CN110722561A - 一种全自动充电机器人控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种全自动充电机器人控制方法及装置，所述方法包括响应用户的车辆充电指令，连接所述充电机器人以及图像采集设备；根据所述图像采集设备的数据确定所述充电机器人的与车辆充电插座对接部分移动的目标位置，并将所述目标位置发送给所述充电机器人；获取所述充电机器人的向所述车辆的充电插座对接插拔枪时的力反馈信息；根据所述力反馈信息生成所述充电机器人的位姿调整指令；在所述充电机器人位姿调整完成后，给出继续插接所述插拔枪的指令，以使所述充电机器人带动所述插拔枪插入所述充电插座中，对所述车辆进行充电。本申请实现了对车辆的全自动智能充电，提高了车辆充电的全自动化能力。

Description

一种全自动充电机器人控制方法及装置

技术领域

本申请属于工业机器人控制技术领域，特别涉及一种全自动充电机器人控制方法及装置。

背景技术

充电技术是建设基于互联网的电动汽车公共充电服务网络的一个关键技术，充电体验很大程度上决定了用户的用车体验。由于现有电池技术水平的限制，电动汽车一次充电数小时仅能行驶有限的路程。现要求用户使用完电动汽车后为车辆手动充电，该方式的弊端在于影响用户体验，且占用大量的人力资源。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种全自动充电机器人控制方法及装置，实现充电机器人的全自动智能控制。

本申请第一方面提供了一种全自动充电机器人控制方法，包括：响应用户的车辆充电指令，连接所述充电机器人以及图像采集设备，所述图像采集设备设置在所述充电机器人上，并随所述充电机器人同步运动；根据所述图像采集设备的数据确定所述充电机器人的与车辆充电插座对接部分移动的目标位置，并将所述目标位置发送给所述充电机器人，所述目标位置是指所述车辆的充电插座的空间位置；获取所述充电机器人的向所述车辆的充电插座对接插拔枪时的力反馈信息；根据所述力反馈信息确定所述充电机器人的位姿调整指令，并发送给所述充电机器人；以及在所述充电机器人位姿调整完成后，给出继续插接所述插拔枪的指令，以使所述充电机器人带动所述插拔枪插入所述充电插座中，对所述车辆进行充电。

优选的是，连接所述图像采集设备包括：建立RS485串口通信，进行串口数据采集；对所述串口数据进行校验；以及对校验符合要求的数据进行转化，生成所述车辆的充电插座的空间位置信息。

优选的是，获取所述力反馈信息之前包括：判断所述充电机器人到达指定位置后，发出使所述充电机器人的插拔枪对接所述车辆充电插座的指令。

优选的是，所述控制方法还包括：对所述串口数据校验不合格时，给出故障信号；所述充电机器人带动所述插拔枪插入所述充电插座中后，给出控制完成信号；以及根据所述故障信号及所述控制完成信号，控制相应指示灯亮灭。

本申请第二方面提供了一种全自动充电机器人控制装置，包括：初始化模块，用于响应用户的车辆充电指令，连接所述充电机器人以及图像采集设备，所述图像采集设备设置在所述充电机器人上，并随所述充电机器人同步运动；目标位置确定模块，用于根据所述图像采集设备的数据确定所述充电机器人的与车辆充电插座对接部分移动的目标位置，并将所述目标位置发送给所述充电机器人，所述目标位置是指所述车辆的充电插座的空间位置；力反馈数据获取模块，用于获取所述充电机器人的向所述车辆的充电插座对接插拔枪时的力反馈信息；位姿调整模块，用于根据所述力反馈信息确定所述充电机器人的位姿调整指令，并发送给所述充电机器人；以及插接控制模块，用于在所述充电机器人位姿调整完成后，给出继续插接所述插拔枪的指令，以使所述充电机器人带动所述插拔枪插入所述充电插座中，对所述车辆进行充电。

优选的是，所述初始化模块包括：通信连接单元，用于建立所述控制装置与所述图像采集设备的RS485串口通信，进行串口数据采集；数据校验单元，用于对所述串口数据进行校验；以及空间位置生成单元，用于对校验符合要求的数据进行转化，生成所述车辆的充电插座的空间位置信息。

优选的是，所述装置还包括对接模块，用于在获取所述力反馈信息之前，判断所述充电机器人到达指定位置后，发出使所述充电机器人的插拔枪对接所述车辆充电插座的指令。

优选的是，所述装置还包括：故障信号生成模块，用于对所述串口数据校验不合格时，给出故障信号；控制完成信号生成模块，用于在所述充电机器人带动所述插拔枪插入所述充电插座中后，给出控制完成信号；以及指示灯控制模块，用于根据所述故障信号及所述控制完成信号，控制相应指示灯亮灭。

本申请第三方面提供了一种计算机设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序用于实现如上所述的全自动充电机器人控制方法。

本申请第四方面提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现如上所述的全自动充电机器人控制方法。

本申请实现了车辆充电的全自动控制，提高了充电全自动化能力。

附图说明

图1是本申请全自动充电机器人控制方法的一优选实施例的流程图；

图2是本申请全自动充电机器人控制方法的一优选实施例的流程图；

图3是本申请全自动充电机器人控制装置的一优选实施例的系统架构图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。

本申请提供了一种全自动充电机器人控制方法及装置，用于控制机器人实现全自动智能充电。

本申请第一方面提供了一种全自动充电机器人控制方法，如图1所示，包括：

步骤S1、响应用户的车辆充电指令，连接上述充电机器人以及图像采集设备，上述图像采集设备设置在上述充电机器人上，并随上述充电机器人同步运动。

步骤S2、根据上述图像采集设备的数据确定上述充电机器人的与车辆充电插座对接部分移动的目标位置，并将上述目标位置发送给上述充电机器人，上述目标位置是指上述车辆的充电插座的空间位置。

步骤S3、获取上述充电机器人的向上述车辆的充电插座对接插拔枪时的力反馈信息。

步骤S4、根据上述力反馈信息确定上述充电机器人的位姿调整指令，并发送给上述充电机器人。

需要说明的是，步骤S2用于控制机器人操控插拔枪与车辆的充电插座预对接，步骤S3用于控制机器人操控插拔枪与车辆的充电插座的精确连接。在充电插头与充电插座相插接的过程中有很多因素都影响着插接的效果，例如视觉传感部分在开始对充电插座孔心的定位精确度、充电插头与充电插座的插接间隙、接触时接触力的方向和大小、充电插头与充电插座的相对运动的调整趋势等。这些因素在插接过程中都是决定影响成功的关键所在，特别是在多插针多孔插接过程中对这些因素的要求更加严格。

机器人在执行自动插接任务时，会受到很多因素的影响，要想最终成功完成机器人自动插接必须对整个过程进行详细、全面的描述，并深入的分析和研究，才能保证插接的成功。通过对自动插接任务的详细分析，根据充电插头与充电插座的相对几何位置关系，在自动充电过程当中，机器人的运动可以分为三段：视觉定位运动阶段、反馈力调整阶段、调整完毕继续运动直到插接完成阶段。在第一段运动轨迹当中，机器人的运动是为了到达视觉系统定位的目标点，第二段运动轨迹则是需要进行接触调整的轨迹段，第三段是接触调整完毕完成插接进行阶段。

步骤S2实现了上述第一个运动阶段，此阶段通过视觉传感器定位得到充电插座的位置信息，让机器人运动到此位置。当检测到充电插头与充电插座产生接触则进入步骤S3上述的第二运动阶段，这个阶段的决定了整个插接过程的成功与失败。在这一阶段中，机器人要进行自主判断并尽可能减小插接误差，以达到充电位置。在此过程中充电插头与充电插座极易发生卡阻。机器人可以通过力控策略和算法完成机器人的位姿调整，直到插接完成则电动汽车开始充电。

步骤S5、在上述充电机器人位姿调整完成后，给出继续插接上述插拔枪的指令，以使上述充电机器人带动上述插拔枪插入上述充电插座中，对上述车辆进行充电。

在一些可选实施方式中，连接上述图像采集设备包括：

步骤S11、建立RS485串口通信，进行串口数据采集。

步骤S12、对上述串口数据进行校验。

步骤S13、对校验符合要求的数据进行转化，生成上述车辆的充电插座的空间位置信息。

本实施例中，控制中心软件通过程序打开USB采集视觉传感器经过图像处理之后的十六进制数据，并对串口数据进行提取与校验，校验符合要求则对其进行转化，用户按下遥控开关时同时初始化机器人并自动连接机器人，并将经过解析转化后的充电插座的空间位置信息指令发送给机器人。

在一些可选实施方式中，获取上述力反馈信息之前包括：判断上述充电机器人到达指定位置后，发出使上述充电机器人的插拔枪对接上述车辆充电插座的指令。

在一些可选实施方式中，上述控制方法还包括：

对上述串口数据校验不合格时，给出故障信号；上述充电机器人带动上述插拔枪插入上述充电插座中后，给出控制完成信号；以及根据上述故障信号及上述控制完成信号，控制相应指示灯亮灭。

图2给出了一个具体的控制流程，程序初始化之后，监控遥控开关是否按下，如是，则分两路分别执行机器人设置及信号数据采集设置，机器人设置包括初始化机器人，并进行连接，信号数据采集设置主要包括建立RS454串口通信，打开串口采集数据，之后进行串口数据校验，若校验合格，则向机器人发送位置指令，即发送目标位置，以便机器人移动或者机器人控制机械臂移动，直至插拔枪对接至车辆的充电插座上。

机器人到达指令位置后，控制插拔枪对接至车辆的充电插座上，控制系统获取机器人力反馈信息，并进行判断与处理，以确定插接是否对准，根据相应的控制策略和算法输出机器人的运动调整位置，完成充电插头的位姿调整，机器人不断执行这些指令直到调整完毕，保障了机器人顺利地自动完成插接操作。程序也结束运行并等待下次触发。机器人在充电完毕之后则回到原位等待下次应答运动控制指令。

调整完毕后，控制系统控制机器人继续移动插拔枪，将插拔枪插入到充电插座内，插接完成后，为充电插头(即插拔枪)上电，开始充电。

本实施例中，串口数据校验不合格后，故障指示灯打开，插接完成后，充电指示灯打开。

本申请第二方面提供了一种与上述方法相对应的全自动充电机器人控制装置，如图3所示，包括：

初始化模块，用于响应用户的车辆充电指令，连接上述充电机器人以及图像采集设备，上述图像采集设备设置在上述充电机器人上，并随上述充电机器人同步运动；目标位置确定模块，用于根据上述图像采集设备的数据确定上述充电机器人的与车辆充电插座对接部分移动的目标位置，并将上述目标位置发送给上述充电机器人，上述目标位置是指上述车辆的充电插座的空间位置；力反馈数据获取模块，用于获取上述充电机器人的向上述车辆的充电插座对接插拔枪时的力反馈信息；位姿调整模块，用于根据上述力反馈信息确定上述充电机器人的位姿调整指令，并发送给上述充电机器人；以及插接控制模块，用于在上述充电机器人位姿调整完成后，给出继续插接上述插拔枪的指令，以使上述充电机器人带动上述插拔枪插入上述充电插座中，对上述车辆进行充电。

在一些可选实施方式中，上述初始化模块包括：通信连接单元，用于建立上述控制装置与上述图像采集设备的RS485串口通信，进行串口数据采集；数据校验单元，用于对上述串口数据进行校验；以及空间位置生成单元，用于对校验符合要求的数据进行转化，生成上述车辆的充电插座的空间位置信息。

在一些可选实施方式中，上述装置还包括对接模块，用于在获取上述力反馈信息之前，判断上述充电机器人到达指定位置后，发出使上述充电机器人的插拔枪对接上述车辆充电插座的指令。

在一些可选实施方式中，上述装置还包括：故障信号生成模块，用于对上述串口数据校验不合格时，给出故障信号；控制完成信号生成模块，用于在上述充电机器人带动上述插拔枪插入上述充电插座中后，给出控制完成信号；以及指示灯控制模块，用于根据上述故障信号及上述控制完成信号，控制相应指示灯亮灭。

本装置主要指控制中心，所控制的设备主要包括执行机构及传感系统，三者构成了全自动充电系统，执行机构及传感系统通过通信接口和控制电路建立连接。机器人为执行机构，也是基础平台，视觉传感器对充电插座进行识别与定位，控制中心即工控机。通过控制中心协调控制机器人和视觉传感器及系统控制电路，实现电动汽车的自动充电。

整个系统的各个组成部分之间通过电路及通信接口建立连接。其中视觉传感器实现对电动汽车充电插座位置识别与空间定位，并将坐标位置数据传输到控制中心，控制中心再将此信息进行处理转换后变为机器人指令发送给机器人控制器，控制机器人执行机构到达目标位置，完成充电任务，根据设定的时间充电完毕后，机器人回到初始位置，等待下次指令。

本申请的控制装置还包括数据存储模块，实现对实验过程中采集的以及处理之后的数据进行存储，这样有利于实验完成后对数据进行处理并完成实验结果分析

本申请第三方面提供了一种计算机设备，包括处理器、存储器以及存储在上述存储器上并可在上述处理器上运行的计算机程序，上述处理器执行上述计算机程序用于实现如上上述的全自动充电机器人控制方法。

本申请第四方面提供了一种可读存储介质，上述可读存储介质存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时用于实现如上上述的全自动充电机器人控制方法。

特别地，根据本申请的实施方式，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序或者全自动机器人的计算系统的软件程序，例如，本申请的实施方式包括一种全自动机器人，其内安装有计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。本申请的计算机存储介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施方式的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本申请实施方式中所涉及到的模块或单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的模块或单元也可以设置在处理器中，这些模块或单元的名称在某种情况下并不构成对该模块或单元本身的限定。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种全自动充电机器人控制方法，其特征在于，包括：

响应用户的车辆充电指令，连接所述充电机器人以及图像采集设备，所述图像采集设备设置在所述充电机器人上，并随所述充电机器人同步运动；

根据所述图像采集设备的数据确定所述充电机器人的与车辆充电插座对接部分移动的目标位置，并将所述目标位置发送给所述充电机器人，所述目标位置是指所述车辆的充电插座的空间位置；

获取所述充电机器人的向所述车辆的充电插座对接插拔枪时的力反馈信息；

根据所述力反馈信息确定所述充电机器人的位姿调整指令，并发送给所述充电机器人；以及

在所述充电机器人位姿调整完成后，给出继续插接所述插拔枪的指令，以使所述充电机器人带动所述插拔枪插入所述充电插座中，对所述车辆进行充电。

2.如权利要求1所述的全自动充电机器人控制方法，其特征在于，连接所述图像采集设备包括：

建立RS485串口通信，进行串口数据采集；

对所述串口数据进行校验；以及

对校验符合要求的数据进行转化，生成所述车辆的充电插座的空间位置信息。

3.如权利要求1所述的全自动充电机器人控制方法，其特征在于，获取所述力反馈信息之前包括：

判断所述充电机器人到达指定位置后，发出使所述充电机器人的插拔枪对接所述车辆充电插座的指令。

4.如权利要求2所述的全自动充电机器人控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

对所述串口数据校验不合格时，给出故障信号；

所述充电机器人带动所述插拔枪插入所述充电插座中后，给出控制完成信号；以及

根据所述故障信号及所述控制完成信号，控制相应指示灯亮灭。

5.一种全自动充电机器人控制装置，其特征在于，包括：

初始化模块，用于响应用户的车辆充电指令，连接所述充电机器人以及图像采集设备，所述图像采集设备设置在所述充电机器人上，并随所述充电机器人同步运动；

目标位置确定模块，用于根据所述图像采集设备的数据确定所述充电机器人的与车辆充电插座对接部分移动的目标位置，并将所述目标位置发送给所述充电机器人，所述目标位置是指所述车辆的充电插座的空间位置；

力反馈数据获取模块，用于获取所述充电机器人的向所述车辆的充电插座对接插拔枪时的力反馈信息；

位姿调整模块，用于根据所述力反馈信息确定所述充电机器人的位姿调整指令，并发送给所述充电机器人；以及

插接控制模块，用于在所述充电机器人位姿调整完成后，给出继续插接所述插拔枪的指令，以使所述充电机器人带动所述插拔枪插入所述充电插座中，对所述车辆进行充电。

6.如权利要求5所述的全自动充电机器人控制装置，其特征在于，所述初始化模块包括：

通信连接单元，用于建立所述控制装置与所述图像采集设备的RS485串口通信，进行串口数据采集；

数据校验单元，用于对所述串口数据进行校验；以及

空间位置生成单元，用于对校验符合要求的数据进行转化，生成所述车辆的充电插座的空间位置信息。

7.如权利要求5所述的全自动充电机器人控制装置，其特征在于，所述装置还包括对接模块，用于在获取所述力反馈信息之前，判断所述充电机器人到达指定位置后，发出使所述充电机器人的插拔枪对接所述车辆充电插座的指令。

8.如权利要求6所述的全自动充电机器人控制装置，其特征在于，所述装置还包括：

故障信号生成模块，用于对所述串口数据校验不合格时，给出故障信号；

控制完成信号生成模块，用于在所述充电机器人带动所述插拔枪插入所述充电插座中后，给出控制完成信号；以及

指示灯控制模块，用于根据所述故障信号及所述控制完成信号，控制相应指示灯亮灭。

9.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序用于实现如权利要求1-4任一项所述的全自动充电机器人控制方法。

10.一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时用于实现如权利要求1-4任一项所述的全自动充电机器人控制方法。

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