本發(fā)明涉及機器人
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種移動機器人系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：在現(xiàn)有技術(shù)中，移動機器人的自主充電技術(shù)大多通過直接插電源適配器或通過接觸式的充電樁進行充電，并借助激光測距儀、視覺傳感器或紅外探測器與充電適配器進行對接。機器人在對接的時候很容易造成錯位，導(dǎo)致充電效率較差。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種移動機器人系統(tǒng)。本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：提供了一種移動機器人系統(tǒng)，包括機器人本體、充電適配器和移動通信系統(tǒng)，所述機器人本體包括：充電觸點，被配置為可伸縮地伸長至所述機器人本體的外部或縮回到所述機器人本體的內(nèi)部；儲能模塊，用于存儲來自所述充電適配器的充電功率所轉(zhuǎn)化的電能，從而提供所述機器人本體正常運行時的續(xù)航能力；主控模塊，與所述儲能模塊相連接，用于監(jiān)測所述機器人本體的充電電流、充電電壓以及所述儲能模塊的實時電流、實時電壓；所述充電適配器包括：傳感識別模塊，用于接收來自所述機器人本體的位置信號，并向所述機器人本體回傳一反饋信號從而使所述機器人本體獲得所述充電適配器的位置信息；分控模塊，與所述主控模塊進行通信，用于監(jiān)測所述機器人本體的充電電流和充電電壓；通過移動通信系統(tǒng)，機器人本體能夠在公路上自由移動。本發(fā)明的有益效果為：實現(xiàn)了機器人自動充電。附圖說明利用附圖對本發(fā)明作進一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。圖1是本發(fā)明的流程圖。附圖說明：機器人本體1、充電適配器2、移動通信系統(tǒng)3。具體實施方式結(jié)合以下實施例對本發(fā)明作進一步描述。參見圖1，一種移動機器人系統(tǒng)，包括機器人本體1、充電適配器2和移動通信系統(tǒng)3，所述機器人本體1包括：充電觸點，被配置為可伸縮地伸長至所述機器人本體1的外部或縮回到所述機器人本體1的內(nèi)部；儲能模塊，用于存儲來自所述充電適配器2的充電功率所轉(zhuǎn)化的電能，從而提供所述機器人本體1正常運行時的續(xù)航能力；主控模塊，與所述儲能模塊相連接，用于監(jiān)測所述機器人本體1的充電電流、充電電壓以及所述儲能模塊的實時電流、實時電壓；所述充電適配器2包括：傳感識別模塊，用于接收來自所述機器人本體1的位置信號，并向所述機器人本體1回傳一反饋信號從而使所述機器人本體1獲得所述充電適配器2的位置信息；分控模塊，與所述主控模塊進行通信，用于監(jiān)測所述機器人本體1的充電電流和充電電壓；通過移動通信系統(tǒng)3，機器人本體1能夠在公路上自由移動。本實施例實現(xiàn)了機器人自動充電。優(yōu)選地，當所述機器人本體1處于充電狀態(tài)時，所述充電觸點伸長至所述機器人本體1的外部且與所述充電適配器2接觸；當所述機器人本體1停止充電時，所述充電觸點縮回所述機器人本體1的內(nèi)部。本優(yōu)選實施例機器人本體1的充電觸點被配置為可伸縮方式，可避免其一直裸露在外面，降低磨損、氧化、接觸不良等情形。優(yōu)選地，機器人天線、分布式基站子系統(tǒng)和無線切換子系統(tǒng)共同構(gòu)成移動通信系統(tǒng)，每個基站子系統(tǒng)包括一個基帶處理單元和多個射頻處理單元，基帶處理單元和射頻處理單元通過光纖進行連接，射頻處理單元沿鐵路線設(shè)置，信號通過光纖從基帶處理單元到達射頻處理單元，機器人天線與射頻處理單元進行無線通信，所述無線切換子系統(tǒng)用于實現(xiàn)基站之間的通信切換。本優(yōu)選實施例構(gòu)建了適用于機器人本體在高速移動環(huán)境的通信系統(tǒng)，其中基帶處理單元和射頻處理單元通過光纖進行連接，能夠減少機器人本體在通信過程中傳輸錯誤，提高傳輸準確率，進而提高了機器人本體的通信質(zhì)量。優(yōu)選地，所述機器人天線與射頻處理單元的無線通信，包括以下三個步驟：建立信道模型，計算有效吞吐量和確定鏈路自適應(yīng)傳輸方式；采用以下方式建立信道模型，包括：考慮信道中的大尺度路徑衰落和小尺度多徑衰落，鏈路接收信噪比的概率密度函數(shù)f(γ)可表示為：上式中，γ為機器人天線與地面鏈路接收信噪比，l為小尺度多徑衰落因子，l∈[5dB,7dB]，I0[·]為第一類第n階修正貝塞爾函數(shù)，P為射頻處理單元的發(fā)射功率，RF(d)為大尺度路徑損耗，N為僅考慮大尺度損耗下的噪聲功率，P、RF(d)、N單位均為dB，其中，RF(d)＝150+22ln(d)+20ln(fc)，上式中，d為機器人天線與射頻處理單元距離，單位是m，fc為載波頻率，單位是Hz。本優(yōu)選實施例同時考慮了機器人本體在通信過程中信道中的大尺度路徑衰落和小尺度多徑衰落，使得機器人本體在通信過程中能夠獲取更為準確的信道模型，提高了機器人本體通信穩(wěn)定性。優(yōu)選的，所述有效吞吐量的計算，通過下面方式實現(xiàn)：通信鏈路兩端采用MIMO技術(shù)，假定鏈路的接收信噪比為γ，則系統(tǒng)的有效傳輸速率為：上式中，k1是一個常數(shù)，m為復(fù)用增益，Lt+w為通信協(xié)議中鏈路層幀頭和幀尾的總長，Lz為鏈路層的幀長；對應(yīng)的幀錯誤率為：上式中，Mf表示發(fā)射天線數(shù)目，Mj表示接收天線數(shù)目；設(shè)系統(tǒng)初始傳輸?shù)慕邮招旁氡圈?，第n次傳輸?shù)慕邮招旁氡葹棣胣，那么當系統(tǒng)最大允許傳輸次數(shù)為Nm時，系統(tǒng)有效吞吐量的期望可表示為：上式中，是經(jīng)過n次傳輸之后系統(tǒng)可獲得的最大有效吞吐量；是一個幀在前n-1次沒有傳輸成功，而在第n次傳輸成功的概率，其中，本優(yōu)選實施例中采用了MIMO技術(shù)，提升了機器人本體的通信能力，通過選擇合適的幀長度，有效降低了機器人本體在通信過程中的幀錯誤率和增加系統(tǒng)的吞吐量。優(yōu)選的，自適應(yīng)傳輸方式的確定，包括：基于部分可觀測馬爾可夫判決模型，以有效吞吐量為優(yōu)化目標，在給定的目標誤幀率BEtar下，選擇合適的自適應(yīng)傳輸參數(shù){m,Lz}以最大化系統(tǒng)的收益，最佳鏈路自適應(yīng)傳輸問題建模為：使得，上式中，T是總決策時期，SY(m(t),Lz(t))為決策時刻t的瞬時收益函數(shù)。本優(yōu)選實施例中，當機器人處于移動狀態(tài)時，由于機器人天線處于高速運動中，鏈路的信道狀態(tài)不斷變化，自適應(yīng)傳輸方式中，鏈路自適應(yīng)傳輸參數(shù)能夠不斷進行調(diào)整以適應(yīng)機器人本體通信實際需求，提高機器人本體通信能力。優(yōu)選的，所述無線切換子系統(tǒng)采用改進的切換方式實現(xiàn)基站之間的通信切換。所述改進的切換方式包括：Step1：測量當前服務(wù)小區(qū)和各臨近小區(qū)的接收信號強度RSRP值和信道質(zhì)量RSRQ值；Step2：選擇符合判定條件的各臨近小區(qū)，所述判定條件的判定公式為：min{QM-maxQ(i),RSRP(ψ)i-RSRP(D)i}>0上式中，ΔRSRP(i)ψD表示i時刻的臨近小區(qū)ψ的RSRP值與當前服務(wù)小區(qū)D的RSRP值的差值，其中Q(i)為i時刻的切換遲滯門限值,RSRP(ψ)i為i時刻的符合判定條件的臨近小區(qū)的接收信號強度RSRP值，RSRP(D)i為i時刻的當前服務(wù)小區(qū)D的RSRP值；Step3：在符合判定條件的各臨近小區(qū)中選擇最優(yōu)的臨近小區(qū)觸發(fā)切換。本優(yōu)選實施例實現(xiàn)了機器人在通信過程中的基站切換，具體的，采用改進的切換方式實現(xiàn)基站之間的通信切換，設(shè)定判定條件選擇符合的臨近小區(qū)，再從中選擇最優(yōu)的臨近小區(qū)觸發(fā)切換減少了切換次數(shù)，提高了機器人本體移動過程中切換成功率，保證了機器人本體通信性能。優(yōu)選的，所述在符合判定條件的各臨近小區(qū)中選擇最優(yōu)的臨近小區(qū)觸發(fā)切換，包括：Step1：測量符合判定條件的各臨近小區(qū)的資源變化率及各臨近小區(qū)到當前服務(wù)小區(qū)的距離；Step2：按照下列公式計算符合判定條件的臨近小區(qū)的切換可靠度HU(ψ)：上式中，為符合判定條件的臨近小區(qū)的資源變化率，A、B為預(yù)先設(shè)定好的權(quán)值，A+B＝1，為i時刻的符合判定條件的臨近小區(qū)的接收信號強度RSRP值，為符合判定條件的臨近小區(qū)到當前服務(wù)小區(qū)的距離，B1、B2為設(shè)定的權(quán)值，B1+B2＝1；Step3：選取切換可靠度Γ(ψ)最大的臨近小區(qū)觸發(fā)切換。本優(yōu)選實施例實現(xiàn)了機器人在通信過程中的基站進行最優(yōu)選擇，具體的，通過切換可靠度的計算選擇最優(yōu)的臨近小區(qū)觸發(fā)切換，考慮了小區(qū)資源變化率和與當前服務(wù)小區(qū)之間的距離，從而能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的臨近小區(qū)的選擇，進一步提高了機器人本體移動過程中切換成功率，保證了機器人本體通信性能。優(yōu)選的，設(shè)定所述i時刻的切換遲滯門限值Q(i)的計算公式設(shè)定為：Q(i)＝max{α[min(KR,1)]n,β[max(KR,1)]n}上式中，α和β為Q(i)值的上限和下限，υ為Q(i)達到上限α?xí)r的RSRQ值，當RSRQ值小于υ值時Q(i)開始減小，η和n為調(diào)整Q(i)值隨RSRQ值減小而減小的速度和軌跡參數(shù)。本優(yōu)選實施例提高了機器人本體對通信環(huán)境的適應(yīng)能力，具體來說，對i時刻的切換遲滯門限值Q(i)進行設(shè)定，使Q(i)值與RSRP(D)i值相互聯(lián)系，從而可以根據(jù)每個基站所處環(huán)境的不同和基站本身的硬件設(shè)施更加靈活地配置Q(i)，提高了所述符合判定條件的各臨近小區(qū)對不同環(huán)境的適應(yīng)能力。將本發(fā)明的移動機器人系統(tǒng)同現(xiàn)有技術(shù)相比，對近三個月的充電時間、故障率和成本等數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，本發(fā)明有益效果如下表所示：充電時間降低故障率降低成本降低20％50％25％最后應(yīng)當說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。當前第1頁1 2 3