一种基于磁条导航的机器人调度系统及方法与流程

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种基于磁条导航的机器人调度系统及方法。

背景技术：

现有的机器人导航技术有基于视觉导航的技术、基于激光导航的技术、基于磁条导航的技术等，基于视觉导航的技术是一种利用视觉检测路标来进行机器人导航的技术，通过对视觉采集的图像进行处理来规划路线进行导航。因此，基于视觉导航的技术操作复杂且成本高。

基于激光导航的技术是利用激光定位机器人所处的位置进行引导机器人运行的技术，制作成本高且相对基于激光导航的技术和基于磁条导航的技术引导困难。

基于磁条导航的技术是在机器人运行空间内铺设磁条、通过磁条引导引导机器人运行的技术。相比基于视觉导航的技术和基于激光导航的技术，基于磁条导航的技术成本低、稳定性高且受外界环境影响小，被广泛应用在机器人导航领域中。但由于基于磁条导航的技术中机器人运行轨迹唯一的限制，使得在多台机器人调度时的如何避让、避免碰撞成为一个难点。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种基于磁条导航的机器人调度系统及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种基于磁条导航的机器人调度系统，所述系统包括：

机器人，所述机器人的数量为两台或者三台；

磁条，所述磁条至少为四条，以构成所述机器人的运行轨道，且所述磁条相交处为节点，每一所述节点邻接四条磁条；

观察点，每一所述节点邻接的四条磁条上均设置有观察点，且观察点设在邻近该节点的位置处。

进一步，在每个所述观察点上设置一个标记。

进一步，在每个所述标记上设置一个ID卡，所述每个ID卡有唯一的序列号，所述ID卡通过序列号标记所在标记的身份。

进一步，还包括：

读卡器，所述读卡器设置在每台所述机器人上，所述读卡器用于读取所述ID卡的序列号并识别所述ID卡所在标记的身份；

控制终端，所述控制终端用于记录所述标记的坐标并形成地图进行存储、通过机器人所在观察点的标记的坐标确定机器人的位置，规划所述机器人的运行路径并控制所述机器人的运行，控制所述观察点的上锁和解锁；

wifi模块，所述wifi模块设置在每台所述机器人上，所述wifi模块通过在局域网中的静态IP地址标识每台所述机器人的身份。

进一步，所述控制终端包括但不限于计算机或iPad。

本发明还提供了一种基于磁条导航的机器人调度方法，采用上述的一种基于磁条导航的机器人调度系统对两台或三台机器人的运行进行调度；所述机器人在所述磁条上运行，所述机器人运行的路径包括所述机器人执行任务的运行路径和完成任务后返回的运行路径；

所述方法至少包括以下步骤：

S100，所述机器人从出发点出发，按照预定的运行路径在所述磁条1上执行任务，所述机器人到达第一个观察点2之前，所述控制终端将所述机器人执行任务的运行路径上的第一个观察点2上锁，所述机器人到达运行路径上的第一个观察点2；

S200，所述控制终端检查所述机器人执行任务的运行路径上的观察点2，若还未到达的观察点2大于两个，则执行步骤S300；否则，执行步骤S700；

S300，所述控制终端检查所述机器人执行任务的运行路径，若在所述运行路径上，所述机器人将要达到的两个观察点2都没上锁，则执行步骤S400～S500；

否则，执行步骤S600；

S400，所述控制终端将所述机器人将要到达的两个观察点2上锁，所述机器人前进，到达上锁的第一个观察点2，所述控制终端将所述机器人所在观察点2解锁；

S500，所述机器人前进，到达上锁的第二个观察点2，重复步骤S200～S400；

S600，所述机器人停止在所在观察点2上，重复步骤S200～S500；

S700，所述控制终端检查所述机器人将要到达的一个观察点2是否上锁，若没上锁，则将将要到达的观察点2上锁，并通过上锁的观察点2；否则，所述机器人停止在所在观察点2上，等待将要到达的观察点2解锁后，所述控制终端将其上锁，所述机器人前进并通过上锁的观察点2；

S800，所述机器人走完执行任务的运行路径，到达目标点；

S900，所述机器人按照执行任务的运行路径返回出发点。

进一步，在所述步骤S400和步骤S700中，在所述机器人离开所在观察点前往将要到达的观察点前，所述控制终端将所述机器人所在观察点解锁。

进一步，所述步骤S900具体包括以下步骤：

S901，所述机器人从目标点出发在所述磁条1上按原路径返回，所述机器人到达返回的运行路径上的第一个观察点2之前，所述控制终端将所述机器人返回的运行路径上的第一个观察点2上锁，所述机器人到达返回的运行路径上的第一个观察点2；

S902，所述控制终端检查所述机器人返回的运行路径上的观察点2，若还未到达的观察点2大于两个，则执行步骤S903；否则，执行步骤S908

S903，所述控制终端检查所述机器人返回的运行路径，若在所述运行路径上，所述机器人将要到达的两个观察点2都没上锁，则执行步骤S904～S905；

否则，执行步骤S906；

S904，所述控制终端将所述机器人将要到达的两个观察点2上锁，所述机器人前进，到达上锁的第一个观察点2，所述控制终端将所述机器人所在观察点2解锁；

S905，所述机器人前进，到达上锁的第二个观察点2，重复步骤S902～S904；

S906，所述控制终端检查使所述机器人将要到达的两个观察点2上锁的机器人的运行路径，若所述机器人所在的观察点2位于所述检查的运行路径上，则所述机器人绕行到附近没有上锁的观察点2上，所述控制终端检查所述机器人的运行路径，若在检查的运行路径上，所述返回的机器人将要到达的两个观察点2都没有上锁，则重复步骤S902～S905；

否则，执行步骤S907；

S907，所述机器人继续停止在所在观察点2上，重复步骤S902～906；

S908，所述控制终端检查所述机器人将要到达的一个观察点2是否上锁，若没上锁，则将将要到达的观察点2上锁，并通过上锁的观察点2；

否则，所述控制终端检查所述机器人所在观察点2是否在使所述机器人将要到达的观察点2上锁的机器人的运行路径上，若在，则所述机器人绕行到附近没有上锁的观察点2上；若不在，则所述机器人停止在所在观察点2上，等待将要到达的观察点2解锁后，所述控制终端将其上锁，所述机器人前进并通过上锁的观察点2；

S909，所述机器人走完返回的运行路径，到达出发点。

进一步，在所述步骤S903和步骤S908中，在所述机器人离开所在观察点前往将要到达的观察点前，所述控制终端将所述机器人所在观察点解锁。

进一步，在所述步骤S905和步骤S908中，所述机器人绕行到的观察点不在使所述机器人将要到达的观察点上锁的机器人的运行路径上。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明提供的一种基于磁条导航的机器人调度系统设置简单方便、成本低，在机器人所处空间内布置磁条，并通过控制终端控制机器人的运行。通过设置观察点，可实时监控机器人所在位置，并可通过所述观察点动态调度机器人的运行，避免机器人的碰撞。

采用本发明提供的一种基于磁条导航的机器人调度方法，可动态调度机器人的运行路径，解决了运行路径被占用、阻塞的问题，同时解决了两台或三台机器人同时运行时相互碰撞的问题。本发明执行任务的机器人严格按照规划的运行路径运行，而例执行完任务的机器人在返回的运行路径中，若占用了去执行任务的机器人的道路，则执行完任务的机器人绕行避让；由此可以优先让执行任务的机器人通行，大大提高了机器人执行任务的效率。

附图说明

图1是第一实施例一种基于磁条导航的机器人调度系统的磁条和观察点的布置图；

图2是第二实施例所述机器人进出一个节点的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

第一实施例

本实施例提供一种基于磁条导航的机器人调度系统，通过所述系统调度机器人的运行路径。

请参见图1，本实施例提供的调度系统包括：三台机器人R1、R2和R3，以及设置在三台机器人所处空间内的至少四条磁条1。在其他实施例中，所述机器人可以为两台。

所述磁条1构成所述机器人的运行轨道，且所述磁条1相交处为节点，至少一端连接所述节点且中间没有其他节点的磁条为一条所述磁条1。所述四条磁条1相交在一所述节点处，每一所述节点邻接有且只有四条磁条1。

所述三台机器人R1、R2和R3在所述磁条1上运行，且所述机器人执行任务的出发点只有一个，执行任务到达的目标点有多个。

观察点2，每一所述节点邻接的四条磁条1上均设置有观察点2，且观察点2设在邻近该节点的位置处。所述观察点2用于机器人的停靠、绕行、运行路径的调度，以及确定所述机器人的所在位置。

在每个所述观察点2上设置一个标记，在每个所述标记上设置一个ID卡，所述每个ID卡有唯一的序列号，所述ID卡通过序列号标记所在标记的身份。请参见图1，在连接所述节点的四个磁条1上都设置一个观察点2，所述观察点2与节点的距离可根据具体情况，参考机器人的大小、运动范围等进行调整。

请参见图1，在本实施例中，连接所述节点的四个磁条1每相邻的两个磁条1相互垂直。在其他实施例中，连接所述节点的四个磁条1相邻的两个磁条1之间可以有不同的角度。

在每台机器人上设置一读卡器和一wifi模块，所述读卡器用于读取所述ID卡的序列号并识别所述ID卡所在标记的身份；所述wifi模块通过在局域网中的静态IP地址确定每台所述机器人的身份。

进一步，所述系统还包括控制终端和路由器。

所述控制终端记录每个标记的坐标并将坐标绘制在地图中进行存储、并通过机器人所在标记的坐标确定机器人的位置。通过所述控制终端规划所述机器人的运行路径并控制所述机器人的运行、控制所述观察点的上锁和解锁，在本实施例中，所述控制终端为iPad。在其他实施例中，所述控制终端包括但不限于计算机等。

所述路由器用于在局域网中分配控制终端和三台机器人上的wifi模块的IP地址。

本实施例的系统通过路由器分配给每个wifi模块一个静态IP地址，通过所述静态IP地址标识每台机器人的身份。三台机器人上的wifi模块分别与控制终端双向通讯连接，所述控制终端可以控制机器人在所述磁条1上运行。当机器人运行到观察点2上时，机器人上的读卡器读取位于所在观察点2的标记上的ID卡的序列号、并通过序列号识别标记的身份，所述控制终端根据识别的标记的身份确定其坐标，进而得到所述机器人所在观察点2的坐标，所述控制终端通过机器人所在观察点2的坐标确定机器人的位置。

本实施例提供的一种基于磁条导航的机器人调度系统设置简单方便、成本低，在机器人所处空间内布置磁条1，并通过控制终端控制机器人的运行。通过设置观察点，可实时监控机器人所在位置，并可通过所述观察点动态调度机器人的运行，避免机器人的碰撞。

第二实施例

本实施例提供了一种基于磁条导航的机器人调度方法，采用第一实施例的一种基于磁条导航的机器人调度系统对机器人的运行进行调度。所述机器人在所述磁条1上运行，所述机器人运行的路径包括所述机器人执行任务的运行路径和完成任务后返回的运行路径。

请参见图2，图2为本实施例的机器人进出一个节点的流程图。

本实施例提供的方法至少包括以下步骤：

S100，所述机器人从出发点出发，按照预定的运行路径在所述磁条1上执行任务，所述机器人到达第一个观察点2之前，所述控制终端将所述机器人执行任务的运行路径上的第一个观察点2上锁，所述机器人到达运行路径上的第一个观察点2；

S200，所述控制终端检查所述机器人执行任务的运行路径上的观察点2，若还未到达的观察点2大于两个，则执行步骤S300；否则，执行步骤S700；

S300，所述控制终端检查所述机器人执行任务的运行路径，若在所述运行路径上，所述机器人将要达到的两个观察点2都没上锁，则执行步骤S400～S500；

否则，执行步骤S600；

S400，所述控制终端将所述机器人将要到达的两个观察点2上锁，所述机器人前进，到达上锁的第一个观察点2，所述控制终端将所述机器人所在观察点2解锁；

S500，所述机器人前进，到达上锁的第二个观察点2，重复步骤S200～S400；

S600，所述机器人停止在所在观察点2上，重复步骤S200～S500；

S700，所述控制终端检查所述机器人将要到达的一个观察点2是否上锁，若没上锁，则将将要到达的观察点2上锁，并通过上锁的观察点2；否则，所述机器人停止在所在观察点2上，等待将要到达的观察点2解锁后，所述控制终端将其上锁，所述机器人前进并通过上锁的观察点2；

S800，所述机器人走完执行任务的运行路径，到达目标点；

S900，所述机器人按照执行任务的运行路径返回出发点。

在所述步骤S400和步骤S700中，在所述机器人离开所在观察点2前往将要到达的观察点2前，所述控制终端将所述机器人所在观察点2解锁。

上述步骤S900具体包括以下步骤：

S901，所述机器人从目标点出发在所述磁条1上按原路径返回，所述机器人到达返回的运行路径上的第一个观察点2之前，所述控制终端将所述机器人返回的运行路径上的第一个观察点2上锁，所述机器人到达返回的运行路径上的第一个观察点2；

S902，所述控制终端检查所述机器人返回的运行路径上的观察点2，若还未到达的观察点2大于两个，则执行步骤S903；否则，执行步骤S908

S903，所述控制终端检查所述机器人返回的运行路径，若在所述运行路径上，所述机器人将要到达的两个观察点2都没上锁，则执行步骤S904～S905；

否则，执行步骤S906；

S904，所述控制终端将所述机器人将要到达的两个观察点2上锁，所述机器人前进，到达上锁的第一个观察点2，所述控制终端将所述机器人所在观察点2解锁；

S905，所述机器人前进，到达上锁的第二个观察点2，重复步骤S902～S904；

S906，所述控制终端检查使所述机器人将要到达的两个观察点2上锁的机器人的运行路径，若所述机器人所在的观察点2位于所述检查的运行路径上，则所述机器人绕行到附近没有上锁的观察点2上，所述控制终端检查所述机器人的运行路径，若在检查的运行路径上，所述返回的机器人将要到达的两个观察点2都没有上锁，则重复步骤S902～S905；

否则，执行步骤S907；

S907，所述机器人继续停止在所在观察点2上，重复步骤S902～906；

S908，所述控制终端检查所述机器人将要到达的一个观察点2是否上锁，若没上锁，则将将要到达的观察点2上锁，并通过上锁的观察点2；

否则，所述控制终端检查所述机器人所在观察点2是否在使所述机器人将要到达的观察点2上锁的机器人的运行路径上，若在，则所述机器人绕行到附近没有上锁的观察点2上；若不在，则所述机器人停止在所在观察点2上，等待将要到达的观察点2解锁后，所述控制终端将其上锁，所述机器人前进并通过上锁的观察点2；

S909，所述机器人走完返回的运行路径，到达出发点。

在上述步骤S903和步骤S908中，在所述机器人离开所在观察点2前往将要到达的观察点2前，所述控制终端将所述机器人所在观察点2解锁。

在上述步骤S905和步骤S908中，所述机器人绕行到的观察点2不在使所述机器人将要到达的观察点2上锁的机器人的运行路径上。由于三台机器人的出发点为同一个，所以使所述返回的机器人将要通过的两个观察点2上锁的机器人为执行任务的机器人。

本实施例的机器人在执行任务的过程中，在到达运行路径的最后两个观察点2之前，所述机器人在进入节点之前，到达一观察点2上，此时控制终端开始检查机器人执行任务的运行路径，判断机器人将要通过的两个观察点2是否上锁，若都没上锁，则将机器人将要通过的两个观察点2上锁，并通过节点，达到将要通过的第二个观察点2上。机器人在离开一个观察点2前，控制终端都先将机器人所在观察点2解锁后，机器人再离开。

若执行任务的机器人将要通过的两个观察点2至少有一个已经上锁，则机器人停止在所在观察点2上，等待将要通过的两个观察点2都解锁后再通过。

本实施例执行完任务的机器人按照执行任务时的运行路径返回，在到达运行路径的最后两个观察点2之前，返回的机器人在进入节点之前，到达一观察点2上，此时控制终端开始检查机器人返回的运行路径，判断机器人将要通过的两个观察点2是否上锁，若都没上锁，则将机器人将要通过的两个观察点2上锁，并通过节点，达到将要通过的第二个观察点2上。机器人在离开一个观察点2前，控制终端都先将机器人所在观察点2解锁后，机器人再离开。此时，重复上述步骤，控制终端重新检查机器人返回的运行路径。

若返回的机器人将要通过的两个观察点2至少有一个已经上锁，则控制终端检查使所述机器人将要通过的两个观察点2上锁的机器人的运行路径，若所述机器人所在的观察点2在检查的运行路径上，则所述机器人绕行到附近没有上锁的观察点2上。此时，所述控制终端继续检查所述机器人返回的运行路径，直到检测到在返回的运行路径上，所述机器人将要通过的两个观察点2都没被上锁，则所述机器人返回上一个所在观察点2。

此时，控制终端将机器人将要通过的两个观察点2上锁，并通过节点，达到将要通过的第二个观察点2上。机器人在离开一个观察点2前，控制终端都先将机器人所在观察点2解锁后，机器人再离开。此时，控制终端重新检查机器人返回的运行路径，判断机器人将要通过的两个观察点2是否上锁。

采用本实施例的方法，通过检查运行路径和给观察点2上锁，动态调度机器人的运行路径，解决了运行路径被占用、阻塞的问题，同时避免了三台机器人同时运行时相互碰撞的问题。

本实施例执行任务的机器人严格按照规划的运行路径运行，而执行完任务的机器人在返回的运行路径中，若占用了去执行任务的机器人的道路，则执行完任务的机器人绕行避让；由此可以优先让执行任务的机器人通行，大大提高了机器人执行任务的效率。以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。