CN112698643A - 机器人对接充电装置的方法、系统、机器人及计算机存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种机器人对接充电装置的方法，包括如下步骤：当机器人在充电装置的充电区域移动时，对所述充电装置的特征信息进行识别；当识别到所述特征信息时，规划所述机器人与所述充电装置的对接路径；跟随所述对接路径中的最优路径，并驱动所述机器人以所述最优路径移动至所述充电装置的对接位置；在所述对接位置上触发所述充电装置为所述机器人充电。本发明还提供一种机器人对接充电装置的系统、机器人及计算机存储介质。本发明提供的机器人对接充电装置的方法、系统、机器人及计算机存储介质，能够从不同的位置及角度进行识别充电装置特征信息，识别结果准确，避免了机器人中途停下的问题，机器人的避障能力强。
Description
【技术领域】
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人对接充电装置的方法、系统、机器人及计算机存储介质。
【背景技术】
服务机器人为了实现无人化运行，需要具备自主充电的能力，业内通用的解决方案为让移动的机器人与处于固定位置的充电装置(例如充电桩)进行对接。在与充电桩对接的过程中，传统的对接方案会选择让机器人移动到充电桩前的固定位置上，寻找充电桩的识别特征，再结合识别特征位置，逐渐贴近充电桩，完成对接。
然而，现有的对接方案中，要求机器人先移动到充电桩前的固定位置再识别充电桩的特征，识别的位置及角度固定，无法准确地获取识别结果；机器人贴近充电桩的过程中，若出现部分遮挡充电桩识别特征的物体会导致机器人无法对接而停下，并且，机器人在充电桩附近的避障能力较差。
鉴于此，实有必要提供一种新型的机器人对接充电装置的方法、系统、机器人及计算机存储介质以克服上述缺陷。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种机器人对接充电装置的方法、系统、机器人及计算机存储介质，能够从不同的位置及角度进行识别充电装置特征信息，识别结果准确，避免了机器人中途停下的问题，机器人的避障能力强。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种机器人对接充电装置的方法，包括如下步骤：当机器人在充电装置的充电区域移动时，对所述充电装置的特征信息进行识别；当识别到所述特征信息时，规划所述机器人与所述充电装置的对接路径；跟随所述对接路径中的最优路径，并驱动所述机器人以所述最优路径移动至所述充电装置的对接位置；在所述对接位置上触发所述充电装置为所述机器人充电。
在一个优选实施方式中，所述当机器人在充电装置的充电区域移动时，对所述充电装置的特征信息进行识别的步骤前，包括：检测所述机器人的电量信息；当所述电量信息低于预设阈值时，控制所述机器人移动至所述充电区域。
在一个优选实施方式中，所述跟随所述对接路径中的最优路径，并驱动所述机器人以所述最优路径移动至所述充电装置的对接位置的步骤，包括：感测所述充电区域内的障碍物信息；根据所述障碍物信息在所述对接路径中选择最优路径。
在一个优选实施方式中，所述在所述对接位置上触发所述充电装置为所述机器人充电的步骤，包括：获取所述机器人的姿态信息；当所述姿态信息满足预设的对接条件时，触发所述充电装置为所述机器人充电；当所述姿态信息不满足预设的对接条件时，控制所述机器人进行后退调整。
第二方面，本发明还提供一种机器人对接充电装置的系统，包括：识别模块，用于当机器人在充电装置的充电区域移动时，对所述充电装置的特征信息进行识别；规划模块，用于当识别到所述特征信息时，规划所述机器人与所述充电装置的对接路径；驱动模块，用于跟随所述对接路径中的最优路径，并驱动所述机器人以所述最优路径移动至所述充电装置的对接位置；以及触发模块，用于在所述对接位置上触发所述充电装置为所述机器人充电。
在一个优选实施方式中，还包括：检测模块，用于检测所述机器人的电量信息；以及移动控制模块，用于当所述电量信息低于预设阈值时，控制所述机器人移动至所述充电区域。
在一个优选实施方式中，所述驱动模块包括：感测单元，用于感测所述充电区域内的障碍物信息；以及选择单元，用于根据所述障碍物信息在所述对接路径中选择最优路径。
在一个优选实施方式中，所述触发模块包括：获取单元，用于获取所述机器人的姿态信息；充电触发单元，用于当所述姿态信息满足预设的对接条件时，触发所述充电装置为所述机器人充电；以及后退调整单元，用于当所述姿态信息不满足预设的对接条件时，控制所述机器人进行后退调整。
第三方面，本发明还提供一种机器人，包括：存储器、一个或多个处理器以及一个或多个执行器；所述存储器，用于存储一个或多个计算机程序；当所述一个或多个计算机程序被所述一个或多个处理器运行时，所述一个或多个处理器控制所述一个或多个执行器实现上述任意一项所述的机器人对接充电装置的方法。
第四方面，本发明还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时控制执行器实现上述任意一项所述的机器人对接充电装置的方法。
相比于现有技术，本发明提供的机器人对接充电装置的方法、系统、机器人及计算机存储介质，当机器人在充电装置的充电区域移动时，能够对充电装置的特征信息进行识别，并当识别到所述特征信息时，规划机器人与充电装置的对接路径，驱动机器人以最优路径移动至充电装置的对接位置，最终触发充电装置为机器人充电，实现了机器人自主充电，机器人在移动的过程中实现充电装置特征信息的识别，能够从不同的位置及角度进行识别，识别结果准确；若由于某种原因机器人识别不到特征信息时，机器人会继续移动并不断搜索，以从不同的位置、角度进行识别，避免了机器人中途停下的问题；并且，机器人能够根据当前的空间信息或障碍物信息选择对接路径中的最优路径，机器人的避障能力强。
为使发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的机器人对接充电装置的系统的原理框图；
图2为本发明提供的机器人对接充电装置的系统的触发模块的原理框图；
图3为本发明提供的机器人对接充电装置的方法的流程图；
图4为机器人在充电区域外与充电装置的位置关系图；
图5为本发明提供的机器人对接充电装置的方法的步骤S30的流程图；
图6为机器人在充电区域内与充电装置的位置关系图；
图7为本发明提供的机器人对接充电装置的方法的步骤S40的流程图；
图8为机器人在对接位置上与充电装置的位置关系图；
图9为机器人进行后退调整与充电装置的位置关系图；
图10为本发明提供的机器人的原理框图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，其为本发明提供的机器人对接充电装置的系统100的原理模块图。本发明提供的机器人对接充电装置的系统100，包括识别模块10、规划模块20、驱动模块30及触发模块40。
具体的，识别模块10用于当机器人在充电装置的充电区域移动时，对所述充电装置的特征信息进行识别；规划模块20用于当识别到所述特征信息时，规划所述机器人与所述充电装置的对接路径；驱动模块30用于跟随所述对接路径中的最优路径，并驱动所述机器人以所述最优路径移动至所述充电装置的对接位置；触发模块40用于在所述对接位置上触发所述充电装置为所述机器人充电。
进一步地，机器人对接充电装置的系统100还包括检测模块11及移动控制模块12。
具体的，检测模块11用于检测所述机器人的电量信息；移动控制模块12用于当所述电量信息低于预设阈值时，控制所述机器人移动至所述充电区域。
进一步地，驱动模块30包括感测单元31及选择单元32。
具体的，感测单元31用于感测所述充电区域内的障碍物信息；选择单元32用于根据所述障碍物信息在所述对接路径中选择最优路径。
进一步地，请参阅图2，触发模块40包括获取单元41、充电触发单元42及后退调整单元43。
具体的，获取单元41用于获取所述机器人的姿态信息；充电触发单元42用于当所述姿态信息满足预设的对接条件时，触发所述充电装置为所述机器人充电；后退调整单元43用于当所述姿态信息不满足预设的对接条件时，控制所述机器人进行后退调整。
可以理解地，上述各功能模块及单元可以软件程序的形式存储于存储器中，并由处理器执行。替代实施例中，上述各功能模块及单元也可为具有特定功能的硬件，例如，烧录有特定软件程序的芯片。
下面结合图3、图5及图7对上述各功能模块及单元进行详细的介绍。
如图3所示，其为本发明提供的机器人对接充电装置的方法的流程图。所应说明的是，本发明的方法并不受限于下述步骤的顺序，且其他实施例中，本发明的方法可以只包括以下所述步骤的其中一部分，或者其中的部分步骤可以被删除。
本发明提供的机器人对接充电装置的方法100，包括如下步骤：
步骤S10：当机器人在充电装置的充电区域移动时，对所述充电装置的特征信息进行识别。可以理解，充电装置可以为充电桩，充电装置附近设置有充电区域，充电区域例如可以为以距离机器人正前方5m的位置为圆心，且半径为5m的圆形区域。充电装置上设置有特征信息，特征信息可以为特殊的光学特征(如交叉排布呈某种特定特征的不同光线反射率的材料)、视觉标记、形状特征(如特定形状的凹槽，凸起)等。只要机器人进入充电区域，识别模块10即不断地搜索及识别充电装置的特征信息。机器人装载有测量环境特征信息的传感器(如激光雷达、红外线传感器、单目摄像头、双目摄像头、RGBD等)，该传感器可以侦测到充电桩表面的特殊特征信息，并且估算充电桩与机器人之间的空间位置关系。
步骤S20：当识别到所述特征信息时，规划所述机器人与所述充电装置的对接路径。具体的，当识别模块10识别到所述特征信息时，规划模块20规划所述机器人与所述充电装置的对接路径，规划模块20能够获取机器人与充电桩的相对位置，自主规划接近充电桩的线路。可以理解，当充电装置处于不同的空间信息时，对应多种不同的对接路径。并且，当由于某种原因机器人未识别到充电装置的特征信息时，机器人会继续移动并不断搜索，以从不同的位置、角度进行识别。机器人自身具有能够估算自身相对移动位置的传感器，如编码器、惯性传感器、激光雷达、视觉里程计(VIO)等。
步骤S30：跟随所述对接路径中的最优路径，并驱动所述机器人以所述最优路径移动至所述充电装置的对接位置。具体的，机器人能够根据当前的空间信息或障碍物信息选择对接路径中的最优路径，驱动模块30驱动所述机器人以所述最优路径移动至所述充电装置的对接位置。
步骤S40：在所述对接位置上触发所述充电装置为所述机器人充电。具体的，对接位置即机器人最终进行充电的位置，在对接位置上，触发模块40能够实现充电装置为机器人充电，例如，在对接位置上，机器人与充电装置之间能够产生有效的电气接触，或者机器人能够进入效率最高的无线充电区域。
因此，本发明提供的机器人对接充电装置的方法及系统100，当机器人在充电装置的充电区域移动时，能够对充电装置的特征信息进行识别，并当识别到所述特征信息时，规划机器人与充电装置的对接路径，驱动机器人以最优路径移动至充电装置的对接位置，最终触发充电装置为机器人充电，实现了机器人自主充电，机器人在移动的过程中实现充电装置特征信息的识别，能够从不同的位置及角度进行识别，识别结果准确；若由于某种原因机器人识别不到特征信息时，机器人会继续移动并不断搜索，以从不同的位置、角度进行识别，避免了机器人中途停下的问题；并且，机器人能够根据当前的空间信息或障碍物信息选择对接路径中的最优路径，机器人的避障能力强。
进一步地，本发明提供的机器人对接充电装置的方法，在步骤S10前还包括如下步骤：
步骤S11：检测所述机器人的电量信息。
步骤S12：当所述电量信息低于预设阈值时，控制所述机器人移动至所述充电区域。
图4为机器人在充电区域外与充电装置的位置关系图。具体的，检测模块11用于检测机器人的电量信息，移动控制模块12用于当电量信息低于预设阈值时，控制机器人移动至充电区域，预设阈值例如可以为电量为15％，即当检测模块11检测到机器人的电量小于或等于电量为15％时，移动控制模块12则控制机器人移动至充电区域，预设阈值能够避免机器人在向充电区域移动的过程中电量耗尽，进一步保证机器人实现自主充电。
进一步地，请参阅图5，步骤S30包括如下步骤：
步骤S31：感测所述充电区域内的障碍物信息。
步骤S32：根据所述障碍物信息在所述对接路径中选择最优路径。
图6为机器人在充电区域内与充电装置的位置关系图。可以理解，感测单元31能够感测充电区域内的障碍物信息，选择单元32能够根据障碍物信息在对接路径中选择最优路径，具体的，最优路径可以为能够避开障碍物且位移距离最小的路径，在保证避障的同时，提高对接效率。
进一步地，请参阅图7，步骤S40包括如下步骤：
步骤S41：获取所述机器人的姿态信息。
步骤S42：当所述姿态信息满足预设的对接条件时，触发所述充电装置为所述机器人充电。
步骤S43：当所述姿态信息不满足预设的对接条件时，控制所述机器人进行后退调整。
图8为机器人在对接位置上与充电装置的位置关系图。具体的，获取单元41获取机器人的姿态信息，机器人的姿态信息包括机器人的俯仰角及翻转角，获取单元41例如可以为陀螺仪传感器。当姿态信息满足预设的对接条件时，充电触发单元42触发充电装置为机器人充电，预设的对接条件例如可以为俯仰角及翻转角均小于5度。当姿态信息不满足预设的对接条件时，后退调整单元43控制所述机器人进行后退调整，图9为机器人进行后退调整与充电装置的位置关系图，当由于打滑或外界干扰导致机器人的姿态信息不满足预设的对接条件时，机器人需要产生后退调整自身姿态的动作，使自身姿态重新满足精准对接的要求，后退动作的幅度取决于机器人传感器的布局和特性，通常机器人感知后方的能力越弱，允许的机器人后退的速度和距离也就越小。
本发明提供的机器人对接充电装置的方法，在移动过程中，机器人通过充电桩识别与自身相对位移传感，实时更新自身与充电桩之间的相对位置关系，当出现充电遮挡，传感器干扰(强光、闪光灯等)，或充电路径上存在障碍物的时候，机器人仍然可以正常完成障碍物的绕过或穿过强干扰区域，正常完成上桩充电任务。
需要说明的是，本发明提供的机器人对接充电装置的方法的所有实施例均适用于本发明提供的机器人对接充电装置的系统100，且均能够达到相同或相似的有益效果。
请参阅图10，本发明还提供一种机器人200，包括：存储器210、一个或多个处理器220以及一个或多个执行器230。
具体的，存储器210用于存储一个或多个计算机程序；当所述一个或多个计算机程序被一个或多个处理器220运行时，一个或多个处理器220控制一个或多个执行器230实现上述任意一项所述的机器人对接充电装置的方法。
其中，所述存储器210可以是，但不限于，随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(ProgrammableRead-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)等。其中，存储器210用于存储程序，所述处理器220在接收到执行指令后运行所述程序，并控制执行器230实现上述任意一项所述的机器人对接充电装置的方法。可以理解，所述处理器220以及其他可能的组件对所述存储器210的访问可在存储控制器的控制下进行。
所述处理器220可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器220可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等，还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，能够实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。
本发明还提供一种计算机存储介质，计算机存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如前述实施例中任意一项所述的机器人对接充电装置的方法。
综上，本发明提供的机器人对接充电装置的方法、系统、机器人及计算机存储介质，当机器人在充电装置的充电区域移动时，能够对充电装置的特征信息进行识别，并当识别到所述特征信息时，规划机器人与充电装置的对接路径，驱动机器人以最优路径移动至充电装置的对接位置，最终触发充电装置为机器人充电，实现了机器人自主充电，机器人在移动的过程中实现充电装置特征信息的识别，能够从不同的位置及角度进行识别，识别结果准确；若由于某种原因机器人识别不到特征信息时，机器人会继续移动并不断搜索，以从不同的位置、角度进行识别，避免了机器人中途停下的问题；并且，机器人能够根据当前的空间信息或障碍物信息选择对接路径中的最优路径，机器人的避障能力强。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种机器人对接充电装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：
当机器人在充电装置的充电区域移动时，对所述充电装置的特征信息进行识别；
当识别到所述特征信息时，规划所述机器人与所述充电装置的对接路径；
跟随所述对接路径中的最优路径，并驱动所述机器人以所述最优路径移动至所述充电装置的对接位置；
在所述对接位置上触发所述充电装置为所述机器人充电。
2.如权利要求1所述的机器人对接充电装置的方法，其特征在于，所述当机器人在充电装置的充电区域移动时，对所述充电装置的特征信息进行识别的步骤前，包括：
检测所述机器人的电量信息；
当所述电量信息低于预设阈值时，控制所述机器人移动至所述充电区域。
3.如权利要求1所述的机器人对接充电装置的方法，其特征在于，所述跟随所述对接路径中的最优路径，并驱动所述机器人以所述最优路径移动至所述充电装置的对接位置的步骤，包括：
感测所述充电区域内的障碍物信息；
根据所述障碍物信息在所述对接路径中选择最优路径。
4.如权利要求1所述的机器人对接充电装置的方法，其特征在于，所述在所述对接位置上触发所述充电装置为所述机器人充电的步骤，包括：
获取所述机器人的姿态信息；
当所述姿态信息满足预设的对接条件时，触发所述充电装置为所述机器人充电；
当所述姿态信息不满足预设的对接条件时，控制所述机器人进行后退调整。
5.一种机器人对接充电装置的系统，其特征在于，包括：
识别模块，用于当机器人在充电装置的充电区域移动时，对所述充电装置的特征信息进行识别；
规划模块，用于当识别到所述特征信息时，规划所述机器人与所述充电装置的对接路径；
驱动模块，用于跟随所述对接路径中的最优路径，并驱动所述机器人以所述最优路径移动至所述充电装置的对接位置；以及
触发模块，用于在所述对接位置上触发所述充电装置为所述机器人充电。
6.如权利要求5所述的机器人对接充电装置的系统，其特征在于，还包括：
检测模块，用于检测所述机器人的电量信息；以及
移动控制模块，用于当所述电量信息低于预设阈值时，控制所述机器人移动至所述充电区域。
7.如权利要求5所述的机器人对接充电装置的系统，其特征在于，所述驱动模块包括：
感测单元，用于感测所述充电区域内的障碍物信息；以及
选择单元，用于根据所述障碍物信息在所述对接路径中选择最优路径。
8.如权利要求5所述的机器人对接充电装置的系统，其特征在于，所述触发模块包括：
获取单元，用于获取所述机器人的姿态信息；
充电触发单元，用于当所述姿态信息满足预设的对接条件时，触发所述充电装置为所述机器人充电；以及
后退调整单元，用于当所述姿态信息不满足预设的对接条件时，控制所述机器人进行后退调整。
9.一种机器人，其特征在于，包括：存储器、一个或多个处理器以及一个或多个执行器；
所述存储器，用于存储一个或多个计算机程序；
当所述一个或多个计算机程序被所述一个或多个处理器运行时，所述一个或多个处理器控制所述一个或多个执行器实现如权利要求1-4任意一项所述的机器人对接充电装置的方法。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时控制执行器实现如权利要求1-4任意一项所述的机器人对接充电装置的方法。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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