CN110723001A - 一种全自动充电机器人插拔枪控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种全自动充电机器人插拔枪控制方法及装置，所述方法包括确定车辆位置；接收工作平台的携带有刷卡充电的工作信号；识别所述车辆的充电端口；控制连接有电源的插拔枪插入所述充电端口；以及对所述车辆进行充电。本申请实现了车辆充电的全自动控制，提供的插拔方法能够有效的提高插拔精确度，提高了充电全自动化能力。

Description

一种全自动充电机器人插拔枪控制方法及装置

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插拔枪控制方法及装置。

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插拔枪控制方法及装置，实现机器人的插拔枪在车辆的充电端口处的全自动插拔，提高工作效率。

本申请第一方面提供了一种全自动充电机器人插拔枪控制方法，包括：确定车辆位置；接收工作平台的携带有刷卡充电的工作信号；识别所述车辆的充电端口；控制连接有电源的插拔枪插入所述充电端口；以及对所述车辆进行充电。

优选的是，所述控制方法还包括：获取所设定的充电时间，用于对所述车辆在所述充电时间内进行充电；以及在设定时间到达后，控制所述插拔枪自所述充电端口拔出。

优选的是，识别所述车辆的充电端口包括：通过图像匹配确定所述车辆的充电端口。

优选的是，通过图像匹配确定所述车辆的充电端口包括：确定所采集的初始图像中的角点；通过所述角点确定所述初始图像的特征点；以及与参考图像特征点匹配，以找到初始图像与参考图像中匹配的对应点。

优选的是，控制所述插拔枪插入所述充电端口包括：根据识别的所述车辆的充电端口，控制所述插拔枪的插接端口接触所述充电端口；根据所述插拔枪与所述充电端口接触时的反馈力，确定插拔枪的插接端口与所述充电端口的偏移量；根据偏移量调整所述插拔枪，至所述反馈力降至设定值以下；以及控制所述插拔枪继续向所述充电端口插接。

本申请第二方面提供了一种全自动充电机器人插拔枪控制装置，包括：车辆位置确定模块，用于确定车辆位置；工作信号接收模块，用于接收工作平台的携带有刷卡充电的工作信号；充电端口识别模块，用于识别所述车辆的充电端口；插接模块，用于控制连接有电源的插拔枪插入所述充电端口；以及充电模块，用于对所述车辆进行充电。

优选的是，所述控制装置还包括：充电时间获取模块，用于获取所设定的充电时间，以对所述车辆在所述充电时间内进行充电；以及插拔枪拔出模块，用于在设定时间到达后，控制所述插拔枪自所述充电端口拔出。

优选的是，所述充电端口识别模块包括：图像匹配单元，用于通过图像匹配确定所述车辆的充电端口。

优选的是，所述图像匹配单元包括：初始图像角点确定子单元，用于确定所采集的初始图像中的角点；初始图像特征点确定子单元，用于通过所述角点确定所述初始图像的特征点；以及初始图像匹配子单元，用于与参考图像特征点匹配，以找到初始图像与参考图像中匹配的对应点。

优选的是，所述插接模块包括：第一运动控制单元，用于根据识别的所述车辆的充电端口，控制所述插拔枪的插接端口接触所述充电端口；偏移量确定单元，用于根据所述插拔枪与所述充电端口接触时的反馈力，确定插拔枪的插接端口与所述充电端口的偏移量；调整单元，用于根据偏移量调整所述插拔枪，至所述反馈力降至设定值以下；以及第二运动控制单元，用于控制所述插拔枪继续向所述充电端口插接。

本申请实现了车辆充电的全自动控制，提供的插拔方法能够有效的提高插拔精确度，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插拔枪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插拔枪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插拔枪控制方法及装置，用于实现机器人的插拔枪在车辆的充电端口处的全自动插拔。

本申请第一方面提供了一种全自动充电机器人插拔枪控制方法，如图1所示，包括：

步骤S1、确定车辆位置。

车辆在倒库停车后，司机按动确定按钮，本申请的控制系统需要确认停车状态，之后，确定车辆是否应打开充电外盖，判定车盖打开，定位完成，此时，全自动充电机器人形成充电准备状态，备选实施方式中，可以将此状态发给车主。

步骤S2、接收工作平台的携带有刷卡充电的工作信号。

司机刷卡后，工作平台获取充电信号，该充电信号包括车辆信息、充电时间等，备选实施方式中，充电信号仅为充电开始信号，其它信息可以在其余环节绑定，例如车辆信息与终端事先绑定，充电时间根据车辆实际需求确定。本实施例中，工作平台为总控系统，例如上位机，或者远程服务器，其能够与车主所持有的充电请求方进行通信。

步骤S3、识别上述车辆的充电端口。

通常情况下，车辆包括两个充电口，分别为快充与慢充，本例中，插拔枪对应设计有两个，分别能够匹配车辆的两个充电口，控制系统接收到充电的工作信号后，通过视觉识别1、2号充电口。

步骤S4、控制连接有电源的插拔枪插入上述充电端口。

如上实施例上述，控制系统在识别两个充电口后，取1号插拔枪插入1号充电座，通过cc信号判定插接是否完成，若未完成，重新拔出1号插拔枪，再次插入。

同理，取2号插拔枪插入2号充电座，通过cc信号判定插接是否完成，若未完成，重新拔出2号插拔枪，再次插入。

本领域中，cc信号为车载充电常用信号，由cc信号采集电路构成，通常通过采集cc信号来判断充电桩枪头是否插好。

步骤S5、对上述车辆进行充电。

通过上述方式完成插接后，自动充电发送插枪完成信号，充电桩上电开始充电。

在一些可选实施方式中，上述控制方法还包括：

步骤S51、获取所设定的充电时间，用于对上述车辆在上述充电时间内进行充电。

步骤S52、在设定时间到达后，控制上述插拔枪自上述充电端口拔出。

充电完成后，充电桩端点，控制平台通知拔枪操作，自动充电拔下2号插拔枪，并将2号插拔枪放置到位后，之后拔下1号插拔枪，并将1号插拔枪放置到位，给出自动充电复位信号。

可以理解的是，放置插拔枪时，仍然采用视觉识别系统，在插拔枪未放置到位时，重新控制充电机器人取放插拔枪。

在一些可选实施方式中，识别上述车辆的充电端口包括：通过图像匹配确定上述车辆的充电端口。

在一些可选实施方式中，通过图像匹配确定上述车辆的充电端口包括：

步骤S31、确定所采集的初始图像中的角点。

可以理解的是，在做图像匹配时，常需要对两幅图像中的特征点进行匹配，为了保证匹配的准确性，所选择的特征必须有其独特性，角点可以作为一种特征，角点往往是两条边缘的交点，它是两条边缘方向变换的一种表示，因此其两个方向的梯度变换通常都比较大并且容易检测到。

步骤S32、通过上述角点确定上述初始图像的特征点。

步骤S33、与参考图像特征点匹配，以找到初始图像与参考图像中匹配的对应点。

本申请采用在充电机器人上安装视觉系统，获取充电机器人周围环境的视觉信息，在此基础上采用图像处理相关算法对障碍物和电动汽车充电端口进行识别，实现充电机器人定位并完成定位导航。

图像匹配是双目视觉系统中最重要的技术之一。图像匹配就是将不同时间、不同传感器所获得的多幅图像进行匹配、叠加的过程。基于特征信息的立体图像匹配不仅降低了匹配处理的时间和空间复杂度，还提高了匹配的可信度。本申请利用角点检测提取的图像特性信息，实现图像的匹配。

考虑到自动充电机器人双目视觉追踪的实时性和实际应用需求，实时图像的采集是双目视觉追踪系统实现的基础和前提，图像信息的处理和传输速度是视觉任务能否成功实现的关键，为此，本申请采用两路视频信号输入采集图像。

在一些可选实施方式中，控制上述插拔枪插入上述充电端口包括：

步骤S41、根据识别的上述车辆的充电端口，控制上述插拔枪的插接端口接触上述充电端口。

步骤S42、根据上述插拔枪与上述充电端口接触时的反馈力，确定插拔枪的插接端口与上述充电端口的偏移量。

步骤S43、根据偏移量调整上述插拔枪，至上述反馈力降至设定值以下。

步骤S44、控制上述插拔枪继续向上述充电端口插接。

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。

第一运动阶段是为整个插接过程做准备，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第二阶段，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。直到调整完成，机器人末端继续运动达到要求的充电位置，整个插接过程也就结束，充电也随之开始。

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插拔枪控制装置，如图2所示，包括：车辆位置确定模块，用于确定车辆位置；工作信号接收模块，用于接收工作平台的携带有刷卡充电的工作信号；充电端口识别模块，用于识别上述车辆的充电端口；插接模块，用于控制连接有电源的插拔枪插入上述充电端口；以及充电模块，用于对上述车辆进行充电。

在一些可选实施方式中，上述控制装置还包括：充电时间获取模块，用于获取所设定的充电时间，以对上述车辆在上述充电时间内进行充电；以及插拔枪拔出模块，用于在设定时间到达后，控制上述插拔枪自上述充电端口拔出。

在一些可选实施方式中，上述充电端口识别模块包括：图像匹配单元，用于通过图像匹配确定上述车辆的充电端口。

在一些可选实施方式中，上述图像匹配单元包括：初始图像角点确定子单元，用于确定所采集的初始图像中的角点；初始图像特征点确定子单元，用于通过上述角点确定上述初始图像的特征点；以及初始图像匹配子单元，用于与参考图像特征点匹配，以找到初始图像与参考图像中匹配的对应点。

在一些可选实施方式中，上述插接模块包括：第一运动控制单元，用于根据识别的上述车辆的充电端口，控制上述插拔枪的插接端口接触上述充电端口；偏移量确定单元，用于根据上述插拔枪与上述充电端口接触时的反馈力，确定插拔枪的插接端口与上述充电端口的偏移量；调整单元，用于根据偏移量调整上述插拔枪，至上述反馈力降至设定值以下；以及第二运动控制单元，用于控制上述插拔枪继续向上述充电端口插接。

本申请实现了车辆充电的全自动控制，提供的插拔方法能够有效的提高插拔精确度，提高了充电全自动化能力。

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。

以上上述，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插拔枪控制方法，其特征在于，包括：

确定车辆位置；

接收工作平台的携带有刷卡充电的工作信号；

识别所述车辆的充电端口；

控制连接有电源的插拔枪插入所述充电端口；以及

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插拔枪控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

获取所设定的充电时间，用于对所述车辆在所述充电时间内进行充电；以及

在设定时间到达后，控制所述插拔枪自所述充电端口拔出。

3.如权利要求1所述的全自动充电机器人插拔枪控制方法，其特征在于，识别所述车辆的充电端口包括：

通过图像匹配确定所述车辆的充电端口。

4.如权利要求3所述的全自动充电机器人插拔枪控制方法，其特征在于，通过图像匹配确定所述车辆的充电端口包括：

确定所采集的初始图像中的角点；

通过所述角点确定所述初始图像的特征点；以及

与参考图像特征点匹配，以找到初始图像与参考图像中匹配的对应点。

5.如权利要求1所述的全自动充电机器人插拔枪控制方法，其特征在于，控制所述插拔枪插入所述充电端口包括：

根据识别的所述车辆的充电端口，控制所述插拔枪的插接端口接触所述充电端口；

根据所述插拔枪与所述充电端口接触时的反馈力，确定插拔枪的插接端口与所述充电端口的偏移量；

根据偏移量调整所述插拔枪，至所述反馈力降至设定值以下；以及

控制所述插拔枪继续向所述充电端口插接。

6.一种全自动充电机器人插拔枪控制装置，其特征在于，包括：

车辆位置确定模块，用于确定车辆位置；

工作信号接收模块，用于接收工作平台的携带有刷卡充电的工作信号；

充电端口识别模块，用于识别所述车辆的充电端口；

插接模块，用于控制连接有电源的插拔枪插入所述充电端口；以及

充电模块，用于对所述车辆进行充电。

7.如权利要求6所述的全自动充电机器人插拔枪控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括：

充电时间获取模块，用于获取所设定的充电时间，以对所述车辆在所述充电时间内进行充电；以及

插拔枪拔出模块，用于在设定时间到达后，控制所述插拔枪自所述充电端口拔出。

8.如权利要求6所述的全自动充电机器人插拔枪控制装置，其特征在于，所述充电端口识别模块包括：

图像匹配单元，用于通过图像匹配确定所述车辆的充电端口。

9.如权利要求8所述的全自动充电机器人插拔枪控制装置，其特征在于，所述图像匹配单元包括：

初始图像角点确定子单元，用于确定所采集的初始图像中的角点；

初始图像特征点确定子单元，用于通过所述角点确定所述初始图像的特征点；以及

初始图像匹配子单元，用于与参考图像特征点匹配，以找到初始图像与参考图像中匹配的对应点。

10.如权利要求6所述的全自动充电机器人插拔枪控制装置，其特征在于，所述插接模块包括：

第一运动控制单元，用于根据识别的所述车辆的充电端口，控制所述插拔枪的插接端口接触所述充电端口；

偏移量确定单元，用于根据所述插拔枪与所述充电端口接触时的反馈力，确定插拔枪的插接端口与所述充电端口的偏移量；

调整单元，用于根据偏移量调整所述插拔枪，至所述反馈力降至设定值以下；以及

第二运动控制单元，用于控制所述插拔枪继续向所述充电端口插接。

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