初始对位姿态。
需要说明的是，将发射线圈与接收线圈均与水平面呈倾斜角度设置，则是为了使得发射线圈与接收线圈的感应磁场是非对称磁场。
步骤206：基于初始对位姿态，控制移动本体以铅垂线为固定轴匀速自转一周，移动本体每自转第一预置角度时，采集接收线圈与发射线圈的各个第一感应电压值。
需要说明的是，在控制移动本体以铅垂线为固定轴匀速自转一周时，每自转第一预置角度，都会有一个不同的第一感应电压值，接收线圈和发射线圈形成了360度方向上的对位姿态，而每一个对位姿态都存在一个与之一一对应的第一感应电压值。
步骤207：将移动本体每自转第一预置角度所对应的各个第一感应电压值发送给移动本体上的导航模块。
需要说明的是，当获得移动本体自转一周每自转第一预置角度所对应的各个第一感应电压值之后，便有了接收线圈与发射线圈的对位姿态与第一感应电压值的对应关系，将这些对应关系发送给导航模块，可以使得导航模块根据接收线圈与发射线圈的对位姿态与第一感应电压值的对应关系实现对移动本体的准确导航。
本发明实施例通过记录移动本体在预置区域静止时的位置和接收线圈与发射线圈的第二感应电压值，控制移动本体在预置方向上移动预置距离，采集接收线圈与发射线圈的第三感应电压，将第三感应电压与第二感应电压进行对比判断，寻找到在预置方向上接收线圈与发射线圈的感应电压值最大时的移动本体的位置，使得接收线圈与发射线圈共轴，同时接收线圈与发射线圈与水平面呈倾斜角度设置，可以使得接收线圈与发射线圈产生非对称感应磁场，在控制移动本体以铅垂线为固定轴匀速自转一周时，每自转第一预置角度，都会有一个不同的第一感应电压值，接收线圈和发射线圈形成了360度方向上的对位姿态，而每一个对位姿态都存在一个与之一一对应的第一感应电压值，通过第一感应电压值来确定接收线圈与发射线圈的对位姿态，可以实现移动机器人的准确导航。本发明只需要一个接收线圈和发射线圈就能确定移动本体的对位姿态，不需要借助其他的外部传感器，降低了设计成本，而且避免了外部传感器因外界环境的影响而导致导航精度低。解决了现有的移动机器人自定姿方法依赖外部传感器而存在的设计成本高和容易受到外部环境的影响而导致导航精度低的技术问题。
以上是对一种移动机器人自定姿方法的另一个实施例的说明，以下是对一种移动机器人的一个实施例的说明。
请参阅图3，图3是一种移动机器人的一个实施例的结构示意图，一种移动机器人，用于前述的移动机器人自定姿方法，包括：控制器301、移动本体302、导航模块305和接收线圈303，接收线圈303与预置区域的发射线圈304均与水平面呈倾斜角度设置；
控制器包括：第一控制模块3011、第二控制模块3012和第三控制模块3013；
第一控制模块3011，用于控制移动本体302移动至预置区域；
第二控制模块3012，用于控制移动本体302的接收线圈303的第一中心点与预置区域的发射线圈304的第二中心点的连线在同一铅垂线上，并将此时发射线圈304与接收线圈303的第一对位姿态设置为初始对位姿态，其中，发射线圈304与接收线圈303均与水平面呈倾斜角度设置；
第三控制模块3013，用于基于初始对位姿态，控制移动本体302以铅垂线为固定轴匀速自转一周，移动本体302每自转第一预置角度时，采集接收线圈303与发射线圈304的各个第一感应电压值
进一步地，第二控制模块3012具体包括：
第一控制子模块30121，用于记录移动本体302在预置区域静止时的位置和接收线圈303与发射线圈304的第二感应电压值；
第二控制子模块30122，用于控制移动本体302移动在第一预置方向上移动预置距离，采集接收线圈303与发射线圈304的第三感应电压值；
第三控制子模块30123，用于将第三感应电压值与第二感应电压值进行对比，若第三感应电压值大于第二感应电压值，则控制移动本体302在第一预置方向上继续移动预置距离；若第三感应电压值小于第二感应电压值，则控制移动本体302返回第二感应电压值所对应的位置；
第四控制子模块30124，用于根据第三控制子模块30123的处理使得接收线圈303的第一中心点与发射线圈304的第二中心点的连线在同一铅垂线上，并将此时发射线圈304与接收线圈303的第一对位姿态设置为初始对位姿态，其中，发射线圈304与接收线圈303均与水平面呈倾斜角度设置。
进一步地，控制器301还用于将移动本体302每自转第一预置角度所对应的各个第一感应电压值发送给移动本体302上的导航模块305。
以上是对一种移动机器人的一个实施例的说明，以下是对一种移动机器人自定姿系统的一个实施例的说明。
请参阅图4，图4为本发明实施例提供的一种移动机器人自定姿系统的一个实施例的结构示意图。
本发明提供的一种移动机器人自定姿系统的一个实施例，包括：发射线圈304和前述的移动机器人；
发射线圈304安装在预置区域的充电桩上，用于与接收线圈303产生感应电压。
进一步地，还包括：
线圈供电模块306；线圈供电模块306与发射线圈304电连接，用于为发射线圈304提供电源。
进一步地，还包括：
接收模块307；接收模块307与接收线圈303电连接。
进一步地，接收模块307具体包括：整流子模块3071和处理子模块3072；
整流子模块3071，用于将发射线圈304与接收线圈303的感应电流整流为直流电；
处理子模块3072，用于将直流电进行滤波和分压处理，并进行a/d转换。
以上是对一种移动机器人自定姿系统的一个实施例的说明，以下是对一种移动机器人自定姿的一个应用例的说明。
请参阅图5和图6，接收线圈与发射线圈的初始对位姿态如图5所示，假设发射线圈与接收线圈沿水平面都呈θ1的倾斜角度，倾斜角度为θ1的发射线圈与充电桩底座的相切点为b，发射线圈距离充电桩底座最高点为a，同理，倾斜角度为θ1的接收线圈与移动机器人底座相切点为b1，距离充电桩底座最高点为a1。在俯视状态下可以看出接收线圈a1点与发射线圈a点重合，接收线圈b1点与发射线圈b点重合。让搭载接收线圈的移动机器人以接收线圈的中心轴匀速自转一周，记录每自转第一预置角度接收线圈与发射线圈的感应电压，得到移动本体旋转角度与感应电压的关系图如图6所示。可以看出，当移动本体处于初始对位姿态时，旋转角度为0°。当移动本体顺时针旋转180°时，感应电压值最小。从图6可以看出，移动本体在360°方向上每旋转一个预置角度都分别存在一个感应电压值，通过移动本体旋转预置角度与对应的感应电压值可以获取到移动机器人的姿态信息，并将姿态信息发送给导航模块实现对移动机器人的准确导航。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理子模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案的全部或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中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。