CN109799816A - 一种移动机器人自动充电的对准方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动机器人自动充电的对准方法及系统，其中，包括：机器人运动至距漫反射板的预设距离范围内，以预设角速度逆时针匀速原地转动；红外传感器接收到漫反射板反射回的红外信号确定充电桩的方位；获取机器人与充电桩的距离；判断距离是否等于预设距离；若是，获取距离作为第一距离，并控制机器人顺时针原地转动预设角度a，采用测距传感器测试第一转动位置于充电桩的第二距离；控制机器人逆时针原地转动两个预设角度2a，采用测距传感器测试第二转动位置于充电桩的第三距离；基于第一距离、第二距离和第三距离获取当前机器人相对于充电桩的位置，调整对准充电桩。在本发明实施例中，使得机器人快速对准充电桩，实现快速充电对接。
Description
技术领域
本发明涉及机器人自动充电技术领域，尤其涉及一种移动机器人自动充电的对准方法及系统。
背景技术
目前这两类元件比较成熟，但是对精度的要求越高，价格也会越高，而且价格会随着精度等级出现阶梯的增高；目前没有发现以红外漫反射开关搭配超声波测距来实现移动机器人自动充电对准的产品。
现有采用对射型的红外对准方式，在充电桩上安装若干红外发射管，在机器人上安装若干红外接收管，通过每一个红外接收管是否接收到充电桩上对应的发射管发出的信号，来确定是否对准；采用红外收发对准的方式需要在充电桩上安装若干红外发射管，增加充电桩开发难度；对准点比较难找，角度范围小，增加寻找时间；特别对于成本有要求的简易充电桩，也增加了成本的投入。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种移动机器人自动充电的对准方法及系统，只需要在充电桩上嵌入一块漫反射板，就能实现机器人和充电桩的快速对准，成本较低，并且对准时间短，对准精度高。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种移动机器人自动充电的对准方法，包括：充电桩和机器人；其中，所述充电桩包括漫反射板、充电桩电极，所述机器人包括红外传感器、测距传感器和底盘充电电极；所述漫反射板安装在充电桩平滑面上，所述充电桩电极设置在所述漫反射板垂直相同位置的下方，所述红外传感器和所述测距传感器垂直设置在所述底盘充电电极上方，所述漫反射板与所述红外传感器在同一水平面上；所述方法包括：
机器人运动至所述漫反射板对红外光漫反射角度预设距离范围内，以固定的预设角速度逆时针匀速原地转动；
所述红外传感器接收到所述漫反射板反射回的红外信号，基于所述漫反射板反射回的红外信号确定所述充电桩的方位；
将所述机器人调整至对准所述充电桩的姿态，启动所述测距传感器进行距离测量，获取所述机器人与所述充电桩的距离；
判断所述距离是否等于预设距离；
若是，获取所述距离作为第一距离，并控制所述机器人顺时针原地转动预设角度a，采用所述测距传感器测试第一转动位置于所述充电桩的第二距离；
控制所述机器人逆时针原地转动两个预设角度2a，采用所述测距传感器测试第二转动位置于所述充电桩的第三距离；
基于所述第一距离、第二距离和第三距离获取当前机器人相对于所述充电桩的位置；
基于当前机器人相对于所述充电桩的位置调整所述机器人位置，对准所述充电桩。
可选的，所述充电桩平滑面的宽度大于或等于30mm。
可选的，所述基于所述第一距离、第二距离和第三距离获取当前机器人相对于所述充电桩的位置包括：
利用第一距离、第二距离和第三距离之间的大小关系确定当前机器人相对于所述充电桩的位置。
可选的，所述利用第一距离、第二距离和第三距离之间的大小关系确定当前机器人相对于所述充电桩的位置包括：
若第一距离大于第二距离，且第二距离大于第三距离，则确定当前机器人处于正对充电桩的左边位置；
若第一距离小于第二距离，且第二距离小于第三距离，则确定当前机器人处于正对充电桩的右边位置；
若第一距离大于第二距离，且第一距离等于第三距离，则确定当前机器人处于正对充电桩的位置。
可选的，所述基于当前机器人相对于所述充电桩的位置调整所述机器人位置包括：
判断当前机器人相对于所述充电桩的位置为左边位置或者右边位置；
若判断为左边位置，则根据当前机器人相对于所述充电桩的位置为左边位置计算所述机器人所需运动调整的第一直线距离，基于第一直线距离控制所述机器人运动调整相对于所述充电桩的位置；
若判断为右边位置，则根据当前机器人相对于所述充电桩的位置为右边位置计算所述机器人所需运动调整的第二直线距离，基于第二直线距离控制所述机器人运动调整相对于所述充电桩的位置。
可选的，所述根据当前机器人相对于所述充电桩的位置为左边位置计算所述机器人所需运动调整的第一直线距离，基于第一直线距离控制所述机器人运动调整相对于所述充电桩的位置包括：
根据所述第一距离、第二距离和预设角度a利用三角函数余弦定理计算出第四距离；
基于三角函数余弦定理计算出第四距离与第二距离形成的夹角b的大小；
基于所述夹角b的大小计算出所述机器人所需运动调整的第一直线距离；
控制所述机器人顺时针原地旋转b+a度之后，直线位移第一直线距离；
控制所述机器人逆时针原地旋转90度，完成所述机器人相对于所述充电桩的位置调整。
可选的，所述根据当前机器人相对于所述充电桩的位置为右边位置计算所述机器人所需运动调整的第二直线距离，基于第二直线距离控制所述机器人运动调整相对于所述充电桩的位置包括：
根据所述第一距离、第二距离和预设角度a利用三角函数余弦定理计算出第五距离；
基于三角函数余弦定理计算出第五距离与第二距离形成的夹角c的大小；
基于所述夹角c的大小计算出所述机器人所需运动调整的第二直线距离；
控制所述机器人逆时针原地旋转c-a度之后，直线位移第二直线距离；
控制所述机器人顺时针原地旋转90度，完成所述机器人相对于所述充电桩的位置调整。
可选的，所述方法还包括：
若所述距离不等于所述预设距离，则控制所述机器人运动调至与所述充电桩的距离在所述预设距离位置上，重新启动所述测距传感器进行距离测量，并更新所述机器人与所述充电桩的距离，继续判断更新后的距离是否等于所述预设距离。
另外，本发明实施例还提供了一种移动机器人自动充电的对准系统，所述对准系统包括：充电桩和机器人；其中，所述充电桩包括漫反射板、充电桩电极，所述机器人包括红外传感器、测距传感器和底盘充电电极；所述漫反射板安装在充电桩平滑面上，所述充电桩电极设置在所述漫反射板垂直相同位置的下方，所述红外传感器和所述测距传感器垂直设置在所述底盘充电电极上方，所述漫反射板与所述红外传感器在同一水平面上；其中，
所述充电桩的漫反射板用于反射所述机器人上的所述红外传感器发射的红外光；
所述机器人用于运动至所述漫反射板对红外光漫反射角度预设距离范围内，以固定的预设角速度逆时针匀速原地转动；所述红外传感器接收到所述漫反射板反射回的红外信号，基于所述漫反射板反射回的红外信号确定所述充电桩的方位；将所述机器人调整至对准所述充电桩的姿态，启动所述测距传感器进行距离测试，获取所述机器人与所述充电桩的第一距离；判断所述距离是否等于预设距离；若是，获取所述距离作为第一距离，，并控制所述机器人顺时针原地转动预设角度a，采用所述测距传感器测试第一转动位置于所述充电桩的第二距离；控制所述机器人逆时针原地转动两个预设角度2a，采用所述测距传感器测试第二转动位置于所述充电桩的距离第三距离；基于所述第一距离、第二距离和第三距离获取当前机器人相对于所述充电桩的位置；基于当前机器人相对于所述充电桩的位置调整所述机器人位置，对准所述充电桩。
在本发明实施例中，通过在充电桩上嵌入一块漫反射板，即可达到目的，所采用的元件较少，成本较低，易于安装，并且在机器人和充电桩之间对准时，机器人的运动有效范围较大，容易找准，可以实现机器人快速对准充电桩，并且对准的时候校正时间短，对准精度高，节省对准时间，增加用户的使用体验。
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，显而易见的，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它的附图。
图1是本发明实施例中的移动机器人自动充电的对准系统的组成结构图；
图2是本发明实施例中的移动机器人自动充电的对准方法的流程示意图。
图3是本发明实施例中的充电桩的组成结构示意图；
图4是本发明实施例中的移动机器人的组成结构示意图；
图5是本发明实施例中的机器人相对在充电桩左边位置的调整对准示意图；
图6是本发明实施例中的机器人相对在充电桩右边位置的调整对准示意图。
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、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1，图1是本发明实施例中的移动机器人自动充电的对准系统的组成结构图。
如图1所示，一种移动机器人自动充电的对准系统，所述对准系统包括：充电桩和机器人；其中，所述充电桩包括漫反射板、充电桩电极，所述机器人包括红外传感器、测距传感器和底盘充电电极；所述漫反射板安装在充电桩平滑面上，所述充电桩电极设置在所述漫反射板垂直相同位置的下方，所述红外传感器和所述测距传感器垂直设置在所述底盘充电电极上方，所述漫反射板与所述红外传感器在同一水平面上；其中，
机器人运动至所述漫反射板对红外光漫反射角度预设距离范围内，以固定的预设角速度逆时针匀速原地转动；所述红外传感器接收到所述漫反射板反射回的红外信号，基于所述漫反射板反射回的红外信号确定所述充电桩的方位；将所述机器人调整至对准所述充电桩的姿态，启动所述测距传感器进行距离测量，获取所述机器人与所述充电桩的距离；判断所述距离是否等于预设距离；若是，获取所述距离作为第一距离，并控制所述机器人顺时针原地转动预设角度a，采用所述测距传感器测试第一转动位置于所述充电桩的第二距离；控制所述机器人逆时针原地转动两个预设角度2a，采用所述测距传感器测试第二转动位置于所述充电桩的第三距离；基于所述第一距离、第二距离和第三距离获取当前机器人相对于所述充电桩的位置；基于当前机器人相对于所述充电桩的位置调整所述机器人位置，对准所述充电桩。
在本发明具体实施过程中，充电桩平滑面的宽度大于或等于30mm。
具体的，漫反射板可在一定角度范围内，将投射在其上的光线向各个方向反射；当红外传感器发出的红外光线在有效范围内照射在漫反射板上时，漫反射板会将光线反射回去，红外传感器接收到反射的光，就能确定充电桩的方位。
具体的，机器人人远程导航部分运行在已建立的环境地图上，当移动机器人获取到充电指令时，通过已建立的环境地图远程导航至充电桩附近，之后交由自主充电系统进行机器人与充电桩的对准充电；通过在机器人正前方安装红外传感器、测距传感器和底盘充电电极，其中红外传感器、测距传感器以及底盘充电电极的中心在同一垂直线上，如4所示，这样的做法使得计算更加方便，不存在固定的偏移距离。选用的红外传感器探测距离为0.1～4.2米，响应时间为500μs；测距传感器带有温度补偿功能，测量距离0.02～4.5米，精度0.003×1％米。
具体的，充电桩的设计为充电桩前方安装有漫反射板和充电电极，二者中心处于同一垂直线上，且漫反射板位于充电电极的正上方。漫反射板不需要电气连接，其安装高度与机器人上红外线传感器的安装高度一致。充电桩上的充电电极和机器人上的充电电极安装高度一致，且充电桩上的充电电极宽度更大；充电桩的外形如图3所示。
请参阅图2，图2是本发明实施例中的移动机器人自动充电的对准方法的流程示意图。
如图2所示，一种移动机器人自动充电的对准方法，所述方法包括：
S11：机器人运动至所述漫反射板对红外光漫反射角度预设距离范围内，以固定的预设角速度逆时针匀速原地转动；
在本发明具体实施过程中，当机器人进入到有效范围，即可通过安装在机身的红外传感器检测到充电桩相对机器人的位置；当机器人在执行充电指令并远程导航到达有效范围后，由自主充电系统接过控制权，开始实现机器人和充电桩的对接；约定逆时针为正角，首先，机器人以6度/秒的固定角速度逆时针旋转；在本发明实施例中，预设角速度为6度每秒，其中这个预设角速度可以根据实际情况而设定，设定较大时，其每次转动扫描的范围就越大，设定较小时，每次扫描的范围就越小。
S12：所述红外传感器接收到所述漫反射板反射回的红外信号，基于所述漫反射板反射回的红外信号确定所述充电桩的方位；
在本发明具体实施过程中，红外传感器上拥有发射器和接收器，通过发射器发射红外光至漫反射板上，漫反射板将红外光漫反射，接收器接收漫反射的红外光时，则此时表面已找到充电桩的方位，从而可以确定充电桩的方位。
S13：将所述机器人调整至对准所述充电桩的姿态，启动所述测距传感器进行距离测量，获取所述机器人与所述充电桩的距离；
在本发明具体实施过程中，将机器人调整到对准充电桩的姿态，启用测距传感器测量充电桩距离机器人的距离，从而获得机器人距离充电桩的距离。
S14：判断所述距离是否等于预设距离；
在本发明具体实施过程中，利用该距离与预设的距离进行比对判断，判断两者是否相等；在本发明实施例中，预设距离可以为0.3-1米之间，如果大于1米，对充电桩的光面要求就越高，可能会增加成本；小于0.3米，考虑到机器人本身的宽度，不易于调整对准姿态。
S15：若否，控制所述机器人运动至与所述充电桩的距离在所述预设距离位置上；
在本发明具体实施过程中，若所述距离不等于所述预设距离，则控制所述机器人运动调至与所述充电桩的距离在所述预设距离位置上，重新启动所述测距传感器进行距离测量，并更新所述机器人与所述充电桩的距离，继续判断更新后的距离是否等于所述预设距离。
具体的，在第一次判断距离不等于预设距离的时候，控制机器人运动至距离充电桩在预设距离的位置上，重新启动测距传感器进行重新测量距离，并利用重新测量到的距离更新原来的距离，然后返回S13步骤。
S16：若是，获取所述距离作为第一距离，并控制所述机器人顺时针原地转动预设角度a，采用所述测距传感器测试第一转动位置于所述充电桩的第二距离；
在本发明具体实施过程中，在获得第一距离的情况下，控制机器人顺时针原地旋转预设角度a，在原地旋转预设角度a之后，开启测距传感器进行测距，测量旋转之后距离充电桩的第二距离；其中，预设角度a可以为6度，若预设角度越大，其要求的充电桩的表面长度越大，预设角度越小，则要求机器人在旋转的时候，精度越高，经过多次试验，选择6度的适应性相对较好。
S17：控制所述机器人逆时针原地转动两个预设角度2a，采用所述测距传感器测试第二转动位置于所述充电桩的第三距离；
在本发明具体实施过程中，在获取第二距离之后，控制机器人逆时针原地旋转两个预设角度2a，及相对于测量第一距离时，原地逆时针旋转了一个预设角度a，开启测距传感器进行测距，测量旋转之后距离充电桩的第三距离。
S18：基于所述第一距离、第二距离和第三距离获取当前机器人相对于所述充电桩的位置；
在本发明具体实施过程中，所述基于所述第一距离、第二距离和第三距离获取当前机器人相对于所述充电桩的位置包括：利用第一距离、第二距离和第三距离之间的大小关系确定当前机器人相对于所述充电桩的位置。
进一步的，所述利用第一距离、第二距离和第三距离之间的大小关系确定当前机器人相对于所述充电桩的位置包括：
若第一距离大于第二距离，且第二距离大于第三距离，则确定当前机器人处于正对充电桩的左边位置；若第一距离小于第二距离，且第二距离小于第三距离，则确定当前机器人处于正对充电桩的右边位置；若第一距离大于第二距离，且第一距离等于第三距离，则确定当前机器人处于正对充电桩的位置。
在本发明具体实施过程中，通过比较第一距离、第二距离和第三距离直角的大小关系来确定机器人相对于充电桩的位置，即采用的是三角形关系，以机器人为一个点，充电桩为平面上的三个点，机器人到充电桩平面三个点的分别第一距离、第二距离和第三距离的大小关系可确定机器人相对于充电桩的位置时在左边、右边或者正对准；如若第一距离大于第二距离，且第二距离大于第三距离，则确定当前机器人处于正对充电桩的左边位置；若第一距离小于第二距离，且第二距离小于第三距离，则确定当前机器人处于正对充电桩的右边位置；若第一距离大于第二距离，且第一距离等于第三距离，则确定当前机器人处于正对充电桩的位置。
进一步的，在机器人运动过程中，令机器人的状态变量为X，则有：
X＝(x,y,θ)T；
其中，x为机器人的X方向坐标(mm)，y为机器人的Y方向坐标(mm),θ为机器人相对于Y轴正方向的偏转角(deg)。
机器人相邻时刻间的状态变化可用以下式表示：
X(t)＝TX(t-1)；
其中，t为时间，X(t)为机器人t时刻的状态，X(t+1)为机器人t+1时刻的状态，T为位姿变换矩阵，其表达式为：
S19：基于当前机器人相对于所述充电桩的位置调整所述机器人位置，对准所述充电桩。
在本发明具体实施过程中，所述基于当前机器人相对于所述充电桩的位置调整所述机器人位置包括：判断当前机器人相对于所述充电桩的位置为左边位置或者右边位置；若判断为左边位置，则根据当前机器人相对于所述充电桩的位置为左边位置计算所述机器人所需运动调整的第一直线距离，基于第一直线距离控制所述机器人运动调整相对于所述充电桩的位置；若判断为右边位置，则根据当前机器人相对于所述充电桩的位置为右边位置计算所述机器人所需运动调整的第二直线距离，基于第二直线距离控制所述机器人运动调整相对于所述充电桩的位置。
进一步的，所述根据当前机器人相对于所述充电桩的位置为左边位置计算所述机器人所需运动调整的第一直线距离，基于第一直线距离控制所述机器人运动调整相对于所述充电桩的位置包括：根据所述第二距离、第三距离和预设角度a利用三角函数余弦定理计算出第四距离；基于三角函数余弦定理计算出第四距离与第二距离形成的夹角b的大小；基于所述夹角b的大小计算出所述机器人所需运动调整的第一直线距离；控制所述机器人顺时针原地旋转b+a度之后，直线位移第一直线距离L4；控制所述机器人逆时针原地旋转90度，完成所述机器人相对于所述充电桩的位置调整。
进一步的，所述根据当前机器人相对于所述充电桩的位置为右边位置计算所述机器人所需运动调整的第二直线距离，基于第二直线距离控制所述机器人运动调整相对于所述充电桩的位置包括：根据所述第一距离、第二距离和预设角度a利用三角函数余弦定理计算出第五距离；基于三角函数余弦定理计算出第五距离与第二距离形成的夹角c的大小；基于所述夹角c的大小计算出所述机器人所需运动调整的第二直线距离；控制所述机器人逆时针原地旋转c-a度之后，直线位移第二直线距离；控制所述机器人顺时针原地旋转90度，完成所述机器人相对于所述充电桩的位置调整。
具体的，首先是判断机器人相对于充电桩的位置是在左边、右边或者是正对位置，若是判断机器人相对于充电桩的位置为左边位置，则如图5所示；若判断机器人相对于充电桩的位置为右边位置，则如图6所示。
若是判断机器人相对于充电桩的位置为左边位置时，由已知的条件，即通过第二距离、第三距离以及第二距离和第三距离所形成的的夹角即可计算出机器人所需运动的距离；其中第二距离和第三距离所形成的的夹角即为预设角度a。
首先根据充电桩端第二距离和第三距离计算出第四距离，再由第二距离，第三距离，第四距离组成一个三角形，由于已知第二距离和第三距离，以及第二距离和第三距离的夹角a，那么根据余玄定理可以算出第四距离，其中第四距离的计算公式如下：
L32＝L12+L22-2*L1*L2*cos a；
其中，L3表示第四距离，L1表示第二距离、L2表示第三距离，a表示第二距离和第三距离形成的夹角。
已知了三角形三条边，那么可以求出所有的角，这个时候我们可以计算出机器人与充电桩相对于充电桩的垂直线的角度，垂直线的角度为第三距离与第四距离的夹角b，夹角b的位置如图5所示，计算如下：
经过上述计算，即可得到如下：
L4＝L1*csob；
其中，L4表示第一直线距离，b表示第三距离与第四距离形成的夹角，L3表示第四距离，L1表示第二距离、L2表示第三距离。
第一直线距离即为机器人所需要移动的直线距离；首先，机器人需要进行角度调整，控制机器人顺时针原地旋转b+a度之后，直线位移第一直线距离，然后控制机器人原地逆时针旋转90度，即可完成相对于充电桩的位置调整，调整之后，机器人正对充电桩，机器人直线运动过去对接即可。
若判断机器人相对于充电桩的位置为右边位置，由已知的条件，即通过第一距离、第二距离以及第一距离和第二距离所形成的夹角即可计算出机器人所需运动的第二直线距离；其中第一距离和第二距离所形成的夹角即为预设角度a。
首先根据充电桩端第一距离和第二距离计算出第五距离，即第一距离，第二距离，第五距离组成一个三角形，由于已知第一距离和第二距离，以及第一距离和第二距离的夹角a，那么根据余玄定理可以算出第五距离，其中第五距离的计算公式如下：
L52＝L02+L12-2*L0*L1*cosa；
其中，L5表示第五距离，L0表示第一距离、L1表示第二距离，a表示第一距离与第二距离形成的夹角。
已知了三角形三条边，那么可以求出所有的角，这个时候我们可以计算出机器人与充电桩相对于充电桩的垂直线的角度，形成第二距离与第五距离的夹角c，夹角c的位置如图6所示，计算如下：
经过上述计算，即可得到如下：
L6＝L1*cosc；
其中，L6表示第二直线距离，L5表示第五距离，L0表示第一距离、L1表示第二距离，c表示第三距离与第五距离的夹角。
第二直线距离即为机器人所需要移动的直线距离；首先，机器人需要进行角度调整，控制机器人顺时针原地旋转c-a度之后，直线位移第二直线距离，然后控制机器人原地顺时针旋转90度，即可完成相对于充电桩的位置调整，调整之后，机器人正对充电桩，机器人直线运动过去对接即可。
当判断机器人相对于充电桩的位置为正对位置时，无需计算调整，可直接直线运动到充电桩上对接进行充电。
在本发明实施例中，通过在充电桩上嵌入一块漫反射板，即可达到目的，所采用的元件较少，成本较低，易于安装，并且在机器人和充电桩之间对准时，机器人的运动有效范围较大，容易找准，可以实现机器人快速对准充电桩，并且对准的时候校正时间短，对准精度高，节省对准时间，增加用户的使用体验。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。
另外，以上对本发明实施例所提供的一种移动机器人自动充电的对准方法及系统进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种移动机器人自动充电的对准方法，其特征在于，包括：充电桩和机器人；其中，所述充电桩包括漫反射板、充电桩电极，所述机器人包括红外传感器、测距传感器和底盘充电电极；所述漫反射板安装在充电桩平滑面上，所述充电桩电极设置在所述漫反射板垂直相同位置的下方，所述红外传感器和所述测距传感器垂直设置在所述底盘充电电极上方，所述漫反射板与所述红外传感器在同一水平面上；所述方法包括：
机器人运动至所述漫反射板对红外光漫反射角度预设距离范围内，以固定的预设角速度逆时针匀速原地转动；
所述红外传感器接收到所述漫反射板反射回的红外信号，基于所述漫反射板反射回的红外信号确定所述充电桩的方位；
将所述机器人调整至对准所述充电桩的姿态，启动所述测距传感器进行距离测量，获取所述机器人与所述充电桩的距离；
判断所述距离是否等于预设距离；
若是，获取所述距离作为第一距离，并控制所述机器人顺时针原地转动预设角度a，采用所述测距传感器测试第一转动位置于所述充电桩的第二距离；
控制所述机器人逆时针原地转动两个预设角度2a，采用所述测距传感器测试第二转动位置于所述充电桩的第三距离；
基于所述第一距离、第二距离和第三距离获取当前机器人相对于所述充电桩的位置；
基于当前机器人相对于所述充电桩的位置调整所述机器人位置，对准所述充电桩。
2.根据权利要求1所述的对准方法，其特征在于，所述充电桩平滑面的宽度大于或等于30mm。
3.根据权利要求1所述的对准方法，其特征在于，所述基于所述第一距离、第二距离和第三距离获取当前机器人相对于所述充电桩的位置包括：
利用第一距离、第二距离和第三距离之间的大小关系确定当前机器人相对于所述充电桩的位置。
4.根据权利要求3所述的对准方法，其特征在于，所述利用第一距离、第二距离和第三距离之间的大小关系确定当前机器人相对于所述充电桩的位置包括：
若第一距离大于第二距离，且第二距离大于第三距离，则确定当前机器人处于正对充电桩的左边位置；
若第一距离小于第二距离，且第二距离小于第三距离，则确定当前机器人处于正对充电桩的右边位置；
若第一距离大于第二距离，且第一距离等于第三距离，则确定当前机器人处于正对充电桩的位置。
5.根据权利要求1所述的对准方法，其特征在于，所述基于当前机器人相对于所述充电桩的位置调整所述机器人位置包括：
判断当前机器人相对于所述充电桩的位置为左边位置或者右边位置；
若判断为左边位置，则根据当前机器人相对于所述充电桩的位置为左边位置计算所述机器人所需运动调整的第一直线距离，基于第一直线距离控制所述机器人运动调整相对于所述充电桩的位置；
若判断为右边位置，则根据当前机器人相对于所述充电桩的位置为右边位置计算所述机器人所需运动调整的第二直线距离，基于第二直线距离控制所述机器人运动调整相对于所述充电桩的位置。
6.根据权利要求5所述的对准方法，其特征在于，所述根据当前机器人相对于所述充电桩的位置为左边位置计算所述机器人所需运动调整的第一直线距离，基于第一直线距离控制所述机器人运动调整相对于所述充电桩的位置包括：
根据所述第一距离、第二距离和预设角度a利用三角函数余弦定理计算出第四距离；
基于三角函数余弦定理计算出第四距离与第二距离形成的夹角b的大小；
基于所述夹角b的大小计算出所述机器人所需运动调整的第一直线距离；
控制所述机器人顺时针原地旋转b+a度之后，直线位移第一直线距离；
控制所述机器人逆时针原地旋转90度，完成所述机器人相对于所述充电桩的位置调整。
7.根据权利要求5所述的对准方法，其特征在于，所述根据当前机器人相对于所述充电桩的位置为右边位置计算所述机器人所需运动调整的第二直线距离，基于第二直线距离控制所述机器人运动调整相对于所述充电桩的位置包括：
根据所述第一距离、第二距离和预设角度a利用三角函数余弦定理计算出第五距离；
基于三角函数余弦定理计算出第五距离与第二距离形成的夹角c的大小；
基于所述夹角c的大小计算出所述机器人所需运动调整的第二直线距离；
控制所述机器人逆时针原地旋转c-a度之后，直线位移第二直线距离；
控制所述机器人顺时针原地旋转90度，完成所述机器人相对于所述充电桩的位置调整。
8.根据权利要求1所述的对准方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述距离不等于所述预设距离，则控制所述机器人运动调至与所述充电桩的距离在所述预设距离位置上，重新启动所述测距传感器进行距离测量，并更新所述机器人与所述充电桩的距离，继续判断更新后的距离是否等于所述预设距离。
9.一种移动机器人自动充电的对准系统，其特征在于，所述对准系统包括：充电桩和机器人；其中，所述充电桩包括漫反射板、充电桩电极，所述机器人包括红外传感器、测距传感器和底盘充电电极；所述漫反射板安装在充电桩平滑面上，所述充电桩电极设置在所述漫反射板垂直相同位置的下方，所述红外传感器和所述测距传感器垂直设置在所述底盘充电电极上方，所述漫反射板与所述红外传感器在同一水平面上；其中，
所述充电桩的漫反射板用于反射所述机器人上的所述红外传感器发射的红外光；
所述机器人用于运动至所述漫反射板对红外光漫反射角度预设距离范围内，以固定的预设角速度逆时针匀速原地转动；所述红外传感器接收到所述漫反射板反射回的红外信号，基于所述漫反射板反射回的红外信号确定所述充电桩的方位；将所述机器人调整至对准所述充电桩的姿态，启动所述测距传感器进行距离测试，获取所述机器人与所述充电桩的第一距离；判断所述距离是否等于预设距离；若是，获取所述距离作为第一距离，，并控制所述机器人顺时针原地转动预设角度a，采用所述测距传感器测试第一转动位置于所述充电桩的第二距离；控制所述机器人逆时针原地转动两个预设角度2a，采用所述测距传感器测试第二转动位置于所述充电桩的距离第三距离；基于所述第一距离、第二距离和第三距离获取当前机器人相对于所述充电桩的位置；基于当前机器人相对于所述充电桩的位置调整所述机器人位置，对准所述充电桩。
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Denomination of invention: An alignment method and system for automatic charging of mobile robots Effective date of registration: 20231130 Granted publication date: 20220222 Pledgee: Guangdong Shunde Rural Commercial Bank Co.,Ltd. science and technology innovation sub branch Pledgor: SOUTH CHINA ROBOTICS INNOVATION Research Institute Registration number: Y2023980068232 |