CN104111652A - 自动工作系统及其对接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动行走设备与停靠站对接的对接方法，所述自动行走设备上设置有图像采集装置，所述对接方法包括如下步骤：a.通过图像采集装置采集自动行走设备当前位置的环境图像信息；b.通过所述环境图像信息判断自动行走设备当前位置周围是否存在停靠站；c.当自动行走设备当前位置周围存在停靠站时，判断自动行走设备与停靠站是否正对；d.当自动行走设备与停靠站正对时，控制自动行走设备沿与停靠站正对的方向朝停靠站靠近。本发明还提供了一种自动工作系统。本发明提供对接方法和自动工作系统可实现自动行走设备与停靠站的自动对接，无需人为操作，给生产和生活带来极大便利。

Description

自动工作系统及其对接方法

技术领域

本发明涉及一种自动行走设备与停靠站自动对接的对接方法。

本发明还涉及一种自动行走设备与停靠站组成的自动工作系统。

背景技术

随着科学技术的发展，智能的自动行走设备为人们所熟知，由于自动行走设备可以自动预先设置的程序执行预先设置的相关任务，无须人为的操作与干预，因此在工业应用及家居产品上的应用非常广泛。工业上的应用如执行各种功能的机器人，家居产品上的应用如割草机、吸尘器等，这些智能设备极大地节省了人们的时间，给工业生产及家居生活都带来了极大的便利。但这些自动行走设备由于采用能量储存单元供电，当能量储存单元的能量被用尽后，这些自动行走设备就无法工作了，此时就必须人为地把自动行走设备移动到能为其提供能量的停靠站，为其补充能量。在一些情况下，补充能量可能需要花费数小时的时间，人们必须等待数小时，直到补充能量完成，从而再次开启自动行走设备，使其继续工作。

为克服上述问题，必须开发一种能使自动行走设备自动对接停靠站的对接系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为：提供一种自动行走设备自动对接停靠站的对接方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种自动行走设备与停靠站对接的对接方法，所述自动行走设备上设置有图像采集装置，停靠站设置有底座，通过底座的安装平面将停靠站安装于固定位置，所述对接方法包括如下步骤：a.通过图像采集装置采集自动行走设备当前位置的环境图像信息；b.通过所述环境图像信息判断自动行走设备当前位置周围是否存在停靠站；c.当自动行走设备当前位置周围存在停靠站时，判断自动行走设备与停靠站是否正对；d.当自动行走设备与停靠站正对时，控制自动行走设备沿与停靠站正对的方向朝停靠站靠近。

优选的，步骤b包括，b1)识别环境图像信息中是否包含预设颜色；b2)当环境图像信息中包含预设颜色时，提取具有预设颜色的子区域；b3)获取子区域的轮廓；b4)判断子区域的轮廓与预设轮廓是否匹配；b5)当所述子区域的轮廓与预设轮廓匹配时，判断自动行走设备当前位置周围存在停靠站。

优选的，步骤b3)包括，根据预设颜色对所述子区域进行灰度处理获得灰度图像，对灰度图像进行梯度差分处理获得子区域的轮廓。

优选的，步骤b4)包括，获取表征子区域的轮廓的特征量；判断所述特征量与预设特征量是否匹配；根据特征量与预设特征量是否匹配的结果，判断子区域的轮廓与预设轮廓是否匹配。

优选的，所述子区域的轮廓包括子区域的边界轮廓和子区域的内部轮廓，所述特征量表征所述子区域的边界轮廓或内部轮廓中的至少一个。

优选的，所述特征量为所述子区域的边界轮廓的参数、内部轮廓的参数、或边界轮廓的参数与内部轮廓的参数之间的比值中的至少一个，所述参数包括长度、高度、形状、面积中的至少一个。

优选的，所述预设轮廓根据沿与安装平面平行的方向在预设角度范围内停靠站在垂直于安装平面的平面上的投影设定。

优选的，所述停靠站包括设置在停靠站主体的外表面的特征部分，所述步骤c包括，识别环境图像信息中停靠站的特征部分相对环境图像信息的中轴线的位置关系，判断所述位置关系是否满足预设条件，当所述位置关系满足预设条件时，判断自动行走设备与停靠站正对。

优选的，所述特征部分为停靠站的导电端子，所述导电端子用于当自动行走设备与停靠站对接成功时电性连接停靠站和自动行走设备。

优选的，所述导电端子包括第一端子和第二端子，环境图像信息中第一端子与环境图像信息的中轴线的距离为第一距离，第二端子与环境图像信息的中轴线的距离为第二距离，所述预设条件为环境图像信息中第一端子和第二端子分别位于环境图像信息的中轴线的两侧，且第一距离与第二距离的比值为预设比值。

优选的，所述预设条件为所述导电端子位于环境图像信息的中轴线上。

优选的，所述特征部分为与底座垂直设置的支撑臂，所述支撑臂沿与自动行走设备正对的方向具有第一侧边和第二侧边，环境图像信息中，第一侧边与环境图像信息的中轴线的距离为第一间隔，第二侧边与环境图像信息的中轴线的距离为第二间隔，所述预设条件为第一间隔与第二间隔的比值为预设比值。

本发明还解决的技术问题为：提供一种自动工作系统。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种自动工作系统，包括停靠站和可以与停靠站对接的自动行走设备，停靠站包括，底座，包括安装平面，通过安装平面将停靠站主体安装于固定位置；特征部分，设置于停靠站主体的外表面；自动行走设备包括，图像采集装置，采集自动行走设备当前位置的环境图像信息；主控模块，接收图像采集装置传递的环境图像信息，包括第一判断组件、第二判断组件、信号发送单元以及存储单元，存储单元，存储有预设参数；第一判断组件，根据所述环境图像信息和预设参数判断自动行走设备当前位置周围是否存在停靠站；第二判断组件，根据所述环境图像信息和预设参数判断自动行走设备与停靠站是否正对；信号发送单元，根据第一判断组件和第二判断组件的判断结果发送相应的控制信号；行走模块，接收所述控制信号，并根据所述控制信号驱动自动行走的行走。

优选的，所述预设参数包括预设轮廓，所述第一判断组件包括颜色识别单元、区域提取单元、轮廓获取单元、轮廓判断单元，所述颜色识别单元识别环境图像信息中是否包含预设颜色，区域提取单元提取具有预设颜色的子区域，轮廓获取单元获取子区域的轮廓，轮廓判断单元判断子区域的轮廓与预设轮廓是否匹配，当所述子区域的轮廓与预设轮廓匹配时，判断自动行走设备当前位置周围存在停靠站。

优选的，所述轮廓获取单元包括灰度处理电路和梯度差分处理电路，所述灰度处理电路根据预设颜色对所述子区域进行灰度处理获得灰度图像，梯度差分处理电路对灰度图像进行梯度差分处理获得子区域的轮廓。

优选的，所述轮廓判断单元包括特征量获取电路、特征量匹配电路，所述特征量获取电路获取表征子区域的轮廓的特征量，特征量匹配电路判断所述特征量与预设特征量是否匹配，当所述特征量与预设特征量匹配时，轮廓判断单元判断子区域的轮廓与预设轮廓。

优选的，所述子区域的轮廓包括子区域的边界轮廓和子区域的内部轮廓，所述特征量表征所述子区域的边界轮廓或内部轮廓中的至少一个。

优选的，所述特征量为所述子区域的边界轮廓的参数、内部轮廓的参数、或边界轮廓的参数与内部轮廓的参数之间的比值中的至少一个，所述参数包括长度、高度、形状、面积中的至少一个。

优选的，所述预设轮廓根据沿与安装平面平行的方向在预设角度范围内停靠站在垂直于安装平面的平面上的投影设定。

优选的，所述预设参数包括预设条件，第二判断组件包括特征识别单元和特征判断单元，特征识别单元识别环境图像信息中停靠站的特征部分相对环境图像信息的中轴线的位置关系，特征判断单元所述位置关系是否满足预设条件，当所述位置关系满足预设条件时，第二判断组件判断自动行走设备与停靠站正对。

优选的，所述特征部分为停靠站的导电端子，所述导电端子用于当自动行走设备与停靠站对接成功时电性连接停靠站和自动行走设备。

优选的，所述导电端子包括第一端子和第二端子，所述环境图像信息中第一端子与环境图像信息的中轴线的距离为第一距离，第二端子与环境图像信息的中轴线的距离为第二距离，所述预设条件为第一距离与第二距离的比值为预设比值。

优选的，所述预设条件为所述导电端子位于环境图像信息的中轴线上。

优选的，所述特征部分为与底座垂直设置的支撑臂，所述支撑臂沿与自动行走设备正对的方向具有第一侧边和第二侧边，环境图像信息中，第一侧边与环境图像信息的中轴线的距离为第一间隔，第二侧边与环境图像信息的中轴线的距离为第二间隔，所述预设条件为第一间隔与第二间隔的比值为预设比值。

本发明的有益效果为：自动行走设备无需人为干预即可与停靠站可靠对接，给生产及生活带来极大便利。

附图说明

以上所述的本发明所解决的技术问题、技术方案以及有益效果可以通过下面的能够实现本发明的具体实施例的详细描述，同时结合附图描述而清楚地获得。

附图以及说明书中的相同的标号和符号用于代表相同的或者等同的元件。

图1是一较佳实施方式的自动工作系统图；

图2是图1所示自动行走设备的电路模块图；

图3是图1所示自动行走设备的总体工作流程图；

图4是图2所示第一判断组件的电路框图；

图5是图2所示第一判断组件判断自动行走设备当前位置周围是否存在停靠站的一较佳实施方式的工作流程图；

图6是图4所示轮廓获取单元的电路框图；

图7是图4所示轮廓判断单元的电路框图；

图8是图1所示停靠站的立体图；

图9是图8所示停靠站的侧视图；

图10是图8所示停靠站的正视图；

图11是图2所述第二判断组件的电路框图；

图12是图11所示第二判断组件判断自动行走设备与停靠站是否正对的第一较佳实施方式的工作流程图；

图13是图11所示第二判断组件判断自动行走设备与停靠站是否正对的第二较佳实施方式的工作流程图；

图14是图11所示第二判断组件判断自动行走设备与停靠站是否正对的第三较佳实施方式的工作流程图。

其中：

1、自动行走设备                   13、行走模块

4、停靠站                         31、主控模块

5、工作区域                       313、存储单元

6、边界                           315、第一判断组件

7、非工作区域                     3151、颜色识别单元

15、图像采集装置                  3152、区域提取单元

3153、轮廓获取单元                 319、信号发送单元

3153a、灰度处理电路                41、导电端子

3153b、梯度差分处理电路            411、第一端子

3155、轮廓判断单元                 412、第二端子

3155a、特征量获取电路              43、底座

3155b、特征量匹配电路              45、支撑臂

317、第二判断组件                  451、第一侧边

3171、特征识别单元                 452、第二侧边

3173、特征判断单元

具体实施方式

有关本发明的详细说明和技术内容，配合附图说明如下，所附附图仅提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

如图1所示的自动工作系统包括停靠站4、自动行走设备1。自动工作系统所在的区域包括工作区域5、非工作区域7、以及由工作区域5及非工作区域7形成的边界6。停靠站4固定设置在工作区域5与非工作区域7交界的某一位置，自动行走设备1可以自动在工作区域5内工作。在满足特定条件时，自动行走设备1可自动返回停靠站4，并自动与停靠站4对接。自动行走设备1返回停靠站4的方式可以是基于视频技术，基于边界，基于GPS，基于引导线等。当自动行走设备1基于视频技术返回停靠站4时，在返回的过程中，自动行走设备1通过图像采集装置获取当前位置周围的环境图像信息，并监控环境图像信息中是否出现边界6。当环境图像信息中出现边界6时，驱动自动行走设备1在边界6的特定一侧行走。在行走的过程中，图像采集装置仍实时采集自动行走设备1当前位置周围的图像信息，在发现自动行走设备1的行走方向偏离边界6时，调整行走角度，从而保证自动行走设备1始终沿边界6行走。因为停靠站4设置在工作区域5的边界6上，自动行走设备1若沿边界6行走，则最终能够返回到停靠站4附近。

以下结合图2至图3具体介绍自动行走设备1返回停靠站4附近后，如何实现与停靠站4的自动对接。

如图2所示，自动行走设备1包括图像采集装置15，主控模块31，行走模块13。图像采集装置15设置在自动行走设备1的外表面上，采集自动行走设备1当前位置周围的环境图像信息，并将采集的环境图像信息传递给主控模块31。当自动行走设备1返回到停靠站4附近后，图像采集装置15可以采集到停靠站4的图像信息，因此环境图像信息中包含了停靠站4的图像信息。主控模块31接收图像采集装置15传递的环境图像信息，其包括第一判断组件315、第二判断组件317、信号发送单元319以及存储单元313。其中，存储单元313，存储有预设参数；第一判断组件315根据所述环境图像信息和预设参数判断自动行走设备1当前位置周围是否存在停靠站4；第二判断组件317根据所述环境图像信息和预设参数判断自动行走设备1与停靠站4是否正对；信号发送单元319根据第一判断组件315和第二判断组件317的判断结果发送相应的控制信号。行走模块13接收所述控制信号，并根据所述控制信号驱动自动行走设备1的行走。当第一判断组件315判断自动行走设备1当前位置周围不存在停靠站4时，信号发送单元319发送控制信号给行走模块13，使得行走模块13驱动自动行走设备1转动预设角度后继续行走。当第一判断组件315判断自动行走设备1当前位置周围存在停靠站4，但第二判断组件317判断自动行走设备1与停靠站4不正对时，信号发送单元319发送控制信号给行走模块13，使得行走模块13驱动自动行走设备1转动预设角度后继续行走。当第一判断组件315判断自动行走设备1当前位置周围存在停靠站4，且第二判断组件317判断自动行走设备1与停靠站4正对时，信号发送单元319发送控制信号给行走模块13，使得行走模块13驱动自动行走设备1沿当前角度继续行走，实现自动行走设备1与停靠站4的自动对接。

自动行走设备1各模块之间的工作方式如图3所示。

自动行走设备1进入步骤S500，进行初始化。

步骤S500之后，进入步骤S502，启动图像采集装置15。

步骤S502之后，进入步骤S504，图像采集装置15开始采集自动行走设备1当前位置周围的环境图像信息，并将采集到的环境图像信息传递给主控模块31的第一判断组件315和第二判断组件317。本领域技术人员可以理解的是，图像采集装置15与主控模块31之间可以同过电性接触的方式进行信号传递，也可以通过非电性接触的方式进行信号传递，图像采集装置15可以设置在自动行走设备1上，也可以设置在自动行走设备1以外的其他地方。

步骤S504之后，进入步骤S506，主控模块31的第一判断组件315根据接收到的环境图像信息和存储单元313存储的预设参数判断，自动行走设备1当前位置周围是否存在停靠站4，当判断结果为是时，进入步骤S508；反之，当判断结果为否时，进入步骤S510。

步骤S508中，主控模块31的第二判断组件317根据接收到的环境图像信息和存储单元313存储的预设参数判断，自动行走设备1与停靠站4是否正对，当判断结果为是时，进入步骤S512；反之，当判断结果为否时，进入步骤S510。

步骤S510中，主控模块31的信号发送单元319接收第一判断组件315和第二判断组件317发送的信号，并根据第一判断组件315和第二判断组件317的判断结果发出相应的控制信号给行走模块13，从而控制行走模块13驱动自动行走设备1旋转预设的角度，使得图像采集装置15能从新的角度采集自动行走设备1当前位置周围的环境图像信息，以便于主控模块31能根据新的环境图像信息判断自动行走设备1当前位置周围是否存在停靠站4。

步骤S512中，主控模块31的信号发送单元319接收第一判断组件315和第二判断组件317发送的信号，并根据第一判断组件315和第二判断组件317的判断结果发出相应的控制信号给行走模块13，从而控制行走模块13驱动行走行走设备保持当前的行走方向朝停靠站4靠近，即保持沿与停靠站4正对的方向朝停靠站4靠近，从而实现与停靠站4的自动对接。

前述实施方式中，仅概括说明第一判断组件315可以根据环境图像信息和存储单元313存储的预设参数判断自动行走设备1当前位置周围是否存在停靠站4,以下结合图4至图7进行详细介绍一种较佳的判断自动行走设备1当前位置周围是否存在停靠站4的实施方式。

如图4和5示出了一种较佳的识别自动行走设备1周围是否存在停靠站4的实施方式，其中图4为该实施方式的电路模块图，图5为该实施方式的工作流程图。该实施方式中，第一判断组件315首先通过识别环境图像信息中是否包含预设颜色进行初步判断自动行走设备1周围是否存在停靠站4，然后通过提取具有预设颜色的子区域的轮廓，并将子区域的轮廓与预设轮廓进行匹配进行精确判断自动行走设备1周围是否存在停靠站4。

如图4所示，第一判断组件315包括颜色识别单元3151、区域提取单元3152、轮廓获取单元3153、轮廓判断单元3155，所述颜色识别单元3151识别图像采集装置15采集的环境图像信息中是否包含预设颜色，当环境图像信息中包含预设颜色时，颜色识别单元3151输出相应的电信号给区域提取单元3152。区域提取单元3152收到颜色识别单元3151输出的电信号后，将具有预设颜色的子区域从环境图像信息中提取出来，并将提取出来的图像信息传递给轮廓获取单元3153。轮廓获取单元3153根据区域提取单元3152传递的子区域的图像信息获取子区域的轮廓，并将子区域的轮廓信息传递给轮廓判断单元3155。轮廓判断单元3155将子区域的轮廓与预设轮廓进行比较，判断子区域的轮廓与预设轮廓是否匹配，当所述子区域的轮廓与预设轮廓匹配时，第一判断组件315判断自动行走设备1当前位置周围存在停靠站4。

具体的，如步骤S520所示，颜色识别单元3151识别环境图像信息中所包含的颜色值。典型地，环境图像信息是由若干个点信息组成，通过识别每个点信息所包含的RGB值可以识别出各个点信息所包含的颜色值。当然，也可以通过识别HSV值来识别各个点信息所包含的颜色值。

步骤S520之后，进入步骤S522，颜色识别单元3151判断环境图像信息中是否包含预设颜色，当判断结果为是时，进入步骤S524，当判断结果为否时，进入步骤S540。所述预设颜色即为停靠站4的颜色，该颜色可以通过RGB来表示，也可以通过HSV表示，具体为哪种形式取决于颜色识别单元3151通过哪种形式识别环境图像信息的颜色值。典型地，颜色识别单元3151通过将环境图像信息中各个点信息的颜色逐一地与预设颜色进行比较，即可判断出环境图像信息中是否包含预设颜色。从而实现初步判断自动行走设备1当前位置周围是否存在停靠站4。

步骤S524中，区域提取单元3152将具有预设颜色的子区域从环境图像信息中提取出来。典型地，可以通过颜色空间距离及相似度计算将具有预设颜色的子区域从环境图像信息中提取出来。具体的，由于图像采集装置15采集的环境图像信息一般为RGB格式，首先，将RGB颜色模型的图像转换为HSV颜色模型，然后利用颜色空间距离及相似度计算，进行图像颜色分割，将图像中预设颜色的子区域设置为前景白色，其余区域设为背景黑色，最后，将经过颜色分割后的图像按行或列计算前景象素的个数和，再进行直方图水平投影或纵向投影，以确定所要颜色区域的坐标值，从而将具有预设颜色的子区域从原始的环境图像信息中提取出来。

步骤S524之后，进入步骤S526，轮廓获取单元3153获取具有预设颜色的子区域的轮廓。子区域的轮廓包括子区域的边界轮廓和子区域的内部轮廓，其中子区域的边界轮廓与停靠站4的外围结构相对应，子区域的内部轮廓与停靠站4的外表面的特征部分的结构相对应。典型地，轮廓获取单元3153可以通过对图像信息进行灰度处理及梯度差分处理，获取子区域的轮廓。如图6所示，轮廓获取单元3153进一步包括灰度处理电路3153a和梯度差分处理电路3153b，对应的，步骤S526进一步包括步骤S528和步骤S530。

如步骤S528所示，灰度处理电路3153a根据预设颜色对所述子区域进行灰度处理获得灰度图像，并将处理结果传递给梯度差分处理电路3153b。

如步骤S530所示，梯度差分处理电路3153b接收到灰度图像后，对灰度图像进行梯度差分处理进而获得子区域的轮廓。具体的，梯度差分处理电路3153b对灰度图像进行梯度差分处理包括两次梯度差分处理和一次精细处理。梯度差分处理电路3153b首次对灰度图像进行梯度差分处理获得子区域的纹理图像，然后对纹理图像进行梯度差分扩大化处理生成轮廓带，最后对轮廓带进行精细化处理获得。

步骤S526之后，进入步骤S532，轮廓判断单元3155判断子区域的轮廓与预设轮廓是否匹配。轮廓判断单元3155可以通过获取子区域的轮廓的全部细节与预设轮廓的全部细节匹配来判断子区域的轮廓与预设轮廓是否匹配，也可以通过提取子区域的轮廓的特征量，并判断子区域的轮廓的特征量与预设特征量是否匹配来判断子区域的轮廓与预设轮廓是否匹配，其中预设特征量为与预设轮廓相对应的特征量。本实施方式中，通过特征量的匹配来判断子区域的轮廓与预设轮廓是否匹配。如图7所示，轮廓判断单元3155包括特征量获取电路3155a和特征量匹配电路3155a。相应地，步骤S532进一步包括步骤S534和步骤S536。

如步骤S534所示，特征量获取电路3155a获取表征子区域的轮廓的特征量。该特征量可以是子区域的内部轮廓的参数，也可以是子区域的边界轮廓的参数，还可以边界轮廓的参数与内部轮廓的参数的比值。当然，特征量还可以是边界轮廓的两个参数之间的比值或内部轮廓的两个参数之间的比值。边界轮廓或内部轮廓的参数可以是边界轮廓或内部轮廓的长度、高度、形状、面积中的至少一个。

如步骤S536所示，特征量匹配电路3155a判断所述特征量与预设特征量是否匹配，当判断结果为是时，即所述特征量与预设特征量匹配，亦即所述子区域的轮廓与预设轮廓匹配时，进入步骤S538，当判断结果为否时，即所述特征量与预设特征量不匹配，亦即所述子区域的轮廓与预设轮廓不匹配时，进入步骤S540。从而实现精确判断自动行走设备1周围是否存在停靠站4。

步骤S538中，第一判断组件315判断自动行走设备1当前位置周围存在停靠站4。

步骤S40中，第一判断组件315判断自动行走设备1当前位置周围不存在停靠站4。

本领域技术人员可以理解的是，判断子区域的轮廓与预设轮廓是否匹配可以通过判断子区域的边界轮廓与预设轮廓是否匹配，此时预设轮廓为停靠站4的外围轮廓，也可以通过判断子区域的内部轮廓与预设轮廓是否匹配，此时预设轮廓为停靠站4的特征部分的轮廓，如导电端子41、底座43等，还可以同时判断子区域的边界轮廓及内部轮廓与预设轮廓是否匹配，此时预设轮廓包括停靠站4的外围轮廓也包括停靠站4的特征部分的轮廓。在不同的匹配判断方案中，预设轮廓的设置方法基本类似，以下结合图8至图10介绍预设轮廓为停靠站4的外围轮廓的设定方法。

如图8所示为停靠站4的立体视图，停靠站4包括底座43、支撑臂45和导电端子41。底座43用于将停靠站4安装固定，其所在的平面为安装平面。支撑臂45设置与底座43上，与底座43垂直设置，用于安装导电端子41。导电端子41用于在自动行走设备1与停靠站4对接成功时电性连接停靠站4和自动行走设备1。如图9和图10分别示出了停靠站4的侧视图和正视图，其中侧视图为停靠站4沿底座43的宽度方向在垂直于安装平面的二维平面上的投影，正视图为停靠站4沿与自动行走设备1正对的方向在垂直于安装平面的二维平面上的投影。根据图9和图10可知，停靠站4沿不同方向在垂直于安装平面的二维平面上的投影各不相同，而自动行走设备1在接近停靠站4时，可能位于停靠站4不同的侧面，使得主控模块31识别到的停靠站4的外围轮廓因相对停靠站4的角度的不同而不同，因此设定预设轮廓应根据在沿与安装平面平行的方向上停靠站4在垂直于安装平面的360度范围内的投影设定。若停靠站4为沿纵向对称的结构，则仅需根据在沿与安装平面平行的方向上停靠站4在垂直于安装平面的180度范围内的投影设定。若停靠站4为沿纵向对称并且横向对称的结构，则仅需根据在沿与安装平面平行的方向上停靠站4在垂直于安装平面的90度范围内的投影设定。本领域技术人员可以理解的是，为获得停靠站4沿与安装平面平行的方向在预设角度范围内在垂直于安装平面的平面上的投影，可以由图像采集装置15在停靠站4不同角度上采集到的停靠站的图像获得，也可以由设计人员在对停靠站进行图纸设计时，沿与安装平面平行的方向在预设角度范围内在垂直于安装平面的平面上的投影获得。

为实现自动行走设备1与停靠站4的成功对接，自动行走设备1在发现当前位置周围存在停靠站4后，需进一步调整其相对停靠站4的位置，以实现与停靠站4正对，并沿与停靠站4正对的方向朝停靠站4靠近，从而实现自动对接。为判断自动行走设备1与停靠站4是否正对，本发明提出根据环境图像信息中停靠站4的特征部分相对环境图像信息的中轴线的位置关系是否满足预设条件，来判断自动行走设备1与停靠站4是否正对。具体地，如图11所示，第二判断组件317包括特征识别单元3171和特征判断单元3173，特征识别单元3171识别环境图像信息中停靠站4的特征部分相对环境图像信息的中轴线的位置关系，特征判断单元3173所述位置关系是否满足预设条件，当所述位置关系满足预设条件时，第二判断组件317判断自动行走设备1与停靠站4正对。

以下结合图12至图14介绍基于上述判断原理的三种较佳的判断自动行走设备1与停靠站4是否正对的实施方式。

图12所示为第一种较佳的判断自动行走设备1与停靠站4是否正对的实施方式。该实施方式中，主控模块31根据停靠站4的导电端子41在环境图像信息中相对环境图像信息的中轴线的位置是否满足预设条件，来判断自动行走设备1与停靠站4是否正对。其中，导电端子41包括第一端子411和第二端子412，环境图像信息中第一端子411与环境图像信息的中轴线的距离为第一距离，第二端子412与环境图像信息的中轴线的距离为第二距离，预设条件为第一端子411与第二端子412分别位于环境图像信息的两侧，且第一距离与第二距离的比值为预设比值。

具体的，如步骤S580所示，特征识别单元3171识别环境图像信息的中轴线，典型地，通过识别环境图像信息中各信息点的横坐标及纵坐标来确定中轴线。

步骤S580之后，进入步骤S582，特征识别单元3171识别环境图像信息中停靠站4的第一端子411和第二端子412的位置。具体的，通过识别颜色来初步识别可能为第一端子411和第二端子412的区域，然后通过识别可能为第一端子411或第二端子412的区域的轮廓精确判断第一端子411和第二端子412的区域，最后通过识别第一端子411和第二端子412的区域的横坐标和纵坐标来识别第一端子411和第二端子412的位置。具体识别第一端子411和第二端子412的方式同图4至图7所述的识别停靠站4的实施方式，在此不再赘述。

步骤S582之后，进入步骤S584，特征识别单元3171计算第一端子411至环境图像信息的中轴线的第一距离，计算第二端子412至环境图像信息的中轴线的第二距离。典型地，通过计算第一端子411、第二端子412的横纵坐标与环境图像信息的中轴线的横纵坐标的差值分别计算第一距离和第二距离。

步骤S584之后，进入步骤S586，特征判断单元3173计算第一距离与第二距离的比值。

步骤S586之后，进入步骤S590，特征判断单元3173将计算的比值与预设比值进行比较。其中预设比值根据自动行走设备1与停靠站4正对时，第一端子411、第二端子412与环境图像信息的中轴线的距离计算得到。

步骤S590之后，进入步骤S592，特征判断单元3173判断计算的比值与预设比值是否相同，当判断结果为是时，进入步骤S594，当判断结果为否时，进入步骤S596。步骤S592中，可以是通过一次判断，也可以是通过多次判断来决定进入步骤S594或步骤S596。步骤S594中，第二判断组件317判断自动行走设备1与停靠站4正对。步骤S596中，第二判断组件317判断自动行走设备1与停靠站4不正对。

如图13所示为第二种较佳的判断自动行走设备1与停靠站4是否正对的实施方式。该实施方式中，第二判断组件317根据停靠站4的导电端子41在环境图像信息中相对环境图像信息的中轴线的位置是否满足预设条件，来判断自动行走设备1与停靠站4是否正对。该实施方式与如图12所示的第一较佳实施方式的区别在于，本实施方式中导电端子41虽然包含第一端子和第二端子，但第一端子和第二端子集成在一个部件上，或者第一端子和第二端子虽然分开设置，但该两个端子确定的直线垂直与停靠站4的安装平面。相应地，预设条件为，导电端子41位于环境图像信息的中轴线上。

具体的，如步骤S600所示，特征识别单元3171识别环境图像信息的中轴线，典型地，通过识别环境图像信息中个信息点的横坐标及纵坐标来确定中轴线。

步骤S600之后，进入步骤S602，特征识别单元3171识别停靠站4的导电端子41的位置。具体识别方式同图12所示的实施方式，在此不再赘述。

步骤S602之后，进入步骤S604，特征判断单元3173计算导电端子41至环境图像信息的中轴线的第一距离。典型地，通过计算导电端子41的横坐标与环境图像信息的中轴线的横坐标的差值计算第一距离。

步骤S604之后，进入步骤S612，特征判断单元3173判断第一距离是否为零，即导电端子41是否位于中轴线上。当判断结果为是时，进入步骤S614，当判断结果为否时，进入步骤S616。步骤S612中，可以是通过一次判断，也可以是通过多次判断来决定进入步骤S614或步骤S616。步骤S614中，特征判断单元3173判断自动行走设备1与停靠站4正对。步骤S616中，特征判断单元3173判断自动行走设备1与停靠站4不正对。

如图14所示为第三种较佳的判断自动行走设备1与停靠站4是否正对的实施方式。该实施方式中，第二判断组件317根据停靠站4的支撑臂45在环境图像信息中相对环境图像信息的中轴线的位置是否满足预设条件，来判断自动行走设备1与停靠站4是否正对。其中，支撑臂45沿自动行走设备1与停靠站4正对的方向具有第一侧边451和第二侧边452，环境图像信息中，第一侧边451与环境图像信息的中轴线的距离为第一距离，第二侧边452与环境图像信息的中轴线的距离为第二距离，所述预设条件为第一距离与第二距离的比值为预设比值。

具体的，如步骤S620所示，特征识别单元3171识别环境图像信息的中轴线，典型地，通过识别环境图像信息中个信息点的横坐标及纵坐标来确定中轴线。

步骤S620之后，进入步骤S622，特征识别单元3171识别停靠站4的支撑臂45的第一侧边451和第二侧边452的位置。具体识别方式同图12所示的实施方式，在此不再赘述。

步骤S622之后，进入步骤S624，特征判断单元3173计算第一侧边451至环境图像信息的中轴线的第一距离，计算第二侧边452至环境图像信息的中轴线的第二距离。典型地，通过计算第一侧边451、第二侧边452的横坐标与环境图像信息的中轴线的横坐标的差值分别计算第一距离和第二距离。

步骤S624之后，进入步骤S626，特征判断单元3173计算第一距离与第二距离的比值。

步骤S626之后，进入步骤S630，特征判断单元3173将计算的比值与预设比值进行比较。其中预设比值根据自动行走设备1与停靠站4正对时，第一侧边451、第二侧边452与环境图像信息的中轴线的距离计算得到。

步骤S630之后，进入步骤S632，特征判断单元3173判断计算的比值与预设比值是否相同，当判断结果为是时，进入步骤S634，当判断结果为否时，进入步骤S636。步骤S632中，可以是通过一次判断，也可以是通过多次判断来决定进入步骤S634或步骤S636。步骤S634中，第二判断组件317判断自动行走设备1与停靠站4正对。步骤S636中，第二判断组件317判断自动行走设备1与停靠站4不正对。

本发明中，自动行走设备1可以为智能割草机、骑式割草机、智能吸尘器等智能或半智能设备。停靠站4可以为控制平台、充电站等。

Claims (24)

1.一种自动行走设备与停靠站对接的对接方法，所述自动行走设备上设置有图像采集装置，停靠站设置有底座，通过底座的安装平面将停靠站安装于固定位置，其特征在于，所述对接方法包括如下步骤：

a.通过图像采集装置采集自动行走设备当前位置的环境图像信息；

b.通过所述环境图像信息判断自动行走设备当前位置周围是否存在停靠站；

c.当自动行走设备当前位置周围存在停靠站时，判断自动行走设备与停靠站是否正对；

d.当自动行走设备与停靠站正对时，控制自动行走设备沿与停靠站正对的方向朝停靠站靠近。

2.根据权利要求1所述的对接方法，其特征在于，步骤b包括，b1)识别环境图像信息中是否包含预设颜色；b2)当环境图像信息中包含预设颜色时，提取具有预设颜色的子区域；b3)获取子区域的轮廓；b4)判断子区域的轮廓与预设轮廓是否匹配；b5)当所述子区域的轮廓与预设轮廓匹配时，判断自动行走设备当前位置周围存在停靠站。

3.根据权利要求2所述的对接方法，其特征在于，步骤b3)包括，根据预设颜色对所述子区域进行灰度处理获得灰度图像，对灰度图像进行梯度差分处理获得子区域的轮廓。

4.根据权利要求2所述的对接方法，其特征在于，步骤b4)包括，获取表征子区域的轮廓的特征量；判断所述特征量与预设特征量是否匹配；根据特征量与预设特征量是否匹配的结果，判断子区域的轮廓与预设轮廓是否匹配。

5.根据权利要求4所述的对接方法，其特征在于，所述子区域的轮廓包括子区域的边界轮廓和子区域的内部轮廓，所述特征量表征所述子区域的边界轮廓或内部轮廓中的至少一个。

6.根据权利要求5所述的对接方法，其特征在于，所述特征量为所述子区域的边界轮廓的参数、内部轮廓的参数、或边界轮廓的参数与内部轮廓的参数之间的比值中的至少一个，所述参数包括长度、高度、形状、面积中的至少一个。

7.根据权利要求2所述的对接方法，其特征在于，所述预设轮廓根据沿与安装平面平行的方向在预设角度范围内停靠站在垂直于安装平面的平面上的投影设定。

8.根据权利要求1所述的对接方法，其特征在于，所述停靠站包括设置在停靠站主体的外表面的特征部分，所述步骤c包括，识别环境图像信息中停靠站的特征部分相对环境图像信息的中轴线的位置关系，判断所述位置关系是否满足预设条件，当所述位置关系满足预设条件时，判断自动行走设备与停靠站正对。

9.根据权利要求8所述的对接方法，其特征在于，所述特征部分为停靠站的导电端子，所述导电端子用于当自动行走设备与停靠站对接成功时电性连接停靠站和自动行走设备。

10.根据权利要求9所述的对接方法，其特征在于，所述导电端子包括第一端子和第二端子，环境图像信息中第一端子与环境图像信息的中轴线的距离为第一距离，第二端子与环境图像信息的中轴线的距离为第二距离，所述预设条件为环境图像信息中第一端子和第二端子分别位于环境图像信息的中轴线的两侧，且第一距离与第二距离的比值为预设比值。

11.根据权利要求9所述的对接方法，其特征在于，所述预设条件为所述导电端子位于环境图像信息的中轴线上。

12.根据权利要求8所述的对接方法，其特征在于，所述特征部分为与底座垂直设置的支撑臂，所述支撑臂沿与自动行走设备正对的方向具有第一侧边和第二侧边，环境图像信息中，第一侧边与环境图像信息的中轴线的距离为第一间隔，第二侧边与环境图像信息的中轴线的距离为第二间隔，所述预设条件为第一间隔与第二间隔的比值为预设比值。

13.一种自动工作系统，包括停靠站和可以与停靠站对接的自动行走设备，其特征在于，

停靠站包括，

底座，包括安装平面，通过安装平面将停靠站主体安装于固定位置；

特征部分，设置于停靠站主体的外表面；

自动行走设备包括，

图像采集装置，采集自动行走设备当前位置的环境图像信息；

主控模块，接收图像采集装置传递的环境图像信息，包括第一判断组件、第二判断组件、信号发送单元以及存储单元，

存储单元，存储有预设参数；

第一判断组件，根据所述环境图像信息和预设参数判断自动行走设

备当前位置周围是否存在停靠站；

第二判断组件，根据所述环境图像信息和预设参数判断自动行走设

备与停靠站是否正对；

信号发送单元，根据第一判断组件和第二判断组件的判断结果发送

相应的控制信号；

行走模块，接收所述控制信号，并根据所述控制信号驱动自动行走的行走。

14.根据权利要求13所述的自动工作系统，其特征在于，所述预设参数包括预设轮廓，所述第一判断组件包括颜色识别单元、区域提取单元、轮廓获取单元、轮廓判断单元，所述颜色识别单元识别环境图像信息中是否包含预设颜色，区域提取单元提取具有预设颜色的子区域，轮廓获取单元获取子区域的轮廓，轮廓判断单元判断子区域的轮廓与预设轮廓是否匹配，当所述子区域的轮廓与预设轮廓匹配时，判断自动行走设备当前位置周围存在停靠站。

15.根据权利要求14所述的自动工作系统，其特征在于，所述轮廓获取单元包括灰度处理电路和梯度差分处理电路，所述灰度处理电路根据预设颜色对所述子区域进行灰度处理获得灰度图像，梯度差分处理电路对灰度图像进行梯度差分处理获得子区域的轮廓。

16.根据权利要求14所述的自动工作系统，其特征在于，所述轮廓判断单元包括特征量获取电路、特征量匹配电路，所述特征量获取电路获取表征子区域的轮廓的特征量，特征量匹配电路判断所述特征量与预设特征量是否匹配，当所述特征量与预设特征量匹配时，轮廓判断单元判断子区域的轮廓与预设轮廓。

17.根据权利要求16所述的自动工作系统，其特征在于，所述子区域的轮廓包括子区域的边界轮廓和子区域的内部轮廓，所述特征量表征所述子区域的边界轮廓或内部轮廓中的至少一个。

18.根据权利要求17所述的自动工作系统，其特征在于，所述特征量为所述子区域的边界轮廓的参数、内部轮廓的参数、或边界轮廓的参数与内部轮廓的参数之间的比值中的至少一个，所述参数包括长度、高度、形状、面积中的至少一个。

19.根据权利要求14所述的自动工作系统，其特征在于，所述预设轮廓根据沿与安装平面平行的方向在预设角度范围内停靠站在垂直于安装平面的平面上的投影设定。

20.根据权利要求13所述的自动工作系统，其特征在于，所述预设参数包括预设条件，第二判断组件包括特征识别单元和特征判断单元，特征识别单元识别环境图像信息中停靠站的特征部分相对环境图像信息的中轴线的位置关系，特征判断单元所述位置关系是否满足预设条件，当所述位置关系满足预设条件时，第二判断组件判断自动行走设备与停靠站正对。

21.根据权利要求20所述的自动工作系统，其特征在于，所述特征部分为停靠站的导电端子，所述导电端子用于当自动行走设备与停靠站对接成功时电性连接停靠站和自动行走设备。

22.根据权利要求21所述的自动工作系统，其特征在于，所述导电端子包括第一端子和第二端子，所述环境图像信息中第一端子与环境图像信息的中轴线的距离为第一距离，第二端子与环境图像信息的中轴线的距离为第二距离，所述预设条件为第一距离与第二距离的比值为预设比值。

23.根据权利要求21所述的自动工作系统，其特征在于，所述预设条件为所述导电端子位于环境图像信息的中轴线上。

24.根据权利要求20所述的自动工作系统，其特征在于，所述特征部分为与底座垂直设置的支撑臂，所述支撑臂沿与自动行走设备正对的方向具有第一侧边和第二侧边，环境图像信息中，第一侧边与环境图像信息的中轴线的距离为第一间隔，第二侧边与环境图像信息的中轴线的距离为第二间隔，所述预设条件为第一间隔与第二间隔的比值为预设比值。