CN108173308A - 一种机器人充电方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人充电方法及其装置，包括机器人启动充电程序后，机器人上安装的激光雷达周期性地发送覆盖自身扫描角度范围的多束激光；接收充电桩上的反射板反射的回波；依据回波携带的、机器人距离反射板的距离值判断机器人是否正对反射板中心，若是，依据扫描角度处于中心的激光束的回波携带的距离值计算移动距离；控制机器人依据移动距离前进或后退至充电桩进行充电；若不是，依据回波对应的激光束所处的扫描角度以及回波携带的距离值，调整机器人的旋转角度、移动方向以及前进距离，并据此控制机器人进行移动，并继续重复上述操作。本发明能够控制机器人自身进行接触式充电，充电效率高。

Description

一种机器人充电方法及其装置

技术领域

本发明涉及机器人充电技术领域，特别是涉及一种机器人充电方法及其装置。

背景技术

当前，机器人已经进入大规模的应用的时代，特别是无轨导航机器人，由于其便捷、灵活，已经在仓库、无人码头、无人工厂、智能物流展开了应用，无轨导航机器人活动范围广，不用铺设轨道或者磁条是其显著优势。

但是机器人在带给我们便利的同时，由于带电负荷小，耗电大，需要及时为机器人供电。如何方便、智能、高效的为机器人供电成为当前研究的热点。目前无轨导航机器人的充电方案主流的为无线充电，但是基于当前无线充电不成熟，会存在效率过低、充电过慢的特点。

因此，如何提供一种充电效率高的机器人充电方法及其装置是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人充电方法及其装置，能够控制机器人自身进行接触式充电，充电效率更高，充电速度快。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种机器人充电方法，包括：

步骤s1：机器人启动充电程序后，所述机器人前端安装的激光雷达周期性地发送覆盖自身扫描角度范围的多束激光；

步骤s2：接收设置于充电桩上的反射板反射激光束后的回波；

步骤s3：依据所述回波携带的、所述机器人距离所述反射板的距离值判断所述机器人是否正对所述反射板中心，若是，进入步骤s4；若不是，进入步骤s5；

步骤s4：依据扫描角度处于中心的激光束的回波携带的距离值计算移动距离；控制所述机器人依据所述移动距离前进或后退至充电桩进行充电；

步骤s5：依据所述回波对应的激光束所处的扫描角度以及所述回波携带的距离值，调整所述机器人的旋转角度、移动方向以及前进距离，并据此控制所述机器人进行移动；返回步骤s1。

优选地，所述依据所述回波携带的、所述机器人距离所述反射板的距离值判断所述机器人是否正对所述反射板中心的过程具体为：

判断扫描角度处于中心的激光束的回波携带的距离值，是否为接收到的若干束回波携带的距离值中的最小值，若是，则所述机器人正对所述反射板中心，若不是，所述机器人未正对所述反射板中心。

优选地，所述依据所述回波携带的、所述机器人距离所述反射板的距离值判断所述机器人是否正对所述反射板中心的过程具体为：

判断接收到的回波内，扫描角度最大和最小的激光束的回波携带的距离值的差值是否小于预设距离值，若是，则所述机器人正对所述反射板中心，若不是，所述机器人未正对所述反射板中心。

优选地，所述机器人的充电接口设置于自身后端，则所述控制所述机器人依据所述移动距离移动至充电桩进行充电之前还包括：

控制所述机器人旋转180度；

相应的，所述移动距离为后退距离，控制所述机器人依据所述后退距离移动至充电桩进行充电。

优选地，所述接收反射板反射激光束后的回波的过程具体为：

接收激光束遇到障碍物后的反射回波；

从所述反射回波内筛选回波能量等级高于预设级别的回波，作为反射板反射的回波，并保留其携带的距离值，令其他障碍物的反射回波的距离值为零。

优选地，所述依据扫描角度处于中心的激光束的回波携带的距离值计算移动距离；控制所述机器人依据所述移动距离前进或后退至充电桩进行充电的过程具体为：

依据扫描角度处于中心的激光束的回波携带的距离值计算初次移动距离；

控制所述机器人依据所述初次移动距离进行前进或后退；

初次移动完成后，检测是否存在充电信号，若不存在，控制所述机器人继续前进或后退预设的二次移动距离，移动完成后继续检测充电信号；若存在，控制所述机器人前进或后退预设接触距离。

优选地，所述依据扫描角度处于中心的激光束的回波携带的距离值计算初次移动距离过程具体为：

选取扫描角度处于最中间的三个激光束的回波携带的距离值；

计算这三个距离值的平均值；

依据所述平均值计算初次移动距离。

优选地，所述启动充电程序的条件为：

所述机器人的电量小于告警电量。

优选地，所述激光雷达的扫描范围为270°或180°。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种机器人充电装置，包括：

安装于机器人前端的激光雷达，用于在所述机器人启动充电程序后，周期性地发送覆盖自身扫描角度范围的多束激光；

信号接收装置，用于接收设置于充电桩上的反射板反射激光束后的回波并发送至处理器；

所述处理器，用于依据所述回波携带的、所述机器人距离所述反射板的距离值判断所述机器人是否正对所述反射板中心，若是，依据扫描角度处于中心的激光束的回波携带的距离值计算移动距离；控制所述机器人依据所述移动距离前进或后退至充电桩进行充电；若不是，依据所述回波对应的激光束所处的扫描角度以及所述回波携带的距离值，调整所述机器人的旋转角度、移动方向以及前进距离，并据此控制所述机器人进行移动。

本发明提供了一种机器人充电方法及其装置，在机器人启动充电程序后，其前端安装的激光雷达周期性的发射覆盖自身扫描角度范围的多束激光，之后机器人接收充电桩上的反射板反射激光束后的回波携带的距离值，依据该距离值以及回波对应的激光束的扫描角度来不断调整机器人的位置，使最终机器人正对反射板中心，由于反射板设置于充电桩上，故正对反射板等于正对充电桩，之后根据回波携带的距离值，计算机器人的移动距离，并控制其移动(前进或投退)至自身充电插头与充电桩连接，进而实现充电。可见，本发明能够使机器人实现自动接触式充电，相比无线充电的方式，接触式充电显然充电效率更高，充电速度快。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种机器人充电方法的过程的流程图；

图2为本发明提供的一种机器人充电装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种机器人充电方法及其装置，能够控制机器人自身进行接触式充电，充电效率更高，充电速度快。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种机器人充电方法，参见图1所示，图1为本发明提供的一种机器人充电方法的过程的流程图；该方法包括：

步骤s1：机器人启动充电程序后，机器人前端安装的激光雷达周期性地发送覆盖自身扫描角度范围的多束激光；

其中，启动充电程序的条件为：

机器人的电量小于告警电量。

步骤s2：接收设置于充电桩上的反射板反射激光束后的回波；

步骤s3：依据回波携带的、机器人距离反射板的距离值判断机器人是否正对反射板中心，若是，进入步骤s4；若不是，进入步骤s5；

步骤s4：依据扫描角度处于中心的激光束的回波携带的距离值计算移动距离；控制机器人依据移动距离前进或后退至充电桩进行充电；

步骤s5：依据回波对应的激光束所处的扫描角度以及回波携带的距离值，调整机器人的旋转角度、移动方向以及前进距离，并据此控制机器人进行移动；返回步骤s1。

可以理解的是，由于价格及机器人机身结构的限制，所安装的激光雷达的扫描范围很多并非360度的，而是以270度和180度居多，激光雷达主要充当机器人的眼睛，为机器人导航，所以一般都要安置在机器人的前方，本发明现在以270度扫描范围的激光雷达为例进行说明：

依据对称原则，激光雷达的扫描范围以机器人的前后轴线为对称轴对称分布，即假设机器人前方视为0°的话，扫描角度范围为(-135°，135°)。在该扫描角度范围内会依次设置多个激光发射器，每个激光发射器所处的扫描角度不同；激光雷达每周期内控制全部激光发射器发射一束激光束，由于各个激光束对应的扫描角度是固定的且互不相同，因此，依据回波对应的激光束即可知道对应的扫描角度，进而知道反射板位于机器人的哪个方位上，例如，若仅接收到135°的回波，则表明反射板位于135°的方位上，之后需要调整机器人转向135°的方位。

需要注意的是，反射板位于充电坞的中间位置，高度要与激光雷达激光发射器的高度一致，这样才能保证激光雷达在可视范围内可以扫描到反射板。反射板的长度为10cm，当然，本发明不限定反射板的长度。

在一种具体实施例中，步骤s3的过程具体为：

判断扫描角度处于中心的激光束的回波携带的距离值，是否为接收到的若干束回波携带的距离值中的最小值，若是，则机器人正对反射板中心，若不是，机器人未正对反射板中心。

可以理解的是，本发明的目的是为了使机器人能够朝着反射板不断调整自己的姿态，使得自己的正方向正对反射板的中心位置。为了实现该目的，最初由于机器人可能距离反射板较远，因此只有部分激光束能够射到反射板上，且激光束为斜对着反射板，此时，扫描角度位于中心的激光束的回波携带的距离值并不是最小的，当不断调整使得机器人正对反射板时，可以想象此时扫描角度位于中心的激光束到反射板的距离应该是最小的，且等于机器人到反射板的距离。

在另一种具体实施例中，步骤s3的过程具体为：

判断接收到的回波内，扫描角度最大和最小的激光束的回波携带的距离值的差值是否小于预设距离值，若是，则机器人正对反射板中心，若不是，机器人未正对反射板中心。

其中，这里的预设距离值可以为5cm，当然，本发明对此不作限定。

可以理解的是，根据对称原则，当机器人正对反射板时，其接收到的回波也应是对称的，接收到的回波中处于边缘的两个回波携带的距离值理论上应该是相等的，此时可以认为扫描角度处于中心的激光束此时正对反射板的中心。不过由于误差存在，一般接收到的回波中处于边缘的两个回波携带的距离值存在一定的差值，但是只要该差值小于一定值，即可认为两者对称。

具体的，接收反射板反射激光束后的回波的过程具体为：

接收激光束遇到障碍物后的反射回波；

从反射回波内筛选回波能量等级高于预设级别的回波，作为反射板反射的回波，并保留其携带的距离值，令其他障碍物的反射回波的距离值为零。

可以理解的是，由于反射板返回的回波能量等级(RISS)要比其他物体高出许多，因此，通过进行回波能量等级的区分即可筛选出反射板的回波。

作为优选地，机器人的充电接口设置于自身后端，则控制机器人依据移动距离移动至充电桩进行充电之前还包括：

控制机器人旋转180度；

相应的，移动距离为后退距离，控制机器人依据后退距离移动至充电桩进行充电。

可以理解的是，一般机器人的充电接口为了方便是设置于机器人后端的，因此，需要首先将机器人旋转180°后，再控制其直线后退，待是充电接口与充电桩对接。

作为优选地，步骤s5的过程具体为：

依据扫描角度处于中心的激光束的回波携带的距离值计算初次移动距离；

控制机器人依据初次移动距离进行前进或后退；

初次移动完成后，检测是否存在充电信号，若不存在，控制机器人继续前进或后退预设的二次移动距离，移动完成后继续检测充电信号；若存在，控制机器人前进或后退预设接触距离。

其中，初次移动距离可以为距离值减去5cm，由于误差的存在，最好不要令机器人一次到位，这样可能会使得充电接口未移动到位或者移动过于到位导致充电桩受到撞击，因此，分两次移动即可避免上述问题。当然，上述二次移动距离和预设接触距离的数值本发明不作具体限定。

进一步可知，依据扫描角度处于中心的激光束的回波携带的距离值计算初次移动距离过程具体为：

选取扫描角度处于最中间的三个激光束的回波携带的距离值；

计算这三个距离值的平均值；

依据平均值计算初次移动距离。

本发明提供了一种机器人充电方法，在机器人启动充电程序后，其前端安装的激光雷达周期性的发射覆盖自身扫描角度范围的多束激光，之后机器人接收充电桩上的反射板反射激光束后的回波携带的距离值，依据该距离值以及回波对应的激光束的扫描角度来不断调整机器人的位置，使最终机器人正对反射板中心，由于反射板设置于充电桩上，故正对反射板等于正对充电桩，之后根据回波携带的距离值，计算机器人的移动距离，并控制其移动(前进或投退)至自身充电插头与充电桩连接，进而实现充电。可见，本发明能够使机器人实现自动接触式充电，相比无线充电的方式，接触式充电显然充电效率更高，充电速度快。

本发明还提供了一种机器人充电装置，参见图2所示，图2为本发明提供的一种机器人充电装置的结构示意图。该装置包括：

安装于机器人1前端的激光雷达11，用于在机器人1启动充电程序后，周期性地发送覆盖自身扫描角度范围的多束激光；

信号接收装置12，用于接收设置于充电桩2上的反射板21反射激光束后的回波并发送至处理器13；

处理器13，用于依据回波携带的、机器人1距离反射板21的距离值判断机器人1是否正对反射板21中心，若是，依据扫描角度处于中心的激光束的回波携带的距离值计算移动距离；控制机器人1依据移动距离前进或后退至充电桩进行充电；若不是，依据回波对应的激光束所处的扫描角度以及回波携带的距离值，调整机器人1的旋转角度、移动方向以及前进距离，并据此控制机器人1进行移动。

以上的几种具体实施方式仅是本发明的优选实施方式，以上几种具体实施例可以任意组合，组合后得到的实施例也在本发明的保护范围之内。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，相关专业技术人员在不脱离本发明精神和构思前提下推演出的其他改进和变化，均应包含在本发明的保护范围之内。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种机器人充电方法，其特征在于，包括：

步骤s1：机器人启动充电程序后，所述机器人前端安装的激光雷达周期性地发送覆盖自身扫描角度范围的多束激光；

步骤s2：接收设置于充电桩上的反射板反射激光束后的回波；

步骤s3：依据所述回波携带的、所述机器人距离所述反射板的距离值判断所述机器人是否正对所述反射板中心，若是，进入步骤s4；若不是，进入步骤s5；

步骤s4：依据扫描角度处于中心的激光束的回波携带的距离值计算移动距离；控制所述机器人依据所述移动距离前进或后退至充电桩进行充电；

步骤s5：依据所述回波对应的激光束所处的扫描角度以及所述回波携带的距离值，调整所述机器人的旋转角度、移动方向以及前进距离，并据此控制所述机器人进行移动；返回步骤s1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述回波携带的、所述机器人距离所述反射板的距离值判断所述机器人是否正对所述反射板中心的过程具体为：

判断扫描角度处于中心的激光束的回波携带的距离值，是否为接收到的若干束回波携带的距离值中的最小值，若是，则所述机器人正对所述反射板中心，若不是，所述机器人未正对所述反射板中心。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述回波携带的、所述机器人距离所述反射板的距离值判断所述机器人是否正对所述反射板中心的过程具体为：

判断接收到的回波内，扫描角度最大和最小的激光束的回波携带的距离值的差值是否小于预设距离值，若是，则所述机器人正对所述反射板中心，若不是，所述机器人未正对所述反射板中心。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述机器人的充电接口设置于自身后端，则所述控制所述机器人依据所述移动距离移动至充电桩进行充电之前还包括：

控制所述机器人旋转180度；

相应的，所述移动距离为后退距离，控制所述机器人依据所述后退距离移动至充电桩进行充电。

5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述接收反射板反射激光束后的回波的过程具体为：

接收激光束遇到障碍物后的反射回波；

从所述反射回波内筛选回波能量等级高于预设级别的回波，作为反射板反射的回波，并保留其携带的距离值，令其他障碍物的反射回波的距离值为零。

6.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述依据扫描角度处于中心的激光束的回波携带的距离值计算移动距离；控制所述机器人依据所述移动距离前进或后退至充电桩进行充电的过程具体为：

依据扫描角度处于中心的激光束的回波携带的距离值计算初次移动距离；

控制所述机器人依据所述初次移动距离进行前进或后退；

初次移动完成后，检测是否存在充电信号，若不存在，控制所述机器人继续前进或后退预设的二次移动距离，移动完成后继续检测充电信号；若存在，控制所述机器人前进或后退预设接触距离。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述依据扫描角度处于中心的激光束的回波携带的距离值计算初次移动距离过程具体为：

选取扫描角度处于最中间的三个激光束的回波携带的距离值；

计算这三个距离值的平均值；

依据所述平均值计算初次移动距离。

8.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述启动充电程序的条件为：

所述机器人的电量小于告警电量。

9.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述激光雷达的扫描范围为270°或180°。

10.一种机器人充电装置，其特征在于，包括：

安装于机器人前端的激光雷达，用于在所述机器人启动充电程序后，周期性地发送覆盖自身扫描角度范围的多束激光；

信号接收装置，用于接收设置于充电桩上的反射板反射激光束后的回波并发送至处理器；

所述处理器，用于依据所述回波携带的、所述机器人距离所述反射板的距离值判断所述机器人是否正对所述反射板中心，若是，依据扫描角度处于中心的激光束的回波携带的距离值计算移动距离；控制所述机器人依据所述移动距离前进或后退至充电桩进行充电；若不是，依据所述回波对应的激光束所处的扫描角度以及所述回波携带的距离值，调整所述机器人的旋转角度、移动方向以及前进距离，并据此控制所述机器人进行移动。