一种机器人回充定位导航方法、系统、设备及存储介质技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种机器人回充定位导航方法、系统、设备及存储介质，涉及机器人定位导航技术领域，本发明专利技术实施例通过高反光材料做成的反光标志、由红外发射器、红外接收器、图像处理器形成的深度相机来实现机器人的回充定位导航，利用人造的已知特征图案不但能在可见光充足的环境良好运作，同时解决环境光照不足以及黑暗情况下的充电桩定位以及机器人回充导航问题，反光标志通过反光材料层贴在塑料底层上，把黑色塑料片层镂空成特定标志，贴在反光材料层上，从而为识别提供特征图案，这种做法可以有效抑制近距离下反光标志在红外图中的发散现象；另外，在黑色塑料片上加一层透红外滤光片，用于减轻超近距离下反光材料的过曝现象。

A Method, System, Equipment and Storage Medium for Robot Recharge Location and Navigation

【技术实现步骤摘要】
一种机器人回充定位导航方法、系统、设备及存储介质
本专利技术涉及机器人定位引导
，具体涉及一种机器人回充定位导航方法、系统、设备及存储介质。
技术介绍
机器人智能化技术作为一门迅速发展的新兴学科，正在越来越多的领域得到非常广泛的运用。工业机器人的自动回充定位导航技术主要有三种：红外线定位、蓝牙定位和雷达定位，目前，70％左右的工业机器人机型都采用红外线定位。红外线定位虽然精度较高，但容易受到周围环境的影响，例如，采用红外线相机采集红外线定位导航的方式，特别容易受到光强度条件影响，在环境光照不足或者黑暗情况下，其红外线定位非常容易出错，在黑暗情况下，甚至无法实现红外线的定位导航。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种机器人回充定位导航方法、系统、设备及存储介质，用以解决环境光照不足以及黑暗情况下的机器人定位不精确的问题。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种机器人回充定位导航方法，所述方法包括：向充电桩主体发射红外线；通过反光标志反射照射到充电桩主体的竖直部分的正面的红外线；采集反光标志反射的红外线并成像；基于成像图像进行图像识别分析；及基于图形识别分析结果对机器人相对于充电桩的位置进行定位并引导机器人靠近充电桩自动回充。进一步地，所述反光标志设置在充电桩主体的竖直部分的正面，所述反光标志包括塑料底层、反光材料层、黑色塑料片层和透红外滤光片，所述反光材料层贴在所述塑料底层上，所述黑色塑料片层镂空成特定标志图案并贴在所述反光材料层上，形成用于图像识别的特征标志图案，所述透红外滤光片盖在所述黑色塑料片层上。进一步地，所述充电桩主体的竖直部分与垂直方向之间存在一个仰角。进一步地，所述反光标志上形成的特征标志图案包括若干反光面积不同的第一类反光图案和第二类反光图案，所述第一类反光图案的反光面积大于所述第二类反光图案的反光面积。进一步地，所述机器人的定位和引导根据所述机器人距所述充电桩主体的距离采用第一类反光图案和第二类反光图案结合的方案；其包括：远距离和角度偏移达到或超过预定值的情况下，对通过第一类反光图案反射红外线成像后得到的IR图进行自适应阈值处理，然后进行图像低通模糊，再进行阈值处理，检测出图案的高亮部分，并跟环境中的不规则高亮区分开，根据高亮区域在IR图中的大概位置，估计出充电桩的粗略角度，然后控制机器人靠近充电桩并调整角度以接近正对充电桩；中距离和角度偏移位于预定值范围内的情况下，对通过第一类反光图案反射红外线成像后得到的IR图进行自适应阈值处理，然后进行图像低通模糊，再进行阈值处理，计算得到每个反光图案的几何中心，对每个中心利用其周围最近的n个点计算其描述子，并与模板帧上的点进行匹配，根据匹配结果，计算当前相对于充电桩的单应矩阵，根据提前标定的相机内参和单应矩阵得到旋转矩阵和平移向量，进而调整机器人以正对的角度接近充电桩；及近距离下和角度偏移位于预定值范围内的情况下，对通过第二类反光图案反射红外线成像后得到的IR图进行自适应阈值处理，然后进行图像低通模糊，再进行阈值处理，计算得到每个反光图案的几何中心，对每个中心利用其周围最近的n个点计算其描述子，并与模板帧上的点进行匹配，根据匹配结果，计算当前相对于充电桩的单应矩阵，根据提前标定的相机内参和单应矩阵得到旋转矩阵和平移向量，进而调整机器人以正对的角度接近充电桩；其中，n个点为至少四个点，四个点中至少有三个点不共线。进一步地，所述机器人的定位和引导还包括：利用所述第一类反光图案或所述第二类反光图案反射红外线成像后得到的深度图提供的深度信息，获取机器人相对于充电桩的预估距离信息，基于预估距离信息对机器人进行定位和引导。本专利技术实施例的另外一方面，还提供的一种机器人回充定位导航系统，所述系统包括：设置于机器人上的深度相机以及设置于充电桩主体的竖直部分的正面的反光标志，所述深度相机包括：红外接收器、附带于所述红外接收器上的红外发射器以及与所述红外接收器数据连接的图像处理器；所述红外发射器用于向充电桩主体发射红外线；所述反光标志用于反射照射到充电桩主体的竖直部分的正面的红外线；所述红外接收器用于采集反光标志反射的红外线并成像；及所述图像处理器用于基于成像图像进行图像识别分析；及基于图形识别分析结果对机器人相对于充电桩的位置进行定位并引导机器人靠近充电桩主体自动回充。进一步地，所述反光标志设置在充电桩主体的竖直部分的正面，所述充电桩主体的竖直部分与垂直方向之间存在一个仰角，所述反光标志上形成的特征标志图案包括若干反光面积不同的第一类反光图案和第二类反光图案，所述第一类反光图案的反光面积大于所述第二类反光图案的反光面积。本专利技术实施例的另外一方面，还提供了一种计算机设备，所述设备包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的方法。本专利技术实施例的另外一方面，还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令用于执行如上所述的方法。本专利技术实施例具有如下优点：本专利技术实施例通过高反光材料做成的反光标志、红外接收器及红外接收器附带的红外发射器、图像处理器来实现机器人的回充定位导航，利用人造的已知特征图案不但能在可见光充足的环境良好运作，同时解决环境光照不足以及黑暗情况下的充电桩定位以及机器人回充导航问题，反光标志通过反光材料层贴在塑料底层上，把黑色塑料片层镂空成特定标志，贴在反光材料层上，从而为识别提供特征图案，这种做法可以有效抑制近距离下反光标志在红外图中的发散现象；另外，在黑色塑料片上加一层透红外滤光片，用于减轻超近距离下反光材料的过曝现象。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。图1为本专利技术实施例提供的一种机器人回充定位导航系统的逻辑结构示意图。图2为本专利技术实施例提供的充电桩主体及反光标志的正面示意图。图3为本专利技术实施例提供的一种机器人回充定位导航方法的流程框图。图4为本专利技术实施例提供的远距离和角度偏移达到或超过预定值的情况下采用第一类反光图案对机器人的定位和引导的流程框图。图5为本专利技术实施例提供的中距离和角度偏移位于预定值范围内的情况下采用第一类反光图案对机器人的定位和引导的流程框图。图6为本专利技术实施例提供的近距离下和角度偏移位于预定值范围内的情况下采用第二类反光图案结合的方案对机器人的定位和引导的流程框图。1-深度相机、11-红外发射器、12-红外接收器、13-图像处理器、2-充电桩主体、21-底座、22-竖直部分、3-反光标志、31-塑料底层、32-反光材料层、33-黑色塑料片层、34-透红外滤光片、4-机器人、5-电机、6-第一类反光图案、7-第二类反光图案。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人回充定位导航方法，其特征在于，所述方法包括：向充电桩主体发射红外线；通过反光标志反射照射到充电桩主体的竖直部分的正面的红外线；采集反光标志反射的红外线并成像；基于成像图像进行图像识别分析；及基于图形识别分析结果对机器人相对于充电桩的位置进行定位并引导机器人靠近充电桩自动回充。

【技术特征摘要】
1.一种机器人回充定位导航方法，其特征在于，所述方法包括：向充电桩主体发射红外线；通过反光标志反射照射到充电桩主体的竖直部分的正面的红外线；采集反光标志反射的红外线并成像；基于成像图像进行图像识别分析；及基于图形识别分析结果对机器人相对于充电桩的位置进行定位并引导机器人靠近充电桩自动回充。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反光标志设置在充电桩主体的竖直部分的正面，所述反光标志包括塑料底层、反光材料层、黑色塑料片层和透红外滤光片，所述反光材料层贴在所述塑料底层上，所述黑色塑料片层镂空成特定标志图案并贴在所述反光材料层上，形成用于图像识别的特征标志图案，所述透红外滤光片盖在所述黑色塑料片层上。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述充电桩主体的竖直部分与垂直方向之间存在一个仰角。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述反光标志上形成的特征标志图案包括若干反光面积不同的第一类反光图案和第二类反光图案，所述第一类反光图案的反光面积大于所述第二类反光图案的反光面积。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述机器人的定位和引导根据所述机器人距所述充电桩主体的距离采用第一类反光图案和第二类反光图案结合的方案；其包括：远距离和角度偏移达到或超过预定值的情况下，对通过第一类反光图案反射红外线成像后得到的IR图进行自适应阈值处理，然后进行图像低通模糊，再进行阈值处理，检测出图案的高亮部分，并跟环境中的不规则高亮区分开，根据高亮区域在IR图中的大概位置，估计出充电桩的粗略角度，然后控制机器人靠近充电桩并调整角度以接近正对充电桩；中距离和角度偏移位于预定值范围内的情况下，对通过第一类反光图案反射红外线成像后得到的IR图进行自适应阈值处理，然后进行图像低通模糊，再进行阈值处理，计算得到每个反光图案的几何中心，对每个中心利用其周围最近的n个点计算其描述子，并与模板帧上的点进行匹配，根据匹配结果，计算当前相对于充电桩的单应矩阵，根据提前标定的相机内参和单应矩阵得到旋转矩阵和平移向量，进而调整机器人以正对的角度接近充电桩；及近距离下和角度偏移位于预定值范围内的情况下，对通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：张陈，郑峰，张哲，
申请(专利权)人：深圳市远弗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44