[发明专利]基于超声波技术的工业机器人运动定位方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及三维定位技术领域，特别是指一种利用超声波技术进行定位的方法和系统。

背景技术

现有的定位方法有多种，例如磁带导引方法，采用磁带确定行驶路径，通过车体上的磁性传感器检测信号以确定车辆的行驶方向，虽然其路径比较容易改变或扩充；但是容易受环路周围金属物质的干扰，磁带易被污染，导引的可靠性较差。激光导引法，AGV（Automated Guided Vehicle）自动引导运输车实时接收四周固定设置的反射镜片反射过来的激光信号，通过连续的三角几何运算来确定AGV的当前位置，引导AGV沿规定的路径行驶，其定位精度高；适合多种环境；适应复杂路径和狭窄通道。但是系统成本较高；扫描头需较高位置，对于室内用的工业厂房使用不大可能。较常见GPS引导法，通过全球定位系统对非固定路面系统中的控制对象进行跟踪和制导，其比较适合室外远距离的跟踪和制导，但是精度取决于GPS的精度及控制对象周围环境等因素；如果放到室内定位，其容易受到其他干扰波的影响。

上述的各种方法均在各自的优缺点，但是均不适合应用到室内进行定位，对于工业领域的室内，机器设备多，房屋建筑面积和高度有限，因此产生的干扰较多，而随着工业化的发展，机械化的操作也越来越多，对于一些危险性大的操作，最佳的解决方式是使用工业机器人，并且实现工业机器人自行运行而无需人工操作。因此采用何种方式实现成本低，定位准的室内定位方式成为大家研究的重点。

发明内容

本发明提出一种成本低，定位准的基于超声波技术的工业机器人运动定位方法及系统。

本发明的技术方案是这样实现的：

基于超声波技术的工业机器人运动定位方法，包括：

根据预定的发射周期发射超声波定位信号，所述定位信号包括：超声波载波和红外载波同步信号，其中红外载波同步信号包括预设的机器人ID以及启动时间；

接收所述红外载波同步信号，根据所述红外载波同步信号获取同步时间；

接收所述超声波载波，根据所述超声波载波获取定位时间；

将所述同步时间、所述机器人ID、所述定位时间以及预设的接收端ID进行封装获得数据包，将所述数据包传输至上位机，传输完成后恢复到初始等待状态；

根据同步时间选取同一机器人至少三组来自不同接收端的数据包进行封装获得封装包；

解析所述封装包，并根据封装包中的数据进行计算后获得每组对应的接收端空间坐标；

根据每组所述机器人ID、所述定位时间以及接收端ID以及所述接收端空间坐标计算获得机器人空间坐标。

优选的，此方法还包括：将空间坐标发送至地图控制系统，并在地图控制系统相应处显示空间坐标位置。

优选的，所述发射周期为30ms-50ms。

优选的，所述接收所述超声波载波，根据所述超声波载波获取定位时间的步骤之前还设有对超声波载波进行滤波。

基于超声波技术的工业机器人运动定位系统，包括：

红外发射器，用于根据预定的发射周期发射红外载波同步信号，其中红外载波同步信号包括预设的机器人ID以及启动时间；

超声波发生器，用于根据预定的发射周期发射超声波载波，且超声波载波与红外载波同步信号同步发射；

红外接收传感器，用于接收所述红外载波同步信号，根据所述红外载波同步信号获取同步时间；

超声波接收传感器，用于接收所述超声波载波，根据所述超声波载波获取定位时间；

第一处理器，用于将所述同步时间、所述机器人ID、所述定位时间以及预设的接收端ID进行封装获得数据包，将所述数据包传输至上位机，传输完成后恢复到初始等待状态；

上位机，用于根据同步时间选取同一机器人至少三组来自不同接收端的数据包进行封装获得封装包；

后台控制系统，解析所述封装包，并根据封装包中的数据进行计算后获得每组对应的接收端空间坐标；

第二处理器，用于根据每组所述机器人ID、所述定位时间以及接收端ID以及所述接收端空间坐标计算获得机器人空间坐标。

优选的，还包括数字地图中央平台，用于根据所述机器人空间坐标可视化的显示器其在地图上的空间坐标位置。

优选的，所述红外发射器，所述超声波发生器以及所述第二处理器固定于工业机器人上。

优选的，所述红外接收传感器，超声波接收传感器以及第一处理器构成接收端；所述接收端设有多个，且多个所述接收端呈扑结构排布。