CN105242670A - 具有自动返回充电功能的机器人、系统及对应方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有自动返回充电功能的机器人、系统及对应方法，该机器人包括机器人主机、摄像头、处理器；机器人主机内装有可充电电池、充电单元、以及驱动单元；摄像头设置在机器人主机上，用于拍摄与外部充电基座配套设置的预设标识，充电基座可与充电单元配合实现充电功能；处理器与摄像头连接，接收摄像头输出的拍摄信息，并根据所拍摄的预设标识来确定充电基座的方向及距离，并在需要充电时发送控制命令至驱动单元，进而控制机器人主机向充电基座靠近，直至充电基座与充电单元配合而实现充电功能。本发明基于对预设标识的智能分析，寻找到充电基座，靠近对齐，实现自动充电。

Description

具有自动返回充电功能的机器人、系统及对应方法

技术领域

本发明涉及人工智能领域，更具体地说，涉及具有自动返回充电功能的机器人、系统及对应方法。

背景技术

目前的各种需要充电的机器人，其自动充电是通过充电基座不断发出信号，然后自动扫地机顶部的接收器接收到信号，最终找到“回家”的路；在清扫机器人领域主要是利用3种定位技术：红外线定位、蓝牙定位、雷达定位；目前市面上70％左右的机型都是采用红外线定位。

红外线定位虽然精度较高，但由于是这种光线无法穿透物体，使得红外线只能够在视距范围内定位，就像我们的电视机遥控器用的红外线一样，如果有东西遮挡就失去了信号。对于智能吸尘器而言，它经常工作在灰尘噗噗的环境中，一些尘埃碎屑很容易对机身上的红外线接收窗产生干扰，并且红外线在传输过程中容易受到室内荧光灯干扰，所以会出现智能吸尘器无法找到充电基座的情况发生。

另外一种自动扫地机是采用超声波定位来寻找充电基座，超声波主要通过反射式测距来定位物体，类似于蝙蝠通过三角定位来计算物体和自己的距离，超声波测距受多径效应和非视距传播影响很大，对电路的制造成本要求较高，目前很少有机器人吸尘器是采用这种原理。

还有一种就是蓝牙技术了，蓝牙通过测量型号的强度来定位，它的功率比较低，通过蓝牙制造的定位系统体积比较小、非常容易集成在自动扫地机电路中，采用这种技术，它不容易受视距的影响，也就是即便有障碍物阻挡，也能够在直线距离内实现定位。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种具有自动返回充电功能的机器人、系统及对应方法，基于对预设标识的智能分析，寻找到充电基座，靠近对齐，实现自动充电。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种具有自动返回充电功能的机器人，包括机器人主机，所述机器人主机内装有可充电电池、充电单元、以及驱动单元；还包括：

摄像头，设置在所述机器人主机上，用于拍摄与外部充电基座配套设置的预设标识，所述充电基座可与所述充电单元配合实现充电功能；

处理器，与所述摄像头连接，接收所述摄像头输出的拍摄信息，并根据所拍摄的预设标识来确定所述充电基座的方向及距离，并在需要充电时发送控制命令至所述驱动单元，进而控制所述机器人主机向所述充电基座靠近，直至所述充电基座与所述充电单元配合而实现充电功能。

优选地，所述处理器包括：

图像分析处理模块，用于接收所述摄像头输出的所述拍摄信息，进行分析后根据所拍摄的预设标识的长宽畸变确定所述机器人主机与所述充电基座的偏离角度数据，并将所述偏离角度数据输出，且在所述长宽畸变最小时将所述拍摄信息输出；

控制模块，与所述图形分析处理模块、所述机器人主机通信连接，用于接收所述图像分析处理模块输出的所述偏离角度数据，发送控制命令至所述驱动单元，以控制所述机器人主机向所述充电基座靠近。

优选地，所述摄像头内设有通信模块，用于接收用户指令，并将所述用户指令转发至所述处理器。

优选地，所述通信模块为WIFI模块。

优选地，所述处理器还包括：

匹配模块，用于接收图像分析处理模块输出的所述拍摄信息，并将所述拍摄信息与预存的充电基座相关场景信息匹配，当所述拍摄信息与预存的充电基座相关场景信息拟合时，控制所述充电单元与所述充电基座配合开始充电；

计算模块，与所述图像分析处理模块、所述匹配模块通信连接，用于接收所述图像分析处理模块输出的所述拍摄信息，计算所拍摄的预设标识在所拍摄画面中的面积，并根据所拍摄的预设标识在所拍摄画面中的面积计算所述机器人主机与所述充电基座的距离，当所述距离达到预设的距离时，将所述拍摄信息输出至所述匹配模块，控制所述匹配模块开始工作。

本发明还提供一种具有自动返回充电功能的系统，包括充电基座和上述的具有自动返回充电功能的机器人，所述充电基座上设置有预设标识。

本发明还提供一种自动返回充电的方法，包括下述步骤：

S100、拍摄与外部充电基座配套设置的预设标识；

S200、根据所拍摄的预设标识确定所述充电基座的方向及距离，控制机器人主机向所述充电基座靠近，直至所述充电基座与所述充电单元配合而实现充电功能。

优选地，所述步骤S200包括下述步骤：

S210、根据所拍摄的预设标识的长宽畸变确定所述机器人主机与所述充电基座的偏离角度数据；

S220、根据所述偏离角度数据控制所述机器人主机向所述充电基座靠近。

优选地，所述步骤S200还包括下述步骤：

S201、当所述长宽畸变最小时，计算所拍摄的预设标识在所拍摄画面中的面积，并根据所拍摄的预设标识在所拍摄画面中的面积计算所述机器人主机与所述充电基座的距离；

S202、当所述机器人主机与所述充电基座的距离达到预设的距离时，将所述拍摄信息与预存的充电基座相关场景信息匹配，当所述拍摄信息与预存的充电基座相关场景信息拟合时，控制所述机器人主机开始充电。

实施本发明，具有以下有益效果：通过摄像头拍摄与外部充电基座配套设置的预设标识，处理器根据所拍摄的预设标识确定所述充电基座的方向及距离，控制所述机器人主机向所述充电基座靠近，直至所述充电基座与所述充电单元配合而实现充电功能；基于对预设标识的智能分析，寻找到充电基座，靠近对齐，实现自动充电。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明具有自动返回充电功能的机器人的原理框图；

图2是本发明自动返回充电的方法流程图一；

图3是本发明自动返回充电的方法流程图二；

图4是本发明自动返回充电的方法流程图三。

具体实施方式

如图1所示，在本发明的具有自动返回充电功能的机器人第一实施例中，具有自动返回充电功能的机器人包括机器人主机100、摄像头200、处理器300。

机器人主机100内装有可充电电池、充电单元、以及驱动单元。

摄像头200设置在机器人主机100上，用于拍摄与外部充电基座配套设置的预设标识，充电基座可与充电单元配合实现充电功能。这里预设标识可以是易于图像识别的文字信息、二维码信息，或者其他形状标识符号。

处理器300与摄像头200连接，接收摄像头200输出的拍摄信息，并根据所拍摄的预设标识来确定充电基座的方向及距离，并在需要充电时发送控制命令至驱动单元，进而控制机器人主机100向充电基座靠近，直至充电基座与充电单元配合而实现充电功能。

进一步地，处理器300包括：图像分析处理模块310、控制模块320。

图像分析处理模块310用于接收摄像头200输出的拍摄信息，进行分析后根据所拍摄的预设标识的长宽畸变确定机器人主机100与充电基座的偏离角度数据，并将该偏离角度数据输出，且在所拍摄的预设标识的长宽畸变最小时将拍摄信息输出。其中，在所拍摄的预设标识的长宽畸变最小时，视为机器人主机100正对充电基座。

控制模块320与图形分析处理模块、机器人主机100通信连接，用于接收图像分析处理模块310输出的偏离角度数据，发送控制命令至驱动单元，以控制机器人主机100向充电基座靠近。

进一步地，摄像头200内设有通信模块400，用于接收用户指令，并将用户指令转发至处理器300。当机器人主机100不在充电基座所在的区域时，处理器300根据所接收的用户指令发送控制命令至驱动单元，控制机器人主机100向充电基座靠近，当机器人主机100出现在充电基座所在的区域时，摄像头200便可以拍摄到与充电基座配套的预设标识，处理器300又可以自动控制机器人主机100向充电基座靠近。此时处理器300还发送信号至用户终端，告知用户机器人机器人可自动返回充电基座，此外，用户还可以继续发送指令至机器人控制机器人向充电基座靠近。在实际应用中，用户可通过手机、电脑等终端远程高清可视化对机器人控制。

进一步地，通信模块400为WIFI模块。

进一步地，处理器300还包括：匹配模块330、计算模块340。

匹配模块330用于接收图像分析处理模块310输出的拍摄信息，并将拍摄信息与预存的充电基座相关场景信息匹配，当拍摄信息与预存的充电基座相关场景信息拟合时，此时机器人主机100正好与充电基座紧密结合，控制充电单元与充电基座配合开始充电。

计算模块340与图像分析处理模块310、匹配模块330通信连接，用于接收图像分析处理模块310输出的拍摄信息，计算所拍摄的预设标识在摄像头200所拍摄画面中的面积，并根据所拍摄的预设标识在所拍摄画面中的面积计算机器人主机100与充电基座的距离，当距离达到预设的距离时，将拍摄信息输出至匹配模块330，控制匹配模块330开始工作。

本发明还提供一种具有自动返回充电功能的系统，该系统包括充电基座和上述的具有自动返回充电功能的机器人，充电基座上设置有预设标识。

本发明还提供一种自动返回充电的方法，如图2所示，包括下述步骤：

S100、拍摄与外部充电基座配套设置的预设标识。该步骤由摄像头200执行。

S200、根据所拍摄的预设标识确定充电基座的方向及距离，控制机器人主机(100)向充电基座靠近，直至充电基座与充电单元配合而实现充电功能。该步骤由处理器300执行。

进一步地，步骤S200如图3所示，包括下述步骤：

S210、根据所拍摄的预设标识的长宽畸变确定机器人主机100与充电基座的偏离角度数据。具体而言，该步骤由处理器300的图像分析处理模块310执行，同时图像分析处理模块310将该偏离角度数据输出至控制模块320。

S220、根据偏离角度数据控制机器人主机100向充电基座靠近。该步骤由处理器300的控制模块320执行。

进一步地，步骤S200如图4所示，还包括下述步骤：

S201、当长宽畸变最小时，计算所拍摄的预设标识在所拍摄画面中的面积，并根据所拍摄的预设标识在所拍摄画面中的面积计算机器人主机100与充电基座的距离。该步骤由处理器300的计算模块340执行。

S202、当机器人主机100与充电基座的距离达到预设的距离时，将拍摄信息与预存的充电基座相关场景信息匹配，当拍摄信息与预存的充电基座相关场景信息拟合时，控制机器人主机100开始充电。该步骤由处理器300的匹配模块330执行。

综上所述，本发明通过摄像头200拍摄外部充电基座的预设标识，处理器300根据所拍摄的预设标识的长宽畸变计算机器人主机100与充电基座之间的偏离角度数据控制机器人主机100向充电基座靠近，当在所拍摄的预设标识的长宽畸变最小时，视为机器人主机100正对充电基座，再计算所拍摄的预设标识在摄像头200所拍摄画面中的面积计算机器人主机100与充电基座的距离，当该距离达到预设距离时，将拍摄信息与预存的充电基座相关场景信息进行匹配，达到最佳拟合时，此时机器人主机100正好与充电基座紧密结合，控制充电单元与充电基座配合开始充电。整个过程基于对预设标识的智能分析，寻找到充电基座，靠近对齐，紧密接触，实现自动充电。

本发明使用高清网络摄像头作为自动返回充电基座，能大大提高识别的准确率，通过对预设标识的识别，可获取场景中的更多信息量，可以在同一场地识别多个充电基座，找到适合自己的充电基座进行充电。

此外，高清摄像头不仅是机器人的视觉装置，使用户用手机，电脑通过internet网络远程高清可视化操作机器人的运动。本发明的机器人可适用于智能扫地机器人，智能割草机，智能巡逻机器人，以及其他各种可自主移动的智能机器人。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种具有自动返回充电功能的机器人，包括机器人主机（100），所述机器人主机（100）内装有可充电电池、充电单元、以及驱动单元；其特征在于，还包括：

摄像头（200），设置在所述机器人主机（100）上，用于拍摄与外部充电基座配套设置的预设标识，所述充电基座可与所述充电单元配合实现充电功能；

处理器（300），与所述摄像头（200）连接，接收所述摄像头（200）输出的拍摄信息，并根据所拍摄的预设标识来确定所述充电基座的方向及距离，并在需要充电时发送控制命令至所述驱动单元，进而控制所述机器人主机（100）向所述充电基座靠近，直至所述充电基座与所述充电单元配合而实现充电功能。

2.根据权利要求1所述的具有自动返回充电功能的机器人，其特征在于，所述处理器（300）包括：

图像分析处理模块（310），用于接收所述摄像头（200）输出的所述拍摄信息，进行分析后根据所拍摄的预设标识的长宽畸变确定所述机器人主机（100）与所述充电基座的偏离角度数据，并将所述偏离角度数据输出，且在所述长宽畸变最小时将所述拍摄信息输出；

控制模块（320），与所述图形分析处理模块、所述机器人主机（100）通信连接，用于接收所述图像分析处理模块（310）输出的所述偏离角度数据，发送控制命令至所述驱动单元，以控制所述机器人主机（100）向所述充电基座靠近。

3.根据权利要求1所述的具有自动返回充电功能的机器人，其特征在于，所述摄像头（200）内设有通信模块（400），用于接收用户指令，并将所述用户指令转发至所述处理器（300）。

4.根据权利要求1所述的具有自动返回充电功能的机器人，其特征在于，所述通信模块（400）为WIFI模块。

5.根据权利要求2所述的具有自动返回充电功能的机器人，其特征在于，所述处理器（300）还包括：

匹配模块（330），用于接收图像分析处理模块（310）输出的所述拍摄信息，并将所述拍摄信息与预存的充电基座相关场景信息匹配，当所述拍摄信息与预存的充电基座相关场景信息拟合时，控制所述充电单元与所述充电基座配合开始充电；

计算模块（340），与所述图像分析处理模块（310）、所述匹配模块（330）通信连接，用于接收所述图像分析处理模块（310）输出的所述拍摄信息，计算所拍摄的预设标识在所拍摄画面中的面积，并根据所拍摄的预设标识在所拍摄画面中的面积计算所述机器人主机（100）与所述充电基座的距离，当所述距离达到预设的距离时，将所述拍摄信息输出至所述匹配模块（330），控制所述匹配模块（330）开始工作。

6.一种具有自动返回充电功能的系统，其特征在于，包括充电基座和权利要求1-5所述的具有自动返回充电功能的机器人，所述充电基座上设置有预设标识。

7.一种自动返回充电的方法，其特征在于，包括下述步骤：

S100、拍摄与外部充电基座配套设置的预设标识；

S200、根据所拍摄的预设标识确定所述充电基座的方向及距离，控制机器人主机（100）向所述充电基座靠近，直至所述充电基座与所述充电单元配合而实现充电功能。

8.根据权利要求7所述的自动返回充电的方法，其特征在于，所述步骤S200包括下述步骤：

S210、根据所拍摄的预设标识的长宽畸变确定所述机器人主机（100）与所述充电基座的偏离角度数据；

S220、根据所述偏离角度数据控制所述机器人主机（100）向所述充电基座靠近。

9.根据权利要求8所述的自动返回充电的方法，其特征在于，所述步骤S200还包括下述步骤：

S201、当所述长宽畸变最小时，计算所拍摄的预设标识在所拍摄画面中的面积，并根据所拍摄的预设标识在所拍摄画面中的面积计算所述机器人主机（100）与所述充电基座的距离；

S202、当所述机器人主机（100）与所述充电基座的距离达到预设的距离时，将所述拍摄信息与预存的充电基座相关场景信息匹配，当所述拍摄信息与预存的充电基座相关场景信息拟合时，控制所述机器人主机（100）开始充电。