CN108988423A - 充电桩及其识别方法、智能移动装置、系统 - Google Patents

充电桩及其识别方法、智能移动装置、系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种充电桩及其识别方法、智能移动装置、系统，智能移动装置在回充模式下，寻找充电桩，充电桩包括为智能移动装置充电的供电部以及投射带有特征图案的光线的光源组件，若带有特征图案的光线位于智能移动装置的图像传感器的识别范围内，根据带有特征图案的光线确定充电桩的方位后实现与供电部精准、高效地对接充电。

Description

充电桩及其识别方法、智能移动装置、系统
技术领域
本发明涉及智能移动装置自主充电技术领域，尤其涉及一种充电桩及其识别方法、智能移动装置、系统。
背景技术
随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，市场上出现了多种智能移动装置，例如，家用清洁机器人、陪护机器人、送餐机器人等。各种类型的传感器、路径规划、地图构建等技术融合在智能移动装置中，使得智能移动装置能够在自主移动过程中规避障碍物，有些智能移动装置还能够实现自主充电，智能化程度更高，大大降低了人工劳动强度和时间。
在自主充电的技术实现上，有些是通过在充电桩上左右间隔设置至少两个红外发射管，各个红外发射管经过调制后发射红外线，智能移动装置上的至少两个红外信号接收器根据接收到的至少两束红外线进行左右方向调整；采用这种方式实现自主充电，只能确定充电桩的大致方向，无法实现精准、高效地对接充电。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种充电桩及其识别方法、智能移动装置、系统，通过智能移动装置上的图像传感器对充电桩投射带有特征图案的光线进行识别，实现精准、高效地对接充电。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种充电桩，适用于配置有图像传感器的智能移动装置，包括：桩体，所述桩体设有供电部和光源组件；
所述供电部被配置为所述智能移动装置充电；
所述光源组件被配置朝向所述桩体的外部投射带有特征图案的光线；
若所述智能移动装置处于回充模式并且所述带有特征图案的光线位于所述智能移动装置的图像传感器的识别范围内，所述智能移动装置根据所述带有特征图案的光线确定所述充电桩的方位后与所述供电部对接充电。
进一步地，所述光源组件包括：
发光源，被配置生成光线；
约束件，被构造约束所述发光源生成的光线，形成所述带有特征图案的光线。
进一步地，所述约束件具有预设形状的透光窗口，所述发光源生成的光线通过所述透光窗口后朝向所述桩体的外部投射所述带有特征图案的光线。
进一步地，所述桩体包括底座和位于所述底座上的支撑部，所述供电部设于所述底座，所述光源组件设于所述支撑部。
进一步地，所述光线的波长范围在750nm至1.4x105nm之间。
一种充电桩的识别方法，由配置有图像传感器的智能移动装置执行，其特征在于，所述方法包括：
在回充模式下，寻找充电桩，其中，所述充电桩包括被配置为所述智能移动装置充电的供电部以及被配置投射带有特征图案的光线的光源组件；
若带有特征图案的光线位于所述智能移动装置的图像传感器的识别范围内，根据所述带有特征图案的光线确定所述充电桩的方位后与所述供电部对接充电。
进一步地，根据所述带有特征图案的光线确定所述充电桩的方位后与所述供电部对接充电，包括如下步骤：
S1、采集所述带有特征图案的光线，生成映射图案；
S2、判断所述映射图案与预存图案之间是否匹配，若是，则根据所述映射图案确定所述充电桩的方位后与所述供电部对接充电，若否，则返回S1。
进一步地，在回充模式下，所述智能移动装置发送激活信号，以使所述充电桩根据接收到的所述激活信号驱动所述光源组件投射所述带有特征图案的光线。
一种智能移动装置，其上配置有图像传感器，所述智能移动装置包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令程序，所述指令程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述任一项所述的方法。
进一步地，所述智能移动装置包括线结构光测距模组，所述线结构光模组包括光源和所述图像传感器；
所述光源被配置向待测环境空间投射线结构光；
所述图像传感器与所述光源之间具有预设的相对空间位置关系，被所述待测环境空间内障碍物反射的线结构光在所述图像传感器上按照预设成像比例进行成像；
所述处理器根据所述相对空间位置关系、所述障碍物在所述图像传感器上的成像、以及所述预设成像比例确定所述障碍物的深度距离。
一种智能移动装置识别充电桩的系统，所述系统包括充电桩和智能移动装置；
所述充电桩包括：桩体，所述桩体设有供电部和光源组件；
所述供电部被配置为所述智能移动装置充电；
所述光源组件被配置朝向所述桩体的外部投射带有特征图案的光线；
所述智能移动装置包括：驱动轮模组和图像传感器；
若所述智能移动装置处于回充模式并且所述带有特征图案的光线位于所述智能移动装置的图像传感器的识别范围内，所述智能移动装置根据所述带有特征图案的光线确定所述充电桩的方位后与所述供电部对接充电。
进一步地，所述光源组件包括：
发光源，被配置生成光线；
约束件，被构造约束所述发光源生成的光线，形成所述带有特征图案的光线。
进一步地，所述约束件具有预设形状的透光窗口，所述发光源生成的光线通过所述透光窗口后朝向所述桩体的外部投射所述带有特征图案的光线。
进一步地，所述智能移动装置包括线结构光测距模组，所述线结构光模组包括光源和所述图像传感器；
所述光源被配置向待测环境空间投射线结构光；
所述图像传感器与所述光源之间具有预设的相对空间位置关系，被所述待测环境空间内障碍物反射的线结构光在所述图像传感器上按照预设成像比例进行成像；
所述智能移动装置根据所述相对空间位置关系、所述障碍物在所述图像传感器上的成像、以及所述预设成像比例确定所述障碍物的深度距离。
本发明实施例提供了一种充电桩及其识别方法、智能移动装置、系统，智能移动装置在回充模式下，寻找充电桩，充电桩包括为智能移动装置充电的供电部以及投射带有特征图案的光线的光源组件，若带有特征图案的光线位于智能移动装置的图像传感器的识别范围内，根据带有特征图案的光线确定充电桩的方位后实现与供电部精准、高效地对接充电。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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变形形式。
图1是本发明实施例提供的一种充电桩的结构示意图；
图2是充电桩上一实施例的约束件的平面结构示意图；
图3是本发明又一实施例提供的一种充电桩的结构示意图；
图4是本发明又一实施例提供的一种充电桩的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种智能移动装置的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种充电桩的识别方法的流程图；
图7是图6中步骤S20包括的充电桩的识别方法的流程图；
图8是本发明实施例的执行充电桩的识别方法的智能移动装置的硬件结构示意图。
具体实施方式
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地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
如图1所示，本发明实施例提供了一种充电桩100，适用于为配置有图像传感器的智能移动装置充电。所述充电桩100包括桩体，所述桩体设有供电部和光源组件120。在本实施例中，所述桩体包括底座130和位于底座130上的支撑部140，供电部设于底座130上，光源组件120设于支撑部140。
在本实施例中，供电部包括两个充电极片，即正充电极片11a和负充电极片11b，在实际应用中，充电桩100可以内置蓄电池或者经由导电线与外部电源电连接，蓄电池或外部电源与两个充电极片电连接，充电桩100通过正充电极片11a和负充电极片11b与智能移动装置上的两个充电极片电性接触，以便为智能移动装置充电。在其他实施例中，供电部可以包括能够产生感应磁场的发射线圈，智能移动装置上可以相适配地设有接收线圈，发射线圈与接收线圈耦合，实现充电桩100对智能移动装置无线充电。
光源组件120被配置朝向所述桩体的外部投射带有特征图案12a的光线，为了实现这一功能，在本实施例中，光源组件120包括发光源121和约束件122，发光源121可以是LED面光源，也可以是LED平板光源，还可以是LED点光源；发光源121生成的光线可以是波长范围在750nm至1.4x105nm之间的红外线。约束件122被构造约束发光源121生成的光线，形成带有特征图案12a的光线。
为了实现约束发光源121生成的光线，形成带有特征图案12a的光线，在本实施例中，约束件122可以具有预设形状的透光窗口12c，发光源121生成的光线通过透光窗口12c后朝向所述桩体的外部投射带有特征图案12a的光线，具体的，一方面，透光窗口12c可以是透光孔，如图2所示，另一方面，约束件122上覆盖有板材123，该板材123上具有允许发光源121生成的光线透过的透光窗口12c、以及不允许发光源121生成的光线透过的遮挡区域12d。
预设形状可以是与特征图案12a呈比例关系的相同形状。预设形状也可以是与特征图案12a具有不同形状，只要发光源121生成的光线通过具有预设形状的透光窗口12c后能够投射带有特征图案12a的光线也属于本发明技术方案的保护范围。
光源组件120被配置朝向所述桩体的外部投射带有特征图案12a的光线，为了实现这一功能，在其他实施例中，光源组件120包括发光源124和光学透镜125，发光源124可以是LED面光源，也可以是LED平板光源，还可以是LED点光源，发光源124生成的光线可以是波长范围在750nm至1.4x105nm之间的红外线。发光源124本身可以生成带有特征图案12a的光线，光学透镜125被配置放大或汇聚发光源124本身生成带有特征图案12a的光线。
图1至图3示出的实施例中，光源组件120投射一种带有特征图案12a的光线，该特征图案12a呈“十”字型，可以理解的是，在其他实施例中，光源组件120的数量不限于一个，投射的特征图案的类型和数量也不限于一个，例如，图4示出了两个能够投射呈“十”字型特征图案的光源组件120、以及一个能够投射呈“×”型特征图案的光源组件150，光源组件150位于两个光源组件120之间。光源组件150的多个实施例以及原理介绍可以参考上述对光源组件120的介绍，在此不再赘述。
如图5所示，本发明实施例还提供了一种智能移动装置200，智能移动装置200包括图像传感器210和驱动轮模组230。如图6所示，智能移动装置200执行一种充电桩的识别方法，所述方法包括步骤S10和步骤S20，其中，
步骤S10包括：在回充模式下，寻找充电桩。
触发智能移动装置200进入回充模式的方式有多种，例如，当智能移动装置200的电量低于预设电量的情况下，智能移动装置200进入回充模式；又如，通过遥控器、智能终端控制智能移动装置200进入回充模式；又如，当智能移动装置200完成预定任务后进入回充模式。
步骤S20包括：若带有特征图案的光线位于智能移动装置的图像传感器的识别范围内，根据带有特征图案的光线确定充电桩的方位后与供电部对接充电。
在寻找充电桩100的过程中，智能移动装置200会持续检测图像传感器210的识别范围内是否存在带有特征图案12a的光线，当检测到存在带有特征图案12a的光线，则进一步根据带有特征图案12a的光线确定充电桩100的方位。
容易理解的是，步骤S20中涉及到图像匹配算法，具体在本实施例中，步骤S20包括如图7所示的步骤S1和步骤S2，步骤S1包括：采集带有特征图案的光线，生成映射图案；步骤S2包括：判断映射图案与预存图案之间是否匹配，若是，则根据映射图案确定充电桩的方位后与供电部对接充电，若否，则返回S1。
至于在步骤S2中，如何根据映射图案确定充电桩100的方位，以图1中的特征图案12a为例，本实施例可以通过判断映射图案中左右两侧的大小关系，根据近大远小的视觉透视特点，若映射图案中左侧较小、右侧较大，表明智能移动装置200位于充电桩100的右前侧，此时，智能移动装置200选择朝向左侧或左前侧移动，以便靠近特征图案12a的中心线位置；若映射图案中右侧较小、左侧较大，表明智能移动装置200位于充电桩100的左前侧，此时，智能移动装置200选择朝向右侧或右前侧移动，以便靠近特征图案12a的中心线。通过上述策略来确定充电桩100的方位，以便于实现精准、高效地与充电桩100对接充电。
在一可选实施例中，充电桩100的光源组件120是否开始投射带有特征图案12a的光线不受智能移动装置200的控制或影响，例如，充电桩100供电工作后，光源组件120开始投射带有特征图案12a的光线；又如，充电桩100接受遥控器、智能终端的控制指令，使得光源组件120开始投射带有特征图案12a的光线。
在另一可选实施例中，充电桩100的光源组件120开始投射带有特征图案12a的光线受到智能移动装置200的控制或影响，例如，在回充模式下，智能移动装置200发送激活信号，充电桩100根据接收到的激活信号驱动光源组件120投射带有特征图案12a的光线，采用这种方式可以节省充电桩100消耗的电能。
本发明实施例提供的一种智能移动装置200，还包括至少一个处理器以及与至少一个处理器通信连接的存储器，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令程序，指令程序被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行如图6和图7中所示的方法。以图8中的一个处理器810和存储器820为例进行说明，在本实施例中，处理器810和存储器820可以通过总线或其他方式连接，图8中以通过总线连接为例。处理器810可以是以单片机、FPGA、ASIC、DSP等集成电路形式存在，也可以是以包括集成电路和外围电路的形式存在。
存储器820作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序，如本发明实施例中的充电桩的识别方法对应的程序指令。处理器810通过运行存储在存储器820中的非易失性软件程序、指令，从而执行智能移动装置200的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例充电桩的识别方法。
存储器820可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据智能移动装置200的使用所创建的数据等。此外，存储器820可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器820可选包括相对于处理器810远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至智能移动装置200。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
再次参阅图5所示，智能移动装置200包括线结构光测距模组，线结构光模组包括光源220和图像传感器210。其中，
光源220被配置向待测环境空间投射线结构光221。
图像传感器210与光源220之间具有预设的相对空间位置关系，被待测环境空间内障碍物反射的线结构光在图像传感器210上按照预设成像比例进行成像。
处理器810根据相对空间位置关系、障碍物在图像传感器210上的成像、以及预设成像比例确定障碍物的深度距离。
本实施例中提到的线结构光测距模组可以参照申请公布日为2016.09.28、公布号为CN105974427A的发明专利申请文件中对结构光测距装置及方法的介绍，在此不再赘述。
本发明实施例还提供了一种智能移动装置识别充电桩的系统，该系统包括上述充电桩100和智能移动装置200。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一可选实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种充电桩，适用于配置有图像传感器的智能移动装置，其特征在于，包括：桩体，所述桩体设有供电部和光源组件；
所述供电部被配置为所述智能移动装置充电；
所述光源组件被配置朝向所述桩体的外部投射带有特征图案的光线；
若所述智能移动装置处于回充模式并且所述带有特征图案的光线位于所述智能移动装置的图像传感器的识别范围内，所述智能移动装置根据所述带有特征图案的光线确定所述充电桩的方位后与所述供电部对接充电。
2.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述光源组件包括：
发光源，被配置生成光线；
约束件，被构造约束所述发光源生成的光线，形成所述带有特征图案的光线。
3.根据权利要求2所述的充电桩，其特征在于，所述约束件具有预设形状的透光窗口，所述发光源生成的光线通过所述透光窗口后朝向所述桩体的外部投射所述带有特征图案的光线。
4.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述桩体包括底座和位于所述底座上的支撑部，所述供电部设于所述底座，所述光源组件设于所述支撑部。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的充电桩，其特征在于，所述光线的波长范围在750nm至1.4x105nm之间。
6.一种充电桩的识别方法，由配置有图像传感器的智能移动装置执行，其特征在于，所述方法包括：
在回充模式下，寻找充电桩，其中，所述充电桩包括被配置为所述智能移动装置充电的供电部以及被配置投射带有特征图案的光线的光源组件；
若带有特征图案的光线位于所述智能移动装置的图像传感器的识别范围内，根据所述带有特征图案的光线确定所述充电桩的方位后与所述供电部对接充电。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述带有特征图案的光线确定所述充电桩的方位后与所述供电部对接充电，包括如下步骤：
S1、采集所述带有特征图案的光线，生成映射图案；
S2、判断所述映射图案与预存图案之间是否匹配，若是，则根据所述映射图案确定所述充电桩的方位后与所述供电部对接充电，若否，则返回S1。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在回充模式下，所述智能移动装置发送激活信号，以使所述充电桩根据接收到的所述激活信号驱动所述光源组件投射所述带有特征图案的光线。
9.一种智能移动装置，其上配置有图像传感器，所述智能移动装置包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令程序，所述指令程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求6至8中任一项所述的方法。
10.根据权利要求9所述的智能移动装置，其特征在于，所述智能移动装置包括线结构光测距模组，所述线结构光模组包括光源和所述图像传感器；
所述光源被配置向待测环境空间投射线结构光；
所述图像传感器与所述光源之间具有预设的相对空间位置关系，被所述待测环境空间内障碍物反射的线结构光在所述图像传感器上按照预设成像比例进行成像；
所述处理器根据所述相对空间位置关系、所述障碍物在所述图像传感器上的成像、以及所述预设成像比例确定所述障碍物的深度距离。
11.一种智能移动装置识别充电桩的系统，其特征在于，所述系统包括充电桩和智能移动装置；
所述充电桩包括：桩体，所述桩体设有供电部和光源组件；
所述供电部被配置为所述智能移动装置充电；
所述光源组件被配置朝向所述桩体的外部投射带有特征图案的光线；
所述智能移动装置包括：驱动轮模组和图像传感器；
若所述智能移动装置处于回充模式并且所述带有特征图案的光线位于所述智能移动装置的图像传感器的识别范围内，所述智能移动装置根据所述带有特征图案的光线确定所述充电桩的方位后与所述供电部对接充电。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述光源组件包括：
发光源，被配置生成光线；
约束件，被构造约束所述发光源生成的光线，形成所述带有特征图案的光线。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述约束件具有预设形状的透光窗口，所述发光源生成的光线通过所述透光窗口后朝向所述桩体的外部投射所述带有特征图案的光线。
14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述智能移动装置包括线结构光测距模组，所述线结构光模组包括光源和所述图像传感器；
所述光源被配置向待测环境空间投射线结构光；
所述图像传感器与所述光源之间具有预设的相对空间位置关系，被所述待测环境空间内障碍物反射的线结构光在所述图像传感器上按照预设成像比例进行成像；
所述智能移动装置根据所述相对空间位置关系、所述障碍物在所述图像传感器上的成像、以及所述预设成像比例确定所述障碍物的深度距离。
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