CN116817721A - 一种自动回充上桩定位方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种自动回充上桩定位方法、装置及设备，基于霍尔感应原理，只需要在充电桩周围布设磁条，无需任何有源器件，借助磁条在不同方位角的磁场强度变化，机器人与充电桩的位姿关系可以得到精确的测量，成本低且可靠性高，兼容家居环境，解决了现有技术中激光雷达方案对分辨率和精度的要求比较高，而视觉方案的开发难度较大，红外方案原理简单，成本适中，但需要在充电桩和机器人本体上分别布设专门的发射和接收装置，不利于系统的小型化和轻量化的技术问题。

Description

一种自动回充上桩定位方法、装置及设备

技术领域

本申请涉及机器人控制技术领域，尤其涉及一种自动回充上桩定位方法、装置及设备。

背景技术

对于移动机器人来说，当其电量不足时，需要返回充电桩进行充电，这个过程称之为自动回充。自动回充的效率以开始回充到回充成功所需要的时间来衡量，它直接影响机器人的工作时间。若回充效率较低，则机器人需要在自动回充前预留较多的电量，以避免在回充成功前将机器人的电量耗尽。

自动回充包括激光雷达、视觉、红外等多种实现方案。其中激光雷达和视觉方案可直接借助本体传感器来实现，而不需在充电桩上布设额外的装置；但激光雷达方案对分辨率和精度的要求比较高，而视觉方案的开发难度较大。红外方案原理简单，成本适中，但需要在充电桩和机器人本体上分别布设专门的发射和接收装置，不利于系统的小型化和轻量化。

发明内容

本申请提供了一种自动回充上桩定位方法、装置及设备，解决了现有技术中激光雷达方案对分辨率和精度的要求比较高，而视觉方案的开发难度较大，红外方案原理简单，成本适中，但需要在充电桩和机器人本体上分别布设专门的发射和接收装置，不利于系统的小型化和轻量化的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种自动回充上桩定位方法，所述方法包括：

S1、构建机器人底盘坐标系，定义机器人回充时的行进方向为第一方向，机器人的向上方向为第三方向，第二方向为根据右手坐标系从第三方向到第一方向的旋转来定义，其中，机器人底盘布设有一组线性霍尔传感器；

S2、当触发自动回充条件时，移动至充电桩的第一位置点，并记录机器人的第一位姿，充电桩周围布设有同心圆弧状的磁条；

S3、基于第一位姿，沿第一方向前进直到机器人底盘的一个线性霍尔传感器位于磁条的正上方，记录机器人的第二位姿；

S4、基于第二位姿执行旋转动作，直到机器人底盘的另一个线性霍尔传感器位于磁条的正上方，记录机器人的第三位姿；

S5、分别获取机器人底盘的两个线性霍尔传感器的电压，得到机器人相对于充电桩的第一方向角α；

S6、基于第一方向角α构建机器人至充电桩的上桩路径，并执行上桩路径直到机器人本体与充电桩处于充电接口接触或无线充电区域重合的状态。

可选地，所述步骤S1中，机器人底盘布设的一组线性霍尔传感器具体设置于机器人的第二方向的坐标轴上。

可选地，所述步骤S3具体包括：

基于第一位姿沿第一方向前进，当机器人底盘的一个线性霍尔传感器的电压值由小变大达到峰值后开始降低时，确定机器人底盘的一个线性霍尔传感器位于磁条的正上方，记录机器人的第二位姿。

可选地，所述步骤S3还包括：

若机器人底盘的线性霍尔传感器均未检测到位于磁条的正上方，则退回第一位姿并原地旋转机器人后，重新执行步骤S3。

可选地，所述步骤S4具体包括：

基于第二位姿，执行以一个线性霍尔传感器为旋转中心的绕第三方向对应轴正向旋转，直到机器人底盘的另一个线性霍尔传感器位于磁条的正上方，记录机器人的第三位姿。

可选地，所述步骤S5具体包括：

分别获取机器人底盘的两个线性霍尔传感器的电压；

根据电压确定机器人底盘的两个线性霍尔传感器在磁条上的位置；

根据机器人底盘的两个线性霍尔传感器在磁条上的位置确定机器人相对于充电桩的第一方向角α。

可选地，所述步骤S6具体包括：

S61、基于第三位姿，确定机器人底盘坐标系的坐标原点距磁条圆心的第一距离L1；

S62、基于第三位姿，沿第一方向后退第二距离L2，记录第四位姿；

S63、基于第四位姿，机器人绕底盘坐标系原点执行旋转动作，旋转角为(Π/2-α)，记录第五位姿；

S64、基于第五位姿，沿第一方向前进第三距离L3，L3＝(L1+L2)*sinα，记录第六位姿；

S65、基于第六位姿，机器人绕底盘坐标系原点执行旋转动作，旋转角为(Π/2-α)，记录第七位姿；

S66、基于第七位姿，沿第一方向前进直到机器人底盘的两个线性霍尔传感器位于磁条正上方，分别获取机器人底盘的两个线性霍尔传感器的电压，得到机器人相对于充电桩的第二方向角，当第二方向角小于预设阈值时，记录第八位姿；

S67、基于第八位姿，沿第一方向前进第四距离L4后，达到最终位姿，使得机器人本体与充电桩处于充电接口接触或无线充电区域重合的状态，其中，第四距离L4为磁条相对于充电桩的距离。

可选地，还包括：

若充电桩周围布设有两个或两个以上同心圆弧状的磁条，则重复执行S61至S66。

本申请第二方面提供一种自动回充上桩定位装置，所述装置包括：

构建单元，用于构建机器人底盘坐标系，定义机器人回充时的行进方向为第一方向，机器人的向上方向为第三方向，第二方向为根据右手坐标系从第三方向到第一方向的旋转来定义，其中，机器人底盘布设有一组线性霍尔传感器；

第一执行单元，用于当触发自动回充条件时，移动至充电桩的第一位置点，并记录机器人的第一位姿，充电桩周围布设有同心圆弧状的磁条；

第二执行单元，用于基于第一位姿，沿第一方向前进直到机器人底盘的一个线性霍尔传感器位于磁条的正上方，记录机器人的第二位姿；

第三执行单元，用于基于第二位姿执行旋转动作，直到机器人底盘的另一个线性霍尔传感器位于磁条的正上方，记录机器人的第三位姿；

方向角确定单元，用于分别获取机器人底盘的两个线性霍尔传感器的电压，得到机器人相对于充电桩的第一方向角α；

路径执行单元，用于基于第一方向角α构建机器人至充电桩的上桩路径，并执行上桩路径直到机器人本体与充电桩处于充电接口接触或无线充电区域重合的状态。

本申请第三方面提供一种自动回充上桩定位设备，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述的自动回充上桩定位方法的步骤。

本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第一方面所述的方法。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请中，提供了一种自动回充上桩定位方法、装置及设备，基于霍尔感应原理，只需要在充电桩周围布设磁条，无需任何有源器件，借助磁条在不同方位角的磁场强度变化，机器人与充电桩的位姿关系可以得到精确的测量，成本低且可靠性高，兼容家居环境，解决了现有技术中激光雷达方案对分辨率和精度的要求比较高，而视觉方案的开发难度较大，红外方案原理简单，成本适中，但需要在充电桩和机器人本体上分别布设专门的发射和接收装置，不利于系统的小型化和轻量化的技术问题。

附图说明

图1为本申请实施例中自动回充上桩定位方法的方法流程图；

图2为本申请实施例中自动回充上桩定位装置的结构示意图；

图3为本申请实施例中自动回充上桩定位设备的结构示意图；

图4为本申请实施例中机器人底盘坐标系示意图；

图5至图7、图9至图16为本申请实施例中机器人自动回充上桩过程示意图；

图8为线性霍尔传感器输出的电压信号与检测的磁场强度关系图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请设计了一种自动回充上桩定位方法、装置及设备，解决了现有技术中激光雷达方案对分辨率和精度的要求比较高，而视觉方案的开发难度较大，红外方案原理简单，成本适中，但需要在充电桩和机器人本体上分别布设专门的发射和接收装置，不利于系统的小型化和轻量化的技术问题。

为了便于理解，请参阅图1，图1为本申请实施例中自动回充上桩定位方法的方法流程图，如图1所示，具体为：

S1、构建机器人底盘坐标系，定义机器人回充时的行进方向为第一方向，机器人的向上方向为第三方向，第二方向为根据右手坐标系从第三方向到第一方向的旋转来定义，其中，机器人底盘布设有一组线性霍尔传感器；

需要说明的是，如图4所示，图4中底盘坐标系的X轴定义为机器人回充时的行进方向，可以是机器人前向或后向，具体根据机器人回充接口位置确定。Z轴定义为机器人的向上方向，Y轴根据右手坐标系中由Z轴到X轴的旋转来定义，底盘坐标系的坐标原点位于机器人原地旋转的回转中心。

需要特别指出的是，本方案适用于支持原地旋转运动形式的机器人类型，如两轮差速、四轮差速、四轮全转向、四驱麦克纳姆轮等形式，对于阿克曼转向等形式的机器人，由于回转中心位于机器人外部，不在本方案的讨论范围内。

机器人本体端在底部布设有一组线性霍尔传感器。图4中HAL_1、HAL_2分别代表2个线性霍尔传感器，优选的，机器人底盘布设的一组线性霍尔传感器具体设置于机器人的第二方向的坐标轴上，即HAL_1、HAL_2可以如图4所示布置在Y坐标轴上，这样更便于运动学解算。

S2、当触发自动回充条件时，移动至充电桩的第一位置点，并记录机器人的第一位姿，充电桩周围布设有同心圆弧状的磁条；

需要说明的是，如图5所示，自动回充的上桩过程即为机器人本体(MB_0)接近并对准充电桩(CH_0)的过程。在充电桩(CH_0)周围的地面上布设有回充引导区域(YD_A)，回充引导区域(YD_A)内铺设有三组同心圆弧形状的磁条A、B和C.回充引导区域(YD_A)的大小、磁条扇区角度大小、磁条数量，可根据机器人在世界坐标系中的导航定位精度设置，精度更高，则尺寸可设置的更小的引导区和磁条尺寸、更少的磁条数量。

如图6所示，机器人触发自动回充的条件时，通过规划路径和自主导航移动到充电桩(CH_0)附近的某位置点。将机器人此时的位置和姿态记为第一位姿。

S3、基于第一位姿，沿第一方向前进直到机器人底盘的一个线性霍尔传感器位于磁条的正上方，记录机器人的第二位姿；

可选地，所述步骤S3具体包括：

基于第一位姿沿第一方向前进，当机器人底盘的一个线性霍尔传感器的电压值由小变大达到峰值后开始降低时，确定机器人底盘的一个线性霍尔传感器位于磁条的正上方，记录机器人的第二位姿。

可选地，所述步骤S3还包括：

若机器人底盘的线性霍尔传感器均未检测到位于磁条的正上方，则退回第一位姿并原地旋转机器人后，重新执行步骤S3。

需要说明的是，如图6所示，机器人从第一位姿开始，沿X轴方向前进，直至线性霍尔传感器HAL_1或HAL_2位于磁条A的正上方，即传感器中心与磁条A的中线在XOY面内重合(传感器输出的电压在这个过程中由小变大再变小，当电压从最大值刚开始下降时，判断为霍尔传感器与磁条A重合)。

若机器人从第一位姿的X向移动的路径上，两个传感器HAL_1与HAL_2均没有检测到磁条A，则机器人退回到第一位姿并原地旋转，小幅度调整航向角后继续前进，直至其中一个传感器检测到磁条A，将机器人此时的位姿记为第二位姿。

S4、基于第二位姿执行旋转动作，直到机器人底盘的另一个线性霍尔传感器位于磁条的正上方，记录机器人的第三位姿；

可选地，所述步骤S4具体包括：

基于第二位姿，执行以一个线性霍尔传感器为旋转中心的绕第三方向对应轴正向旋转，直到机器人底盘的另一个线性霍尔传感器位于磁条的正上方，记录机器人的第三位姿。

需要说明的是，如图7所示，我们以HAL_1位于磁条A正上方为例，机器人从第二位姿执行旋转动作。此时的旋转非原地转向，而是以HAL_1为旋转中心绕Z轴正向旋转(方案中限定的机器人形式旋转中心可以设置为Y轴上任意一点，通过差速运动的方式即可实现绕该点的旋转，在本方案中不再具体描述)，直至HAL_2位于磁条A的正上方，将此时机器人为第三位姿。

S5、分别获取机器人底盘的两个线性霍尔传感器的电压，得到机器人相对于充电桩的第一方向角α；

可选地，所述步骤S5具体包括：

分别获取机器人底盘的两个线性霍尔传感器的电压；

根据电压确定机器人底盘的两个线性霍尔传感器在磁条上的位置；

根据机器人底盘的两个线性霍尔传感器在磁条上的位置确定机器人相对于充电桩的第一方向角α。

需要说明的是，对于磁条A，其磁场的强度从两侧到中央(即从C1/C3点到C2点)由弱逐渐变强。

如图8所示，对于线性霍尔传感器，其输出的电压信号与检测到的磁场强度为近似一次函数的关系。通过检测HAL_1和HAL_2的电压V1和V2，可以对应识别出此时HAL_1和和HAL_2在磁条上的位置，进一步可知此时机器人本体(MB_0)相对于充电桩(CH_0)的方位角α。

S6、基于第一方向角α构建机器人至充电桩的上桩路径，并执行上桩路径直到机器人本体与充电桩处于充电接口接触或无线充电区域重合的状态。

需要说明的是，如图9所示，在已知方位角α的情况下，可规划机器人的上桩对准路线，实现机器人本体(MB_0)与充电桩(CH_0)的进一步对准。

可选地，所述步骤S6具体包括：

S61、基于第三位姿，确定机器人底盘坐标系的坐标原点距磁条圆心的第一距离L1；

需要说明的是，由于磁条A尺寸为固定值，因此在位姿③时机器人本体(MB_0)的底盘坐标系坐标原点距离磁条A圆心为固定值，记为L1。

S62、基于第三位姿，沿第一方向后退第二距离L2，记录第四位姿；

需要说明的是，机器人本体(MB_0)从位姿③开始，沿X向执行后退动作，经过距离L2到达第四位姿。

S63、基于第四位姿，机器人绕底盘坐标系原点执行旋转动作，旋转角为(Π/2-α)，记录第五位姿；

需要说明的是，如图10所示，机器人本体从第四位姿绕底盘坐标系原点执行旋转动作，转过的角度为(Π/2-α)，到达第五位姿。

S64、基于第五位姿，沿第一方向前进第三距离L3，L3＝(L1+L2)*sinα，记录第六位姿；

需要说明的是，如图11所示，机器人本体(MB_0)从第五位姿开始，沿X向执行前进动作，经过距离L3到达第六位姿，其中L3＝(L1+L2)*sinα。

S65、基于第六位姿，机器人绕底盘坐标系原点执行旋转动作，旋转角为(Π/2-α)，记录第七位姿；

需要说明的是，如图12所示，机器人从第六位姿绕底盘坐标系原点执行旋转动作，转过的角度为(Π/2-α)，到达第七位姿。

S66、基于第七位姿，沿第一方向前进直到机器人底盘的两个线性霍尔传感器位于磁条正上方，分别获取机器人底盘的两个线性霍尔传感器的电压，得到机器人相对于充电桩的第二方向角，当第二方向角小于预设阈值时，记录第八位姿；

需要说明的是，本申请实施例中包含3个磁条，因此，将重复执行S66和S67，具体地：

如图13所示，机器人从第七位姿开始，沿X向执行前进动作，直至线性霍尔传感器HAL_1或HAL_2位于磁条B的正上方。此时，若HAL_1与HAL_2并非同时位于磁条B的正上方，则执行绕其中一个霍尔传感器中心点的旋转动作。当HAL_1与HAL_2同时位于磁条B正上方时，通过检测磁条B的磁场强度，测得此时机器人本体(MB_0)相对于充电桩(CH_0)的方位角，若该方位角大于误差允许值，则相对于磁条B执行S61至S65的上桩对准路线，最终到达第八位姿。

S67、基于第八位姿，沿第一方向前进第四距离L4后，达到最终位姿，使得机器人本体与充电桩处于充电接口接触或无线充电区域重合的状态，其中，第四距离L4为磁条相对于充电桩的距离。

需要说明的是，如图14所示，机器人从第八位姿开始沿X向执行前进动作，直至线性霍尔传感器HAL_1或HAL_2位于磁条C的正上方。此时，若HAL_1与HAL_2并非同时位于磁条C的正上方，则执行绕其中一个霍尔传感器中心点的旋转动作。当HAL_1与HAL_2同时位于磁条C正上方时，通过检测磁条C的磁场强度，测得此时机器人本体(MB_0)相对于充电桩(CH_0)的方位角，若该方位角大于误差允许值，则相对于磁条C执行步骤S61至步骤S65的上桩对准路线，最终到达第九位姿。

如图15所示，，机器人从第九位姿开始，沿X向执行前进动作，经过距离L4后到达第十位姿，由于磁条C相对于充电桩(CH_0)的距离为固定值，因此L4为固定值。位姿10即为机器人上桩的最终位姿。在此状态下，机器人本体(MB_0)与充电桩(CH_0)处于充电接口接触或无线充电区域重合的状态，如图16所示。

本申请实施例提供的上桩对准路线仅为方便描述方案的具体原理，由于机器人移动过程中距离和航向角均可测得，因此通过规划其它不同形式的路线，也可以达到同样的目的。

可选地，还包括：

若充电桩周围布设有两个或两个以上同心圆弧状的磁条，则重复执行S61至S66。

请参阅图2，图2为本申请实施例中自动回充上桩定位装置的结构示意图，如图2所示，具体为：

构建单元201，用于构建机器人底盘坐标系，定义机器人回充时的行进方向为第一方向，机器人的向上方向为第三方向，第二方向为根据右手坐标系从第三方向到第一方向的旋转来定义，其中，机器人底盘布设有一组线性霍尔传感器；

第一执行单元202，用于当触发自动回充条件时，移动至充电桩的第一位置点，并记录机器人的第一位姿，充电桩周围布设有同心圆弧状的磁条；

第二执行单元203，用于基于第一位姿，沿第一方向前进直到机器人底盘的一个线性霍尔传感器位于磁条的正上方，记录机器人的第二位姿；

第三执行单元204，用于基于第二位姿执行旋转动作，直到机器人底盘的另一个线性霍尔传感器位于磁条的正上方，记录机器人的第三位姿；

方向角确定单元205，用于分别获取机器人底盘的两个线性霍尔传感器的电压，得到机器人相对于充电桩的第一方向角α；

路径执行单元206，用于基于第一方向角α构建机器人至充电桩的上桩路径，并执行上桩路径直到机器人本体与充电桩处于充电接口接触或无线充电区域重合的状态。

本申请实施例还提供了另一种自动回充上桩定位设备，如图3所示，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本申请实施例方法部分。该终端可以为具有移动能力的各类机器人，包括家用和商用服务机器人、巡检机器人、物流机器人、复合机器人等：

图3示出的是与本申请实施例提供的终端相关的机器人的部分结构的框图。参考图3，机器人包括：射频(英文全称：Radio Frequency，英文缩写：RF)电路1010、存储器1020、输入单元1030、显示单元1040、传感器1050、音频电路1060、无线保真(英文全称：wirelessfidelity，英文缩写：WiFi)模块1070、处理器1080、电源1090、执行器(actuator，包括各类电机和相应的传动机构)10110等部件。以上部件属于机器人系统的主要组成部分，根据具体功能需求和产品属性，在机器人本体和充电桩上都会有涉及。本领域技术人员可以理解，图3中示出的机器人结构并不构成对机器人的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

下面结合图3对机器人的各个构成部件进行具体的介绍：

RF电路1010可用于收发信息或通话过程中，信号的接收和发送，特别地，将基站的下行信息接收后，给处理器1080处理；另外，将设计上行的数据发送给基站。通常，RF电路1010包括但不限于天线、至少一个放大器、收发信机、耦合器、低噪声放大器(英文全称：LowNoise Amplifier，英文缩写：LNA)、双工器等。此外，RF电路1010还可以通过无线通信与网络和其他设备通信。上述无线通信可以使用任一通信标准或协议，包括但不限于全球移动通讯系统(英文全称：Global System of Mobile communication，英文缩写：GSM)、通用分组无线服务(英文全称：General Packet Radio Service，GPRS)、码分多址(英文全称：CodeDivision Multiple Access，英文缩写：CDMA)、宽带码分多址(英文全称：Wideband CodeDivision Multiple Access,英文缩写：WCDMA)等。

存储器1020可用于存储软件程序以及模块，处理器1080通过运行存储在存储器1020的软件程序以及模块，从而执行机器人的各种功能应用以及数据处理。存储器1020可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如运动控制、声音处理和播放、图像处理、图形生产与显示等)等；存储数据区可存储根据机器人的使用所创建的数据(比如控制软件、地图和诸如图像、声音、环境参数等各类传感器数据等)等。此外，存储器1020可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

输入单元1030可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与机器人的用户设置以及功能控制有关的信号输入。具体地，输入单元1030可包括触控面板1031以及其他输入设备1032。触控面板1031，也称为触摸屏，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板1031上或在触控面板1031附近的操作)，并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。可选的，触控面板1031可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸检测装置检测用户的触摸方位，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给处理器1080，并能接收处理器1080发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板1031。除了触控面板1031，输入单元1030还可以包括其他输入设备1032。具体地，其他输入设备1032可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆等中的一种或多种。

显示单元1040可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及机器人的各种交互界面。显示单元1040可包括显示面板1041，可选的，可以采用液晶显示器(英文全称：Liquid Crystal Display，英文缩写：LCD)、有机发光二极管(英文全称：OrganicLight-Emitting Diode，英文缩写：OLED)等形式来配置显示面板1041。进一步的，触控面板1031可覆盖显示面板1041，当触控面板1031检测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器1080以确定触摸事件的类型，随后处理器1080根据触摸事件的类型在显示面板1041上提供相应的视觉输出。虽然在图3中，触控面板1031与显示面板1041是作为两个独立的部件来实现机器人的输入和输入功能，但是在某些实施例中，可以将触控面板1031与显示面板1041集成而实现机器人的输入和输出功能。

机器人还可包括至少一种传感器1050，比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地，光传感器可包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板1041的亮度，接近传感器可在机器人移动到耳边时，关闭显示面板1041和/或背光。作为运动传感器的一种，加速计传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别机器人姿态的应用(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等；至于机器人还可配置的深度相机、激光雷达、陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器，在此不再赘述。

音频电路1060、扬声器1061，传声器1062可提供用户与机器人之间的音频接口。音频电路1060可将接收到的音频数据转换后的电信号，传输到扬声器1061，由扬声器1061转换为声音信号输出；另一方面，传声器1062将收集的声音信号转换为电信号，由音频电路1060接收后转换为音频数据，再将音频数据输出处理器1080处理后，经RF电路1010以发送给比如机器人，或者将音频数据输出至存储器1020以便进一步处理。

WiFi属于短距离无线传输技术，机器人通过WiFi模块1070可以帮助用户进行机器人的模式调节等，它为用户提供了无线的宽带互联网访问。虽然图3示出了WiFi模块1070，但是可以理解的是，其并不属于机器人的必须构成，完全可以根据需要在不改变发明的本质的范围内而省略。

处理器1080是机器人的控制中心，利用各种接口和线路连接整个机器人的各个部分，通过运行或执行存储在存储器1020内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器1020内的数据，执行机器人的各种功能和处理数据，从而对机器人进行整体控制。可选的，处理器1080可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器1080可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器1080中。

机器人还包括给各个部件供电的电源1090(比如电池)，优选的，电源可以通过电源管理系统与处理器1080逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。

机器人还包括执行器(actuator，包括各类电机和相应的传动机构)，具体的，包括用于移动功能的行走电机和减速器，通过接收处理器1080的控制指令完成机器人的空间移动，另外还包括执行各种任务的关节电机和传动机构等；此外，执行器根据需求可配置各种传感器1050，比如角度传感器、位移传感器、力传感器等。

尽管未示出，机器人还可以包括摄像头、蓝牙模块等，在此不再赘述。

在本申请实施例中，该终端所包括的处理器1080还具有以下功能：

S1、构建机器人底盘坐标系，定义机器人回充时的行进方向为第一方向，机器人的向上方向为第三方向，第二方向为根据右手坐标系从第三方向到第一方向的旋转来定义，其中，机器人底盘布设有一组线性霍尔传感器；

S2、当触发自动回充条件时，移动至充电桩的第一位置点，并记录机器人的第一位姿，充电桩周围布设有同心圆弧状的磁条；

S3、基于第一位姿，沿第一方向前进直到机器人底盘的一个线性霍尔传感器位于磁条的正上方，记录机器人的第二位姿；

S4、基于第二位姿执行旋转动作，直到机器人底盘的另一个线性霍尔传感器位于磁条的正上方，记录机器人的第三位姿；

S5、分别获取机器人底盘的两个线性霍尔传感器的电压，得到机器人相对于充电桩的第一方向角α；

S6、基于第一方向角α构建机器人至充电桩的上桩路径，并执行上桩路径直到机器人本体与充电桩处于充电接口接触或无线充电区域重合的状态。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，用于存储程序代码，该程序代码用于执行前述各个实施例所述的一种自动回充上桩定位方法中的任意一种实施方式。

本申请实施例中，提供了一种自动回充上桩定位方法、装置及设备，基于霍尔感应原理，只需要在充电桩周围布设磁条，无需任何有源器件，借助磁条在不同方位角的磁场强度变化，机器人与充电桩的位姿关系可以得到精确的测量，成本低且可靠性高，兼容家居环境，解决了现有技术中激光雷达方案对分辨率和精度的要求比较高，而视觉方案的开发难度较大，红外方案原理简单，成本适中，但需要在充电桩和机器人本体上分别布设专门的发射和接收装置，不利于系统的小型化和轻量化的技术问题。

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，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，例如多个单元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。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例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(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例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例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例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种自动回充上桩定位方法，其特征在于，包括：

S1、构建机器人底盘坐标系，定义机器人回充时的行进方向为第一方向，机器人的向上方向为第三方向，第二方向为根据右手坐标系从第三方向到第一方向的旋转来定义，其中，机器人底盘布设有一组线性霍尔传感器；

S2、当触发自动回充条件时，移动至充电桩的第一位置点，并记录机器人的第一位姿，充电桩周围布设有同心圆弧状的磁条；

S3、基于第一位姿，沿第一方向前进直到机器人底盘的一个线性霍尔传感器位于磁条的正上方，记录机器人的第二位姿；

S4、基于第二位姿执行旋转动作，直到机器人底盘的另一个线性霍尔传感器位于磁条的正上方，记录机器人的第三位姿；

S5、分别获取机器人底盘的两个线性霍尔传感器的电压，得到机器人相对于充电桩的第一方向角α；

S6、基于第一方向角α构建机器人至充电桩的上桩路径，并执行上桩路径直到机器人本体与充电桩处于充电接口接触或无线充电区域重合的状态。

2.根据权利要求1所述的自动回充上桩定位方法，其特征在于，所述步骤S1中，机器人底盘布设的一组线性霍尔传感器具体设置于机器人的第二方向的坐标轴上。

3.根据权利要求1所述的自动回充上桩定位方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

基于第一位姿沿第一方向前进，当机器人底盘的一个线性霍尔传感器的电压值由小变大达到峰值后开始降低时，确定机器人底盘的一个线性霍尔传感器位于磁条的正上方，记录机器人的第二位姿。

4.根据权利要求1所述的自动回充上桩定位方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：

若机器人底盘的线性霍尔传感器均未检测到位于磁条的正上方，则退回第一位姿并原地旋转机器人后，重新执行步骤S3。

5.根据权利要求1所述的自动回充上桩定位方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

基于第二位姿，执行以一个线性霍尔传感器为旋转中心的绕第三方向对应轴正向旋转，直到机器人底盘的另一个线性霍尔传感器位于磁条的正上方，记录机器人的第三位姿。

6.根据权利要求1所述的自动回充上桩定位方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：

分别获取机器人底盘的两个线性霍尔传感器的电压；

根据电压确定机器人底盘的两个线性霍尔传感器在磁条上的位置；

根据机器人底盘的两个线性霍尔传感器在磁条上的位置确定机器人相对于充电桩的第一方向角α。

7.根据权利要求1所述的自动回充上桩定位方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括：

S61、基于第三位姿，确定机器人底盘坐标系的坐标原点距磁条圆心的第一距离L1；

S62、基于第三位姿，沿第一方向后退第二距离L2，记录第四位姿；

S63、基于第四位姿，机器人绕底盘坐标系原点执行旋转动作，旋转角为(Π/2-α)，记录第五位姿；

S64、基于第五位姿，沿第一方向前进第三距离L3，L3＝(L1+L2)*sinα，记录第六位姿；

S65、基于第六位姿，机器人绕底盘坐标系原点执行旋转动作，旋转角为(Π/2-α)，记录第七位姿；

S66、基于第七位姿，沿第一方向前进直到机器人底盘的两个线性霍尔传感器位于磁条正上方，分别获取机器人底盘的两个线性霍尔传感器的电压，得到机器人相对于充电桩的第二方向角，当第二方向角小于预设阈值时，记录第八位姿；

S67、基于第八位姿，沿第一方向前进第四距离L4后，达到最终位姿，使得机器人本体与充电桩处于充电接口接触或无线充电区域重合的状态，其中，第四距离L4为磁条相对于充电桩的距离。

8.根据权利要求7所述的自动回充上桩定位方法，其特征在于，还包括：

若充电桩周围布设有两个或两个以上同心圆弧状的磁条，则重复执行S61至S66。

9.一种自动回充上桩定位装置，其特征在于，包括：

构建单元，用于构建机器人底盘坐标系，定义机器人回充时的行进方向为第一方向，机器人的向上方向为第三方向，第二方向为根据右手坐标系从第三方向到第一方向的旋转来定义，其中，机器人底盘布设有一组线性霍尔传感器；

第一执行单元，用于当触发自动回充条件时，移动至充电桩的第一位置点，并记录机器人的第一位姿，充电桩周围布设有同心圆弧状的磁条；

第二执行单元，用于基于第一位姿，沿第一方向前进直到机器人底盘的一个线性霍尔传感器位于磁条的正上方，记录机器人的第二位姿；

第三执行单元，用于基于第二位姿执行旋转动作，直到机器人底盘的另一个线性霍尔传感器位于磁条的正上方，记录机器人的第三位姿；

方向角确定单元，用于分别获取机器人底盘的两个线性霍尔传感器的电压，得到机器人相对于充电桩的第一方向角α；

路径执行单元，用于基于第一方向角α构建机器人至充电桩的上桩路径，并执行上桩路径直到机器人本体与充电桩处于充电接口接触或无线充电区域重合的状态。

10.一种自动回充上桩定位设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-8任一项所述的自动回充上桩定位方法。