CN111476166B - 一种地面巡检机器人自助充电对准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于巡检机器人技术领域，尤其涉及一种地面巡检机器人自助充电对准方法，在地面巡检机器人上安装摄像头，以及充电桩处设置人工标识，通过地面巡检机器人上安装的处理器对摄像头拍摄的图像实时进行数据处理，得到地面巡检机器人与人工标识之间的直线距离为s，以及S与L之间的夹角为a，并且地面巡检机器人与人工标识之间设置距离阀值T，地面巡检机器人沿着与直线L呈2a的角度向靠近人工标识的方向行驶，同时计算地面巡检机器人在直线L上的投影与人工标识之间的距离d，并实时对d和T进行比较，做出行驶路线的调整，则通过摄像头来完成地面巡检机器人与充电桩的对接，快速灵活，并且并且图像处理与计算也相对简单，配置成本更低。

Description

一种地面巡检机器人自助充电对准方法
技术领域
本发明属于巡检机器人技术领域，尤其涉及一种地面巡检机器人自助充电对准方法。
背景技术
随着物联网、机器视觉、仓储机器人、无人机等新技术的应用，物流仓储自动化技术正在以较快的速度发生变革。AGV小车在智能仓储系统中的应用不仅为物流安全保驾护航也助力智能物流发展。其中，地面巡检机器人如果要想实现完全的无人化运转，对其自主充电是不可或缺的一环。
现有技术中，地面巡检机器人大多是依赖精准的定位及导航方式，并将用以充电的接触部分结构设计的大些，来保证对症充电桩；或者是采用激光雷达扫描充电房的两侧墙角，使地面巡检机器人实时获取相对充电桩的位置，地面巡检机器人通过直线行驶和90°转弯的动作，对准充电桩。其中在依赖精准的定位及导航方式进行对桩时，如果出现断网或者网络差的情况就不能完成定位，进而导致自主充电失败；其中通过激光雷达扫描进行对桩的方式，一方面激光雷达成本较高，另一方面地面巡检机器人只能直线行驶和90°转弯导致行驶至充电桩的距离较长，浪费电量。
发明内容
为克服现有技术的上述不足，本发明提出一种通过图像处理判断地面巡检机器人与充电桩的位置和距离，并安排行驶路线完成对桩的方法，是通过如下方案实现的：
一种地面巡检机器人自助充电对准方法，包括以下步骤：
S1、在地面巡检机器人安装摄像头，以及充电桩处设置人工标识，该人工标识作为摄像头的识别基准，并令通过人工标识的水平直线为L，通过地面巡检机器人与人工标识两点的直线为S，且设置地面巡检机器人行驶到直线L上时，地面巡检机器人与人工标识之间的距离阀值为T；
S2、通过地面巡检机器人上安装的处理器对摄像头拍摄的图像实时进行数据处理，得到在某点处，地面巡检机器人与人工标识之间的直线距离为s，以及S与L之间的夹角为a；
S3、控制地面巡检机器人使其沿着与直线L呈2a的角度向靠近人工标识的方向行驶，同时计算地面巡检机器人在直线L上的投影与人工标识之间的距离d；
S4、实时对S3中的d和T进行比较，具体如下，
如果地面巡检机器人在行驶到直线L上的过程中一直d≥时，则在地面巡检机器人行驶到直线L上后，控制地面巡检机器人使其沿着与直线L呈0°的角度向靠近人工标识的方向行驶，直至地面巡检机器人与充电对接；
如果地面巡检机器人在行驶到直线L上的过程中出现d<T时，立即停止地面巡检机器人的行驶，然后控制地面巡检机器人使其沿着与直线L呈0°的角度向远离人工标识的方向行驶，行驶距离P＝T-0.5s/cosa，再控制地面巡检机器人使其沿着与直线L呈2a的角度向靠近人工标识的方向行驶，直至到直线L上，控制地面巡检机器人使其沿着与直线L呈0°的角度向靠近人工标识的方向行驶，直至地面巡检机器人最终与充电对接。
作为本发明一种地面巡检机器人自助充电对准方法的进一步改进，所述摄像头安装于地面巡检机器人的后端中部。
该发明一种地面巡检机器人自助充电对准方法的有益效果：通过对摄像头得到的实时图像进行处理计算地面巡检机器人与充电桩的相对位置和距离，同时安排地面巡检机器按照一定角度行驶，直至与充电桩对接，并且为了安全设置距离阀值，从而可靠完成地面巡检机器快速灵活的自助充电。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明在d≥T时地面巡检机器人的行驶路线图；
图3为本发明在d<T时地面巡检机器人的行驶路线图；
图4为本发明在d<T时地面巡检机器人反向行驶距离PD的计算示意图；
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的阐述，所述的实施例仅为本发明一部分的实施例，这些实施例仅用于解释本发明，对本发明的范围并不构成任何限制。
一种地面巡检机器人自助充电对准方法，包括以下步骤：
S1、在地面巡检机器人安装摄像头，以及充电桩处设置人工标识，该人工标识作为摄像头的识别基准；
其中令通过人工标识的水平直线为L，通过地面巡检机器人与人工标识两点的直线为S，同时设置地面巡检机器人行驶到直线L上时，地面巡检机器人与人工标识之间的距离阀值为T。
S2、通过地面巡检机器人上安装的处理器对摄像头拍摄的图像实时进行数据处理，得到在某点处，地面巡检机器人与人工标识之间的直线距离为s，以及S与L之间的夹角为a；
其中通过图像处理单元得到两点间的距离和夹角属于本技术领域人员所述公知的，在此不做详细的说明。
S3、控制地面巡检机器人使其沿着与直线L呈2a的角度向靠近人工标识的方向行驶，同时计算地面巡检机器人在直线L上的投影与人工标识之间的距离d；
通过计算单元能够轻易得到地面巡检机器人在直线L上的投影与人工标识之间的距离d的值，其计算公式在后面实施例再做具体描述。
S4、实时对S3中的d和T进行比较；
如果地面巡检机器人在行驶到直线L上的过程中一直d≥T时，则在地面巡检机器人行驶到直线L上后，控制地面巡检机器人使其沿着与直线L呈0°的角度向靠近人工标识的方向行驶，直至地面巡检机器人与充电对接；
如果地面巡检机器人在行驶到直线L上的过程中出现d<T时，立即停止地面巡检机器人的行驶，然后控制地面巡检机器人使其沿着与直线L呈0°的角度向远离人工标识的方向行驶一段距离，再控制地面巡检机器人使其沿着与直线L呈2a的角度向靠近人工标识的方向行驶，直至到直线L上，控制地面巡检机器人使其沿着与直线L呈0°的角度向靠近人工标识的方向行驶，直至地面巡检机器人最终与充电对接。
实施例
在地面机器人的的后端中部安装广角摄像头，并配置图像处理单元、计算单元和控制器，完成倒车入桩。
1、设置起始点，以及地面巡检机器人与人工标识之间的距离阀值T，通过图像处理单元对摄像头拍摄的图像处理，实时得到地面巡检机器人与人工标识之间的直线距离s，以及S与L之间的夹角a，并传输给计算单元；
2、地面巡检机器人沿着与直线L呈2a的角度后退；
3、计算单元实时计算地面巡检机器人在直线L上的投影与人工标识之间的距离d，d＝s*cosa；
4、控制器实时判断d和T的大小，
如图2所示，如果地面巡检机器人在后退的过程中，d始终大于或者等于T，则地面巡检机器人在后退到直线L上后，地面巡检机器人沿着直线L笔直后退，直至地面巡检机器人与充电对接；
如图3所示，如果地面巡检机器人在后退的过程中，某一点出现了d小余T的情况，地面巡检机器人停止后退，然后地面巡检机器人沿着与直线L平行的方向笔直前进一段距离P，P＝T-0.5s/cosa，接着地面巡检机器人继续与直线L呈2a的角度后退，此此过程中不会再出现d小余T的情况，如图4所示，则在后退到直线L上后，地面巡检机器人沿着直线L笔直后退，直至地面巡检机器人与充电对接。
优选的，设置地面巡检机器人与人工标识之间的距离阀值T等于地面巡检机器人的车身长度，用以避免地面巡检机器人过分靠近充电桩再进行调节行驶角度，缺乏必要的转向空间，导致地面巡检机器人与充电桩发生侧碰。
同样的，摄像头可以安装在地面巡检机器人的前端，实现正面入桩。
可见，通过摄像头来完成地面巡检机器人与充电桩的对接，快速灵活，并且并且图像处理与计算也相对简单，配置成本更低。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种地面巡检机器人自助充电对准方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在地面巡检机器人安装摄像头，以及充电桩处设置人工标识，该人工标识作为摄像头的识别基准，并令通过人工标识的水平直线为L，通过地面巡检机器人与人工标识两点的直线为S，且设置地面巡检机器人行驶到直线L上时，地面巡检机器人与人工标识之间的距离阀值为T；
S2、通过地面巡检机器人上安装的处理器对摄像头拍摄的图像实时进行数据处理，得到在某点处，地面巡检机器人与人工标识之间的直线距离为s，以及S与L之间的夹角为a；
S3、控制地面巡检机器人使其沿着与直线L呈2a的角度向靠近人工标识的方向行驶，同时计算地面巡检机器人在直线L上的投影与人工标识之间的距离d；
S4、实时对S3中的d和T进行比较，具体如下，
如果地面巡检机器人在行驶到直线L上的过程中一直d≥T时，则在地面巡检机器人行驶到直线L上后，控制地面巡检机器人使其沿着与直线L呈0°的角度向靠近人工标识的方向行驶，直至地面巡检机器人与充电对接；
如果地面巡检机器人在行驶到直线L上的过程中出现d<T时，立即停止地面巡检机器人的行驶，然后控制地面巡检机器人使其沿着与直线L呈0°的角度向远离人工标识的方向行驶，行驶距离P＝T-0.5s/cosa，再控制地面巡检机器人使其沿着与直线L呈2a的角度向靠近人工标识的方向行驶，直至到直线L上，控制地面巡检机器人使其沿着与直线L呈0°的角度向靠近人工标识的方向行驶，直至地面巡检机器人最终与充电对接。
2.根据权利要求1所述一种地面巡检机器人自助充电对准方法，其特征在于，所述摄像头安装于地面巡检机器人的后端中部。
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