CN107598927A - 太阳能面板清扫机器人直行判定装置及其判定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种太阳能面板清扫机器人直行判定装置及其判定方法，其中所述太阳能面板清扫机器人包括车体和判定装置，所述车体在至少一太阳能面板上行驶或驻留。所述判定装置包括图像采集单元和图像识别处理单元，其中所述图像采集单元设置在所述车体上，用于采集所述车体行走路线上的太阳能面板的表面图像信息。所述图像识别处理单元用于处理所述图像信息，进而判断所述车体是否在所述太阳能面板按规划路线中的直线方向行进。
Description
技术领域
本发明涉及清扫机器人领域，特别涉及一种太阳能面板清扫机器人使用的直行判定装置及其判定方法。
背景技术
在化石燃料日趋减少的情况下，作为一种新兴的可再生能源的太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，近十年来，太阳能应用技术在世界各国都得到迅猛发展。太阳能面板是指利用半导体材料在光照条件下发生的光生伏特效应(photovoltaic)将太阳能直接转换为电能的器件。有太阳光的地方就能发电，因此太阳能面板适用于从大型发电站到小型便携式充电器等多种场合，近年来得到飞速发展。
太阳能面板的工作环境只能是户外，影响其工作的最大问题并不是风雨雷电，而是常年累积的灰尘。太阳能面板上附着有灰尘或其它附着物，会影响面板板的透光率，阻碍光电效率，从而会严重影响面板直接获取阳光的效率，降低面板的能量吸收和转换效率，降低发电效率。现有技术的太阳能面板在使用中只能依靠人工定期完成清理工作，由于太阳能面板面积较大、大型电站同时使用的面板较多，而灰尘会反复累积，需要反复清洗；因此人力成本很高、清理效率低、清理效果较差。在很多场合，为了提高空间利用率，太阳能面板都是利用支架设置在高处，这就给清理工作带来更大的难度和风险。很多太阳能面板的用户为了降低清理成本只能选择不清理，这样只能被迫承担灰尘导致的电能损耗。这样，就需要有一个新的自动清理设备，对太阳能面板进行自动清理。
对此，业界开发出了一种新型的清扫机器人来进行太阳能面板的清洁，具体可参看中国专利申请201610836028.8号所揭示的相关内容。但随着这种清扫机器人在实际中的不断使用，业界也发现其需要进行新型功能的研发，来克服实际遇到的各种问题，
例如，由于为了保证发电功率，通常都是若干太阳能面板相连设置，这就使得连在一起的太阳能面板的整体面积较大，因而使得其发电功率较大。但是，太阳能面板面积增大的同时也会使得其上存有各种异物的可能性很大，而当所述清扫机器人触碰到这些异物后并对其进行清扫后，可能会因所述异物的存在而使得其规划的行走路线发生一定角度的偏移。发生行进角度偏移的所述清扫机器人，则会不可避免的漏掉一些太阳能面板的待清扫区域，使得其对于整个太阳能面板区域的清扫不彻底，进而在一定程度上，影响所述太阳能面板的发电效率。
因此，确有必要来开发一种新型的太阳能面板清扫机器人直行判定装置及其判定方法，来克服现有技术中的缺陷。
发明内容
本发明的一个目的在于，提供一种太阳能面板清扫机器人直行判定装置，用以纠正所在清扫机器人在所处太阳能面板行进时容易出现的行进角度偏移问题，使其能够一直按照规划的直行行进路线行走，从而能够对其所处的太阳能面板进行全面的无遗漏的清扫。
为解决上述问题，本发明提供一种太阳能面板清扫机器人直行判定装置，其中所述太阳能面板清扫机器人包括车体，所述车体在至少一太阳能面板上行驶或驻留。所述太阳能面板为矩形，其边缘处设有四条边框线，其内设有彼此垂直的经线及纬线，其中所述经线及所述纬线形成一面板坐标系。其中所述判定装置包括图像采集单元和图像分析处理单元，其中所述图像采集单元采集所述车体行进方向上的所处太阳能面板表面图像信息，其中所述图像信息中包括所处太阳能面板的经纬线信息，并将所述图像信息发送给所述图像分析处理单元。所述图像分析处理单元识别所述图像信息中的向前延伸的直线信息，然后计算识别出的每一直线在当前所述经纬坐标系下的角度，并保留其中识别出的所述直线开始点与结束点的Y坐标相差第一阙值并且X坐标相差第二阙值的线为合格线。将所述合格线的角度值按大小排序并取其中位值或是平均值，计算所述中位值或是平均值与预设垂直线角度的差值。其中当所述角度差值在设定的阙值范围时，则判定所述车体是在按直线方向行进；若是角度差值大于所述阙值范围的边界值并且为负，则判定所述车体判定车体方向向右偏移，需要向左纠正；若是角度差值大于所述阙值范围边界值并且为正，则判定所述车体判定车体方向向左偏移，需要向右纠正。
进一步的，在不同实施方式中，其中所述图像采集单元设置在所述车体前部的正中位置处。其中所述图像采集单元包括但不限于摄像头。
进一步的，在不同实施方式中，其中所述车体上设置有壳体，所述壳体将所述图像采集单元罩设于其内，所述壳体上设置有开窗部，所述图像采集单元通过所述开窗部采集其前方的太阳能面板的表面图像信息。
进一步的，在不同实施方式中，其中所述图像采集单元采集的图像为被所述太阳能面板上的经、纬线包围的梯形区域，该梯形区域对应所述太阳能面板上的一个正方形区域。
进一步的，在不同实施方式中，其中所述图像分析处理单元在收到所述采集到的图像后，会对其进行透视转换为标准面板图片，将所述图像中的梯形区域转换为标准面板图片上的正方形区域。
进一步的，在不同实施方式中，其中所述图像分析处理单元识别所述图像中向前延伸的直线信息是利用霍夫变换算法识别所述图像中的正方形区域中的向前延伸的直线，而识别出的所述直线为霍夫线。
进一步的，在不同实施方式中，其中所述合格线取平均值的方式是除去其中的一个最大值和一个最小值，然后取平均值。
进一步的，在不同实施方式中，其中所述合格线取中位值的方式是将获得的角度数据按大小排序，然后取中间顺序的角度即为所述中位值。
进一步的，在不同实施方式中，其中所述合格线的角度是指所述霍夫线和所述预设垂直线间的夹角。
进一步的，本发明的又一个实施方式提供了一种太阳能面板清扫机器人直行判定方法，其中所述太阳能面板清扫机器人包括车体，所述车体在至少一太阳能面板上行驶或驻留。所述太阳能面板为矩形，其边缘处设有四条边框线，其内设有彼此垂直的经线及纬线，其中所述经线及所述纬线形成一面板坐标系，其包括图像采集步骤以及图像分析处理步骤。其中所述图像采集步骤为采集所述车体行进方向上的所处太阳能面板表面图像信息，其中所述图像信息中包括所处面板的经纬线信息，并将所述图像信息发送给所述图像分析处理单元。所述图像分析处理步骤为所述图像分析处理单元识别所述图像信息中的向前延伸的直线信息，然后计算识别出的每一直线在当前所述经纬坐标系下的角度，并保留其中识别出的所述直线开始点与结束点的Y坐标相差第一阙值并且X坐标相差第二阙值的线为合格线。将所述合格线的角度值按大小排序并取其中位值或是平均值，计算所述中位值或是平均值与预设垂直线角度的差值。其中当所述角度差值在设定的阙值范围时，则判定所述车体是在按直线方向行进；若是角度差值大于所述阙值范围的边界值并且为负，则判定所述车体判定车体方向向右偏移，需要向左纠正；若是角度差值大于所述阙值范围边界值并且为正，则判定所述车体判定车体方向向左偏移，需要向右纠正。
进一步的，在不同实施方式中，其中在所述图像采集步骤中，采集到的所述图像为被所述太阳能面板上的经、纬线包围的梯形区域，该梯形区域对应所述太阳能面板上的一个正方形区域。
进一步的，在不同实施方式中，其中在所述图像分析处理步骤中，所述图像分析处理单元在收到所述采集到的图像后，会对其进行透视转换为标准面板图片，将所述图像中的梯形区域转换为标准太阳能面板图片上的正方形区域。
进一步的，在不同实施方式中，其中在所述图像分析处理步骤中，所述图像分析处理单元识别所述图像中向前延伸的直线信息是利用霍夫变换算法检测所述图像中的正方形区域中的向前延伸的直线，而识别出的所述直线为霍夫线。
进一步的，在不同实施方式中，其中所述合格线取平均值的方式是除去其中的一个最大值和一个最小值，然后取平均值。
进一步的，在不同实施方式中，其中所述合格线取中位值的方式是将获得的角度数据按大小排序，然后取中间顺序的角度即为所述中位值。
进一步的，在不同实施方式中，其中所述合格线的角度是指所述霍夫线和所述预设垂直线间的夹角。
本发明优点在于，提供一种太阳能面板清扫机器人直行判定装置及其判定方法，其通过对采集到的图像信息中识别出的坐标经纬线（即合格线）与预设垂直线之间的角度差值来判定其车体是否在按直线方向行进。其中当所述角度差值在设定的阙值范围时，则判定所述车体是在按直线方向行进；若是角度差值大于阙值并且为负，则判定所述车体判定车体方向向右偏移，需要向左纠正；若是角度差值大于阙值并且为正，则判定所述车体判定车体方向向左偏移，需要向右纠正。
本发明涉及的所述判定装置以及判定方法，可以有效的纠正所述车体在所处太阳能面板上的行进方向，使得其能按照规定的路线直行行进，从而可以对所处太阳能面板进行全面有效的清扫，进而在一定程度上，提高被其清扫过的所述太阳能面板的发电效率。
附图说明
图1为本发明实施例中清扫机器人的结构示意图，其中其位于太阳能面板上；
图2为图1所示的清扫机器人的剖视图。
图中部件编号如下：
太阳能面板清扫机器人/清扫机器人/机器人100，太阳能面板200，边框线210，经线211，纬线212；
车体10，壳体11，开窗部110，图像采集单元12。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的优选实施例，证明本发明可以实施，所述实施例可以向本领域中的技术人员完整介绍本发明，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一部件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是附图中的方向，只是用来解释和说明本发明，而不是用来限定本发明的保护范围。
当某些部件被描述为“在”另一部件“上”时，所述部件可以直接置于所述另一部件上；也可以存在一中间部件，所述部件置于所述中间部件上，且所述中间部件置于另一部件上。当一个部件被描述为“安装至”或“连接至”另一部件时，二者可以理解为直接“安装”或“连接”，或者一个部件通过一中间部件间接“安装至”、或“连接至”另一个部件。
如图1、2所示，本发明涉及的一个实施例提供了一种太阳能面板清扫机器人直行判定装置，其中所述太阳能面板清扫机器人100包括车体10，所述车体在至少一太阳能面板200上行驶或驻留。所述太阳能面板为矩形，其边缘处设有四条边框线210，其内设有彼此垂直的经线211及纬线212，其中所述经线211及所述纬线212形成一面板坐标系。
其中所述判定装置包括图像采集单元和图像分析处理单元，其中所述图像采集单元采集所述车体10行进方向上的所处太阳能面板表面图像信息，并将所述图像信息发送给所述图像分析处理单元，其中所述图像信息中包括所处太阳能面板200的经、纬线211、212信息。
其中，在一个实施方式中，所述车体10上设置有壳体11，所述壳体11将所述图像采集单元12罩设于其内，所述图像采集单元12设置在车体10的前部正中位置。所述壳体11上设置有开窗部110，所述图像采集单元12通过所述开窗部110采集其前方的太阳能面板200的表面图像信息。其中所述采集的图像为被所述太阳能面板200上的经纬线包围的梯形区域，该梯形区域对应所述太阳能面板200上的一个正方形区域。
具体的，所述图像采集单元12包括摄像头。所述摄像头每隔设定时间采集所述太阳能面板的表面图像，具体可以是，每隔500毫秒取一帧图片，但不限于，具体设定时间可随实际需要而定。
其中所述图像采集单元优选设置在所述车体10上，但不限于。所述图像分析处理单元在收到所述采集到的图像后，会对其进行透视转换为标准面板图片，将所述图像中的梯形区域转换为标准面板图片上的正方形区域。
进一步的，所述图像分析处理单元会利用霍夫变换算法检测所述图像中的正方形区域中的向前延伸的直线，识别出的这些直线也可称为为霍夫线。然后计算识别出的每一直线在当前所述经纬坐标系下的角度，并保留其中识别出的所述直线开始点与结束点的Y坐标相差第一阙值并且X坐标相差第二阙值的线为合格线。其中所述第一阙值可以是15，所述第二阙值可以是10，但不限于，具体可随需要而定。
进一步的，将所述合格线的角度值按大小排序并取其中位值或是平均值，计算所述中位值或是平均值与预设垂直线角度的差值。其中，所述合格线取平均值的方式可以是除去其中的一个最大值和一个最小值，然后取平均值。其中所述合格线取中位值的方式是将获得的角度数据按大小排序，然后取中间顺序的角度即为所述中位值。而其中所述合格线的角度是指所述霍夫线和所述预设垂直线间的夹角。
其中当所述角度差值在设定的阙值范围时，则判定所述车体是在按直线方向行进；若是角度差值大于所述阙值范围的边界值并且为负，则判定所述车体判定车体方向向右偏移，需要向左纠正；若是角度差值大于所述阙值范围边界值并且为正，则判定所述车体判定车体方向向左偏移，需要向右纠正。
在一个具体实施方式中，其中所述角度阙值范围可以是正负0.1度。具体来说，当该差值大于-0.1度且小于0.1时，判定车体行进方向为直线；当该差值大于0.1度时，判定车体方向向左偏移，需要向右纠正；当该差值小于-0.1度时，判定车体方向向右偏移，需要向左纠正。
进一步的，本发明的又一个实施方式提供了一种太阳能面板清扫机器人直行判定方法，其中所述太阳能面板清扫机器人包括车体，所述车体在至少一太阳能面板上行驶或驻留。所述太阳能面板为矩形，其边缘处设有四条边框线，其内设有彼此垂直的经线及纬线，其中所述经线及所述纬线形成一面板坐标系，其包括图像采集步骤以及图像分析处理步骤。
其中所述图像采集步骤为采集所述车体行进方向上的所处太阳能面板表面图像信息，并将所述图像信息发送给所述图像分析处理单元，其中所述图像信息中包括所处面板的经、纬线信息。
其中在所述图像采集步骤中，采集到的所述图像为被所述太阳能面板上的经、纬线包围的梯形区域，该梯形区域对应所述太阳能面板上的一个正方形区域。
其中在所述图像分析处理步骤中，所述图像分析处理单元在收到所述采集到的图像后，会对其进行透视转换为标准面板图片，将所述图像中的梯形区域转换为标准太阳能面板图片上的正方形区域。
进一步的，所述图像分析处理单元会利用霍夫变换算法检测所述图像中的正方形区域中的向前延伸的直线，识别出的这些直线也可称为为霍夫线。然后计算识别出的每一直线在当前所述经纬坐标系下的角度，并保留其中识别出的所述直线开始点与结束点的Y坐标相差第一阙值并且X坐标相差第二阙值的线为合格线。其中所述第一阙值可以是15，所述第二阙值可以是10，但不限于，具体可随需要而定。
进一步的，将所述合格线的角度值按大小排序并取其中位值或是平均值，计算所述中位值或是平均值与预设垂直线角度的差值。其中，所述合格线取平均值的方式可以是除去其中的一个最大值和一个最小值，然后取平均值。其中所述合格线取中位值的方式是将获得的角度数据按大小排序，然后取中间顺序的角度即为所述中位值。而其中所述合格线的角度是指所述霍夫线和所述预设垂直线间的夹角。
其中当所述角度差值在设定的阙值范围时，则判定所述车体是在按直线方向行进；若是角度差值大于所述阙值范围的边界值并且为负，则判定所述车体判定车体方向向右偏移，需要向左纠正；若是角度差值大于所述阙值范围边界值并且为正，则判定所述车体判定车体方向向左偏移，需要向右纠正。
在一个具体实施方式中，其中所述角度阙值范围可以是正负0.1度。具体来说，当该差值大于-0.1度且小于0.1时，判定车体行进方向为直线；当该差值大于0.1度时，判定车体方向向左偏移，需要向右纠正；当该差值小于-0.1度时，判定车体方向向右偏移，需要向左纠正。
本发明提供了一种太阳能面板清扫机器人直行判定装置及其判定方法，其通过对采集到的图像信息中识别出的坐标经纬线与预设垂直线之间的角度差值来判定其车体是否在按直线方向行进。其中当所述角度差值在设定的阙值范围时，则判定所述车体是在按直线方向行进；若是角度差值大于阙值并且为负，则判定所述车体判定车体方向向右偏移，需要向左纠正；若是角度差值大于阙值并且为正，则判定所述车体判定车体方向向左偏移，需要向右纠正。
本发明涉及的所述判定装置以及判定方法，可以有效的纠正所述车体在所处太阳能面板上的行进方向，使得其能按照规定的路线直行行进，从而可以对所处太阳能面板进行全面有效的清扫，进而在一定程度上，提高被其清扫过的所述太阳能面板的发电效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (16)
1.一种太阳能面板清扫机器人直行判定装置，其中所述太阳能面板清扫机器人包括车体，在至少一太阳能面板上行驶或驻留；每一太阳能面板为矩形，其边缘处设有四条可识别边框其内设有彼此垂直的经线及纬线，其中所述经线及所述纬线形成一面板坐标系；其特征在于，
所述判定装置包括图像采集单元和图像分析处理单元，
其中所述图像采集单元采集所述车体行进方向上的所处太阳能面板表面图像信息，并将所述图像信息发送给所述图像分析处理单元，其中所述图像信息中包括所处太阳能面板的经纬线信息；
所述图像分析处理单元识别所述图像信息中的向前延伸的直线信息，然后计算识别出的每一直线在当前所述经纬坐标系下的角度，并保留其中识别出的所述直线开始点与结束点的Y坐标相差第一阙值并且X坐标相差第二阙值的线为合格线；将所述合格线的角度值按大小排序并取其中位值或是平均值，计算所述中位值或是平均值与预设垂直线角度的差值；
其中当所述角度差值在设定的阙值范围时，则判定所述车体是在按直线方向行进；若是角度差值大于所述阙值范围的边界值并且为负，则判定所述车体判定车体方向向右偏移，需要向左纠正；若是角度差值大于所述阙值范围边界值并且为正，则判定所述车体判定车体方向向左偏移，需要向右纠正。
2.如权利要求1所述的判定装置，其特征在于，其中所述图像采集单元设置在所述车体前部的正中位置处。
3.如权利要求1所述的判定装置，其特征在于，其中所述车体上设置有壳体，所述壳体将所述图像采集单元罩设于其内，所述壳体上设置有开窗部，所述图像采集单元通过所述开窗部采集其前方的太阳能面板的表面图像信息。
4.如权利要求1所述的判定装置，其特征在于，其中所述图像采集单元采集的图像为被所述太阳能面板上的经纬线包围的梯形区域，该梯形区域对应所述太阳能面板上的一个正方形区域。
5.如权利要求4所述的判定装置，其特征在于，其中所述图像分析处理单元在收到所述采集到的图像后，会对其进行透视转换为标准面板图片，以将所述图像中的梯形区域转换为标准面板图片上的正方形区域。
6.如权利要求1所述的判定装置，其特征在于，其中所述图像分析处理单元识别所述图像中向前延伸的直线信息是利用霍夫变换算法检测所述图像中的正方形区域中的向前延伸的直线，而识别出的所述直线为霍夫线。
7.如权利要求1所述的判定装置，其特征在于，其中所述合格线取平均值的方式是除去其中的一个最大值和一个最小值，然后取平均值。
8.如权利要求1所述的判定装置，其特征在于，其中所述合格线取中位值的方式是将获得的角度数据按大小排序，然后取中间顺序的角度即为所述中位值。
9.如权利要求6所述的判定装置，其特征在于，其中所述合格线的角度是指所述霍夫线和所述预设垂直线间的夹角。
10.一种太阳能面板清扫机器人直行判定方法，其中所述太阳能面板清扫机器人包括车体，所述车体在至少一太阳能面板上行驶或驻留；所述太阳能面板为矩形，其边缘处设有四条边框线，其内设有彼此垂直的经线及纬线，其中所述经线及所述纬线形成一面板坐标系；其特征在于，
其包括图像采集步骤以及图像分析处理步骤；
其中所述图像采集步骤为采集所述车体行进方向上的所处太阳能面板表面图像信息，并将所述图像信息发送给所述图像分析处理单元，其中所述图像信息中包括所处面板的经纬线信息；
所述图像分析处理步骤为所述图像分析处理单元识别所述图像信息中的向前延伸的直线信息，然后计算识别出的每一直线在当前所述经纬坐标系下的角度，并保留其中识别出的所述直线开始点与结束点的Y坐标相差第一阙值并且X坐标相差第二阙值的线为合格线；将所述合格线的角度值按大小排序并取其中位值或是平均值，计算所述中位值或是平均值与预设垂直线角度的差值；
其中当所述角度差值在设定的阙值范围时，则判定所述车体是在按直线方向行进；若是角度差值大于所述阙值范围的边界值并且为负，则判定所述车体判定车体方向向右偏移，需要向左纠正；若是角度差值大于所述阙值范围边界值并且为正，则判定所述车体判定车体方向向左偏移，需要向右纠正。
11.如权利要求10所述的判定方法，其特征在于，其中在所述图像采集步骤中，采集到的所述图像为被所述太阳能面板上的经纬线包围的梯形区域，该梯形区域对应所述太阳能面板上的一个正方形区域。
12.如权利要求11所述的判定方法，其特征在于，其中在所述图像分析处理步骤中，所述图像分析处理单元在收到所述采集到的图像后，会对其进行透视转换为标准面板图片，以将所述图像中的梯形区域转换为标准太阳能面板图片上的正方形区域。
13.如权利要求10所述的判定方法，其特征在于，其中在所述图像分析处理步骤中，所述图像分析处理单元识别所述图像中向前延伸的直线信息是利用霍夫变换算法检测所述图像中的正方形区域中的向前延伸的直线，而识别出的所述直线为霍夫线。
14.如权利要求10所述的判定方法，其特征在于，其中所述合格线取平均值的方式是除去其中的一个最大值和一个最小值，然后取平均值。
15.如权利要求10所述的判定方法，其特征在于，其中所述合格线取中位值的方式是将获得的角度数据按大小排序，然后取中间顺序的角度即为所述中位值。
16.如权利要求13所述的判定方法，其特征在于，其中所述合格线的角度是指所述霍夫线和所述预设垂直线间的夹角。
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