CN112214011B - 自移动机器人定位充电座的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自移动机器人定位充电座的系统和方法，由机器人接收到充电座的红外信号时所构建的充电座定位区，可以估算充电座的位置，并且在机器人后续的运动过程中，还可以根据接收到红外信号时，充电座定位区与红外信号接收器之间的关系，不断地调整所估算的充电座的位置，使得所确定的充电座的位置更精确。并且，机器人可以一边清扫一边进行充电座位置的估算，即不影响清扫工作，又可以实时获知充电座的位置，在接收到回座指令时，可以立即执行回座动作，不需要机器人再停下来分析充电座的位置，回座效率和准确性大大提高。此外，回座性能的提升只需利用机器人现有的元器件就可以实现，机器人性价比大大提升。

Description

自移动机器人定位充电座的系统和方法

技术领域

本发明涉及智能机器人领域，具体涉及一种自移动机器人定位充电座的系统和方法。

背景技术

现有的自移动机器人的智能化程度也越来越高，对于自移动机器人来说，自动回到充电座进行充电等操作是必不可少的，而要想实现自动回充就需要自移动机器人知道充电座的位置，目前机器人定位充电座的方法要不就是精确度太低，要不就是需要其他传感器辅助定位，如激光雷达（LDS装置），这样会造成自移动机器人自动回充的成本高，不利于用户体验和产品推广应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种自移动机器人定位充电座的系统和方法，可以大大提高机器人的回座效率。本发明的具体技术方案如下：

一种自移动机器人定位充电座的系统，包括：充电座，包括红外信号发射器，用于发射红外信号形成信号区；自移动机器人，包括：驱动单元，用于驱动所述自移动机器人进行移动；红外信号接收器，用于接收所述红外信号发射器发射的红外信号；控制器，用于根据所述红外信号接收器接收到的信号区的红外信号构建充电座定位区，并通过后续机器人的红外信号接收器接收到信号区的红外信号的情况，更新所述充电座定位区中定位格的统计值，基于所述统计值确定所述充电座的位置；其中，所述充电座定位区与所述自移动机器人所构建的环境地图呈预设映射关系。

进一步地 ，所述控制器用于根据所述红外信号接收器接收到的信号区的红外信号构建充电座定位区，具体包括：所述控制器根据所述红外信号接收器第N次接收到信号区的红外信号的类型，确定接收到红外信号的红外信号接收器的正前方的预设距离处为中心点，预设范围所覆盖的区域作为充电座定位区；其中，所述预设范围覆盖至充电座所在的位置，所述N为大于或等于1的自然数。

进一步地 ，所述信号区的红外信号的类型分为避座信号和非避座信号；当所述红外信号接收器接收到的是避座信号时，确定接收到避座信号的红外信号接收器的正前方的第一预设距离处为中心点，边长为第一预设值的正方形所覆盖的区域作为充电座定位区，所述第一预设值大于避座信号所对应的红外信号发射器的最大发射距离的M倍；当所述红外信号接收器接收到的是非避座信号时，确定接收到非避座信号的红外信号接收器的正前方的第二预设距离处为中心点，边长为第二预设值的正方形所覆盖的区域作为充电座定位区，所述第二预设值大于非避座信号所对应的红外信号发射器的最大发射距离的M倍；所述M为大于或者等于2的自然数，所述第二预设距离大于所述第一预设距离，所述第二预设值大于所述第一预设值。

进一步地 ，所述控制器通过后续机器人的红外信号接收器接收到信号区的红外信号的情况，更新所述充电座定位区中定位格的统计值，具体包括：所述控制器判断所述红外信号接收器是否再次接收到所述信号区的红外信号，并在再次接收到所述信号区的红外信号时，对所述充电座定位区中位于接收到红外信号的所述红外信号接收器的接收范围内的定位格进行累计加1计数；其中，所述定位格是对所述充电座定位区进行栅格式划分形成的单元格。

进一步地 ，所述控制器基于所述统计值确定所述充电座的位置，具体包括：所述控制器筛选出统计值最高的定位格；所述控制器基于所述预设映射关系确定统计值最高的定位格在环境地图中所对应的实际物理坐标。

一种自移动机器人定位充电座的方法，包括如下步骤：所述自移动机器人接收到充电座的红外信号发射器发射形成的信号区中的红外信号；所述自移动机器人根据其红外信号接收器接收到的所述红外信号构建充电座定位区，并通过后续机器人的红外信号接收器接收到的信号区中的红外信号的情况，更新所述充电座定位区中定位格的统计值，基于所述统计值确定所述充电座的位置；其中，所述充电座定位区与所述自移动机器人所构建的环境地图呈预设映射关系。

进一步地，所述自移动机器人根据其红外信号接收器接收到的所述红外信号构建充电座定位区的步骤，具体包括如下步骤：所述自移动机器人根据其红外信号接收器第N次接收到所述充电座的红外信号的类型，确定接收到红外信号的红外信号接收器的正前方的预设距离处为中心点，预设范围所覆盖的区域作为充电座定位区；其中，所述预设范围覆盖至充电座所在的位置，所述N为大于或等于1的自然数。

进一步地，所述充电座的红外信号的类型分为避座信号和非避座信号；当所述红外信号接收器接收到的是避座信号时，所述自移动机器人确定接收到避座信号的红外信号接收器的正前方的第一预设距离处为中心点，边长为第一预设值的正方形所覆盖的区域作为充电座定位区，所述第一预设值大于避座信号所对应的红外信号发射器的最大发射距离的M倍；当所述红外信号接收器接收到的是非避座信号时，所述自移动机器人确定接收到非避座信号的红外信号接收器的正前方的第二预设距离处为中心点，边长为第二预设值的正方形所覆盖的区域作为充电座定位区，所述第二预设值大于非避座信号所对应的红外信号发射器的最大发射距离的M倍；所述M为大于或者等于2的自然数，所述第二预设距离大于所述第一预设距离，所述第二预设值大于所述第一预设值。

进一步地，所述自移动机器人通过后续的红外信号接收器接收到信号区的红外信号的情况，更新所述充电座定位区中定位格的统计值，具体包括如下步骤：所述自移动机器人判断所述红外信号接收器是否再次接收到所述信号区的红外信号，并在再次接收到所述信号区的红外信号时，对所述充电座定位区中位于接收到红外信号的所述红外信号接收器的接收范围内的定位格进行累计加1计数；其中，所述定位格是对所述充电座定位区进行栅格式划分形成的单元格。

进一步地，所述自移动机器人基于所述统计值确定所述充电座的位置，具体包括：所述自移动机器人筛选出统计值最高的定位格；所述自移动机器人基于所述预设映射关系确定统计值最高的定位格在环境地图中所对应的实际物理坐标。

所述自移动机器人定位充电座的系统和方法，由机器人接收到充电座的红外信号时所构建的充电座定位区，可以估算充电座的位置，并且在机器人后续的运动过程中，还可以根据接收到红外信号时，充电座定位区与红外信号接收器之间的关系，不断地调整所估算的充电座的位置，使得所确定的充电座的位置更精确。并且，机器人可以一边清扫一边进行充电座位置的估算，即不影响清扫工作，又可以实时获知充电座的位置，在接收到回座指令时，可以立即执行回座动作，不需要机器人再停下来分析充电座的位置，回座效率和准确性大大提高。此外，整个系统不需要额外增加其它传感器或者元器件装置，只是利用机器人现有的元器件就可以实现，既可以提高机器人性能，又不需要增加成本，性价比大大提升。

附图说明

图1为本发明实施例所述充电座的信号分布示意图。

图2为本发明实施例所述的机器人的红外信号接收器的分布示意图。

图3为本发明实施例所述的机器人的红外信号接收器的接收范围示意图。

图4为本发明实施例所述机器人接收到避座信号时构建充电座定位区的示意图。

图5为本发明实施例所述机器人在接收到红外信号并构建充电座定位区时进行数值统计的示意图。

图6为本发明实施例所述机器人再次接收到红外信号时进行数值统计的示意图。

图7为本发明实施例所述自移动机器人定位充电座的方法的流程示意图。

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详细描述。应当理解，下面所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。在下面的描述中，给出具体细节以提供对实施例的透彻理解。然而，本领域的普通技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实施实施例。例如，电路可以在框图中显示，避免在不必要的细节中使实施例模糊。在其他情况下，为了不混淆实施例，可以不详细显示公知的电路、结构和技术。

本实施例所述的自移动机器人定位充电座的系统，包括充电座和自移动机器人。所述充电座上设置有红外信号发射器，用于发射红外信号形成信号区，不同类型的红外信号发射器所发出的红外信号的距离、范围和信号强度等参数是不一样的。如图1所示，11所标示的三个小圆圈表示充电座上设置的三个红外信号发射器。这些红外信号发射器所发出的红外信号分别形成避座信号区C、左信号区A和右信号区B。当然，根据不同的产品设计需求，充电座上所设置的红外信号发射器的数量和排布位置可以不同，所形成的信号区也会相应改变。所述自移动机器人可以是清洁机器人、服务机器人、物流机器人、宠物机器人或者玩具机器人等不同类型的机器人，这些自移动机器人都具有自动建图和自动回充等功能。本实施例以扫地机器人为例，为了便于描述，后续简称为机器人。

所述机器人包括驱动单元、红外信号接收器、控制器、碰撞传感器、里程计和陀螺仪等器件。其中，所述驱动单元为两个驱动轮，设置于机器人的底部，用于驱动机器人进行移动。驱动轮上设有里程计，可以检测驱动轮的运转圈数，从而可以获知机器人行走的距离。而通过陀螺仪的检测数据，可以获知机器人的方向。所述红外信号接收器设置于机器人顶部或者四周，可以根据具体的产品设计需求进行相应配置。如图2所示，本实施例所述机器人的红外信号接收器设置在机器人的前部，21、22和23所标示的小圆圈表示红外信号接收器，红外信号接收器21设置于机器人的正前方，设定为0°；红外信号接收器22设置于机器人的左前方，设定为60°；红外信号接收器23设置于机器人的右前方，设定为-60°。这些红外信号接收器能够从不同的角度接收所述红外信号发射器发射的红外信号。如图3所示，机器人的红外信号接收器21的接收角度为45°，红外信号接收器22和红外信号接收器23的接收角度都为120°，如此可以确保机器人在其前进方向的240°范围内，可以有效检测到充电座发出的红外信号。所述控制器用于根据所述红外信号接收器接收到的信号区的红外信号构建充电座定位区，所构建的充电座定位区的形状和大小根据接收到的红外信号的类型来确定，可以设置为方形或者圆形，其大小以覆盖至充电座的位置为宜。然后，控制器根据后续机器人的红外信号接收器接收到信号区的红外信号的情况，比如机器人在一边弓字型清扫一边检测，往复行走的过程中会间断性地检测到充电座的红外信号；比如机器人在导航至目标点的过程中，也有可能经过充电座附近，检测到充电座的红外信号，等等。机器人每次接收到充电座的红外信号时，都会更新所述充电座定位区中定位格的统计值。所述定位格是将充电座定位区按照一定形式进行划分所形成的单元格，每个定位格对应一个坐标值和一个统计值，坐标值是不变的，统计值是随着统计结果而变化的。最后，所述控制器基于所述统计值确定所述充电座的位置，统计值最高的定位格所在的位置，就是充电座的位置。其中，所述充电座定位区与所述自移动机器人所构建的环境地图呈预设映射关系，所述预设映射关系可以有很多种方式，只要能达到相互之间有效的转换，最终确定有效的物理位置即可，后续实施例会对其中一种实现方式进行详细说明。

本实施例所述系统，由机器人接收到充电座的红外信号时所构建的充电座定位区，可以估算充电座的位置，并且在机器人后续的运动过程中，还可以根据接收到红外信号时，充电座定位区与红外信号接收器之间的关系，不断地调整所估算的充电座的位置，使得所确定的充电座的位置更精确。并且，机器人可以一边清扫一边进行充电座位置的估算，即不影响清扫工作，又可以实时获知充电座的位置，在接收到回座指令时，可以立即执行回座动作，不需要机器人再停下来分析充电座的位置，回座效率和准确性大大提高。此外，整个系统不需要额外增加其它传感器或者元器件装置，只是利用机器人现有的元器件就可以实现，既可以提高机器人性能，又不需要增加成本，性价比大大提升。

作为其中一种实施方式，所述控制器用于根据所述红外信号接收器接收到的信号区的红外信号构建充电座定位区，具体包括：所述控制器根据所述红外信号接收器第N次接收到信号区的红外信号的类型，确定接收到红外信号的红外信号接收器的正前方的预设距离处为中心点，预设范围所覆盖的区域作为充电座定位区，所述预设范围覆盖至充电座所在的位置。其中，所述N为大于或等于1的自然数，本实施例中，以机器人第1次接收到充电座的信号区的红外信号的类型为准。当然，也可以以第3次或第4次等时机所接收到的红外信号的类型为准，具体次数根据研发需求进行设计。所述红外信号的类型可以根据红外信号发射器的发射距离划分，比如分为远距离区域和近距离区域等，也可以根据红外信号的分布区域划分，比如分为左区域、右区域和中间区域等，也可以根据红外信号的作用进行划分，比如分为避座信号和引导信号，或者避障信号和非避障信号，等等。所接收到的红外信号的类型不同，构建的充电座定位区的位置和大小也不同，所以，所述预设距离和所述预设范围是可以根据具体的产品设计要求进行配置的，只要使得充电座定位区能够覆盖到充电座所在的位置即可。本实施例所述系统，通过接收到的红外信号类型来确定充电座定位区的覆盖范围，可以在定位区有效覆盖至充电座的前提下，高效利用存储资源和运算资源，避免不必要的资源浪费。

具体的，本实施例所述信号区的红外信号的类型分为避座信号和非避座信号。当所述红外信号接收器接收到的是避座信号时，确定接收到避座信号的红外信号接收器的正前方的第一预设距离处为中心点，边长为第一预设值的正方形所覆盖的区域作为充电座定位区，所述第一预设值大于避座信号所对应的红外信号发射器的最大发射距离的2倍或3倍，如此设置可以确保所构建的充电座定位区可以有效覆盖至充电座所在的位置。所述红外信号接收器的正前方是指从机器人的中心点指向该红外信号接收器，并从该红外信号接收器向外延伸的方向。如图4所示，机器人的红外信号接收器22第一次接收到充电座10的红外信号发射器11所发出的C区的避座信号，此时，机器人以红外信号接收器22的正前方为方向，距红外信号接收器22的第一预设距离为0.5米的位置点a作为中心点，构建一个边长为1米的正方形区域作为充电座定位区。该充电座定位区一共划分为10*10=100个定位格。构建该充电座定位区的XY方向与机器人构建环境地图的XY方向相同，以实现两者之间更简易的映射关系。

当所述红外信号接收器接收到的是非避座信号，比如接收到A区或者B区的信号。与上述原理一样，此时，机器人确定接收到非避座信号的红外信号接收器的正前方的第二预设距离处为中心点，边长为第二预设值的正方形所覆盖的区域作为充电座定位区，所述第二预设值大于非避座信号所对应的红外信号发射器的最大发射距离的2倍或3倍，如此设置可以确保所构建的充电座定位区可以有效覆盖至充电座所在的位置。本实施例中，所述第二预设距离为4米，第二预设值为8米。由于避座信号是在充电座周围，非避座信号的发射距离则比较远，所以，设置所述第二预设距离大于所述第一预设距离，所述第二预设值大于所述第一预设值，可以比较合理地确定定位区的范围，确保覆盖至充电座所在的位置。当然，所述M值还可以设置为其它数值，但是最优为2，因为2倍的长度已经足以覆盖至充电座所在的位置，数值过大会造成不必要的存储资源和计算资源的浪费。

本实施例所述系统通过接收到的红外信号的类型，构建不同位置和范围的定位区，构建方式简单实用，不需要过多复杂的运算，有利于推广应用。

作为其中一种实施方式，所述控制器通过后续机器人的红外信号接收器接收到信号区的红外信号的情况，更新所述充电座定位区中定位格的统计值。所述定位格是对所述充电座定位区进行栅格式划分形成的单元格。具体包括：所述控制器判断所述红外信号接收器是否再次接收到所述信号区的红外信号，并在再次接收到所述信号区的红外信号时，对所述充电座定位区中位于接收到红外信号的所述红外信号接收器的接收范围内的定位格进行累计加1计数。如图5所示，机器人在第一次接收到红外信号并构建充电座定位区时，就已经进行了一次统计。以当前红外信号接收器的接收角度cbd为范围，在该范围内的定位格的统计值都加1，即由0变成了1，而不在该范围内的定位格则保持初始值0。定位格的中心点在该角度范围内的，该定位格才算是在所述接收范围内。当然，也可以将统计值细化至小数点后1位，比如有一半定位格在所述接收范围内，则该定位格的统计值加0.5，有三分之一则加0.3，有五分之一，则加0.2，等等，具体可以根据产品设计需求进行设置。如图6所示，当机器人再次接收到红外信号时，此时是机器人正前方的红外信号接收器接收到的右信号区的信号，以正前方的红外信号接收器的接收角度spt为参照，在该角度范围内的统计值都加1，则原来是1的统计值变成了2，原来是0的统计值变成了1。该角度范围外的统计值保持不变。机器人在后续的运动过程中，不断地进行定位格的统计计数，计数越高说明充电座在此位置的概率越高，其统计分布一般符合高斯分布，中间高，四周低，即充电座所在位置的统计值是最高的，然后向四周逐渐减小。通过本实施例所述系统，可以实时计算出充电桩的位置，随着红外信号统计次数的增加，充电桩的定位会越来越精确。统计次数可以在10至30次之间，一般统计15次就可以得到准确的充电座位置了。

作为其中一种实施方式，所述控制器基于所述统计值确定所述充电座的位置，具体包括：所述控制器筛选出统计值最高的定位格；所述控制器基于所述预设映射关系确定统计值最高的定位格在环境地图中所对应的实际物理坐标。假设充电座定位区的分辨率为14.28cm，充电座定位区的边长为50cm*2=100cm，定位格数量为7*7=49，避座信号发射最大半径50cm，原点坐标为（0,0），机器坐标为（1,1），机器方向为90度，接收到红外信号的红外信号接收器的方向为机器人的正60度，则充电座定位区中心坐标为x=1+0.5*cos（60°+90°）=0.567，y =1+0.5*sin（60°+90°）=1.25，即（0.567,1.25）。充电座定位区左上角栅格坐标为x=0.567-0.1428*3=0.139，y=1.25+0.1428*3=1.678，即（0.139,1.678）。第一行第二个栅格坐标x=0.139+0.1428=0.282，y=1.678，即（0.282,1.678）。以此类推，可以计算出所有定位格的实际物理坐标。本实施例所述系统，通过这种简易地映射关系可以快速确定充电座的实际位置，有利于机器人更高效地导航回座。

如图7所示，一种自移动机器人定位充电座的方法，包括如下步骤：所述自移动机器人接收到充电座的红外信号发射器发射形成的信号区中的红外信号；所述自移动机器人根据其红外信号接收器接收到的所述红外信号构建充电座定位区，并通过后续机器人的红外信号接收器接收到的信号区中的红外信号的情况，更新所述充电座定位区中定位格的统计值，基于所述统计值确定所述充电座的位置。所述自移动机器人根据所述红外信号接收器接收到的信号区的红外信号构建充电座定位区，所构建的充电座定位区的形状和大小根据接收到的红外信号的类型来确定，可以设置为方形或者圆形，其大小以覆盖至充电座的位置为宜。然后，机器人根据后续红外信号接收器接收到信号区的红外信号的情况，比如机器人在一边弓字型清扫一边检测，往复行走的过程中会间断性地检测到充电座的红外信号；比如机器人在导航至目标点的过程中，也有可能经过充电座附近，检测到充电座的红外信号，等等。机器人每次接收到充电座的红外信号时，都会更新所述充电座定位区中定位格的统计值。所述定位格是将充电座定位区按照一定形式进行划分所形成的单元格，每个定位格对应一个坐标值和一个统计值，坐标值是不变的，统计值是随着统计结果而变化的。最后，所述控制器基于所述统计值确定所述充电座的位置，统计值最高的定位格所在的位置，就是充电座的位置。其中，所述充电座定位区与所述自移动机器人所构建的环境地图呈预设映射关系，所述预设映射关系可以有很多种方式，只要能达到相互之间有效的转换，最终确定有效的物理位置即可，后续实施例会对其中一种实现方式进行详细说明。

本实施例所述方法，由机器人接收到充电座的红外信号时所构建的充电座定位区，可以估算充电座的位置，并且在机器人后续的运动过程中，还可以根据接收到红外信号时，充电座定位区与红外信号接收器之间的关系，不断地调整所估算的充电座的位置，使得所确定的充电座的位置更精确。并且，机器人可以一边清扫一边进行充电座位置的估算，即不影响清扫工作，又可以实时获知充电座的位置，在接收到回座指令时，可以立即执行回座动作，不需要机器人再停下来分析充电座的位置，回座效率和准确性大大提高。此外，整个系统不需要额外增加其它传感器或者元器件装置，只是利用机器人现有的元器件就可以实现，既可以提高机器人性能，又不需要增加成本，性价比大大提升。

作为其中一种实施方式，所述自移动机器人根据其红外信号接收器接收到的所述红外信号构建充电座定位区的步骤，具体包括如下步骤：所述自移动机器人根据其红外信号接收器第N次接收到所述充电座的红外信号的类型，确定接收到红外信号的红外信号接收器的正前方的预设距离处为中心点，预设范围所覆盖的区域作为充电座定位区。其中，所述预设范围覆盖至充电座所在的位置，所述N为大于或等于1的自然数。本实施例中，以机器人第1次接收到充电座的信号区的红外信号的类型为准。当然，也可以以第3次或第4次等时机所接收到的红外信号的类型为准，具体次数根据研发需求进行设计。所述红外信号的类型可以根据红外信号发射器的发射距离划分，比如分为远距离区域和近距离区域等，也可以根据红外信号的分布区域划分，比如分为左区域、右区域和中间区域等，也可以根据红外信号的作用进行划分，比如分为避座信号和引导信号，或者避障信号和非避障信号，等等。所接收到的红外信号的类型不同，构建的充电座定位区的位置和大小也不同，所以，所述预设距离和所述预设范围是可以根据具体的产品设计要求进行配置的，只要使得充电座定位区能够覆盖到充电座所在的位置即可。本实施例所述方法，通过接收到的红外信号类型来确定充电座定位区的覆盖范围，可以在定位区有效覆盖至充电座的前提下，高效利用存储资源和运算资源，避免不必要的资源浪费。

具体的，所述充电座的红外信号的类型分为避座信号和非避座信号。当所述红外信号接收器接收到的是避座信号时，确定接收到避座信号的红外信号接收器的正前方的第一预设距离处为中心点，边长为第一预设值的正方形所覆盖的区域作为充电座定位区，所述第一预设值大于避座信号所对应的红外信号发射器的最大发射距离的2倍或3倍，如此设置可以确保所构建的充电座定位区可以有效覆盖至充电座所在的位置。所述红外信号接收器的正前方是指从机器人的中心点指向该红外信号接收器，并从该红外信号接收器向外延伸的方向。如图4所示，机器人的红外信号接收器22第一次接收到充电座10的红外信号发射器11所发出的C区的避座信号，此时，机器人以红外信号接收器22的正前方为方向，距红外信号接收器22的第一预设距离为0.5米的位置点a作为中心点，构建一个边长为1米的正方形区域作为充电座定位区。该充电座定位区一共划分为10*10=100个定位格。构建该充电座定位区的XY方向与机器人构建环境地图的XY方向相同，以实现两者之间更简易的映射关系。

当所述红外信号接收器接收到的是非避座信号，比如接收到A区或者B区的信号。与上述原理一样，此时，机器人确定接收到非避座信号的红外信号接收器的正前方的第二预设距离处为中心点，边长为第二预设值的正方形所覆盖的区域作为充电座定位区，所述第二预设值大于非避座信号所对应的红外信号发射器的最大发射距离的2倍或3倍，如此设置可以确保所构建的充电座定位区可以有效覆盖至充电座所在的位置。本实施例中，所述第二预设距离为4米，第二预设值为8米。由于避座信号是在充电座周围，非避座信号的发射距离则比较远，所以，设置所述第二预设距离大于所述第一预设距离，所述第二预设值大于所述第一预设值，可以比较合理地确定定位区的范围，确保覆盖至充电座所在的位置。当然，所述M值还可以设置为其它数值，但是最优为2，因为2倍的长度已经足以覆盖至充电座所在的位置，数值过大会造成不必要的存储资源和计算资源的浪费。

本实施例所述方法通过接收到的红外信号的类型，构建不同位置和范围的定位区，构建方式简单实用，不需要过多复杂的运算，有利于推广应用。

作为其中一种实施方式，所述自移动机器人通过后续的红外信号接收器接收到信号区的红外信号的情况，更新所述充电座定位区中定位格的统计值，所述定位格是对所述充电座定位区进行栅格式划分形成的单元格。该步骤具体包括如下步骤：所述自移动机器人判断所述红外信号接收器是否再次接收到所述信号区的红外信号，并在再次接收到所述信号区的红外信号时，对所述充电座定位区中位于接收到红外信号的所述红外信号接收器的接收范围内的定位格进行累计加1计数。如图5所示，机器人在第一次接收到红外信号并构建充电座定位区时，就已经进行了一次统计。以当前红外信号接收器的接收角度cbd为范围，在该范围内的定位格的统计值都加1，即由0变成了1，而不在该范围内的定位格则保持初始值0。定位格的中心点在该角度范围内的，该定位格才算是在所述接收范围内。当然，也可以将统计值细化至小数点后1位，比如有一半定位格在所述接收范围内，则该定位格的统计值加0.5，有三分之一则加0.3，有五分之一，则加0.2，等等，具体可以根据产品设计需求进行设置。如图6所示，当机器人再次接收到红外信号时，此时是机器人正前方的红外信号接收器接收到的右信号区的信号，以正前方的红外信号接收器的接收角度spt为参照，在该角度范围内的统计值都加1，则原来是1的统计值变成了2，原来是0的统计值变成了1。该角度范围外的统计值保持不变。机器人在后续的运动过程中，不断地进行定位格的统计计数，计数越高说明充电座在此位置的概率越高，其统计分布一般符合高斯分布，中间高，四周低，即充电座所在位置的统计值是最高的，然后向四周逐渐减小。通过本实施例所述方法，可以实时计算出充电桩的位置，随着红外信号统计次数的增加，充电桩的定位会越来越精确。统计次数可以在10至30次之间，一般统计15次就可以得到准确的充电座位置了。

作为其中一种实施方式，所述自移动机器人基于所述统计值确定所述充电座的位置，具体包括：所述自移动机器人筛选出统计值最高的定位格；所述自移动机器人基于所述预设映射关系确定统计值最高的定位格在环境地图中所对应的实际物理坐标。假设充电座定位区的分辨率为14.28cm，充电座定位区的边长为50cm*2=100cm，定位格数量为7*7=49，避座信号发射最大半径50cm，原点坐标为（0,0），机器坐标为（1,1），机器方向为90度，接收到红外信号的红外信号接收器的方向为机器人的正60度，则充电座定位区中心坐标为x=1+0.5*cos（60°+90°）=0.567，y =1+0.5*sin（60°+90°）=1.25，即（0.567,1.25）。充电座定位区左上角栅格坐标为x=0.567-0.1428*3=0.139，y=1.25+0.1428*3=1.678，即（0.139,1.678）。第一行第二个栅格坐标x=0.139+0.1428=0.282，y=1.678，即（0.282,1.678）。以此类推，可以计算出所有定位格的实际物理坐标。本实施例所述方法，通过这种简易地映射关系可以快速确定充电座的实际位置，有利于机器人更高效地导航回座。

显然，上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，各个实施例之间的技术方案可以相互结合。此外，如果实施例中出现“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等术语，除有特别说明外，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。如果实施例中出现“第一”、“第二”、“第三”等术语，是为了便于相关特征的区分，不能理解为指示或暗示其相对重要性、次序的先后或者技术特征的数量。

本领域技术人员可以理解实现上述实施方式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，这些程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器（processor）执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种自移动机器人定位充电座的系统，其特征在于，包括：

充电座，包括红外信号发射器，用于发射红外信号形成信号区；

自移动机器人，包括：

驱动单元，用于驱动所述自移动机器人进行移动；

红外信号接收器，用于接收所述红外信号发射器发射的红外信号；

控制器，用于根据所述红外信号接收器接收到的信号区的红外信号构建充电座定位区，并通过后续机器人的红外信号接收器接收到信号区的红外信号的情况，更新所述充电座定位区中定位格的统计值，基于所述统计值确定所述充电座的位置；

其中，所述充电座定位区与所述自移动机器人所构建的环境地图呈预设映射关系；

所述控制器通过后续机器人的红外信号接收器接收到信号区的红外信号的情况，更新所述充电座定位区中定位格的统计值，具体包括：所述控制器判断所述红外信号接收器是否再次接收到所述信号区的红外信号，并在再次接收到所述信号区的红外信号时，对所述充电座定位区中位于接收到红外信号的所述红外信号接收器的接收范围内的定位格进行累计加1计数；其中，所述定位格是对所述充电座定位区进行栅格式划分形成的单元格；

所述控制器基于所述统计值确定所述充电座的位置，具体包括：所述控制器筛选出统计值最高的定位格；所述控制器基于所述预设映射关系确定统计值最高的定位格在环境地图中所对应的实际物理坐标。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器用于根据所述红外信号接收器接收到的信号区的红外信号构建充电座定位区，具体包括：

所述控制器根据所述红外信号接收器第N次接收到信号区的红外信号的类型，确定接收到红外信号的红外信号接收器的正前方的预设距离处为中心点，预设范围所覆盖的区域作为充电座定位区；

其中，所述预设范围覆盖至充电座所在的位置，所述N为大于或等于1的自然数。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述信号区的红外信号的类型分为避座信号和非避座信号；

当所述红外信号接收器接收到的是避座信号时，确定接收到避座信号的红外信号接收器的正前方的第一预设距离处为中心点，边长为第一预设值的正方形所覆盖的区域作为充电座定位区，所述第一预设值大于避座信号所对应的红外信号发射器的最大发射距离的M倍；

当所述红外信号接收器接收到的是非避座信号时，确定接收到非避座信号的红外信号接收器的正前方的第二预设距离处为中心点，边长为第二预设值的正方形所覆盖的区域作为充电座定位区，所述第二预设值大于非避座信号所对应的红外信号发射器的最大发射距离的M倍；

所述M为大于或者等于2的自然数，所述第二预设距离大于所述第一预设距离，所述第二预设值大于所述第一预设值。

4.一种自移动机器人定位充电座的方法，其特征在于，包括如下步骤：

所述自移动机器人接收到充电座的红外信号发射器发射形成的信号区中的红外信号；

所述自移动机器人根据其红外信号接收器接收到的所述红外信号构建充电座定位区，并通过后续机器人的红外信号接收器接收到的信号区中的红外信号的情况，更新所述充电座定位区中定位格的统计值，基于所述统计值确定所述充电座的位置；

其中，所述充电座定位区与所述自移动机器人所构建的环境地图呈预设映射关系；

所述自移动机器人通过后续的红外信号接收器接收到信号区的红外信号的情况，更新所述充电座定位区中定位格的统计值，具体包括如下步骤：所述自移动机器人判断所述红外信号接收器是否再次接收到所述信号区的红外信号，并在再次接收到所述信号区的红外信号时，对所述充电座定位区中位于接收到红外信号的所述红外信号接收器的接收范围内的定位格进行累计加1计数；其中，所述定位格是对所述充电座定位区进行栅格式划分形成的单元格；

所述自移动机器人基于所述统计值确定所述充电座的位置，具体包括：所述自移动机器人筛选出统计值最高的定位格；所述自移动机器人基于所述预设映射关系确定统计值最高的定位格在环境地图中所对应的实际物理坐标。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述自移动机器人根据其红外信号接收器接收到的所述红外信号构建充电座定位区的步骤，具体包括如下步骤：

所述自移动机器人根据其红外信号接收器第N次接收到所述充电座的红外信号的类型，确定接收到红外信号的红外信号接收器的正前方的预设距离处为中心点，预设范围所覆盖的区域作为充电座定位区；

其中，所述预设范围覆盖至充电座所在的位置，所述N为大于或等于1的自然数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述充电座的红外信号的类型分为避座信号和非避座信号；

当所述红外信号接收器接收到的是避座信号时，所述自移动机器人确定接收到避座信号的红外信号接收器的正前方的第一预设距离处为中心点，边长为第一预设值的正方形所覆盖的区域作为充电座定位区，所述第一预设值大于避座信号所对应的红外信号发射器的最大发射距离的M倍；

当所述红外信号接收器接收到的是非避座信号时，所述自移动机器人确定接收到非避座信号的红外信号接收器的正前方的第二预设距离处为中心点，边长为第二预设值的正方形所覆盖的区域作为充电座定位区，所述第二预设值大于非避座信号所对应的红外信号发射器的最大发射距离的M倍；

所述M为大于或者等于2的自然数，所述第二预设距离大于所述第一预设距离，所述第二预设值大于所述第一预设值。

Images