基于视觉标识对接充电装置的方法制造方法及图纸

公开了一种基于视觉标识对接充电装置的方法。该方法包括以下步骤：步骤1，拍摄与充电装置对应的视觉标识；步骤2，获取机器人充电接口与所述视觉标识之间的角度和距离；步骤3，确定机器人充电接口与充电装置之间的角度和距离；步骤4，根据机器人充电接口与充电装置之间的角度和距离规划机器人到达充电装置的路径和速度，驱动机器人根据规划的路径和速度接近充电装置；以及步骤5，当机器人充电接口与充电装置的角度和距离分别小于预定角度和预定距离时，驱动机器人充电接口对接充电装置的电源接口。该方法通过处理所拍摄的与充电装置对应的视觉标识图像，从而实现了机器人充电接口与充电装置的电源接口的精确对接。

Method for butt charging device based on visual mark

The invention discloses a method for connecting a charging device based on a visual mark. The method comprises the following steps: 1, shooting and charging device corresponding to the visual identification; step 2, access to the robot and the interface between the charging visual angle and the distance between the robot; step 3, determine the charging interface and charging device of angle and distance; step 4, according to the robot charging interface and charging device between the angle and distance to planning of robot path and speed charging device, driving the robot according to the planning path and speed close to the charging device; and step 5, when the robot is charging interface and charging device of angle and distance are less than a predetermined angle and a predetermined distance, driving power supply interface robot charging interface docking charging device. The method can accurately connect the robot charging interface and the power supply interface of the charging device by processing the visual identification image corresponding to the shooting device and the charging device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能机器人自动充电领域，更具体地，涉及一种基于视觉标识对接充电装置的方法。
技术介绍
随着智能化时代的到来，机器人已经越来越走进人们的生活，生活中的服务机器人应用领域越来越广，我们的社会即将进入智能机器人的时代。例如，常见的服务机器人有送餐机器人、聊天机器人、导购机器人等等。这些智能机器人通常都包括大量的用电设备。例如，行走驱动部分，交互显示屏、各种处10理电路、语音视频设备等。智能机器人的耗电量很大，需要经常充电。目前智能机器人都是人工管理充电，例如非工作时间，工作人员插上电源统一充电。或者使用过程中电量低时，工作人员为其插上电源充电，不能够实现智能机器人自动充电，降低了用户的使用便利性。因此，如何让机器人自动充电成为机器人领域一个亟待解决的问题。公开于本专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本公开的一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于视觉标识对接充电装置的方法，其通过处理所拍摄的与充电装置对应的视觉标识图像，从而实现了机器人充电接口与充电装置的电源接口的精确对接。根据本专利技术的一方面，提出了一种基于视觉标识对接充电装置的方法。该方法可以包括以下步骤：步骤1，拍摄与充电装置对应的视觉标识；步骤2，基于摄像头的视觉标定参数和所拍摄的视觉标识图像，获取机器人充电接口与所述视觉标识之间的角度和距离；步骤3，根据在步骤2中所计算的角度和距离以及所述视觉标识与充电装置之间的位置关系确定机器人充电接口与充电装置之间的角度和距离；步骤4，根据机器人充电接口与充电装置之间的角度和距离规划机器人到达充电装置的路径和速度，驱动机器人根据规划的路径和速度接近充电装置；以及步骤5，当机器人充电接口与充电装置的角度和距离分别小于预定角度和预定距离时，驱动机器人充电接口对接充电装置的电源接口。本专利技术基于所设拍的与充电装置对应的视觉标识图像而精确确定了充电装置相对于机器人充电装置的位置，使得机器人充电接口能够与充电装置电源接口精准对接，从而实现了智能机器人的自动充电，提高了智能机器人的使用便利性。本专利技术的方法具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本专利技术的特定原理。附图说明通过结合附图对本专利技术示例性实施例进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1示出了根据本专利技术的基于视觉标识对接充电装置的方法的流程图。图2a和图2b示出了根据本专利技术的一个实施例的基于视觉标识对接充电装置的方法中的示例性视觉标识。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术。虽然附图中显示了本专利技术的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本专利技术更加透彻和完整，并且能够将本专利技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。实施例1图1示出了根据本专利技术的一个实施例的基于视觉标识对接充电装置的方法的流程图。在该实施例中，根据本专利技术的基于视觉标识对接充电装置的方法可以包括以下步骤：步骤1，拍摄与充电装置对应的视觉标识；步骤2，基于摄像头的视觉标定参数和所拍摄的视觉标识图像，获取机器人充电接口与所述视觉标识之间的角度和距离；步骤3，根据在步骤2中所计算的角度和距离以及所述视觉标识与充电装置之间的位置关系确定机器人充电接口与充电装置之间的角度和距离；步骤4，根据机器人充电接口与充电装置之间的角度和距离规划机器人到达充电装置的路径和速度，驱动机器人根据规划的路径和速度接近充电装置；以及步骤5，当机器人充电接口与充电装置的角度和距离分别小于预定角度和预定距离时，驱动机器人充电接口对接充电装置的电源接口。本实施例通过处理所拍摄的与充电装置对应的视觉标识图像，从而实现了机器人充电接口与充电装置的电源接口的精确对接。下面详细说明根据本专利技术的基于视觉标识对接充电装置的方法的具体步骤。通常，智能机器人能够知道自己在室内的坐标点，进行自主有效地回充电运动：在准确的定位之后，机器人能在电量不足或完成任务归来的情况下，朝着充电装置的方向靠近。例如，智能机器人本身具备定位导航系统，在电子地图中预先标记了充电电源的位置，智能机器人需要充电时，首先通过定位导航系统自行找到充电电源位置。但是，由于定位的精度通常为十几至几十厘米，达不到自动对准充电装置的要求。实现机器人充电接口与充电装置的电源接口自动对接需要定位精度达到3cm以下的精度，利用定位导航系统，智能机器人只能到达充电电源位置附近。为了使得智能机器人充电接口能够精确地对接充电装置的电源接口，本专利技术的方法处理所拍摄的视觉标识图像以确定机器人充电接口与充电装置之间的角度和距离。在一个示例中，视觉标识可以为黑白色的正方形棋盘格，最外圈方格为黑色方形环，并且黑色方形环包围的黑白色方格所形成的图案既不轴对称也不旋转对称，如图2a和图2b所示。基于黑色方形环包围的黑白色方格所形成的图案可以得到该视觉标识的ID。当机器人从所拍摄的图像中识别出了该ID，则确认拍摄到了视觉标识，进入计算机器人充电接口与视觉标识之间的角度和距离的过程。如果在所拍摄的图像中无法识别出ID，则认为此拍摄无效，将所拍摄的图像舍弃。在一个示例中，视觉标定参数可以包括摄像头的内部参数、外部参数和畸变参数。可选地，可以采用以下步骤获得摄像头的视觉标定参数：打印一张模版并贴于一个平面上；从不同角度拍摄若干张模版图像；检测出图像中的特征点；求出摄像机的内部参数和外部参数；以及求出畸变参数。本领域技术人员应当理解，可以采用任意适当的方法获得摄像头的视觉标定参数。在一个示例中，步骤2可以包括：基于摄像头的内部参数、外部参数和畸变参数，根据所拍摄的视觉标识图像中黑色方形环的边界四边产生的畸变计算机器人充电接口与所述视觉标识之间的角度，根据边界四边的长度计算所述视觉标识与机器人充电接口之间的距离。具体计算方法如下：由于机器人的摄像头所拍摄的正方形图像边界为凸四边形，该凸四边形与原本的正方形边界存在识别的扭矩和误差。因此，首先将凸四边形进行边界四边的重新拟合，并对拟合所形成的四条直线相交的四边形顶点进行保存；将拟合后的凸四边形在对应的单应性矩阵上进行鸟瞰投影；以及通过opencv库中的函数方法将四边形顶点(投影得到的矩阵)与已知的正方形进行单应性矩阵的比较(参考opencv文档<http://docs.opencv.org/2.4/doc/tutorials/tutorials.html>)，从而得到了视觉标识与机器人充电接口之间角度和距离的估值。可选地，上述视觉标识的大小可以为7*7格。本领域技术人员应当理解，视觉标识的大小可以为任意适当的格数。当机器人从所拍摄的图像中识别出所拍摄的视觉标识的ID，则可以确定该视觉标识所在的位置以及其与充电装置之间的位置关系。基于所计算出的视觉标识与机器人充电接口之间的角度和距离以及该视觉标识与充电装置之间的位置关系，则可以确定机器人充电接口与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于视觉标识对接充电装置的方法，所述方法包括以下步骤：步骤1，拍摄与充电装置对应的视觉标识；步骤2，基于摄像头的视觉标定参数和所拍摄的视觉标识图像，获取机器人充电接口与所述视觉标识之间的角度和距离；步骤3，根据在步骤2中所计算的角度和距离以及所述视觉标识与充电装置之间的位置关系确定机器人充电接口与充电装置之间的角度和距离；步骤4，根据机器人充电接口与充电装置之间的角度和距离规划机器人到达充电装置的路径和速度，驱动机器人根据规划的路径和速度接近充电装置；以及步骤5，当机器人充电接口与充电装置的角度和距离分别小于预定角度和预定距离时，驱动机器人充电接口对接充电装置的电源接口。

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉标识对接充电装置的方法，所述方法包括以下步骤：步骤1，拍摄与充电装置对应的视觉标识；步骤2，基于摄像头的视觉标定参数和所拍摄的视觉标识图像，获取机器人充电接口与所述视觉标识之间的角度和距离；步骤3，根据在步骤2中所计算的角度和距离以及所述视觉标识与充电装置之间的位置关系确定机器人充电接口与充电装置之间的角度和距离；步骤4，根据机器人充电接口与充电装置之间的角度和距离规划机器人到达充电装置的路径和速度，驱动机器人根据规划的路径和速度接近充电装置；以及步骤5，当机器人充电接口与充电装置的角度和距离分别小于预定角度和预定距离时，驱动机器人充电接口对接充电装置的电源接口。2.根据权利要求1所述的基于视觉标识对接充电装置的方法，其中，所述视觉标识为黑白色的正方形棋盘格，最外圈方格为黑色方形环，并且黑色方形环包围的黑白色方格所形成的图案既不轴对称也不旋转对称。3.根据权利要求2所述的基于视觉标识对接充电装置的方法，其中，所述视觉标定参数包括摄像头的内部参数、外部参数和畸变参数。4.根据权利要求3所述的基于视觉标识对接充电装置的方法，其中，步骤2包...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚汉越，汪雅楠，
申请(专利权)人：北京云迹科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11