移动机器人自主充电算法设计

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作   者：

谭杨;  宋永博;  秦晓东;  张海涛; 

作者机构：

同方威视技术股份有限公司; 

关键词：

梯度下降法;  主成分分析;  自主充电;  PID控制; 

期刊名称：

自动化应用

i s s n：

1674-778X

年卷期：

2025 年 66 卷 002 期

页   码：

17-20,24

摘   要：

机器人自动充电使用的传感器包括红外传感器、相机传感器、激光传感器等。基于上述传感器的自主充电技术在定位精度、环境光线以及消耗时间等方面都不能满足产品级机器人的充电需求，特别是无人值守方面存在较多的不稳定性因素。提出了一种使用激光雷达传感器的自动充电算法和自动充电桩，设计了一套自动充电流程，较好地实现了机器人自动充能能力，并实现了模块化制造。首先，使用机器人携带的导航系统TEB(Timed-Elastic-Band)导航到充电点附近；然后，切换导航方式，使用主成分分析（PCA）算法计算出V形模块顶点在机器人坐标系下的坐标，并使用附近阈值范围内的激光点与理论模型做梯度下降法求出均方误差，获得精确的V形顶点位置；最后，让机器人保持直线速度阶梯式变化，由PID控制其移动到充电桩的充电停靠位置。结果表明，所设计的自主充电算法和模块不仅能实现移动机器人的自主充电功能，而且停靠精度高、稳定可靠、成功率高、停靠所需时间短，可以方便地移植到不同类型的机器人上。