应用于阿克曼结构底盘机器人的磁导航调整方法与流程

本发明涉及巡逻机器人领域，尤其是涉及一种应用于阿克曼结构底盘机器人的磁导航调整方法。
背景技术：
：阿克曼原理是指四轮底盘在行驶过程中，每个轮子的运动轨迹都必须符合他的自然运动轨迹，从而保证轮胎与地面之间处于纯滚动而无滑移的现象。阿克曼结构底盘在直线行驶时，四个轮子的轴线都相互平行，而且垂直于底盘的纵向中心面；在撰写行驶的过程中，全部轮子都绕一个瞬时中心点做圆周运动，而且前内轮和前外轮的转角应满足关系式：ctgβ-ctgα＝k/l，其中，β为外轮转角，α为内轮转角，k为内轮主销和外轮主销的中心距，l为前轮和后轮的轴距。现有的巡逻机器人采用的磁导航技术是依靠传感器来感应磁条的位置来实现巡线导航，即要求机器人在感应磁条上行驶，并且尽量对正。然而，对于使用阿克曼结构的底盘，机器人前轮的偏转运动并不能快速的响应控制量，会有一定时间上的延迟。基于以上原因，如果出现传感器与感应磁条不对正的情况，则需要花费较长的时间调整，才能在巡逻过程中逐渐实现与感应磁条对正。此外，在巡线的过程中，如果机器人会发生较大的摆动，甚至会面临脱线的危险。技术实现要素：本发明技术方案是针对上述情况的，为了解决上述问题而提供一种应用于阿克曼结构底盘机器人的磁导航调整方法，所述磁导航调整方法包括以下步骤：步骤a、机器人前行，然后进行步骤b；步骤b、判断磁场传感器的中心是否在靠近磁条，如果是，则进行步骤c，如果否，则进行步骤e；步骤c、机器人前行，然后进行步骤d；步骤d、判断磁场传感器的中心是否在远离磁条，如果是，则进行步骤f，如果否，则返回步骤c；步骤e、判断磁场传感器的中心是否在远离磁条，如果是，则进行步骤f，如果否，则结束调整；步骤f、机器人停止移动，前轮转动到当前磁感应信号所对应的角度，然后结束调整。进一步，在所述步骤e中，判断磁场传感器的中心是否在远离磁条，如果是，则进行步骤g，如果否，则结束调整；步骤g、机器人后退，然后进行步骤h；步骤h、判断磁场传感器的中心是否在远离磁条，如果是，则进行步骤f，如果否，则返回步骤g；在步骤f中，在结束调整之前，还进行：步骤f1、机器人边移动边转向，直至磁场传感器的与磁条正对，接着前轮回正。进一步，所述磁导航调整方法应用在机器人巡线之前。进一步，在所述步骤e和所述步骤f中，在结束调整之后，机器人继续前行。进一步，在所述步骤f中，还进行：步骤f2、机器人根据角度探测器测得的角度控制前轮的转向角度，并边移动边转向至与磁条平行，接着前轮回正。进一步，所述磁导航调整方法应用在机器人巡线过程中。采用上述技术方案后，本发明的效果是：利用磁场传感器的中心与磁条的相对位置，可以对机器人的前进方向进行调整，避免在巡线过程中出现完全脱离的情况。附图说明图1为本发明涉及的机器人的底盘的示意图；图2a为本发明涉及的其中一种机器人巡线情况的示意图；图2b为本发明涉及的另一种机器人巡线的情况示意图；图2c为本发明涉及的另一种机器人巡线的情况示意图；图3a为本发明涉及的机器人与磁条之间形成夹角的情况示意图；图3b为本发明涉及的机器人开始偏离磁条的情况示意图；图3c为本发明涉及的机器人完全脱离磁条的情况示意图；图4为本发明涉及的实施例一的磁导航调整方法的流程图；图5a为本发明涉及的实施例一的情景一调整过程的示意图；图5b为本发明涉及的实施例一的情景一调整过程的另一示意图；图5c为本发明涉及的实施例一的情景一调整过程的另一示意图；图6a为本发明涉及的实施例一的情景二调整过程的示意图；图6b为本发明涉及的实施例一的情景二调整过程的另一示意图；图6c为本发明涉及的实施例一的情景二调整过程的另一示意图；图7为本发明涉及的实施例二的磁导航调整方法的流程图；图8为本发明涉及的实施例三的磁导航调整方法的流程图。具体实施方式下面通过实施例对本发明技术方案进一步的描述：如图1所示，机器人的底盘1具有：前轮11、后轮12、驱动装置13和磁场传感器14。其中，前轮11可转向设置，后轮12与驱动装置13连接，提供机器人前进和后退的动力，传感器14的中心相对底盘1的中心重叠。当然，在其他实施方式中，也可以采用前轮驱动的方式。此外，在本实施例中，磁场传感器14的感应点为十六个，十六个感应点呈一排的方式排列。结合图2a-2c所示，当机器人的底盘1在巡线上磁条2正常巡逻时，可能为以下三种情况：第一、如图2a所示，机器人的底盘1与磁条2平行，并且机器人的底盘1的中心线位于磁条2上；第二、如图2b所示，机器人的底盘1与磁条2平行，但机器人的底盘1偏向磁条2的左边；第三、如图2c所示，机器人的底盘1与磁条2平行，但机器人的底盘1偏向磁条2的右边。在以上三种情况下，机器人不需要进行调整，其将会继续沿磁条2进行巡逻。如图3a所示，机器人的底盘1在巡线上巡逻时，其中线可能会出现与磁条2形成夹角的情况，对于传统的巡线导航方法，当底盘1的中心接近磁条2时，机器人将会继续前进；如图3b所示，机器人前进直至底盘1的中心从磁条2的一侧偏向磁条2的另一侧，此时，前轮11需要进行转向，使底盘1的中心重新向磁条2靠拢；然而，由于阿克曼结构的底盘前轮的偏转运动并不能快速的响应控制量，因此，机器人将会继续前进一段距离，如图3c所示，若形成的角度较大，则机器人可能由于较大的摆动幅度而出现无法及时调整，并完全脱离磁条2的情况。为了避免出现上述问题，本发明提供一种应用于阿克曼结构底盘机器人的磁导航调整方法，该磁导航调整方法包括以下步骤：步骤a、机器人前行，然后进行步骤b；步骤b、判断磁场传感器的中心是否在靠近磁条，如果是，则进行步骤c，如果否，则进行步骤e；步骤c、机器人前行，然后进行步骤d；步骤d、判断磁场传感器的中心是否在远离磁条，如果是，则进行步骤f，如果否，则返回步骤c；步骤e、判断磁场传感器的中心是否在远离磁条，如果是，则进行步骤f，如果否，则结束调整；步骤f、机器人停止移动，前轮转动到当前磁感应信号所对应的角度，然后结束调整。其中，前轮转动的角度与磁感应信号的对应关系如表1所示：编号信号角度编号信号角度100000011110000000°---2000000011110000015°110000011110000000-15°3000000001111000015°120000111100000000-15°4000000000111100030°130001111000000000-30°5000000000011110030°140011110000000000-30°6000000000001111045°150111100000000000-45°7000000000000111160°161111000000000000-60°8000000000000011175°171110000000000000-75°9000000000000001180°181100000000000000-80°10000000000000000180°191000000000000000-80°表1上述磁导航调整方法的有益效果在于：利用磁场传感器的中心与磁条的相对位置，可以对机器人的前进方向进行调整，避免在巡线过程中出现完全脱离的情况。【实施例一】在本实施例中，磁导航调整方法应用在机器人巡线之前。在步骤e中，判断磁场传感器的中心是否在远离磁条，如果是，则进行步骤g，如果否，则结束调整；步骤g、机器人后退，然后进行步骤h；步骤h、判断磁场传感器的中心是否在远离磁条，如果是，则进行步骤f，如果否，则返回步骤g；在步骤f中，在结束调整之前，还进行：步骤f1、机器人边移动边转向，直至磁场传感器的与磁条正对，接着前轮回正。此外，在结束调整之后，机器人开始巡线。如图4所示，本实施例的磁导航调整方法具体包括以下步骤：步骤a、机器人前行，然后进行步骤b；步骤b、判断磁场传感器的中心是否在靠近磁条，如果是，则进行步骤c，如果否，则进行步骤e；步骤c、机器人前行，然后进行步骤d；步骤d、判断磁场传感器的中心是否在远离磁条，如果是，则进行步骤f，如果否，则返回步骤c；步骤e、判断磁场传感器的中心是否在远离磁条，如果是，则进行步骤g，如果否，则结束调整；步骤g、机器人后退，然后进行步骤h；步骤h、判断磁场传感器的中心是否在远离磁条，如果是，则进行步骤f，如果否，则返回步骤g；步骤f、机器人停止移动，前轮转动到当前磁感应信号所对应的角度，机器人边移动边转向，直至磁场传感器的与磁条正对，前轮回正，然后结束调整。为了更清晰地表达上述调整过程，下面将结合如图3a-3b、图5a-5c和图6a-6c进行说明。当底盘1的中线出现与磁条2形成夹角的情况时，可能为图3a所示的情形(往靠近磁条2的方向前进)，也有可能为图3b所示的情形(往远离磁条2的方向前进)。当磁场传感器14(或者说底盘1)的中心往靠近磁条的方向前进时，前轮不发生转向，机器人继续前进；如图5a所示，当磁场传感器14的中心与磁条正对时，前轮也不发生转向，机器人继续前进；如图5b所示，当磁场传感器14中心开始远离磁条2时，机器人停止，前轮转向磁条2的方向；如图5c所示，然后机器人继续前进，直到磁场传感器14与再次正对，前轮回正，不再转向。当磁场传感器14的中心往远离磁条的方向前进时，前轮不发生转向，机器人后退；如图6a所示，当磁场传感器14的中心与磁条正对时，前轮也不发生转向，机器人继续后退；如图6b所示，当磁场传感器14中心开始远离磁条2时，机器人停止，前轮转向磁条2的方向；如图6c所示，然后机器人继续后退，直到磁场传感器14与再次正对，前轮回正，不再转向。上述两种情况调整后，底盘1的中线可能还是与磁条2形成夹角，但由于夹角较小，在机器人巡线过程中不会出现大幅度的摆动，因此，即使是基于现有的磁导航技术，也不会出现完全脱离巡线的情况。本实施例提供的磁导航调整方法的优势在于：在机器人进行巡线之前已经对底盘的中心位置进行了调整，使其中心与磁条正对，并且确保形成的角度较小甚至为0，机器人偏离位置不会出现突变的情况，即突然从偏左变为偏右，或者从偏右变为偏左。这样，在巡线过程中，可以有效避免出现完全脱离巡线的问题。【实施例二】在本实施例中，磁导航调整方法应用在机器人巡线过程中。在步骤e和步骤f中，在结束调整之后，机器人继续前行。如图7所示，本实施例的磁导航调整方法具体包括以下步骤：步骤a、机器人前行，然后进行步骤b；步骤b、判断磁场传感器的中心是否在靠近磁条，如果是，则进行步骤c，如果否，则进行步骤e；步骤c、机器人前行，然后进行步骤d；步骤d、判断磁场传感器的中心是否在远离磁条，如果是，则进行步骤f，如果否，则返回步骤c；步骤e、判断磁场传感器的中心是否在远离磁条，如果是，则进行步骤f，如果否，则结束调整，机器人继续前行；步骤f、机器人停止移动，前轮转动到当前磁感应信号所对应的角度，然后结束调整，机器人继续前行。与实施例一对比，本实施例提供的磁导航调整方法可以在巡线过程中实时调整机器人的位置，避免出现完全脱离巡线的情况。但是，由于机器人需要多次停止进行调整，因此会降低机器人的巡线速度。【实施例三】在本实施例中，与实施例二不同的是，底盘1上还具有角度探测器，角度探测器可以为摄像头，当底盘1的中线与磁条2的夹角在角度探测器的探测范围内时，可以通过角度探测器测得底盘1的中线与磁条2的夹角。磁导航调整方法应用在机器人巡线过程中。在步骤f中，在结束调整前，还进行：步骤f2、机器人根据角度探测器测得的角度控制前轮的转向角度，并边移动边转向至与磁条平行，接着前轮回正。在步骤e和步骤f中，结束调整之后，机器人继续前行。如图8所示，本实施例的磁导航调整方法具体包括以下步骤：步骤a、机器人前行，然后进行步骤b；步骤b、判断磁场传感器的中心是否在靠近磁条，如果是，则进行步骤c，如果否，则进行步骤e；步骤c、机器人前行，然后进行步骤d；步骤d、判断磁场传感器的中心是否在远离磁条，如果是，则进行步骤f，如果否，则返回步骤c；步骤e、判断磁场传感器的中心是否在远离磁条，如果是，则进行步骤f，如果否，则结束调整，机器人继续前行；步骤f、机器人停止移动，前轮转动到当前磁感应信号所对应的角度机器人根据角度探测器测得的角度边移动边转向至与磁条平行，接着前轮回正，然后结束调整，机器人继续前行。与实施例二对比，本实施例提供的磁导航调整方法由于机器人不需要多次停止，因此不会降低机器人的巡线速度。但是，要在磁场传感器中心与磁条靠拢后，通过角度探测器来实现底盘1中线与磁条2的平行，将会大大增加机器人的成本。以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明的实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。当前第1页12