机器人自动回位充电方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了机器人自动回位充电方法和系统，涉及自动化技术领域，通过机器人获取当前视野信息，据此判断目标系统是否在当前视野信息范围内，如果目标系统在当前视野信息内，则对目标系统进行拍照，从而获取第一图像，将第一图像进行处理获取黑白图像，根据黑白图像建立笛卡尔坐标系，并根据笛卡尔坐标系控制机器人运动到预设的矫正点后，机器人向目标系统发送驱动指令，以使目标系统根据驱动指令反馈脉冲信号给机器人，机器人进行与目标系统的对正，对正结束则机器人开始充电。本发明专利技术可以节约机器人避障导航的设备成本，并提高机器人行走状态的稳定性、准确性和实用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动化
，尤其是涉及机器人自动回位充电方法和系统。
技术介绍
近年来，机器人技术作为高新科技，已经逐步地渗透进我们生活的方方面面，从生产车间到医院，机器人所发挥的作用不可估量。传统的工业机器人适用于结构化环境，完成重复性作业任务，而现代机器人则希望同人类一起在相同的非结构化空间和环境中协同作业，实时在线完成非确定性的任务，当代机器人研究的领域已经从结构环境下的定点作业中走出来，向航空航天、星际探索、军事侦察攻击、水下地下管道、疾病检查治疗、抢险救灾等非结构环境下的自主作业方面发展；传统机器人属于多输入和单末端输出系统，而现代机器人则属于多输入和多末端输出系统；传统机器人在灵巧作业、在线感知、对人的行为和抽象命令的理解、认知与决策能力等诸多方面远逊于人，无法与人实现高效的沟通和交流。机器人的充电是重要的环节，能够保证机器人处在电量充足的状态，实现有效的使用和工作。目前在用的机器人充电回位技术主要包括：红外线定位、超声波定位和蓝牙技术。但是红外线无法穿透物体，只能够在视距范围内定位，且在传输过程中容易受到室内荧光灯干扰，所以会出现机器人无法找到充电基座的情况发生；超声波测距受多径效应和非视距传播影响很大；蓝牙定位的建立连接速度较慢，精度低，抗干扰能力差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供机器人自动回位充电方法和系统，以节约机器人避障导航的设备成本，并提高机器人行走状态的稳定性、准确性和实用性。第一方面，本专利技术实施例提供了机器人自动回位充电方法，其中，包括：机器人获取当前视野信息；根据所述当前视野信息判断目标系统是否在所述当前视野信息范围内；如果所述目标系统在所述当前视野信息范围内，则对所述目标系统进行拍照，从而获取第一图像；对所述第一图像进行处理，获取黑白图像；根据所述黑白图像建立笛卡尔坐标系，并根据所述笛卡尔坐标系控制所述机器人运动到预设的矫正点；当所述机器人运动到所述预设的矫正点后，所述机器人向所述目标系统发送驱动指令，以使所述目标系统根据所述驱动指令反馈脉冲信号给所述机器人；所述机器人进行与所述目标系统的对正，并向所述目标系统发送传感器指令，以使所述目标系统计算所述机器人所需的对正时间；判断所述对正时间是否在预设的时间阈值内；如果所述机器人的对正时间在所述预设的时间阈值内，则对所述机器人开始充电；如果所述机器人的对正时间不在所述预设的时间阈值内，则所述机器人重新进行与所述目标系统的对正，并重新向所述目标系统发送传感器指令，以使所述目标系统计算所述机器人所需的对正时间。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述根据所述当前视野信息判断目标系统是否在所述当前视野信息范围内包括：如果所述目标系统不在所述当前视野信息范围内，则根据A*算法进行导航避障，直到所述目标系统在所述当前视野信息范围内为止。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述对所述第一图像进行处理，获取黑白图像包括：将所述第一图像进行归一化处理，获取归一化图像；将所述归一化图像进行二值化处理，获取黑白图像。结合第一方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述将所述第一图像进行归一化处理，获取归一化图像包括：将所述第一图像进行通道分离，分别得到第一通道、第二通道和第三通道；根据所述第一通道的值、所述第二通道的值和所述第三通道的值获取第二图像；将所述第二图像进行归一化处理，获取所述归一化图像。结合第一方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述将所述归一化图像进行二值化处理，获取黑白图像包括：判断所述归一化图像中任一像素的像素值是否低于预设的像素阈值；如果低于，则将所述像素值设定为第一数值；如果高于，则将所述像素值设定为第二数值；通过二值化处理获取所述黑白图像。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述根据所述黑白图像建立笛卡尔坐标系包括：绘制将所述黑白图像中的白色区域外接的最小矩形，使所述最小矩形框住第一通道图像中的红光区；确定所述红光区的光心，利用双目测距原理获得所述目标系统中LED点光源在摄像头坐标系下的坐标；调用所述摄像头坐标系下的坐标，获得所述LED点光源在机器人坐标系下的坐标；根据所述机器人坐标系下的坐标获得中心点；以所述中心点为原点，建立所述笛卡尔坐标系。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述并根据所述笛卡尔坐标系控制所述机器人运动到预设的矫正点包括：计算所述机器人相对第一个矫正点的距离和角度，控制机器人运动到第一个矫正点处；计算所述机器人相对第二个矫正点的距离和角度，控制机器人运动到第二个矫正点处；计算所述机器人相对第三个矫正点的距离和角度，控制机器人运动到第三个矫正点处，并结束视觉对正。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述机器人进行与所述目标对象的对正包括：利用红外接收管进行电压检测；检测所述红外接收管的电压的高低关系；如果右侧的所述红外接收管的电压较低，则所述机器人向右移动；如果左侧的所述红外接收管的电压较低，则所述机器人向左移动；如果左右两侧的所述红外接收管的电压一样，且中间的所述接收管电压较大时，则所述机器人直行。第二方面，本专利技术实施例还提供机器人自动回位充电系统，包括机器人(100)和目标系统，其中，所述机器人(100)包括中央控制器(120)、摄像头(110)和运动单元(130)，所述目标系统包括充电桩(200)，所述充电桩(200)设有MCU(210)和传感器(220)；所述摄像头(110)，用于所述机器人(100)获取当前视野信息，根据所述当前视野信息判断目标系统是否在所述当前视野信息范围内，如果所述目标系统在所述当前视野信息范围内，则对所述目标系统进行拍照，从而获取第一图像；所述中央控制器(120)，用于对所述第一图像进行处理，获取黑白图像，根据黑白图像建立笛卡尔坐标系，并且在所述机器人(100)运动到预设的矫正点后，所述机器人(100)向所述目标系统发送驱动指令，同时控制所述机器人(100)进行与所述目标系统的对正，并向所述目标系统发送传感器指令；所述运动单元(130)，用于根据所述笛卡尔坐标系控制所述机器人(100)运动到预设的矫正点；所述MCU(210)，用于接收所述驱动指令，并根据所述驱动指令控制所述传感器(220)，同时接收所述传感器指令，并计算所述机器人(100)所需的对正时间，如果所述机器人(100)的对正时间在预设的时间阈值内，则对所述机器人(100)开始充电；所述传感器(220)，用于根据所述驱动指令反馈脉冲信号给所述机器人(100)。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述中央控制器(120)，还用于绘制将所述黑白图像中的白色区域外接的最小矩形，使所述最小矩形框住第一通道图像中的红光区，确定所述红光区的光心，利用双目测距原理获得所述目标系统中LED点光源(230)在摄像头坐标系下的坐标，调用所述摄像头坐标系下的坐标，获得所述LED点光源(230)在机器人坐标系下的坐标，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人自动回位充电方法，其特征在于，包括：机器人获取当前视野信息；根据所述当前视野信息判断目标系统是否在所述当前视野信息范围内；如果所述目标系统在所述当前视野信息范围内，则对所述目标系统进行拍照，从而获取第一图像；对所述第一图像进行处理，获取黑白图像；根据所述黑白图像建立笛卡尔坐标系，并根据所述笛卡尔坐标系控制所述机器人运动到预设的矫正点；当所述机器人运动到所述预设的矫正点后，所述机器人向所述目标系统发送驱动指令，以使所述目标系统根据所述驱动指令反馈脉冲信号给所述机器人；所述机器人进行与所述目标系统的对正，并向所述目标系统发送传感器指令，以使所述目标系统计算所述机器人所需的对正时间；判断所述对正时间是否在预设的时间阈值内；如果所述机器人的对正时间在所述预设的时间阈值内，则对所述机器人开始充电；如果所述机器人的对正时间不在所述预设的时间阈值内，则所述机器人重新进行与所述目标系统的对正，并重新向所述目标系统发送传感器指令，以使所述目标系统计算所述机器人所需的对正时间。

【技术特征摘要】
1.一种机器人自动回位充电方法，其特征在于，包括：机器人获取当前视野信息；根据所述当前视野信息判断目标系统是否在所述当前视野信息范围内；如果所述目标系统在所述当前视野信息范围内，则对所述目标系统进行拍照，从而获取第一图像；对所述第一图像进行处理，获取黑白图像；根据所述黑白图像建立笛卡尔坐标系，并根据所述笛卡尔坐标系控制所述机器人运动到预设的矫正点；当所述机器人运动到所述预设的矫正点后，所述机器人向所述目标系统发送驱动指令，以使所述目标系统根据所述驱动指令反馈脉冲信号给所述机器人；所述机器人进行与所述目标系统的对正，并向所述目标系统发送传感器指令，以使所述目标系统计算所述机器人所需的对正时间；判断所述对正时间是否在预设的时间阈值内；如果所述机器人的对正时间在所述预设的时间阈值内，则对所述机器人开始充电；如果所述机器人的对正时间不在所述预设的时间阈值内，则所述机器人重新进行与所述目标系统的对正，并重新向所述目标系统发送传感器指令，以使所述目标系统计算所述机器人所需的对正时间。2.根据权利要求1所述的机器人自动回位充电方法，其特征在于，所述根据所述当前视野信息判断目标系统是否在所述当前视野信息范围内包括：如果所述目标系统不在所述当前视野信息范围内，则根据A*算法进行导航避障，直到所述目标系统在所述当前视野信息范围内为止。3.根据权利要求1所述的机器人自动回位充电方法，其特征在于，所述对所述第一图像进行处理，获取黑白图像包括：将所述第一图像进行归一化处理，获取归一化图像；将所述归一化图像进行二值化处理，获取黑白图像。4.根据权利要求3所述的机器人自动回位充电方法，其特征在于，所述将所述第一图像进行归一化处理，获取归一化图像包括：将所述第一图像进行通道分离，分别得到第一通道、第二通道和第三通道；根据所述第一通道的值、所述第二通道的值和所述第三通道的值获取第二图像；将所述第二图像进行归一化处理，获取所述归一化图像。5.根据权利要求3所述的机器人自动回位充电方法，其特征在于，所述将所述归一化图像进行二值化处理，获取黑白图像包括：判断所述归一化图像中任一像素的像素值是否低于预设的像素阈值；如果低于，则将所述像素值设定为第一数值；如果高于，则将所述像素值设定为第二数值；通过二值化处理获取所述黑白图像。6.根据权利要求1所述的机器人自动回位充电方法，其特征在于，所述根据所述黑白图像建立笛卡尔坐标系包括：绘制将所述黑白图像中的白色区域外接的最小矩形，使所述最小矩形框住第一通道图像中的红光区；确定所述红光区的光心，利用双目测距原理获得所述目标系统中LED点光源在摄像头坐标系下的坐标；调用所述摄像头坐标系下的坐标，获得所述LED点光源在机器人坐标系下的坐标；根据所述机器人坐标系下的坐标获得中心点；以所述中心点为原点，建立所述笛卡尔坐标系...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔涛，薛林，
申请(专利权)人：北京进化者机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11