CN207115189U - 机器人系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人系统，包括机器人和充电桩，机器人设置有移动装置、识别充电桩特征的特征识别装置、获取周围障碍物信息的环境信息获取装置、存储移动区域的电子地图的存储装置和处理器；充电桩包括：电源、增加机器人与充电桩碰撞时的摩擦力的防滑装置和充电桩特征，机器人首先从充电桩放置的历史位置进行寻找，在历史位置未找到充电桩时在电子地图上按照预设策略寻找充电桩。本实用新型具有如下优点：可以使机器人快速找到充电桩。

Description

机器人系统

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种机器人系统。

背景技术

移动机器人在没有电的时候需要充电，自动回充提升机器的智能度，优化用户体验。自动回充中一个重要的技术难点是找出充电桩位置。目前市面上的充电桩设计成含有信号发射装置，在机器人和充电桩里均需增加相应的信号发射和接收模块，增加成本。若仅在机器人上观测信息的传感器，并在充电桩上添加可传感器观测出差异的特征，则可以降低成本，进一步地，还能缩小充电桩的体积。现在的充电桩查找方法一般是让机器从充电桩位置出发，机器人记录充电桩位置，或者预设位置让机器人自动回充，没有对历史信息进行分析，导致经常丢失充电桩位置信息回充失败。在未知充电桩的位置时候机器人需要寻找充电桩，目前机器人寻找充电桩的方法都是在某个区域内盲目地沿着障碍物附近来回寻找，没有按照充电桩存在可能性设定相应的寻找规则，导致寻找的效率低；且机器人仅寻找某个区域，没有根据地图进行全局寻找，找到充电桩的成功率低。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种机器人系统，可以使机器人快速寻找充电桩。

为了实现上述目的，本实用新型的实施例公开了一种机器人系统，包括：机器人，所述机器人设置有：移动装置，用于使所述机器人移动；特征识别装置，用于识别充电桩上的充电桩特征；环境信息获取装置，用于获取所述机器人周围的障碍物信息；存储装置，用于存储所述机器人移动区域的电子地图；处理器，分别与所述移动装置、所述特征识别装置、所述环境信息获取装置和所述存储装置相连，所述处理器用于获取所述机器人周围的障碍物信息并通过所示特征识别装置识别所述充电桩特征，所述处理器还用于通过所述移动装置控制所述机器人运动到预定位置；所述充电桩，包括：电源，用于对所述机器人进行充电；防滑装置，用于增加所述充电桩的支撑面的摩擦力；所述充电桩特征，用于被所述机器人上的特征识别装置进行识别。

进一步地，所述存储装置还保存有所述充电桩在所述电子地图中的历史位置。

进一步地，所述处理器还用于控制所述机器人移动至所历史位置附近，识别所述充电桩特征，同时获取所述充电桩和所述机器人之间的相对位置信息。

进一步地，所述处理器还用于根据所述充电桩与所述机器人的相对位置信息，控制所述机器人移动至所述充电桩上进行充电。

进一步地，所述历史位置为多个。

进一步地，所述处理器还用于在所有历史位置均未找到所述充电桩时，在所述电子地图中自动搜索所述充电桩。

进一步地，在自动搜索所述充电桩过程中，所述处理器还用于：控制记录所述机器人寻找充电桩位置的记录；控制所述机器人不再重复去已去过的位置进行查找；计算所述电子地图中还未查找过的区域；计算所述未查找过区域的不同区域存在所述充电桩的可能性，控制所述机器人优先去可能性高的区域块寻找所述充电桩；控制所述机器人逐步移动至各个区域进行查找，直至找到所述充电桩或查找过所述电子地图的所有区域。

进一步地，所述电源还用于将交流市电转换为直流电，以便通过直流电所述机器人进行充电。

根据本实用新型实施例的机器人系统，机器人首先从历史位置寻找充电桩，并在历史位置为多个时，依次在多个历史位置需找充电桩，在历史位置未找到充电桩时进行自动搜寻，并在自动搜寻时设定自动搜寻策略，从而可以使机器人快速找到充电桩。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一个实施例的机器人系统的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本实用新型的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本实用新型的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本实用新型的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本实用新型的实施例的范围不受此限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

以下结合附图描述本实用新型。

图1是本实用新型实施例的机器人系统的结构框图。如图1所示，根据本实用新型实施例的机器人系统，包括机器人100和充电桩200。其中，机器人100设置有移动装置110、特征识别装置120、环境信息获取装置130、存储装置140和处理器150。充电桩200包括电源210、防滑装置220和充电桩特征230。电源210用于对机器人进行充电

移动装置110用于使机器人100移动。在本实用新型的一个示例中，移动装置包括驱动电机、传动部件和位于机器人底部的滚轮，驱动电机通过传动部件驱动滚轮，以使机器人进行移动。

特征识别装置120用于识别充电桩200上的充电桩特征230。

具体地，充电桩200可设置为凹凸不同面的结构，例如可做成类似于条形码的结构；在不同面上贴不同反光/吸光贴膜材料。前面凹凸的设计会使机器人通过测距传感器的测量数据得到充电桩200“不同距离”的条码特征，测距传感器可以是激光雷达、深度相机等。贴反光/吸光贴膜材料会使光强度传感器的测量数据得到充电桩200“不同光强”或“置信度”的条码特征，光强度传感器也可以是感知光强度的激光雷达、深度相机、红外相机等。吸光材料会使得激光雷达测得的数据的“光强”/“置信度”低，如果是高反射(漫反射)的材料，会使得吸光材料会使得激光雷达测得的数据的“光强”/“置信度”高。也可以通过将面结构做成斜面，贴上镜面反射材料，使激光雷达发射到镜面材料上的光都被反射到另一角度，没有光回到激光雷达的接收模块，同样会使得激光雷达测得的数据的“光强”/“置信度”很低，甚至为0，或测距表现为测不到，值为0。

环境信息获取装置130用于获取机器人周围的障碍物信息。在本实用新型的一个实施例中，环境信息获取装置130为激光雷达、深度相机、红外测距、超声波、IMU、里程计等单个或多个传感器组合，例如通过红外测距和里程计可以得到某个障碍物的外部形状和大小，通过激光雷达可以得到障碍物表面的特征信息获取机器人100周围的障碍物信息。

存储装置140用于存储机器人100移动区域的电子地图。具体地，电子地图可以是由机器人通过预设的方法生成，也可以是由外部导入的，用户根据房间电子布局图和常用家具的设置位置生成电子地图导入给机器人，以便机器人根据电子地图有针对性在充电桩200 可能放置的位置进行寻找。

处理器150分别与移动装置110、特征识别装置120、环境信息获取装置130和存储装置140相连，处理器150用于根据机器人周围的障碍物信息进行处理，处理器150还用于通过特征识别装置120识别充电桩特征230，处理器还用于通过移动装置控制机器人运动到预定位置。

在本实用新型的一个实施例中，存储装置140还保存有充电桩200在电子地图中的历史位置，处理器500根据电子地图计算出机器人100当前位置到历史位置之间的路线，依照计算出来的路线控制机器人100移动，从而可以提高找到充电桩200的几率，缩短寻找时间。

在本实用新型的一个实施例中，处理器150还用于控制机器人100移动至所历史位置附近，识别充电桩特征230，同时计算出充电桩200和机器人100之间的相对位置信息。

具体地，由于激光雷达雷达转一圈的采样点数恒定，因此在测量放置在不同距离的物体时的采样点数不一样，距离越远，越少的采样点获取充电桩200的特征信息越少。当机器人100在找充电桩200的时候，如果距离充电桩200较远，则在雷达数据里表现出的数据点很少，因此不能完全展现充电桩200的特征码的信息。但是外围轮廓能初步代表充电桩200的特征。因此在寻找充电桩200进行特征匹配时，根据距离远近设置不同的特征匹配子。在本实用新型的一个示例中：小于第一距离阈值时用严格的条码特征A，大于第一距离阈值且小于第二距离阈值的时候根据概率计算出可能的特征码集合B，大于第二距离阈值)的时候根据概率计算出可能的特征码集合C,以此类推，可以设置更多的距离层级设置特征集合。此方法可以在远距离的寻找充电桩200时，能加快寻找效率。每次查找的时候都根据距离数据用不同的特征码集合匹配，如果与某一个特征码集合相匹配，则控制机器人100进一步靠近该可能位置，再进一步根据距离和特征码集合匹配特征，直至找到充电桩200。

在本实用新型的一个实施例中，处理器500还用于根据充电桩200与机器人100的相对位置信息，依照电子地图计算出机器人100到充电桩200之间的路线，控制机器人100移动至充电桩200上进行充电。

在本实用新型的一个实施例中，当历史位置为多个时，处理器150还用于控制机器人 100移动至最近的历史位置，如果在最近的历史位置未找到充电桩200时，则按照时间顺序和历史记录频次计算剩余的历史位置附近存在充电桩200的概率，并根据剩余的历史位置附近存在充电桩200的概率控制机器人100进行移动。

在本实用新型的一个示例中，机器人记录了充电桩200共计五个历史位置，且针对每个历史位置记录了对应的放置次数和放置时间。例如表1

表1充电桩200历史记录表

机器人100与厨房拐角最近，首先去厨房拐角处寻找充电桩200。如果在厨房拐角处没有找到充电桩200时，依次从客厅东南角、阳台西南角、A卧室北墙和B卧室南墙处寻找充电桩200。

在本实用新型的一个实施例中，处理器还用于在所有历史位置均未找到充电桩200时，在电子地图中自动搜索充电桩。由于在历史位置未找到充电桩200，此时采集机器人周围的障碍物信息，并依据采集的障碍物进行特征识别，根据特征识别的结构控制机器人100 进行移动。

在本实用新型的一个实施例中，具有预设特征的障碍物包括多个预设形状的障碍物，例如包括具有长直形特征的障碍物(例如墙壁、沙发、柜子等)、具有拐角特征的障碍物(例如墙角，具有弧形结构的家具(例如圆桌，角柜))和其它特征的障碍物。机器人根据预设寻找顺序在多个预设形状的障碍物附近顺序寻找充电桩200。

由于充电桩200通常为宽度较小，当充电桩200靠墙放置的时候，可以通过降采样或者滤波的方式消除充电桩200对墙的线条特征的影响。如果机器人存储有相应空间内的电子地图，在根据电子地图移动至当前最近的墙(简称X墙，下同)，在X墙周围寻找充电桩200，然后根据电子地图依次向其它墙的方向移动以寻找充电桩200。如果未存储有相应空间内的电子地图，则机器人在寻找充电桩200时根据周围障碍物的特征寻找附近的长条形障碍物，并在移动的过程中，时刻采集周围障碍物的信息，当采集足够的障碍物信息时根据预设的建图算法生成相应空间的地图，并根据新生成的地图寻找充电桩200。

在本实用新型的一个示例中，机器人当前位置为A，在机器人东北方向上的位置B处检测到墙、在机器人西南方向位置C处检测到圆桌，且位置B与机器人之间的距离小于位置C与机器人之间的距离，根据预设寻找规则直墙的优先级大于圆桌的优先级，因此，对于位置B的特征匹配程度高于位置C处的特征匹配程度。此时控制机器人向位置B方向移动。在机器人向位置B方向移动过程中，可能会出现其它符合预设规则的障碍物出现，则机器人实时判断周围的障碍物信息，根据特征匹配程度确定机器人的行动方向，直至找到充电桩200。

在本实用新型的一个实施例中，在自动搜索充电桩过程中，处理器150还用于：

控制记录机器人寻找充电桩200位置的记录；

控制机器人不再重复去已去过的位置进行查找；

计算电子地图中还未查找过的区域；

计算未查找过区域的不同区域存在充电桩200的可能性，控制机器人优先去可能性高的区域块寻找充电桩；

控制机器人逐步移动至各个区域进行查找，直至找到充电桩200或查找过电子地图的所有区域。

具体地，可根据电子地图，通过预设的定位算法，定位机器人100在电子地图中的位置。根据机器人100查找充电桩200的记录，记录出机器人已经寻找过的区域。控制机器人不再去已去过的区域查找，可避免重复查找，加快查找效率。

进一步地，可以根据电子地图计算机器人100未查找过的区域，可以将这些区域分成小区域块，可以分割成同样大小的区块，也可以根据障碍物进行分割，可以设置成不同大小的区域块。再通过地图上的障碍物的特征，同前述步骤里的障碍物预设特征匹配法则，计算未查找过区域的各个小区域块存在充电桩200的可能性。根据可能性排序，优先去可能性高的区域。在计算区域块存在充电桩200的可能性时，引入距离参数，优先去离机器人100位置近的可能性高的区域。机器人100逐步移动至各个区域进行查找。查找完一个区域则记录该区域为已查找区域，控制机器人100去剩余的未查找区域。如此重复，直至找到充电桩200或者电子地图中无未查找过的区域为止。

在本实用新型的一个实施例中，如果机器人100提示状态展示装置，处理器150还用于则控制发出提醒信息寻求人工介入，如通过状态展示装置进行状态提醒，如语音播报、显示屏等，或通过终端通信装置向预设终端进行通信，发送未找到充电桩200的状态信息，终端解读信息进行提醒，如APP提醒。

根据本实用新型实施例的机器人系统，可以应对未知充电桩位置和远距离的充电桩寻找，能加快移动机器人寻找充电桩的效率。

另外，本实用新型实施例的机器人系统的其它构成以及作用对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (8)

1.一种机器人系统，其特征在于，包括：

机器人，所述机器人设置有：

移动装置，用于使所述机器人移动；

特征识别装置，用于识别充电桩上的充电桩特征；

环境信息获取装置，用于获取所述机器人周围的障碍物信息；

存储装置，用于存储所述机器人移动区域的电子地图；

处理器，分别与所述移动装置、所述特征识别装置、所述环境信息获取装置和所述存储装置相连，所述处理器用于获取所述机器人周围的障碍物信息并通过所述特征识别装置识别所述充电桩特征，所述处理器还用于通过所述移动装置控制所述机器人运动到预定位置；

所述充电桩包括：

电源，用于对所述机器人进行充电；

防滑装置，用于增加所述充电桩的支撑面的摩擦力；

所述充电桩特征，用于被所述机器人上的特征识别装置进行识别。

2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，所述存储装置还保存有所述充电桩在所述电子地图中的历史位置。

3.根据权利要求2所述的机器人系统，其特征在于，所述处理器还用于控制所述机器人移动至所历史位置附近，识别所述充电桩特征，同时获取所述充电桩和所述机器人之间的相对位置信息。

4.根据权利要求3所述的机器人系统，其特征在于，所述处理器还用于根据所述充电桩与所述机器人的相对位置信息，控制所述机器人移动至所述充电桩上进行充电。

5.根据权利要求3所述的机器人系统，其特征在于，所述历史位置为多个。

6.根据权利要求5所述的机器人系统，其特征在于，所述处理器还用于在所有历史位置均未找到所述充电桩时，在所述电子地图中自动搜索所述充电桩。

7.根据权利要求6所述的机器人系统，其特征在于，在自动搜索所述充电桩过程中，所述处理器还用于：

控制记录所述机器人寻找充电装置位置的记录；

控制所述机器人不再重复去已去过的位置进行查找；

计算所述电子地图中还未查找过的区域；

计算所述未查找过区域的不同区域存在所述充电装置的可能性，控制所述机器人优先去可能性高的区域块寻找所述充电桩；

控制所述机器人逐步移动至各个区域进行查找，直至找到所述充电装置或查找过所述电子地图的所有区域。

8.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，所述电源还用于将交流市电转换为直流电，以便通过直流电所述机器人进行充电。