机器人充电座、机器人自动回充系统及自动回充方法技术方案

本发明专利技术公开了一种机器人充电座、机器人自动回充系统及自动回充方法，其中，机器人充电座包括座体、电能输出导体、电源单元、标识区，电能输出导体安装在座体上，且其具有外露部分；电源单元内置于座体，且其与电能输出导体电连接；标识区设置在座体上，包括若干强反射区与若干弱反射区，强反射区与弱反射区两者依次间隔设置。本发明专利技术的机器人充电座、机器人自动回充系统及自动回充方法通过在机器人充电座上设置特殊结构的标识区，使得机器人只需要依赖自身的激光雷达即可实现自动回充，无需添加额外的传感器来实现自动回充，且扩大了机器人可以进行回充的范围；同时使用激光雷达反馈的强度和距离信息对标识区进行识别，提高了识别的准确率。

Robot Charging Seat, Robot Automatic Recharging System and Automatic Recharging Method

【技术实现步骤摘要】
机器人充电座、机器人自动回充系统及自动回充方法
本专利技术涉及机器人
，特别是涉及一种机器人充电座、机器人自动回充系统及自动回充方法。
技术介绍
目前机器人自动回充，较多的是利用红外传感器实现，这需要在充电桩和机器人上分别安装红外接收和发射装置，对已配有激光雷达的机器人来说，增加了结构成本，且红外传感器易受环境干扰，适用范围有限。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种机器人充电座、机器人自动回充系统及自动回充方法，旨在解决现有充电座及机器人自动回充系统结构成本高及无法远距离使用的问题。技术方案：为实现上述目的，本专利技术的机器人充电座，包括：座体；电能输出导体，其安装在所述座体上，且其具有外露部分；电源单元，其内置于所述座体，且其与所述电能输出导体电连接；及标识区，其设置在所述座体上，包括若干强反射区与若干弱反射区，所述强反射区与弱反射区两者依次间隔设置。进一步地，所述强反射区由贴在所述座体上的激光反射板形成。进一步地，所述弱反射区由贴在所述座体上的吸光材料形成。进一步地，所述座体上具有若干凹陷部，每个所述凹陷部的底部均设置为强反射区。机器人自动回充系统，包括上述的机器人充电座以及机器人，所述机器人包括可移动底盘、激光雷达、控制单元、电源及充电触片，所述充电触片与所述电源电连接。机器人自动回充方法，应用于机器人自动回充系统中机器人的控制单元，所述控制单元至少包括处理器与存储器，所述方法包括：利用激光雷达扫描周围环境获取一帧扫描数据，根据所述扫描数据判断是否扫描到了标识区；当扫描到了标识区，根据所述扫描数据计算机器人充电座的计算位置，并根据所述计算位置计算位于所述机器人充电座的特定方位的过渡点位的坐标；控制所述可移动底盘运动，使所述机器人整体运动至所述过渡点位；利用激光雷达扫描，计算并判断所述标识区是否位于所述计算位置处；当标识区位于所述计算位置处，控制所述可移动底盘向所述机器人充电座运动，使所述充电触片与所述电能输出导体对接。进一步地，所述存储器内至少存储有第一预定值、第二预定值、第三预定值、第四预定值及第五预定值；所述第四预定值为第一个强反射区的首端至最后一个强反射区的尾端的总距离；所述根据所述扫描数据判断是否扫描到了标识区包括：对所述扫描数据进行预处理，剔除其中强度值小于第一预定值的扫描点的数据，得到第一数据组；计算第一数据组中每相邻两个扫描点之间的距离，并判断各距离是否超过第二预定值，若超过，将该距离对应的扫描点记为分割点；利用所述分割点将所述第一数据组分割为若干子数据组，去掉数量少于第三预定值的子数据组；计算剩余每个子数据组首尾两个扫描点之间的线段的长度，剔除长度超过第四预定值的线段；计算剩余线段中相邻线段的间距，对间距小于第五预定值的两个线段进行合并，计算合并后线段的总长；在最终所得线段中，判断是否存在线段的长度与所述第四预定值的差值百分比在设定范围内，是则说明扫描到了标识区，该线段为标识线段；否则说明未扫描到标识区。进一步地，所述根据所述扫描数据计算机器人充电座的计算位置，并根据所述计算位置计算位于所述机器人充电座的特定方位的过渡点位的坐标包括：根据确立所述标识线段的子数据组的扫描点的坐标，在所述激光雷达的坐标系下拟合得到一条直线，并计算所述标识区正前方设定距离处的过渡点位的坐标。进一步地，所述存储器内还存储有第六预定值、第七预定值及第八预定值；所述利用激光雷达扫描，计算并判断所述标识区是否位于所述计算位置处包括：利用激光雷达扫描机器人前方一定角度获取一帧扫描数据；对所述扫描数据进行预处理，剔除其中信号强度小于第一预定值的扫描点的数据，得到第二数据组；计算第二数据组中每相邻两个扫描点之间的距离，并判断各距离是否超过第六预定值，若超过，将该距离对应的扫描点记为分割点；利用所述分割点将所述第一数据组分割为若干分数据组，剔除数量少于第七预定值的分数据组；计算剩余每组分数据组首尾两个扫描点之间的线段的长度，剔除其中算得线段长度大于第八预定值的分数据组；计算剩余每组分数据组对应线段之间的间距，判断剩余线段中是否存在若干线段的长度及间距的排列规律与所述标识区的强反射区与弱反射区的宽度排列规律契合；若存在，这些线段为匹配线段。进一步地，所述强反射区与弱反射区不在同一平面；所述方法还包括：从所述匹配线段对应的扫描点之间被剔除的扫描点中选取若干扫描点，判断选取的扫描点到所述匹配线段的距离是否与所述强反射区与弱反射区之间的距离相符；是则说明所述机器人充电座位于所述计算位置处。有益效果：本专利技术的机器人充电座、机器人自动回充系统及自动回充方法通过在机器人充电座上设置特殊结构的标识区，使得机器人只需要依赖自身的激光雷达即可实现自动回充，无需添加额外的传感器来实现自动回充；自动回充方法分两个阶段对标识区进行识别，当距离较远时也能识别到标识区，扩大了机器人可以进行回充的范围；同时使用激光雷达反馈的强度和距离信息对标识区进行识别，提高了识别的准确率。附图说明附图1为机器人充电座的结构图；附图2为机器人充电座的侧视图；附图3为带有红外透光片的机器人充电座的外形图；附图4为电能输出导体与座体之间的连接结构图；附图5为标识区处各反射区的宽度标示图；附图6为机器人的结构图；附图7为机器人坐标系及激光雷达坐标系两个坐标系的示意图；附图8为机器人自动回充方法的流程示意图；附图9为激光扫描结果示意图。附图中各附图标记表示的零部件名称如下：1-机器人充电座；11-座体；12-电能输出导体；13-电源连接口；14-标识区；141-强反射区；142-弱反射区；15-红外透光片；2-机器人；21-移动底盘；22-激光雷达；23-控制单元；24-充电触片。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。如附图1所示的机器人充电座，包括座体11、电能输出导体12、电源单元以及标识区14：其中电能输出导体12安装在所述座体11上，且其具有外露部分；电源单元内置于所述座体11，且其与所述电能输出导体12电连接，需要充电的机器人上配套设置有电能输入导体，机器人需要充电时运动到位，使得电能输入导体与电能输出导体12接触，即可进行充电。本实施例中，电能输出导体12为铜块。电源单元主要实现电能功率及交直流转换，并可实现短路保护，市面上这种类型的电源单元较为常见，可使用现有产品，本专利技术在此不对电源单元的具体电路作说明。如附图2所示，座体11上安装有外露的电源连接口13，电源连接口13可连接带有插头的电源线，且电源连接口13电连接所述电源单元。标识区14设置在所述座体11上，包括若干强反射区141与若干弱反射区142，所述强反射区141与弱反射区142两者依次间隔设置，即每两个相邻的强反射区141之间均设置有一个弱反射区142，且每两个相邻的弱反射区142之间均设置有一个强反射区141。优选地，所述强反射区141由贴在所述座体11上的激光反射板形成，激光反射板对激光具有较强的反射作用，激光雷达扫描激光反射板时收到的反馈信号的强度远大于扫描一般物体时收到的反馈信号的强度。所述弱反射区142可以是普通材料表面(弱反射区142自身的外表面，或者在座体11上对应于弱反射区142的位置贴普通的标识材料)，但优选地，弱反射区142可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.机器人充电座，其特征在于，包括：座体；电能输出导体，其安装在所述座体上，且其具有外露部分；电源单元，其内置于所述座体，且其与所述电能输出导体电连接；及标识区，其设置在所述座体上，包括若干强反射区与若干弱反射区，所述强反射区与弱反射区两者依次间隔设置。

【技术特征摘要】
1.机器人充电座，其特征在于，包括：座体；电能输出导体，其安装在所述座体上，且其具有外露部分；电源单元，其内置于所述座体，且其与所述电能输出导体电连接；及标识区，其设置在所述座体上，包括若干强反射区与若干弱反射区，所述强反射区与弱反射区两者依次间隔设置。2.由权利要求1所述的机器人充电座，其特征在于，所述强反射区由贴在所述座体上的激光反射板形成。3.由权利要求1所述的机器人充电座，其特征在于，所述弱反射区由贴在所述座体上的吸光材料形成。4.由权利要求1所述的机器人充电座，其特征在于，所述座体上具有若干凹陷部，每个所述凹陷部的底部均设置为强反射区。5.机器人自动回充系统，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的机器人充电座以及机器人，所述机器人包括可移动底盘、激光雷达、控制单元、电源及充电触片，所述充电触片与所述电源电连接。6.机器人自动回充方法，其特征在于，应用于机器人自动回充系统中机器人的控制单元，所述控制单元至少包括处理器与存储器，所述方法包括：利用激光雷达扫描周围环境获取一帧扫描数据，根据所述扫描数据判断是否扫描到了标识区；当扫描到了标识区，根据所述扫描数据计算机器人充电座的计算位置，并根据所述计算位置计算位于所述机器人充电座的特定方位的过渡点位的坐标；控制所述可移动底盘运动，使所述机器人整体运动至所述过渡点位；利用激光雷达扫描，计算并判断所述标识区是否位于所述计算位置处；当标识区位于所述计算位置处，控制所述可移动底盘向所述机器人充电座运动，使所述充电触片与所述电能输出导体对接。7.由权利要求6所述的机器人自动回充方法，其特征在于，所述存储器内至少存储有第一预定值、第二预定值、第三预定值、第四预定值及第五预定值；所述第四预定值为第一个强反射区的首端至最后一个强反射区的尾端的总距离；所述根据所述扫描数据判断是否扫描到了标识区包括：对所述扫描数据进行预处理，剔除其中强度值小于第一预定值的扫描点的数据，得到第一数据组；计算第一数据组中每相邻两个扫描点之间的距离，并判断各距离是否超过第二预定值，若超过，将该距离对应的扫描点记为分割点；利用所述分割点将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇淼，谢成宇，王普，孟亚，徐冬东，程胜，张建伟，
申请(专利权)人：昆山市工研院智能制造技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32