CN114489034A - 机器人自动充电方法、系统，机器人及存储介质 - Google Patents

机器人自动充电方法、系统，机器人及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种机器人自动充电方法、系统，机器人及存储介质，所述方法包括：控制机器人在工作区域内启动工作；当机器人需要充电时，控制机器人向充电站方向移动，并且在移动过程中检测工作区域内的目标信号的强度；控制机器人根据检测到的所述目标信号的强度变化调整其移动方向以控制机器人移动至充电站附近的引导装置；控制机器人根据引导装置移动至所述充电站。本发明的机器人自动充电方法、系统，机器人及存储介质，可实时通过充电站和机器人的位置以及信号强度变化规划充电路径，节约充电时间，提升机器人的使用性能。

Description

机器人自动充电方法、系统，机器人及存储介质
技术领域
本发明涉及智能控制领域，尤其涉及一种机器人自动充电方法、系统，机器人及存储介质。
背景技术
低重复率、高覆盖率是遍历式机器人如吸尘、割草及泳池清洗等移动机器人追求的目标。以移动机器人为智能割草机器人为例，割草机器人以边界围住的草坪为工作区域以进行割草作业，草坪之外定义为非工作区域。
现有技术中，机器人的充电系统主要由充电站，以及连接充电站的边界线构成，机器人需要充电时，需要沿边界线移动找到充电桩对接充电；该种充电方式中，机器人查找边界无就近原则，当边界线附近有障碍物时，机器人需要随机重新寻找边界线，如此会浪费时间，进而增加机器人电量的消耗。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种机器人自动充电方法、系统，机器人及存储介质。
为了实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种机器人自动充电方法，所述方法包括：
控制机器人在工作区域内启动工作；
当机器人需要充电时，控制机器人向充电站方向移动，并且在移动过程中检测工作区域内的目标信号的强度；
控制机器人根据检测到的所述目标信号的强度变化调整其移动方向以控制机器人移动至充电站附近的引导装置；
控制机器人根据引导装置移动至所述充电站。
通过上述方法，可实时通过充电站和机器人的位置和信号强度变化规划最佳的充电路径，节约充电时间，提升机器人的使用性能。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述目标信号的强度为充电站信号强度或电子边界线信号强度。
由于充电方式的多样性，可以是无线也可以是有线，所以发出信号的方式也是多样性。
作为本发明一实施方式的进一步改进，当机器人需要充电时，控制机器人向充电站方向移动，并且在移动过程中检测工作区域内的目标信号的强度，包括：
通过无线定位方式控制机器人向充电站方向移动直至所述目标信号覆盖的范围内。
由于在远离充电站的区域内无法检测到信号，此时使用无线定位的方式规划充电路径，提升机器人的使用性能。
作为本发明一实施方式的进一步改进，控制机器人根据检测到的所述目标信号的强度变化调整其移动方向以控制机器人移动至充电站附近的引导装置，包括：
判断检测到的所述目标信号的强度是否持续变强，
若是，控制机器人保持当前方向移动；
若否，控制机器人调整至所述目标信号的强度最强的方向移动。
判断检测到的所述信号强度是否持续变强，
若是，控制机器人保持当前方向移动；
若否，控制机器人调整至信号最强的方向移动。
通过上述较佳实施方式，使得机器人朝着信号最强的方向返回充电站，节约电量，提升效率。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述控制机器人调整至所述目标信号的强度最强的方向移动的方法包括：
首先控制机器人停止移动；
其次控制机器人原地旋转一周，并获取一周内的最强信号值；
最后控制机器人再次原地旋转直至检测到的信号值与所述最强信号值大致相同时停止旋转，并以当前方向移动。
通过上述较佳实施方式，可使机器人方便快捷得找到信号最强的方向，节约返回充电时间，提升机器人的使用性能。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述引导装置配置为电子边界线，控制机器人根据引导装置移动至所述充电站，包括：
控制机器人移动至电子边界线上后沿着电子边界线移动至充电站。
通过上述较佳实施方式，描述了机器人通过电子边界线寻找到充电站的方式，提升机器人的使用性能。
为了实现上述发明目的另一，本发明一实施方式提供一种机器人自动充电系统，所述系统包括：充电站和机器人，所述机器人通过无线定位方式移动至所述充电站信号覆盖的范围内后，所述机器人沿着所述充电站信号变强的方向移动至所述充电站。
通过上述系统，可实时通过充电站和机器人的位置和信号强度变化规划最佳的充电路径，节约充电时间，提升机器人的使用性能。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述充电站设置在电子边界线上，所述机器人通过无线定位方式移动至所述电子边界线信号覆盖的范围内后，所述机器人沿着所述电子边界线信号变强的方向移动至所述电子边界线上后沿着所述电子边界线移动至所述充电站。
为了实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种机器人，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述机器人自动充电方法的步骤。
为了实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述机器人自动充电方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的机器人自动充电方法、系统，机器人及存储介质，可实时通过充电站和机器人的位置以及充电站或电子边界线信号强度变化规划最佳的充电路径，使机器人能准确快速地找到充电站对接充电，节约了机器人寻找充电站的时间，从而增加了机器人的工作时间，提升机器人的使用性能。
附图说明
图1是本发明一实施例的工作示意图
图2是本发明一实施方式提供的机器人自动充电方法的流程示意图；
图3是本发明一较佳实施方式提供的机器人自动充电方法的流程示意图；
图4是本发明一较佳实施方式提供的一具体实施方式提供的机器人自动充电方法的流程示意图；
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
本发明的机器人系统可以是割草机器人系统，扫地机器人系统、扫雪机系统、吸叶机系统，高尔夫球场拾球机系统等，各个系统可以自动移动于工作区域并进行相对应的工作，本发明具体示例中，以机器人系统为割草机器人系统为例做具体说明，相应的，所述工作区域可为草坪。
割草机器人系统通常包括：割草机器人(RM)、充电站。所述割草机器人包括：本体，设置于本体上的移动单元、控制单元。所述移动单元用于控制机器人移动、转向等；所述控制单元用于规划机器人的移动方向、移动路线，储存机器人获得的外部参数，以及对获取的参数进行处理、分析等，并根据处理、分析结果具体控制机器人；所述控制单元例如：MCU或DSP等。所述机器人和充电站可用插片、插针对接的方式进行充电，也可以用无线充电的方式进行充电，在此不做赘述。需要说明的是，本发明的割草机器人还包括：无线定位装置，无线定位方式有多种，比如：GPS定位或UWB定位或Zigbee定位等，本发明通过GPS定位装置可对充电站的位置、机器人的位置进行记录，其记录的坐标方式具有多种，例如：以电子地图中的坐标方式进行记录。
本发明的割草机器人还可选择性包括：与控制单元配合设置摄像装置和电子边界线识别装置，所述摄像装置用于在一定范围内获取其视角范围内的场景，本发明的摄像装置主要用于识别充电站；例如：所述摄像装置采用图片解析的方式识别充电站的位置；所述电子边界线识别装置主要用于识别电子边界线；例如：通过电磁感应方式识别连接充电站的电子边界线；进一步的，通过控制单元结合GPS定位装置、摄像装置、电子边界线识别装置控制机器人寻找充电站，并规划最优路径自当前位置到达充电站位置；以下内容中将会详细描述。
另外，所述机器人还包括：各种传感器，存储模块，例如：EPROM、Flash或SD卡等，以及用于工作的工作机构，及供电电源；在本实施例中，工作机构为割草刀盘，用于感应移动机器人的移动状态的各种传感器，例如：倾倒、离地、碰撞传感器、地磁、陀螺仪等，在此未一一具体赘述。
如图1所示，割草机器人4上设有GPS信号天线5，割草机器人4由电池提供能量在工作区域3上进行作业，当电池电量低时，割草机器人4寻找充电站1进行对接充电，待电量充满后返回工作区域3继续作业，充电对接方式可用插片或插针对接的方式等，充电方式可以是无线充电的方式，也可以是有线充电的方式，本发明实施例中使用的是有线充电的方式，充电站1设置在电子边界线2上，移动机器人4在到达电子边界线2上后沿着电子边界线移动至充电站实现与充电站对接充电。
如图2所示，本发明一实施例提供的一种机器人自动充电方法，所述方法包括以下步骤：
S1、控制机器人在工作区域内启动工作；
S2、当机器人需要充电时，控制机器人向充电站方向移动，并且在移动过程中检测工作区域内的目标信号的强度；
S3、控制机器人根据检测到的目标信号的强度变化调整其移动方向以控制机器人移动至充电站附近的引导装置；
S4、控制机器人根据引导装置移动至充电站。
对于步骤S2，机器人在工作过程中，会通过各种规则的判断对机器人下达充电指令，该规则例如：电池可用时间小于某一数值，电池电量小于某一数值，机器人工作时间到达某一数值等；当机器人接收到充电指令时，会通过无线定位系统计算获得充电站的位置坐标和机器人当前的位置坐标，然后控制机器人朝向充电站的位置移动，但是由于无线定位系统很难做到非常精确地定位导致机器人并不能准确地找到充电站，因此在机器人向充电站方向移动的同时同步检测工作区域内的信号，当机器人移动到充电站或电子边界线信号覆盖的范围内后则可以检测到信号，根据检测到信号强度变化辅助机器人精确地找到充电站。
对于步骤S2，控制机器人向充电站方向移动的方式具有多种，例如：在电子地图中定位，GPS，UWB或Zigbee定位方式等；本发明具体示例中，机器人在充电站完成初始化，并通过GPS记录充电站当前的经纬度坐标以供后续计算调用；在本发明其他实施方式中，也可以对与充电站具有固定距离的位置进行定位，在通过计算获得充电站的位置坐标。
对于步骤S3，机器人在远离充电站的位置检测到的充电站或电子边界线的信号的强度较弱，离得越远越弱，超过一定距离就可能就检测不到信号，当机器人朝向充电站位置方向移动时，检测到的信号的强度会逐渐增强，越靠近充电站位置或越靠近电子边界线则检测到的信号的强度越强。在本发明一实施例中，由于电子边界线的布置形状不同，机器人的移动路径不固定，在移动的过程中检测到电子边界线信号的强度会发生变化，为了使得机器人在返回充电站时能够快速高效地移动至充电电子边界线上，本发明采用的方法是控制机器人根据检测到的信号的强度变化调整其移动方向，即使得机器人朝着信号变强的方向移动，这样可以缩短机器人到达充电站的时间，节约电量。
具体的，结合图3所示，步骤S3进一步包括：判断所检测到的信号的强度是否持续变强；如果是，则控制机器人保持当前方向移动；如果不是，则控制机器人调整至信号最强的方向移动。当机器人朝向充电站的方向移动时，越靠近充电站电子边界线则检测到的电子边界线信号越强，因此当检测到电子边界线信号强度变得最强时则说明此时的机器人的移动方向是在朝离机器人最近的电子边界线的方向移动，此时是最佳的移动方向，所以使机器人保持当前方向继续移动可以更加高效和精确地行使到电子边界线上。当检测到电子边界线信号开始变弱时则说明此时机器人不在最佳的移动方向上，所以此时需要使机器人调整至最佳的方向上继续移动，也即调整至检测到的信号的强度最强的方向继续移动，这里的调整方式可以有多种方式。循环执行步骤S2至步骤S3，直到机器人移动至充电站附近的引导装置上后，在本发明实施例中引导装置为充电电子边界线，当然也可以是其他的引导装置，最后执行步骤S4控制机器人沿电子边界线移动并到达充电站与充电站对接后实现充电。
更具体的，结合图4所示，其中一较佳的实施方式中步骤S3包括：判断所检测到的信号强度是否持续变强；如果是，则控制机器人保持当前方向移动；如果不是，则控制机器人停止移动后，再控制机器人原地旋转一周，并获取一周内的最强信号值，再控制机器人再次原地旋转直至检测到的信号值与最强信号值大致相同时停止旋转，并使机器人以当前方向移动。当检测到电子边界信号不再持续变强而是开始变弱后，首先控制机器人停止移动；其次控制机器人原地顺时针或逆时针方向旋转一周，在旋转的过程中同步检测并记录信号大小数值，并获取最强信号数值maxSignal；接着再使机器人顺时针或逆时针方向再次原地旋转并同时检测信号大小数值，当检测到的信号大小数值等于或最接近于数值maxSignal时则停止旋转，即说明当前已旋转至信号最强的方向，控制机器人按照此方向继续移动。由于实际中可能存在一些精度或者计算误差很难使得检测到的信号数值总是保持完全相同，所以数值大致接近即可。循环执行步骤S2至步骤S3，直到机器人移动至电子边界线上后，执行步骤S4控制机器人沿电子边界线移动并到达充电站与充电站对接后实现充电。
本发明一实施方式中，还提供一种机器人自动充电系统，包括充电站和机器人，所述机器人通过无线定位方式移动至所述充电站信号覆盖的范围内后，所述机器人沿着所述充电站信号变强的方向移动至所述充电站。若充电站设置在电子边界线上，机器人通过无线定位方式移动至所述电子边界线信号覆盖的范围内后，所述机器人沿着所述电子边界线信号变强的方向移动至所述电子边界线上后沿着所述电子边界线移动至所述充电站。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述方法实施方式中的对应过程，在此不再赘述。
本发明一实施方式中，还提供一种机器人，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一实施方式所述的机器人自动充电方法的步骤。
本发明一实施方式中，还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施方式所述的机器人自动充电方法的步骤。
综上所述，本发明的机器人自动充电方法、系统，机器人及存储介质，可实时通过充电站和机器人的位置规划充电路径，节约充电时间，提升机器人的使用性能。
在本申请所提供的实施方式中，应该理解到，所揭露的模块，系统和方法，均可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施方式仅仅是示意性的，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施方式方案的目的。
另外，在本申请各个实施方式中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以2个或2个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本申请进行了详细的说明，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方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分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申请各实施方式技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种机器人自动充电方法，其特征在于，所述方法包括：
控制机器人在工作区域内启动工作；
当机器人需要充电时，控制机器人向充电站方向移动，并且在移动过程中检测工作区域内的目标信号的强度；
控制机器人根据检测到的所述目标信号的强度变化调整其移动方向以控制机器人移动至充电站附近的引导装置；
控制机器人根据引导装置移动至所述充电站。
2.根据权利要求1所述的机器人自动充电方法，其特征在于，所述目标信号的强度为充电站信号的强度或电子边界线信号的强度。
3.根据权利要求1所述的机器人自动充电方法，其特征在于，当机器人需要充电时，控制机器人向充电站方向移动，并且在移动过程中检测工作区域内的目标信号的强度，包括：通过无线定位方式控制机器人向充电站方向移动直至所述目标信号覆盖的范围内。
4.根据权利要求1所述的机器人自动充电方法，其特征在于，控制机器人根据检测到的所述目标信号的强度变化调整其移动方向以控制机器人移动至充电站附近的引导装置，包括：
判断检测到的所述目标信号的强度是否持续变强，
若是，控制机器人保持当前方向移动；
若否，控制机器人调整至所述目标信号的强度最强的方向移动。
5.根据权利要求4所述的机器人自动充电方法，其特征在于，所述控制机器人调整至所述目标信号的强度最强的方向移动的方法包括：
首先控制机器人停止移动；
其次控制机器人原地旋转一周，并获取一周内的最强信号值；
最后控制机器人再次原地旋转直至检测到的信号值与所述最强信号值大致相同时停止旋转，并以当前方向移动。
6.根据权利要求1所述的机器人自动充电方法，其特征在于，所述引导装置配置为电子边界线，控制机器人根据引导装置移动至所述充电站，包括：
控制机器人移动至电子边界线上后沿着电子边界线移动至充电站。
7.一种机器人自动充电系统，包括充电站和机器人，其特征在于，所述机器人通过无线定位方式移动至所述充电站信号覆盖的范围内后，所述机器人沿着所述充电站信号变强的方向移动至所述充电站。
8.根据权利要求7所述的机器人自动充电系统，其特征在于，所述充电站设置在电子边界线上，所述机器人通过无线定位方式移动至所述电子边界线信号覆盖的范围内后，所述机器人沿着所述电子边界线信号变强的方向移动至所述电子边界线上后沿着所述电子边界线移动至所述充电站。
9.一种机器人，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-6中任一项所述机器人自动充电方法的步骤。
10.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述机器人自动充电方法的步骤。
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