多機器人自動充電調度方法與流程
2023-05-04 23:24:56 2
本發明具體涉及一種多機器人自動充電調度方法。
背景技術：
隨著國家經濟技術的發展和人們生活水平的提高，機器人技術已經得到了長足的發展，已經開始在安防、保潔等領域發揮著舉足輕重的作用。
機器人在自由移動進行安防或者保潔等工作時，其能源的供應全部依賴於自身的電池。因而，機器人必須時刻檢查自身電池的電量狀態，在電池電量較低時自動尋找充電樁，自動進行對準後靠近充電樁充電。隨著機器人技術的普及，大量機器人的協同作業時代已經來臨。因此，這也給多機器人的自動充電調度帶來了新的問題。
目前，多機器人的自動充電調度方法，往往採用開放而簡單的機器人自行佔用充電樁的方式，缺乏一種科學有效的後臺統一調度方法，使得真正需要立即充電的機器人無法立刻充電，從而使得機器人的充電過程管理混亂，無法有效的提高多機器人的運行效率。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種調度科學、能夠有效提高多機器人工作效率的多機器人自動充電調度方法。
本發明提供的這種多機器人自動充電調度方法，包括如下步驟：
s1.後臺伺服器事先存儲所有充電樁的位置信息；機器人和充電樁上電後，主動向後臺伺服器發送請求並進行註冊；
s2.註冊完成後，機器人和充電樁開始工作，並實時上報自身的狀態；機器人上報自身的位置信息和任務信息；
s3.當機器人需要充電時，機器人向後臺伺服器上報需要充電的信息，後臺伺服器根據當前所有機器人的剩餘電量信息、位置信息和任務信息，以及充電樁的工作狀態信息，對待充電的機器人實現充電調度；
s4.待充電的機器人將當前任務保存後，導航至分配的充電樁後，與充電樁配對並進行自動對準充電；
s5.待充電機器人充電完成後，自動離開充電樁並繼續完成之前保存的任務。
步驟s3所述的機器人需要充電，具體為機器人的當前電量低於20％時判定為需要充電。
步驟s3所述的對待充電的機器人實現充電調度，具體為採用如下原則對待充電機器人進行調度：
原則a.後臺伺服器根據待充電的所有機器人的剩餘電量信息，優先調度剩餘電量低的機器人進行充電；
原則b.後臺伺服器根據待充電的機器人與空閒充電樁之間的距離，優先調度剩餘電量低的機器人與距離最近的充電樁進行配對並充電。
原則b所述的優先調度剩餘電量低的機器人與距離最近的充電樁進行配對並充電，具體採用如下步驟進行配對並充電：
a.後臺伺服器根據待充電機器人的剩餘電量信息計算待充電機器人還能夠運動的最大運動距離；
b.後臺伺服器根據步驟a計算得到的最大運動距離，判斷在該最大運動距離範圍內是否有空閒的充電樁：
若有，則後臺伺服器直接將該空閒充電樁與待充電機器人配對並充電；
若沒有，則後臺伺服器判斷在該最大運動距離範圍內的所有充電樁上正在充電的機器人的當前電量是否大於設定值x；所說x為百分數，取值為0～100％；
c.根據步驟b中正在充電的機器人的當前電量的判定結果，後臺伺服器將待充電機器人與充電樁進行配電會充電：
若正在充電的機器人的當前電量大於或等於設定值x，則後臺伺服器將當前電量最大的正在充電的機器人釋放充電樁，並將該釋放的充電樁與待充電機器人進行配對並充電；所述的釋放充電樁的機器人進入任務處理狀態或待充電狀態；
若正在充電的機器人的當前電量均小於設定值x，則後臺伺服器發送報警報文給待充電機器人，待充電機器人報警。
步驟s4所述的待充電機器人與充電樁配對並進行自動對準充電，具體為採用如下步驟進行自動對準充電：
ⅰ.在充電樁上布置三個紅外發送裝置，所述紅外發送裝置分為左、中、右三個紅外發送裝置並對外發出紅外光；同時在充電樁上布置三路雷射信號發送裝置，所述雷射信號發送裝置分為左、中、右三個雷射信號發送裝置並對外發送雷射；所述中紅外發送裝置和中雷射信號發送裝置與充電樁的充電片的垂直中心線在同一平面上；
ⅱ.在機器人側安裝兩路紅外接收裝置，所述紅外接收裝置互相垂直分布，用於接收充電樁紅外發送裝置發出的紅外光；在機器人側還安裝有三路雷射信號接收裝置，所述雷射信號接收裝置分為左、中、右三路雷射信號接收裝置；所述紅外接收裝置的垂足和中雷射信號接收裝置均與機器人的充電片的垂直中心線在同一平面上；
ⅲ.當機器人判定自身需要充電時，機器人開啟紅外接收裝置，接收充電樁紅外發送裝置對外發送的紅外光；
ⅳ.若機器人上的兩路紅外接收裝置的任意一路接收到充電樁發出的紅外光後，機器人採用如下規則調整機器人自身的姿態：
若機器人的右側紅外接收裝置接收到充電樁的右紅外發送裝置發出的紅外光且機器人的左側紅外接收裝置未接收到充電樁發出的紅外光，則機器人繼續向右調整姿態，直至機器人的左側紅外接收裝置接收到充電樁的右紅外發送裝置發出的紅外光；然後機器人向左調整姿態直至機器人的左紅外接收裝置和右紅外接收裝置同時接收到充電樁的中紅外發送裝置發送的紅外光；
若機器人的左側紅外接收裝置接收到充電樁的左紅外發送裝置發出的紅外光且機器人的右側紅外接收裝置未接收到充電樁發出的紅外光，則機器人繼續向左調整姿態，直至機器人的右側紅外接收裝置接收到充電樁的左紅外發送裝置發出的紅外光；然後機器人向右調整姿態直至機器人的左紅外接收裝置和右紅外接收裝置同時接收到充電樁的中紅外發送裝置發送的紅外光；
ⅴ.機器人開啟自身的三路雷射信號接收裝置，接收充電樁的雷射信號發送裝置發出的雷射信號，並採用如下規則調整機器人自身的姿態：
若機器人自身的右雷射信號接收裝置接收到充電樁的中雷射信號發送裝置發送的雷射信號，則機器人向右調整自身姿態，直至機器人的中雷射信號接收裝置接收到充電樁的中雷射信號發送裝置發出的雷射信號；
若機器人自身的左雷射信號接收裝置接收到充電樁的中雷射信號發送裝置發送的雷射信號，則機器人向左調整自身姿態，直至機器人的中雷射信號接收裝置接收到充電樁的中雷射信號發送裝置發出的雷射信號；
ⅵ.機器人調整到機器人的中雷射信號接收裝置接收到充電樁的中雷射信號發送裝置發出的雷射信號後，機器人保持當前的左右位置姿態並向充電樁前進，直至機器人的充電片與充電樁的充電片接觸並開始充電。
所述的機器人的紅外接收裝置還設置有紅外濾光片，用於濾除自然光中的紅外光對紅外接收裝置的影響。
所述的機器人的中雷射信號接收裝置還設置有透鏡；所述透鏡用於增加中雷射信號接收裝置對於雷射的接收面積，從而保證機器人在對準充電樁移動時不會左右抖動。
所述的機器人自動充電對準方法，還包括如下步驟：
ⅶ.機器人在充電對準時，若無法接收到充電樁發送的紅外光信號或僅能接收到充電樁發送的部分紅外光信號，則機器人原地旋轉以查找紅外光信號；若在規定的時間內仍然未接收到紅外光信號，則直接報警；
ⅷ.機器人在充電對準時，若能接收到充電樁發送的紅外光信號卻無法接收到充電樁發送的雷射信號，則機器人以充電樁發送的紅外光信號直接與充電樁進行對準充電：若對準，則直接充電；若對準次數超過設定的上限值x仍然無法對準，則機器人報警；所述x為自然數；
ⅸ.若機器人與充電樁已經對準且機器人的充電片與充電樁的充電片已經接觸，但是機器人在設定的時間內未檢測到充電電壓和充電電流，則機器人離開充電樁並重新對準；當機器人與充電樁已對準卻仍未檢測到充電電壓和充電電流的次數達到設定值時，機器人報警；
ⅹ.機器人與充電樁已經對準且開始充電，若機器人受到外力作用離開充電樁，則充電樁立即斷電，機器人重新與充電樁對準並充電；
ⅺ.若充電樁自身狀態異常，則充電樁自身報警。
本發明提供的這種多機器人自動充電調度方法，通過一套科學合理的調度方法，最大程度上使得多機器人環境下的各個機器人都能夠及時與充電樁配對並充電，從而最大程度保證了多機器人的工作持續性，從而提高了機器人工作的效率；此外，在機器人和充電樁的對準過程中採用了科學的對準方法，更進一步提高了機器人的充電效率，也減少了管理人員人為幹擾的因素，從而進一步提高了整體的效率。
附圖說明
圖1為本發明的調度方法流程圖。
具體實施方式
如圖1所示為本發明的調度方法流程圖：本發明提供的這種多機器人自動充電調度方法，包括如下步驟：
s1.後臺伺服器事先存儲所有充電樁的位置信息；機器人和充電樁上電後，主動向後臺伺服器發送請求並進行註冊；
s2.註冊完成後，機器人和充電樁開始工作，並實時上報自身的狀態；機器人上報自身的位置信息和任務信息；
s3.當機器人需要充電時(比如機器人的當前電量低於20％時判定為需要充電)，機器人向後臺伺服器上報需要充電的信息，後臺伺服器根據當前所有機器人的剩餘電量信息、位置信息和任務信息，以及充電樁的工作狀態信息，對待充電的機器人實現充電調度；具體為採用如下原則對待充電機器人進行調度：
原則a.後臺伺服器根據待充電的所有機器人的剩餘電量信息，優先調度剩餘電量低的機器人進行充電；
原則b.後臺伺服器根據待充電的機器人與空閒充電樁之間的距離，優先調度剩餘電量低的機器人與距離最近的充電樁進行配對並充電；具體採用如下步驟進行配對並充電：
a.後臺伺服器根據待充電機器人的剩餘電量信息計算待充電機器人還能夠運動的最大運動距離；
b.後臺伺服器根據步驟a計算得到的最大運動距離，判斷在該最大運動距離範圍內是否有空閒的充電樁：
若有，則後臺伺服器直接將該空閒充電樁與待充電機器人配對並充電；
若沒有，則後臺伺服器判斷在該最大運動距離範圍內的所有充電樁上正在充電的機器人的當前電量是否大於設定值x；所說x為百分數，取值為0～100％；
c.根據步驟b中正在充電的機器人的當前電量的判定結果，後臺伺服器將待充電機器人與充電樁進行配電會充電：
若正在充電的機器人的當前電量大於或等於設定值x，則後臺伺服器將當前電量最大的正在充電的機器人釋放充電樁，並將該釋放的充電樁與待充電機器人進行配對並充電；所述的釋放充電樁的機器人進入任務處理狀態或待充電狀態；
若正在充電的機器人的當前電量均小於設定值x，則後臺伺服器發送報警報文給待充電機器人，待充電機器人報警；
s4.待充電的機器人將當前任務保存後，導航至分配的充電樁後，與充電樁配對並進行自動對準充電；具體為採用如下步驟進行自動對準充電：
ⅰ.在充電樁上布置三個紅外發送裝置，所述紅外發送裝置分為左、中、右三個紅外發送裝置並對外發出紅外光；同時在充電樁上布置三路雷射信號發送裝置，所述雷射信號發送裝置分為左、中、右三個雷射信號發送裝置並對外發送雷射；所述中紅外發送裝置和中雷射信號發送裝置與充電樁的充電片的垂直中心線在同一平面上；紅外接收裝置還設置有紅外濾光片，用於濾除自然光中的紅外光對紅外接收裝置的影響；
ⅱ.在機器人側安裝兩路紅外接收裝置，所述紅外接收裝置互相垂直分布，用於接收充電樁紅外發送裝置發出的紅外光；在機器人側還安裝有三路雷射信號接收裝置，所述雷射信號接收裝置分為左、中、右三路雷射信號接收裝置；所述紅外接收裝置的垂足和中雷射信號接收裝置均與機器人的充電片的垂直中心線在同一平面上；機器人的中雷射信號接收裝置還設置有透鏡；所述透鏡用於增加中雷射信號接收裝置對於雷射的接收面積，從而保證機器人在對準充電樁移動時不會左右抖動
ⅲ.當機器人判定自身需要充電時，機器人開啟紅外接收裝置，接收充電樁紅外發送裝置對外發送的紅外光；
ⅳ.若機器人上的兩路紅外接收裝置的任意一路接收到充電樁發出的紅外光後，機器人採用如下規則調整機器人自身的姿態：
若機器人的右側紅外接收裝置接收到充電樁的右紅外發送裝置發出的紅外光且機器人的左側紅外接收裝置未接收到充電樁發出的紅外光，則機器人繼續向右調整姿態，直至機器人的左側紅外接收裝置接收到充電樁的右紅外發送裝置發出的紅外光；然後機器人向左調整姿態直至機器人的左紅外接收裝置和右紅外接收裝置同時接收到充電樁的中紅外發送裝置發送的紅外光；
若機器人的左側紅外接收裝置接收到充電樁的左紅外發送裝置發出的紅外光且機器人的右側紅外接收裝置未接收到充電樁發出的紅外光，則機器人繼續向左調整姿態，直至機器人的右側紅外接收裝置接收到充電樁的左紅外發送裝置發出的紅外光；然後機器人向右調整姿態直至機器人的左紅外接收裝置和右紅外接收裝置同時接收到充電樁的中紅外發送裝置發送的紅外光；
ⅴ.機器人開啟自身的三路雷射信號接收裝置，接收充電樁的雷射信號發送裝置發出的雷射信號，並採用如下規則調整機器人自身的姿態：
若機器人自身的右雷射信號接收裝置接收到充電樁的中雷射信號發送裝置發送的雷射信號，則機器人向右調整自身姿態，直至機器人的中雷射信號接收裝置接收到充電樁的中雷射信號發送裝置發出的雷射信號；
若機器人自身的左雷射信號接收裝置接收到充電樁的中雷射信號發送裝置發送的雷射信號，則機器人向左調整自身姿態，直至機器人的中雷射信號接收裝置接收到充電樁的中雷射信號發送裝置發出的雷射信號；
ⅵ.機器人調整到機器人的中雷射信號接收裝置接收到充電樁的中雷射信號發送裝置發出的雷射信號後，機器人保持當前的左右位置姿態並向充電樁前進，直至機器人的充電片與充電樁的充電片接觸並開始充電；
ⅶ.機器人在充電對準時，若無法接收到充電樁發送的紅外光信號或僅能接收到充電樁發送的部分紅外光信號，則機器人原地旋轉以查找紅外光信號；若在規定的時間內仍然未接收到紅外光信號，則直接報警；
ⅷ.機器人在充電對準時，若能接收到充電樁發送的紅外光信號卻無法接收到充電樁發送的雷射信號，則機器人以充電樁發送的紅外光信號直接與充電樁進行對準充電：若對準，則直接充電；若對準次數超過設定的上限值x仍然無法對準，則機器人報警；所述x為自然數；
ⅸ.若機器人與充電樁已經對準且機器人的充電片與充電樁的充電片已經接觸，但是機器人在設定的時間內未檢測到充電電壓和充電電流，則機器人離開充電樁並重新對準；當機器人與充電樁已對準卻仍未檢測到充電電壓和充電電流的次數達到設定值時，機器人報警；
ⅹ.機器人與充電樁已經對準且開始充電，若機器人受到外力作用離開充電樁，則充電樁立即斷電，機器人重新與充電樁對準並充電；
ⅺ.若充電樁自身狀態異常，則充電樁自身報警；
s5.待充電機器人充電完成後，自動離開充電樁並繼續完成之前保存的任務。