[发明专利]一种机器人执行任务过程中的能量消耗预测方法及系统

说明书

本发明公开了一种机器人执行任务过程中的能量消耗预测方法及系统，包括：获取待预测机器人的负载、运行速度、运行时间、机器人驱动轮与所接触面的摩擦力因数以及机器人运动方向与正方向的夹角数据；将上述数据输入到能量消耗预测模型中，得到机器人能量消耗的预测数据；基于所述预测数据进行机器人节能运动控制。本发明通过对机器人全向移动过程的功耗进行建模和分析，根据预测的能量消耗去设定麦克纳姆轮机器人的运动状态，控制机器人严格完成模型中设定的运动方式，实现机器人能量消耗的预测与节能运动状态的控制。

技术领域

本发明涉及移动机器人控制技术领域，尤其涉及一种机器人执行任务过程中的能量消耗预测方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

近年来随着嵌入式技术、传感器技术等与机器人相关的领域科技的不断革新，机器人的发展也有了非常巨大的突破，已经进入工厂、家庭等环境中发挥了非常巨大的作用，大量的移动机器人被应用于执行搬运、搜救、军事等方面中。

全向移动机器人是在一个平面内能够进行三个自由度的灵活机动的轮式机器人，即前后左右以及绕自身进行运动，其他机器人被称为非全向移动机器人，在研究过程中，全向移动机器人因为其具有三个自由度的运动能力，因此更加灵活，被广泛应用于物料搬运等场合。

全向移动机器人的能量主要来源于自身携带的电池，但是电池收到了体积和重量以及价格等多方面的限制，导致机器人携带的能量不会非常多。机器人运动过程中需要能量进行驱动，因此机器人的性能受到能量的限制。如何准确预测机器人在执行任务期间的能量消耗就变得非常重要。

目前对于全向移动机器人的能量研究主要集中在路径规划领域，对于在运动过程中需要的能耗进行研究的文章非常少，但是机器人在工作过程中为了尽可能延长机器人的工作时间，同时可以尽量延长机器人的使用时间与完成的任务，因此需要在路径规划的过程中考虑能耗的因素。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种机器人执行任务过程中的能量消耗预测方法及系统，对机器人在全向移动过程中的功耗进行建模和分析，实现机器人在执行任务过程中的能量消耗预测，以辅助进行机器人的节能运动控制及路径规划。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种机器人执行任务过程中的能量消耗预测方法，包括：

获取待预测机器人的负载、运行速度、运行时间、机器人驱动轮与所接触面的摩擦力因数以及机器人运动方向与正方向的夹角数据；

将上述数据输入到能量消耗预测模型中，得到机器人能量消耗的预测数据；

基于所述预测数据进行机器人节能运动控制；

其中，所述能量消耗预测模型将机器人的功耗分为运动部分、控制部分、传感部分和通信部分；对每一个部分分别进行建模，得到总的能量消耗预测模型。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种机器人执行任务过程中的能量消耗预测系统，包括：

用于获取待预测机器人的负载、运行速度、运行时间、机器人驱动轮与所接触面的摩擦力因数以及机器人运动方向与正方向的夹角数据的模块；

用于将上述数据输入到能量消耗预测模型中，得到机器人能量消耗的预测数据的模块；

用于基于所述预测数据进行机器人节能运动控制的模块；

其中，所述能量消耗预测模型将机器人的功耗分为运动部分、控制部分、传感部分和通信部分；对每一个部分分别进行建模，得到总的能量消耗预测模型。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：