CN110758152A - 智能机器人、充电桩及智能机器人自主充电对接的方法 - Google Patents

智能机器人、充电桩及智能机器人自主充电对接的方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种智能机器人、充电桩及用于智能机器人自主充电对接的方法，所述智能机器人包括：机器人框架；控制模块，用于对所述智能机器人进行运动控制；固定在所述机器人框架上的至少一个定位信号接收模块，用于接收来自充电桩的定位信号，其中，所述定位信号接收模块包括位于外侧的第一接收点和位于内侧的第二接收点，且所述第一接收点和所述第二接收点之间的中心连线与所述智能机器人的旋转轴线重合或接近重合；固定在所述机器人框架一侧的两个引导信号接收模块，用于接收来自所述充电桩的引导信号。根据本申请的方案，能够基于三点共线原理实现智能机器人与充电桩的精准对接。

Description

智能机器人、充电桩及智能机器人自主充电对接的方法
技术领域
本申请涉及智能机器人领域，尤其涉及一种智能机器人、充电桩及用于智能机器人自主充电对接的方法。
背景技术
随着AI(Artificial Intelligence，人工智能)相关技术的不断进步，当前各类以锂电能源供电的智能机器人产品层出不穷，包括扫地机器人、巡检机器人、迎宾机器人、物流机器人、引导机器人等，随之而来的精确自主充电功能成为了一项必不可少的技术。但受到智能机器人定位精度和智能机器人运行环境比较复杂等条件限制，大多智能机器人面临充电对接成功率不高、需要额外提高成本来解决成功率的技术问题。因此，研发一种简单高效的智能机器人自主充电对接方案具有较大的实用价值和意义。
现有技术中存在如下方案：一、采用普通红外LED(Light EmittingDiode，发光二极管)实现充电对接，其缺点为普通红外LED对接方式角度不可控，一般都需要多个LED分为远距离对接和近距离对接，同时对于地面平整度要求比较高，且调整过程较长；二、用激光雷达扫描标识的方式实现充电对接，激光雷达扫描标识的方式能够实现快速准确对接，但对地面平整度的要求仍然较高，光线及周围障碍物会严重影响成像，导致成功率下降，且激光雷达成本较高。
发明内容
本申请的目的是提供一种智能机器人、充电桩及用于智能机器人自主充电对接的方法，以在低成本下实现对地面平整度有一定适应性、抗干扰强、对接快速且成功率高的智能机器人自主充电对接方案。
根据本申请的一个方面，提供了一种智能机器人，其中，该智能机器人包括：
机器人框架；
控制模块，用于对所述智能机器人进行运动控制；
固定在所述机器人框架上的至少一个定位信号接收模块，用于接收来自充电桩的定位信号，其中，所述定位信号接收模块包括位于外侧的第一接收点和位于内侧的第二接收点，且所述第一接收点和所述第二接收点之间的中心连线与所述智能机器人的旋转轴线重合或接近重合；
固定在所述机器人框架一侧的两个引导信号接收模块，用于接收来自所述充电桩的引导信号。
根据本申请的另一个方面，提供了一种用于为智能机器人充电的充电桩，其中，该充电桩包括：
充电桩框架；
固定在所述充电桩框架上的定位信号发射模块，用于发射定位信号；
固定在所述充电桩框架上的两个引导信号发射模块，用于发射引导信号，其中，所述两个引导信号发射模块位于所述定位信号发射模块的下方，且每个引导信号发射模块与所述定位信号发射模块之间的距离相等。
根据本申请的另一个方面，还提供了一种用于智能机器人自主充电对接的方法，其中，该方法包括：
a充电桩的定位信号发射模块发射定位信号，所述充电桩的两个引导信号发射模块发射引导信号；
b在进入到对接过程后，智能机器人的控制模块控制所述智能机器人直行，当检测到位于所述智能机器人接入侧的定位信号接收模块的第一接收点接收到所述定位信号，所述控制模块控制所述智能机器人绕与旋转轴线垂直且经过所述第一接收点的中心的直线进行旋转，直至所述定位信号接收模块的第二接收点接收到所述定位信号；
c当所述智能机器人的两个引导信号接收模块分别接收到所述两个引导信号发射模块所发射的引导信号，所述控制模块控制所述智能机器人直行，以正对所述充电桩进行对接。
与现有技术相比，本申请具有以下优点：创新性地基于三点共线原理实现智能机器人和充电桩的位姿对齐和定位，进而采用可抗干扰的引导信号引导智能机器人正对充电桩对接以进行自主充电，从而实现了智能机器人与充电桩的精准对接。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出了本申请一个示例的智能机器人的结构示意图；
图2示出了本申请一个示例的定位信号接收模块的结构示意图；
图3示出了本申请一个示例的引导信号接收模块的结构示意图；
图4示出了本申请一个示例的充电桩的结构示意图；
图5示出了本申请一个实施例的用于智能机器人自主充电对接的方法的流程示意图；
图6示出了本申请一个示例的对接场景示意图；
图7示出了基于图6所示对接场景的对接过程的流程示意图；
图8示出了本申请一个示例的在对接过程中引导信号接收模块的接收状态示意图。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
本文后面所讨论的方法(其中一些通过流程图示出)可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或者其任意组合来实施。当用软件、固件、中间件或微代码来实施时，用以实施必要任务的程序代码或代码段可以被存储在机器或计算机可读介质(比如存储介质)中。(一个或多个)处理器可以实施必要的任务。
这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，并且是用于描述本申请的示例性实施例的目的。但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，并且不应当被解释成仅仅受限于这里所阐述的实施例。
应当理解的是，虽然在这里可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。
这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
还应当提到的是，在一些替换实现方式中，所提到的功能/动作可以按照不同于附图中标示的顺序发生。举例来说，取决于所涉及的功能/动作，相继示出的两幅图实际上可以基本上同时执行或者有时可以按照相反的顺序来执行。
下面结合附图对本申请作进一步详细描述。
本申请的一个实施例提供了一种智能机器人，其中，该智能机器人包括：机器人框架；控制模块，用于对所述智能机器人进行运动控制；固定在所述机器人框架上的至少一个定位信号接收模块，用于接收来自充电桩的定位信号，其中，所述定位信号接收模块包括位于外侧的第一接收点和位于内侧的第二接收点(需要说明的是，所述“内侧”和“外侧”分别是指相对机器人框架的内侧和外侧)，且所述第一接收点和所述第二接收点之间的中心连线与所述智能机器人的旋转轴线重合或接近重合；固定在所述机器人框架一侧的两个引导信号接收模块，用于接收来自所述充电桩的引导信号。需要说明的是，当一个定位信号接收模块的第一接收点和第二接收点同时接收到来自充电桩的定位信号时，说明充电桩的定位信号发送模块、该第一接收点和该第二接收点位于同一条直线上，也即三点共线，此时智能机器人的车身与充电桩(平行线)平行或基本平行，由此实现了智能机器人和充电桩的位姿对齐和定位。因此，根据本实施例的智能机器人，通过在定位信号接收模块中的第一接收点和第二接收点，能够在对接过程中基于三点共线原理来实现位姿对齐和定位，进一步地通过两个引导信号接收模块使智能机器人能够精准地正对充电桩进行对接。
其中，可在智能机器人框架的任一侧或多侧设置所述定位信号接收模块。需要说明的是，所述智能机器人包括多个定位信号接收模块时，各个定位信号接收模块分别位于所述机器人框架的不同侧，以支持所述智能机器人从不同侧(如前、后、左、右中的任一侧)进行接入。在一些实施例中，所述智能机器人包括位于所述机器人框架左侧的定位信号接收模块，和/或，位于所述机器人框架右侧的定位信号接收模块；其中，位于所述机器人框架左侧的定位信号接收模块用于在所述智能机器人从充电桩右侧接入时接收定位信号，位于所述机器人框架右侧的定位信号接收模块用于在所述智能机器人从充电桩左侧接入时接收定位信号。
其中，所述两个引导信号接收模块固定在所述机器人框架的同一侧，且可能固定在所述机器人框架的任一侧，具体地可由智能机器人的可移动方式来确定智能机器人支持在哪些侧固定所述两个引导信号接收模块，例如，若能够驱动智能机器人沿垂直车身方向横向移动，则所述引导信号接收模块可设置在该智能机器人的前、后、左、右中的任一侧，否则所述引导信号接收模块可设置在该智能机器人的前方或后方。优选地，所述两个引导信号固定在所述机器人框架的后方(即尾部)。
其中，所述定位信号接收模块与充电桩上的定位信号发射模块位于相同高度，所述两个引导信号接收模块与充电桩上的两个引导信号发射模块位于相同高度，且所述两个引导信号接收模块之间的距离与所述两个引导信号发射模块之间的距离相等；需要说明的是，定位信号接收模块和引导信号接收模块的高度、以及两个引导信号接收模块之间的距离，均是可基于实际需求以及机器人框架的尺寸来设计的，本申请并不对该等数据的取值作任何限制。其中，所述定位信号包括但不限于红外信号、光电信号等，所述第一接收点和所述第二接收点可为任何能够用于在一定距离范围内接收定位信号的单元，如树脂封装或贴片封装的光电二极管、红外二极管等。相似地，所述引导信号包括但不限于红外信号、光电信号等，所述引导信号接收模块包括任何能够用于在一定距离范围内接收引导信号的单元，如树脂封装或贴片封装的光电二极管、红外二极管等。
其中，所述智能机器人的旋转轴线由所述智能机器人的驱动方式决定，所述旋转轴线与所述智能机器人的中轴线之间的交点即为所述智能机器人的旋转中心。在一些实施例中，所述第一接收点和所述第二接收点之间的中心连线与所述旋转轴线重合；在另一些实施例中，所述第一接收点和所述第二接收点之间的中心连线与所述旋转轴线接近重合，也即，本申请允许第一接收点或所述第二接收点的位置存在一定误差；例如，第一接收点位于所述旋转轴线上，第二接收点与述旋转轴线之间的距离小于预定距离阈值(如1mm)；又例如，第一接收点与述旋转轴线之间的距离小于预定距离阈值(如1mm)，第二接收点位于所述旋转轴线上。
在一些实施例中，所述定位信号接收模块包括定位模块固定架、固定在所述定位模块固定架上的第一红外接收二极管驱动电路、以及位于所述第一红外接收二极管驱动电路上的第一接收点和第二接收点，其中，所述第一接收点和所述第二接收点为红外接收二极管；作为一种示例实现方式，所述第一接收点和所述第二接收点的中心波长为980nm，所述第一接收点的直径为3mm，所述第二接收点的直径为5mm。在一些实施例中，所述机器人框架侧边设置有伸出的支撑结构，所述第一接收点和所述第二接收点直接固定在该支撑结构上。需要说明的是，上述实施例仅为示例，并非对所述定位信号接收模块的具体结构的限制，本领域技术人员应能理解，在保证所述第一接收点和所述第二接收点相对机器人框架的位置不变的基础上，所述定位信号接收模块可采用任何可行的结构。
在一些实施例中，所述引导信号接收模块包括引导模块固定架、固定在所述引导模块固定架上的第二红外接收二极管驱动电路、以及位于所述第二红外接收二极管驱动电路上的红外接收二极管；作为一种示例实现方式，所述位于所述第二红外接收二极管驱动电路上的红外接收二极管的中心波长为980nm且直径为3mm。需要说明的是，上述实施例仅为示例，并非对所述引导信号接收模块的具体结构的限制，本领域技术人员应能理解，在保证所述引导信号接收模块中用于接收引导信号的接收器(如上述红外接收二极管)相对机器人框架的位置不变的基础上，所述引导信号接收模块可采用任何可行的结构(如智能机器人尾部具有用于固定两个引导信号接收模块的固定架，每个引导信号接收模块包括一个红外接收二极管驱动电路以及位于该红外接收二极管驱动电路上的红外接收二极管)。
在一些实施例中，每个定位信号接收模块上的第一接收点和第二接收点之间的距离是固定的或可调节的。例如，机器人框架左侧设有一个定位信号接收模块，该定位信号接收模块上固定有位于外侧的第一接收点和位于内侧的第二接收点，该第一接收点和该第二接收点之间的距离固定为4cm；又例如，机器人框架左侧设有一个定位信号接收模块，该定位信号接收模块上固定有位于外侧的第一接收点，且设置有可沿旋转轴线上移动的第二接收点，可通过移动该第二接收点的位置来调节第一接收点和第二接收点之间的距离。
图1示出了本申请一个示例的智能机器人的结构示意图。该智能机器人包括机器人框架101、位于机器人框架左侧的定位信号接收模块102、位于机器人框架右侧的定位信号接收模块103、位于机器人框架尾部左侧的引导信号接收模块104、位于机器人框架尾部右侧的引导信号接收模块105以及控制模块(图未示)，图1中还示出了该智能机器人的旋转轴线106、中轴线107和旋转中心108(即旋转轴线106和中轴线107的交点)。其中，所述定位信号接收模块103和104距离地面30cm，所述引导信号接收模块105和106距离地面9cm，所述引导信号接收模块105和106之间的水平距离为20cm。
图2示出了本申请一个示例的定位信号接收模块(即图1所示定位信号接收模块103或104)的结构示意图，该定位信号接收模块包括定位模块固定架201、固定在所述定位模块固定架上的第一红外接收二极管驱动电路202、以及位于所述第一红外接收二极管驱动电路202上的第一接收点203和第二接收点204。其中，所述第一接收点203和所述第二接收点204的中心波长均为980nm，且所述第一接收点203采用3mm树脂封装，所述第二接收点204采用5mm树脂封装，所述第一接收点203和所述第二接收点204之间的距离为4cm，所述第一接收点203和所述第二接收点204的中心连线与智能机器人的旋转轴线(即图1所示旋转轴线106)重合。
图3示出了本申请一个示例的引导信号接收模块(即图1所示引导信号接收模块105或106)的结构示意图，该引导信号接收模块包括引导模块固定架301、固定在所述引导模块固定架上的第二红外接收二极管驱动电路302、以及位于所述第二红外接收二极管驱动电路上的红外接收二极管303。其中，所述红外接收二极管303的中心波长为980nm且采用3mm树脂封装。
本申请的另一个实施例提供了一种用于为本申请所述的智能机器人充电的充电桩，其中，该充电桩包括：充电桩框架；固定在所述充电桩框架上的定位信号发射模块，用于发射定位信号；固定在所述充电桩框架上的两个引导信号发射模块，用于发射引导信号，其中，所述两个引导信号发射模块位于所述定位信号发射模块的下方，且每个引导信号发射模块与所述定位信号发射模块之间的距离相等。其中，所述定位信号发射模块与智能机器人上的各个定位信号接收模块位于相同高度，所述两个引导信号发射模块与智能机器人上的两个引导信号接收模块位于相同高度，且所述两个引导信号发射模块之间的距离与所述两个引导信号接收模块之间的距离相等。其中，所述定位信号发射模块用于实现智能机器人车身与充电桩(平行线)的平行，所述引导信号发射模块用于实现智能机器人正对充电桩进行对接。
其中，所述定位信号包括但不限于红外信号、光电信号等，所述定位信号发射模块可为任何能够用于在一定距离范围内发射定位信号的单元。在一些实施例中，所述定位信号为小功率红外一字激光，其光束与地面垂直，其中，光束的长度和宽度可进行调整以满足不同的设计需求。在一些实施例中，所述定位信号的波长为980nm，发射角度为5°。
其中，所述引导信号包括但不限于红外信号、光电信号等，所述引导信号发射模块可为任何能够用于在一定距离范围内发射引导信号的单元。在一些实施例中，所述引导信号为小功率红外一字激光，其光束与地面垂直，其中，光束的长度和宽度可进行调整以满足不同的设计需求。在一些实施例中，所述引导信号的波长为980nm，发射角度为5°。
图4示出了本申请一个示例的充电桩的结构示意图，该充电桩包括充电桩框架401、固定在充电桩框架401的上方中间位置的定位信号发射模块402、固定在充电桩框架401下方左侧的引导信号发射模块403、固定在充电桩框架401下方右侧的引导信号发射模块404。其中，引导信号发射模块403与定位信号发射模块402之间的距离等于引导信号发射模块404与定位信号发射模块402之间的距离，也即，定位信号发射模块402、引导信号发射模块403、引导信号发射模块404可视为位于同一平面内，且构成以定位信号发射模块402为顶点的等腰三角形的三个点。其中，定位信号发射模块402用于发射中心波长为980nm的小功率红外一字激光定位信号，发射角度为5°，一字光柱宽度可调，所述定位信号发射模块距离地面30cm；其中，引导信号发射模块403和404用于发射中心波长为980nm的小功率红外一字激光引导信号，发射角度为5°，一字光柱宽度可调，引导信号发射模块403和404距离地面9cm，且两者之间的距离为20cm。
图5示出了本申请一个实施例的用于智能机器人自主充电对接的方法的流程示意图，本实施例的方法主要由智能机器人和充电桩来实施，该方法包括步骤S1、步骤S2和步骤S3。
在步骤S1中，充电桩的定位信号发射模块发射定位信号，所述充电桩的两个引导信号发射模块发射引导信号。在一些实施例中，充电桩的定位信号开始发射模块发送定位信号的同时，所述充电桩的两个引导信号发射模块开始发射引导信号。在另一些实施例中，充电桩的定位信号发射模块先发射定位信号，充电桩的两个引导信号发射模块在接收到发射指令(如智能机器人在接入侧的定位信号接收模块的第一接收点和第二接收点同时到定位信号后，向充电桩的两个引导信号发射模块发送发射指令)后再发射引导信号。需要说明的是，“充电桩的定位信号发射模块发射定位信号”的操作可能在进入到对接过程之前执行，也可能在接收到进入对接过程的指令之后立即指令，“所述充电桩的两个引导信号发射模块发射引导信号”可能在接收到对接过程之前执行，也可能在接收到进入对接过程的指令之后立即指令，还可能在下述步骤S2之后执行，因此，步骤S1和步骤S2之间并无严格的顺序关系。其中，可在多种场景下进入到对接过程，例如，智能机器人的控制模块检测到所述智能机器人的电量低于预定电量阈值时，控制所述智能机器人进入到对接过程；又例如，智能机器人接收到来自用户的充电指令之后，进入到对接过程。
在步骤S2中，在进入到对接过程后，智能机器人的控制模块控制所述智能机器人直行，当检测到位于所述智能机器人接入侧的定位信号接收模块的第一接收点接收到所述定位信号，所述控制模块控制所述智能机器人绕与旋转轴线垂直且经过所述第一接收点的中心的直线进行旋转，直至所述定位信号接收模块的第二接收点接收到所述定位信号。需要说明的是，所述智能机器人绕与旋转轴线垂直且经过所述第一接收点的中心的直线进行旋转的过程中，所述第一接收点一直能接收到所述定位信号，当旋转到第二接收点接收到所述定位信号时，也即相当于第一接收点和第二接收点同时接收到所述定位信号，基于三点共线原理此时便实现了智能机器人车身与充电框的平行，也即实现了智能机器人和充电桩的位姿对齐和定位。
在步骤S3中，当所述智能机器人的两个引导信号接收模块分别接收到所述两个引导信号发射模块所发射的引导信号，所述控制模块控制所述智能机器人直行，以正对所述充电桩进行对接。
在一些实施例中，所述两个引导信号接收模块与所述定位信号接收模块位于所述智能机器人的机器人框架的不同侧，所述步骤S3包括：所述控制模块控制所述智能机器人绕所述智能机器人的旋转中心进行旋转，直至所述智能机器人的两个引导信号接收模块分别接收到所述充电桩的两个引导信号发射模块所发射的引导信号；所述控制模块控制所述智能机器人直行，以正对所述充电桩进行对接。
在另一些实施例中，所述两个引导信号接收模块与所述定位信号接收模块位于所述智能机器人的机器人框架的同一侧，所述步骤S3包括：在所述第二接收点接收到所述定位信号的同时，所述智能机器人的两个引导信号接收模块分别接收到所述两个引导信号发射模块所发射的引导信号；所述控制模块控制所述智能机器人直行，以正对所述充电桩进行对接。
图6示出了本申请一个示例的对接场景示意图，该对接场景中包括图1所示智能机器人以及图4所示充电桩，其中，智能机器人从充电桩左侧进入，车头冲前，智能机器人与充电桩的水平距离为0.5m，垂直距离为1.2m，智能机器人的中轴线107与充电桩平行线601之间的夹角的绝对值不超过45°。
图7示出了基于图6所示对接场景的对接过程的流程示意图。具体地，在进入对接过程后，智能机器人的控制模块控制所述智能机器人直行；接着，检测3mm红外(即定位信号接收模块103上的第一接收点203)是否收到定位信号，若否，继续执行，若是，则所述控制模块控制智能机器人绕3mm红外旋转(也即绕与旋转轴线106垂直且经过第一接收点203的中心的直线进行左右旋转)，在该旋转过程中检测5mm红外(即定位信号接收模块103上的第二接收点204)是否收到定位信号，若否则继续旋转，若是(此时智能机器人车身中轴线107与充电桩平行线基本平行)，所述控制模块控制智能机器人原地旋转(也即绕其旋转中心108进行旋转)，在该原地旋转过程中检测两个尾部红外(即引导信号接收模块104和105)是否收到引导信号，若否则继续原地旋转，若是，也即当同一时刻引导信号接收模块104和105分别接收到引导信号发射模块403和404发射的红外一字激光引导信号，智能机器人正对充电桩对接。需要说明的是，图1所示智能机器人还能够从充电桩右侧进行对接，该过程中由位于机器人框架101左侧的定位信号接收模块102来接收定位信号以实现位姿对齐和定位，该接入过程的流程与图7所示流程相似，在此不再赘述。
图8示出了本申请一个示例的在对接过程中引导信号接收模块的接收状态示意图。智能机器人的两个引导信号接收模块的接收状态包括“00”、“01”、“11”、“10”，其中，“00”表示两个引导信号接收模块均未接收到引导信号，“01”表示右侧引导信号接收模块接收到引导信号且左侧引导信号接收模块未接收到引导信号，“11”表示两个引导信号接收模块均接收到引导信号，“10”表示左侧引导信号接收模块接收到引导信号且右侧引导信号接收模块未接收到引导信号。当智能机器人接入侧的第一接收点和第二接收点同时接收到定位信号，控制模块控制智能机器人原地旋转，随着旋转，两个引导信号接收模块的接收状态会不断发生变化，直至两个引导信号接收模块的接收状态为“11”时，智能机器人才能正对充电桩进行对接。控制模块可基于两个引导信号接收模块的接收状态来确定其运动状态以控制智能机器人运动，以下给出一个示例的控制模块基于两个引导信号接收模块的接收状态来控制智能机器人运动的规则：1)接收状态为“00”时，若上个运动状态为前进，则下个运动状态为后退；若上个运动状态为后退，则下个运动状态为前进；若上个运动为左转，则下个运动状态为右转；若上个运动为右转，则下个运动状态为左转；2)接收状态为“01”时，若上个运动状态为右转，则下个运动状态为寻找边界中间点；若上个运动状态为其他，则下个运动状态为左转；3)接收状态为“10”时，若上个运动状态为左转，则下个运动状态为寻找边界中间点；若上个运动状态为其他，则下个运动状态为右转；4)接收状态为“11”时，无论上个运动状态为何种状态，均执行。
根据本申请的方案，创新性地基于三点共线原理实现智能机器人和充电桩的位姿对齐和定位，进而采用可抗干扰的引导信号引导智能机器人正对充电桩对接以进行自主充电，从而实现了智能机器人与充电桩的精准对接。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (16)

1.一种智能机器人，其中，该智能机器人包括：
机器人框架；
控制模块，用于对所述智能机器人进行运动控制；
固定在所述机器人框架上的至少一个定位信号接收模块，用于接收来自充电桩的定位信号，其中，所述定位信号接收模块包括位于外侧的第一接收点和位于内侧的第二接收点，且所述第一接收点和所述第二接收点之间的中心连线与所述智能机器人的旋转轴线重合或接近重合；
固定在所述机器人框架一侧的两个引导信号接收模块，用于接收来自所述充电桩的引导信号。
2.根据权利要求1所述的智能机器人，其中，所述智能机器人包括位于所述机器人框架左侧的定位信号接收模块，和/或，位于所述机器人框架右侧的定位信号接收模块。
3.根据权利要求1或2所述的智能机器人，其中，所述定位信号接收模块包括定位模块固定架、固定在所述定位模块固定架上的第一红外接收二极管驱动电路、以及位于所述第一红外接收二极管驱动电路上的第一接收点和第二接收点，其中，所述第一接收点和所述第二接收点为红外接收二极管。
4.根据权利要求3所述的智能机器人，其中，所述第一接收点和所述第二接收点的中心波长为980nm，所述第一接收点的直径为3mm，所述第二接收点的直径为5mm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的智能机器人，其中，所述引导信号接收模块包括引导模块固定架、固定在所述引导模块固定架上的第二红外接收二极管驱动电路、以及位于所述第二红外接收二极管驱动电路上的红外接收二极管。
6.根据权利要求7所述的智能机器人，其中，所述位于所述第二红外接收二极管驱动电路上的红外接收二极管的中心波长为980nm且直径为3mm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的智能机器人，其中，每个定位信号接收模块上的第一接收点和第二接收点之间的距离是固定的或可调节的。
8.一种用于为智能机器人充电的充电桩，其中，该充电桩包括：
充电桩框架；
固定在所述充电桩框架上的定位信号发射模块，用于发射定位信号；
固定在所述充电桩框架上的两个引导信号发射模块，用于发射引导信号，其中，所述两个引导信号发射模块位于所述定位信号发射模块的下方，且每个引导信号发射模块与所述定位信号发射模块之间的距离相等。
9.根据权利要求8所述的充电桩，其中，所述定位信号为小功率红外一字激光，其光束与地面垂直。
10.根据权利要求9所述的充电桩，其中，所述定位信号的波长为980nm，发射角度为5°。
11.根据权利要求8所述的充电桩，其中，所述引导信号为小功率红外一字激光，其光束与地面垂直。
12.根据权利要求11所述的充电桩，其中，所述引导信号的波长为980nm，发射角度为5°。
13.根据权利要求11所述的充电桩，其中，所述充电桩用于为如权利要求1至7中任一项所述的智能机器人充电。
14.一种用于智能机器人自主充电对接的方法，其中，该方法包括：
a充电桩的定位信号发射模块发射定位信号，所述充电桩的两个引导信号发射模块发射引导信号；
b在进入到对接过程后，智能机器人的控制模块控制所述智能机器人直行，当检测到位于所述智能机器人接入侧的定位信号接收模块的第一接收点接收到所述定位信号，所述控制模块控制所述智能机器人绕与旋转轴线垂直且经过所述第一接收点的中心的直线进行旋转，直至所述定位信号接收模块的第二接收点接收到所述定位信号；
c当所述智能机器人的两个引导信号接收模块分别接收到所述两个引导信号发射模块所发射的引导信号，所述控制模块控制所述智能机器人直行，以正对所述充电桩进行对接。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述两个引导信号接收模块与所述定位信号接收模块位于所述智能机器人的机器人框架的不同侧，所述步骤c包括：
所述控制模块控制所述智能机器人绕所述智能机器人的旋转中心进行旋转，直至所述智能机器人的两个引导信号接收模块分别接收到所述充电桩的两个引导信号发射模块所发射的引导信号；所述控制模块控制所述智能机器人直行，以正对所述充电桩进行对接。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述两个引导信号接收模块与所述定位信号接收模块位于所述智能机器人的机器人框架的同一侧，所述步骤c包括：
在所述第二接收点接收到所述定位信号的同时，所述智能机器人的两个引导信号接收模块分别接收到所述两个引导信号发射模块所发射的引导信号；所述控制模块控制所述智能机器人直行，以正对所述充电桩进行对接。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111823910A (zh) * 2020-07-31 2020-10-27 山东劳动职业技术学院（山东劳动技师学院） 一种新能源电动汽车用充电桩设备
CN112198871A (zh) * 2020-09-02 2021-01-08 创新工场(北京)企业管理股份有限公司 用于移动机器人的自主充电的方法和装置
WO2022267681A1 (zh) * 2021-06-22 2022-12-29 速感科技（北京）有限公司 一种自主移动设备自动回充方法及系统
CN115675150A (zh) * 2022-10-31 2023-02-03 国网湖南省电力有限公司 一种吸附式无人车自动充电装置及智能控制方法
WO2024011496A1 (en) * 2022-07-14 2024-01-18 Sharkninja Operating Llc Robotic cleaner

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104298234A (zh) * 2013-11-13 2015-01-21 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 一种双引导式机器人自主充电方法
CN105242672A (zh) * 2015-11-13 2016-01-13 深圳市步科电气有限公司 可进行车体偏离角度调整的agv
CN106406316A (zh) * 2016-10-26 2017-02-15 山东大学 家庭智能陪护机器人的自主充电系统及其充电方法
US20170266577A1 (en) * 2016-03-21 2017-09-21 Sphero, Inc. Multi-body self propelled device with magnetic yaw control
US20180064023A1 (en) * 2016-09-05 2018-03-08 Lg Electronics Inc. Charging device of moving robot and control method thereof
CN208335012U (zh) * 2018-03-14 2019-01-04 湖南超能机器人技术有限公司 机器人红外对准信号接收装置
CN208337219U (zh) * 2018-07-17 2019-01-04 东亚智星（北京）科技有限公司 机器人用的无线充电桩
CN109324610A (zh) * 2018-09-04 2019-02-12 南京理工大学 一种适应充电屋门变化的巡检机器人定位方法
CN109508014A (zh) * 2018-12-24 2019-03-22 珠海市微半导体有限公司 一种移动机器人的激光引导回充方法及芯片

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104298234A (zh) * 2013-11-13 2015-01-21 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 一种双引导式机器人自主充电方法
CN105242672A (zh) * 2015-11-13 2016-01-13 深圳市步科电气有限公司 可进行车体偏离角度调整的agv
US20170266577A1 (en) * 2016-03-21 2017-09-21 Sphero, Inc. Multi-body self propelled device with magnetic yaw control
US20180064023A1 (en) * 2016-09-05 2018-03-08 Lg Electronics Inc. Charging device of moving robot and control method thereof
CN106406316A (zh) * 2016-10-26 2017-02-15 山东大学 家庭智能陪护机器人的自主充电系统及其充电方法
CN208335012U (zh) * 2018-03-14 2019-01-04 湖南超能机器人技术有限公司 机器人红外对准信号接收装置
CN208337219U (zh) * 2018-07-17 2019-01-04 东亚智星（北京）科技有限公司 机器人用的无线充电桩
CN109324610A (zh) * 2018-09-04 2019-02-12 南京理工大学 一种适应充电屋门变化的巡检机器人定位方法
CN109508014A (zh) * 2018-12-24 2019-03-22 珠海市微半导体有限公司 一种移动机器人的激光引导回充方法及芯片

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111823910A (zh) * 2020-07-31 2020-10-27 山东劳动职业技术学院（山东劳动技师学院） 一种新能源电动汽车用充电桩设备
CN112198871A (zh) * 2020-09-02 2021-01-08 创新工场(北京)企业管理股份有限公司 用于移动机器人的自主充电的方法和装置
WO2022267681A1 (zh) * 2021-06-22 2022-12-29 速感科技（北京）有限公司 一种自主移动设备自动回充方法及系统
WO2024011496A1 (en) * 2022-07-14 2024-01-18 Sharkninja Operating Llc Robotic cleaner
CN115675150A (zh) * 2022-10-31 2023-02-03 国网湖南省电力有限公司 一种吸附式无人车自动充电装置及智能控制方法

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