CN112486155B - 一种自动回充方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动回充方法及系统，包括：S1、控制机器人移动，以通过第一红外单元识别第二红外单元，并在第一红外单元识别到第二红外单元时，以当前位置建立起始点；S2、以起始点开始进行激光slam建图，以使机器人在slam建图区域工作；S3、接收充电触发指令以使机器人回到起始点；S4、控制机器人原地旋转，以通过第一红外单元识别第二红外单元，并在识别过程中获取其与第二红外单元对应的角度范围；S5、调整机器人朝向以使其朝向该角度范围；S6、控制机器人沿当前朝向移动，并在移动过程中通过激光定位朝向获取充电位置，直至机器人运行至充电桩进行充电。实施能够提高自动回充的准确率。

Description

一种自动回充方法及系统

技术领域

本发明涉及自动回充技术领域，更具体地说，涉及一种自动回充方法及系统。

背景技术

自动充电技术的应用越来越广泛。在自动设备例如自动扫地机或者洗地机等机器人设备的使用过程中，其工作结束后，必须借助自动充电技术才能体现设备的充分自动使用。而现有的各种自动充电技术，其借助的激光或者地图的手段，其对外界条件存在着较大的依耐性，在环境出现变化时，对其回充的过程为造成困扰，影响其回充的准确性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述部分技术缺陷，提供一种自动回充方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种自动回充方法，应用于机器人，包括：

S1、控制机器人移动，以通过所述机器人的第一红外单元识别充电桩的第二红外单元，并在所述第一红外单元识别到所述第二红外单元时，以当前位置建立起始点；

S2、以所述起始点开始进行激光slam建图，以使所述机器人在slam建图区域工作；

S3、接收充电触发指令以使所述机器人回到所述起始点；

S4、控制所述机器人原地旋转，以通过所述第一红外单元识别所述第二红外单元，并在所述第一红外单元在与所述第二红外单元的识别过程中获取其与所述第二红外单元对应的角度范围；

S5、调整所述机器人朝向以使其朝向所述角度范围；

S6、控制所述机器人沿当前朝向移动，并在移动过程中通过激光定位获取所述充电桩的充电位置以调整所述当前朝向至朝向所述充电位置，直至所述机器人运行至所述充电位置进行充电。

优选地，在所述步骤S4中，所述控制所述机器人原地旋转，以通过所述第一红外单元识别所述第二红外单元，在所述第一红外单元在与所述第二红外单元信号的识别过程中，获取其与所述第二红外单元对应的角度范围包括：

S41、原地按照第一方向旋转一周，记录所述第一红外单元识别到所述第二红外单元时，切换为无法识别所述第二红外单元的第一边界点，记录所述第一红外单元无法识别所述第二红外识别单元时，切换为识别到所述第二红外单元的第二边界点；

S42、若所述第一边界点早于所述第二边界点，则按照所述第一方向的逆向获取所述第一边界点与所述第二边界点之间的角度以获取所述角度范围；

若所述第一边界点晚于所述第二边界点，在按照所述第一方向获取所述第一边界点与所述第二边界点之间的角度以获取所述角度范围。

优选地，所述方法还包括：

S31、在所述起始点以外螺旋方式移动，并每间隔第一预设距离旋转一周，直至所述第一红外单元识别到所述第二红外单元。

优选地，所述第一预设距离为5cm；和/或，在所述步骤S6中，还包括：所述在移动过程中，通过所述第一红外单元识别所述第二红外单元，并在所述第一红外单元识别不到所述第二红外单元时，执行所述步骤S31。

优选地，本发明的一种自动回充方法还包括：

S51、在所述起始点以外螺旋方式移动，并每间隔第二预设距离旋转一周，直至识别到预设激光信号。

优选地，所述第二预设距离为5cm。

优选地，所述步骤S6中，所述在移动过程中通过激光定位获取所述充电桩的充电位置以调整所述当前朝向至朝向所述充电位置；包括：

通过激光获取所述充电桩的第一预设边界和第二预设边界，并通过所述第一预设边界和第二预设边界获取所述充电桩的充电位置。

本发明还构造一种自动回充系统，包括：待充电机器人和充电桩，

所述待充电机器人的第一预设位置设有第一红外单元，所述充电桩的第二预设位置设有第二红外单元；

所述待充电机器人通过所述第一红外单元识别所述第二红外单元，并在所述第一红外单元识别到所述第二红外单元时，以当前位置建立起始点；所述待充电机器人在接收充电触发指令回到所述起始点后，还通过所述第一红外单元识别所述第二红外单元，并在所述第一红外单元在与所述第二红外单元的识别过程中获取其与所述第二红外单元对应的角度范围，并调整所述机器人朝向以使其朝向所述角度范围；

所述待充电机器人的第三预设位置设有激光发射单元；

所述待充电机器人通过所述激光发射单元在所述起始点开始进行激光slam建图，以使所述机器人在slam建图区域工作；

所述充电桩的第四预设位置设有至少一个反光贴，

所述待充电机器人在沿当前朝向移动过程中，通过所述激光发射单元与所述至少一个反光贴配合进行激光定位获取所述充电桩的充电位置以调整所述当前朝向至朝向所述充电位置，直至所述机器人运行至所述充电桩的充电位置进行充电。

优选地，所述第一红外单元为红外接收单元，所述第二红外单元为红外发射单元；或所述第一红外单元为红外发射单元，所述第二红外单元为红外接收单元。

优选地，所述激光发射单元与所述第一红外单元中心对齐，所述反光贴与所述第二红外单元中心对齐。

实施本发明的一种自动回充方法及系统，具有以下有益效果：能够提高自动回充的准确率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一种自动回充方法一实施例的程序流程图；

图2是本发明一种自动回充方法另一实施例的程序流程图；

图3是本发明一种自动回充系统一实施例的结构示意图；

图4是本发明一种自动回充系统另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，在本发明的一种自动回充方法第一实施例中，包括：

S1、控制机器人移动，以通过机器人的第一红外单元识别充电桩的第二红外单元，并在第一红外单元识别到第二红外单元时，以当前位置建立起始点；具体的，机器人开始工作之前，其先基于当前位置进行定位，即开始移动，通过其第一红外单元识别充电桩的第二红外单元，以此，可以获取机器人与充电桩的相对位置。即此时机器人的位置有了充电桩做参考，将此时的位置建立起始点。可以理解，这里的机器人为一个能走自动移动或工作的设备的统称，其可以包括自动扫地机、自动洗地机等通过自动移动进行工作的各种电子设备。

S2、以起始点开始进行激光slam建图，以使机器人在slam建图区域工作；具体的，在将机器人的位置范围确定后，即获取到该起始点后，可以进行机器人正常工作的设置，其具体步骤为，先基于激光slam建图，建立机器人的工作区域，然后使机器人在建立的工作区域进行相关工作。

S3、接收充电触发指令以使机器人回到起始点；具体的，在机器人电量不足时，即达到触发其充电的预设门限时，机器人开始准备充电，其根据建图之前获取的起始点，回到该起始点。可以理解，机器人接收的充电触发指令可以为其自己根据剩余电量进行判定而生成。

S4、控制机器人原地旋转，以通过第一红外单元识别第二红外单元，并在第一红外单元在与第二红外单元的识别过程中获取其与第二红外单元对应的角度范围；具体的，在该起始点，机器人可能朝向同在获取该起始点时的状态不一致，此时机器人虽然在起始点，但可能其朝向偏离充电桩方向或者背离充电桩方向。此时机器人通过原地旋转，以进行第一红外单元识别第二红外单元的过程，使得机器人的朝向满足要求，即大致朝向充电桩的方向。同时在为了准确的控制机器人与充电桩之间的位置朝向，可以在通过第一红外单元识别第二红外单元的过程中，获机器人相对于第二红外单元的角度范围，其角度范围为机器人能够识别到第二红外单元的方位，例如原地旋转机器人，记录能够接收到红外信号的朝向o1，继续旋转机器人，直到刚好无法接收到红外信号的朝向o2。其中两个朝向之间的能够接收到红外信号的方向即为该角度范围。

S5、调整机器人朝向以使其朝向角度范围的中间位置；具体的，在获取到机器人相对第二红外单元，也可以理解为充电桩的角度范围后，控制机器人朝向角度范围，此时即可以实现机器人同充电桩的较为精准的方位对齐。

S6、控制机器人沿当前朝向移动，并在移动过程中通过激光定位获取充电桩的充电位置以调整当前朝向至朝向充电位置，直至机器人运行至充电位置进行充电。具体的，在调整机器人的朝向后，此时机器人与充电桩的朝向可能存在偏差，此时，通过激光定位获取充电桩的充电位置，其具体的操作可以为，通过激光雷达识别充电座上贴的反光条，给出充电座正向平面上的2个点，以及充电座中心点相对于机器人的位置信息，调整机器人位置到充电座中心线上，再直向前进，最后进行与充电桩的对接进行充电。通过上面描述的整个充电过程，其在机器人开始工作之前进行充电桩初始定位，而不需要事先对充电桩位置进行建图，即满足机器人充电过程高度自动化的需求。因为充电起始位置根据实际环境进行自动确认，其工作过程基于起始位置进行自动建立，其不依赖固定的工作环境，可以适应多种工作环境。此时还可以理解，机器人在工作之前，其电源状态为充足状态，此时通过移动进行机器人与充电桩的相对位置的初步确认，即使在环境复杂，耗费时间较长的情况下，也不会耗费电能过多而使该位置确认工作中断，同时，在充电动作触发后，根据已经初步确认的相对位置，进行精确的移动控制，该过程对电能的耗费可以理解为相对比较稳定。此时，设置机器人的充电门限也相对比较稳定，即可以设置一个比较合理的剩余电量门限，在低于该门限时，触发机器人开始充电，能够避免在充电动作被触发时，其寻找充电桩过程的大量电力耗费，甚至电量完全耗尽也无法充电的情况发生，提高的充电成功概率。

可选的，如图2所示，在步骤S4中，控制机器人原地旋转，以通过第一红外单元识别第二红外单元，在第一红外单元在与第二红外单元信号的识别过程中，获取其与第二红外单元对应的角度范围包括：

S41、原地按照第一方向旋转一周，记录第一红外单元识别到第二红外单元时，切换为无法识别第二红外单元的第一边界点，记录第一红外单元无法识别第二红外识别单元时，切换为识别到第二红外单元的第二边界点；

S42、若第一边界点早于第二边界点，则按照第一方向的逆向获取第一边界点与第二边界点之间的角度以获取角度范围；

若第一边界点晚于第二边界点，在按照第一方向获取第一边界点与第二边界点之间的角度以获取角度范围。

具体的，机器人获取其相对充电桩的角度范围，即其能够识别到充电桩的第二红外单元方位范围的具体的过程为，原地按照第一方向例如顺时针旋转一周，记录第一红外单元刚好能够识别到第二红外单元两个边界点，其中从能够识别到刚好不能识别时，对应的边界点为第一边界点，从不能够识别到刚好能够识别的边界点为第二边界点；其中，如果第一边界点早于第二边界点，即理解机器人旋转的朝向刚好与充电桩相背离，此时按照第一方向的逆方向例如逆时针方向，获取第一边界点到第二边界点之间的角度为该角度范围，如果第一边界点晚于第二边界点，那么按照第一方向例如顺时针方向获取第一边界点与第二边界点之间的角度为该角度范围。

可选的，本发明的一种自动回充方法还包括：S31、在起始点以外螺旋方式移动，并每间隔第一预设距离旋转一周，直至第一红外单元识别到第二红外单元。具体的，在步骤S3中，机器人回到起始点，在机器人回到起始点的过程中，由于运行误差，其起始点位置可以与最初确认的起始点位置存在一定的偏差，即在步骤S4中，其原地旋转的过程中，其可能存在第一红外单元无法识别第二红外单元，此时可以在起始点以外螺旋方式移动，并每间隔第一预设距离旋转一周，直至第一红外单元识别到第二红外单元。并在第一红外单元识别到第二红外单元后，执行步骤S4。可以理解，通过该方向进行新的起始点的获取。

进一步的，在所述步骤S6中，在进行激光识别的过程中，还通过所述第一红外单元识别所述第二红外单元，并在所述第一红外单元识别不到所述第二红外单元时，执行所述步骤S31。具体的，为了保证识别准确度，可以在激光定位的过程中，实时的通过进行红外识别，一旦出现红外识别不到的情况，则进行红外识别对齐。

进一步的，外螺旋方式移动时，其每间隔5cm旋转一周。

本发明的一种自动回充方法还包括：S51、在起始点以外螺旋方式移动，并每间隔第二预设距离旋转一周，直至识别到预设激光信号。具体的，在步骤S3中，机器人回到起始点，在机器人回到起始点的过程中，由于运行误差，其起始点位置可能会出现无法识别激光信号，此时可以在起始点以外螺旋方式移动，并每间隔第二预设距离旋转一周，直至能够识别到激光信号，执行步骤S6。外螺旋方式移动时，其每间隔5cm旋转一周。也可以理解，其可以通过方向进行新的起始点的获取。

可选的，步骤S6中，在移动过程中通过激光定位获取充电桩的充电位置以调整当前朝向至朝向充电位置；包括：通过激光获取充电桩的第一预设边界和第二预设边界，并通过第一预设边界和第二预设边界获取充电桩的充电位置。具体的，通过激光雷达识别充电座上贴的反光条，给出充电座正向平面上的2个点，此处两个点可以分别对应充电桩的两个边界，根据该边界获取充电桩的充电位置。

如图3和图4所示，本发明还构造一种自动回充系统，包括：待充电机器人和充电桩，

待充电机器人10的第一预设位置设有第一红外单元11，充电桩20的第二预设位置设有第二红外单元21；

待充电机器人10通过第一红外单元11识别第二红外单元21，并在第一红外单元11识别到第二红外单元21时，以当前位置建立起始点；待充电机器人10在接收充电触发指令回到起始点后，还通过第一红外单元11识别第二红外单元21，并在第一红外单元11在与第二红外单元21的识别过程中获取其与第二红外单元21对应的角度范围，调整机器人朝向以使其朝向角度范围；

待充电机器人10的第三预设位置设有激光发射单元12；

待充电机器人10通过激光发射单元12在起始点开始进行激光slam建图，以使机器人在slam建图区域工作；

充电桩20的第四预设位置设有至少一个反光贴22，

待充电机器人10在沿当前朝向移动过程中，通过激光发射单元12与至少一个反光贴22配合进行激光定位获取充电桩20的充电位置以调整当前朝向至朝向充电位置，直至机器人运行至充电桩20的充电位置进行充电。

具体的，机器人即待充电机器人10开始工作之前，其先基于当前位置进行定位，即开始移动，通过设置在机器人正前方即第一预设位置的第一红外单元11识别充电桩20的正前方即第二预设位置的第二红外单元21，以此，可以获取机器人与充电桩20的相对位置。即此时机器人的位置有了充电桩20做参考，将此时的位置建立起始点。在将机器人的位置范围确定后，即获取到该起始点后，可以进行机器人正常工作的设置，其具体步骤为，先基于激光slam建图，建立机器人的工作区域，然后使机器人在建立的工作区域进行相关工作。在机器人电量不足时，即达到触发其充电的预设门限时，机器人开始准备充电，其根据建图之前获取的起始点，回到该起始点。可以理解，机器人接收的充电触发指令可以为其自己根据剩余电量进行判定而生成。在该起始点，机器人可能朝向同在获取该起始点时的状态不一致，此时机器人虽然在起始点，但可能其朝向偏离充电桩20方向或者背离充电桩20方向。此时机器人通过原地旋转，以进行第一红外单元11识别第二红外单元21的过程，使得机器人的朝向满足要求，即大致朝向充电桩20的方向。同时在为了准确的控制机器人与充电桩20之间的位置朝向，可以在通过第一红外单元11识别第二红外单元21的过程中，获机器人相对于第二红外单元21的角度范围，其角度范围为机器人能够识别到第二红外单元21的方位。通过激光定位获取充电桩20的充电位置，其具体的操作可以为，通过第三预设位置设有激光发射单元12识别充电桩20的第四预设位置的反光贴22，给出充电座正向平面上的2个点，以及充电座中心点相对于机器人的位置信息，调整机器人位置到充电座中心线上，再直向前进，最后进行与充电桩20的对接进行充电。

可选的，第一红外单元11为红外接收单元，第二红外单元21为红外发射单元；或第一红外单元11为红外发射单元，第二红外单元21为红外接收单元。机器人设置的红外单元与充电桩20设置的红外单元构成成对的红外收发单元，此处可以理解，其收发单元的设置可以进行对调。可以理解的时候，第一红外单元11为红外发射单元，第二红外单元21为红外接收单元时，通常需要机器人与充电桩建立通信连接，即充电桩加上的红外接收单元接收到的红外信号能够通过数据传输至机器人进行处理。

可选的，激光发射单元12与第一红外单元11中心对齐，反光贴22与第二红外单元21中心对齐。具体的，为了实现通过第一红外单元11和第二红外单元21的初步定位和激光单元的精确定位，其将激光发射单元12与第一红外单元11中心对齐，反光贴22与第二红外单元21中心对齐，能够保证定位精度，以是机器人与充电桩20的精准对接。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种自动回充方法，应用于机器人，其特征在于，包括：

S1、在机器人开始工作且电量充足时，控制机器人移动，以通过所述机器人的第一红外单元识别充电桩的第二红外单元，并在所述第一红外单元识别到所述第二红外单元时，以当前位置建立起始点；

S2、以所述起始点开始进行激光slam建图，以使所述机器人在slam建图区域工作；

S3、在机器人电量触发充电的预设门限时，接收充电触发指令以使所述机器人回到所述起始点；

S4、控制所述机器人原地旋转，以通过所述第一红外单元识别所述第二红外单元，并在所述第一红外单元与所述第二红外单元的识别过程中获取其与所述第二红外单元对应的角度范围；

S5、调整所述机器人朝向以使其朝向所述角度范围；

S6、控制所述机器人沿当前朝向移动，并在移动过程中通过激光定位获取所述充电桩的充电位置以调整所述当前朝向至朝向所述充电位置，直至所述机器人运行至所述充电位置进行充电。

2.根据权利要求1所述的自动回充方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述控制所述机器人原地旋转，以通过所述第一红外单元识别所述第二红外单元，在所述第一红外单元在与所述第二红外单元信号的识别过程中，获取其与所述第二红外单元对应的角度范围包括：

S41、原地按照第一方向旋转一周，记录所述第一红外单元识别到所述第二红外单元时，切换为无法识别所述第二红外单元的第一边界点，记录所述第一红外单元无法识别所述第二红外单元时，切换为识别到所述第二红外单元的第二边界点；

S42、若所述第一边界点早于所述第二边界点，则按照所述第一方向的逆向获取所述第一边界点与所述第二边界点之间的角度以获取所述角度范围；

若所述第一边界点晚于所述第二边界点，在按照所述第一方向获取所述第一边界点与所述第二边界点之间的角度以获取所述角度范围。

3.根据权利要求1所述的自动回充方法，其特征在于，所述方法还包括：

S31、在所述起始点以外螺旋方式移动，并每间隔第一预设距离旋转一周，直至所述第一红外单元识别到所述第二红外单元。

4.根据权利要求3所述的自动回充方法，其特征在于，所述第一预设距离为5cm；和/或，在所述步骤S6中，还包括：所述在移动过程中，通过所述第一红外单元识别所述第二红外单元，并在所述第一红外单元识别不到所述第二红外单元时，执行所述步骤S31。

5.根据权利要求1所述的自动回充方法，其特征在于，所述方法还包括：

S51、在所述起始点以外螺旋方式移动，并每间隔第二预设距离旋转一周，直至识别到预设激光信号。

6.根据权利要求5所述的自动回充方法，其特征在于，所述第二预设距离为5cm。

7.根据权利要求1所述的自动回充方法，其特征在于，所述步骤S6中，所述在移动过程中通过激光定位获取所述充电桩的充电位置以调整所述当前朝向至朝向所述充电位置；包括：

通过激光获取所述充电桩的第一预设边界和第二预设边界，并通过所述第一预设边界和第二预设边界获取所述充电桩的充电位置。

8.一种自动回充系统，其特征在于，包括：待充电机器人和充电桩，

所述待充电机器人的第一预设位置设有第一红外单元，所述充电桩的第二预设位置设有第二红外单元；

所述待充电机器人在开始工作且电量充足时，通过所述第一红外单元识别所述第二红外单元，并在所述第一红外单元识别到所述第二红外单元时，以当前位置建立起始点；所述待充电机器人在电量触发充电的预设门限时，接收充电触发指令回到所述起始点后，还通过所述第一红外单元识别所述第二红外单元，并在所述第一红外单元在与所述第二红外单元的识别过程中获取其与所述第二红外单元对应的角度范围；

所述待充电机器人的第三预设位置设有激光发射单元；

所述待充电机器人在电量充足时，还通过所述激光发射单元在所述起始点开始进行激光slam建图，以使所述机器人在slam建图区域工作；

所述充电桩的第四预设位置设有至少一个反光贴，

所述待充电机器人调整其朝向所述角度范围并在沿当前朝向移动过程中，通过所述激光发射单元与所述至少一个反光贴配合进行激光定位获取所述充电桩的充电位置以调整所述当前朝向至朝向所述充电位置，直至所述机器人运行至所述充电位置进行充电。

9.根据权利要求8所述的自动回充系统，其特征在于，所述第一红外单元为红外接收单元，所述第二红外单元为红外发射单元；或所述第一红外单元为红外发射单元，所述第二红外单元为红外接收单元。

10.根据权利要求8所述的自动回充系统，其特征在于，所述激光发射单元与所述第一红外单元中心对齐，所述反光贴与所述第二红外单元中心对齐。