一种基于图像识别的机器人回充方法、系统及电子设备技术方案

本说明书公开了一种基于图像识别的机器人回充方法、系统及电子设备，具有低成本、高精度、识别范围广等优点。所述方法包括：利用所述机器人上的单目摄像头获取工作场景图像，并从所述工作场景图像中提取充电桩图像；针对所述充电桩图像进行图像识别，以获取所述充电桩上的特征图标在所述充电桩图像中的位置信息；根据所述位置信息判断所述机器人与所述充电桩之间的位置关系；根据所述位置关系进行路径规划，生成充电路径参数，基于所述充电路径参数控制所述机器人移动至所述充电桩进行充电。所述系统包括：充电桩图像提取模块、特征图标定位模块、机器人定位模块、路径规划控制模块。所述电子设备中的处理器在执行程序时实现所述方法。方法。方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像识别的机器人回充方法、系统及电子设备


[0001]本专利技术涉及自动化控制
，具体涉及一种基于图像识别的机器人回充方法、系统及电子设备。

技术介绍

[0002]目前市场上常用的机器人有多种自动回充原理，有基于红外信号、基于蓝牙定位、基于超声波定位、基于激光定位以及基于视觉定位等。
[0003]基于红外信号回充方法中，机器人通过接收充电座发出的红外信号的数量与位置来判断自身的位置，再规划路线回到充电桩充电，这样的方式定位精度较低。基于蓝牙信号回充方法中，蓝牙通过测量信号强度进行定位，这样的方式更适用于直线方向上实现定位，且一般情况下蓝牙信号功率较低，容易受到环境中其他信号干扰。基于超声波定位回充方法，超声波测距受多径效应和非视距传播影响很大，对电路的制造成本要求较高。基于激光定位方法与基于视觉定位方法往往需求更多传感设备并配合复杂算法才能实现高精度定位。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本说明书实施例提供了一种基于图像识别的机器人回充方法、系统及电子设备，具有低成本、高精度、识别范围广等优点。
[0005]根据第一方面，本说明书实施例提供了一种基于图像识别的机器人回充方法，所述方法应用于机器人系统，所述机器人系统包括机器人与充电桩，所述方法包括：
[0006]利用所述机器人上的单目摄像头获取工作场景图像，并从所述工作场景图像中提取充电桩图像；
[0007]针对所述充电桩图像进行图像识别，以获取所述充电桩上的特征图标在所述充电桩图像中的位置信息；/>[0008]根据所述位置信息判断所述机器人与所述充电桩之间的位置关系；
[0009]根据所述位置关系进行路径规划，生成充电路径参数，基于所述充电路径参数控制所述机器人移动至所述充电桩进行充电。
[0010]可选的，利用所述机器人上的单目摄像头获取工作场景图像，并从所述工作场景图像中提取充电桩图像，包括：
[0011]根据所述单目摄像头的内参矩阵与畸变参数对所述工作场景图像进行图像畸变矫正；
[0012]按照预设比例对矫正后的所述工作场景图像的四周进行裁切以生成所述充电桩图像。
[0013]可选的，针对所述充电桩图像进行图像识别，以获取所述充电桩上的特征图标在所述充电桩图像中的位置信息，包括：
[0014]对所述充电桩图像进行轮廓检测，以获取所述充电桩图像中各物体的轮廓特征数
据；
[0015]将所述轮廓特征数据与所述特征图标进行对比，以在所述充电桩图像中提取确定所述特征图标的位置信息。
[0016]可选的，所述充电桩上不同部位设置有多个特征图标；
[0017]将所述轮廓特征数据与所述特征图标进行对比，以提取确定在所述充电桩图像中所述特征图标的位置信息，包括：
[0018]根据所述轮廓特征数据确定多个轮廓；
[0019]确定当前轮廓的几何特征数据，将所述几何特征数据与多个所述特征图标相应的几何特征参数范围进行对比；
[0020]响应于将所述几何特征数据符合所述几何特征参数范围，将当前轮廓的形态学特征依次与多个特征图标的形态学特征进行对比；
[0021]响应于存在形态学特征与当前轮廓相符的特征图标，将所述当前轮廓作为特征轮廓；
[0022]确定与所述特征轮廓对应的所述特征图标，并记录所述特征轮廓在所述充电桩图像中的位置信息。
[0023]可选的，根据所述位置信息判断所述机器人与所述充电桩之间的位置关系，包括：
[0024]在所述充电桩上选取原点构建世界坐标系，确定所述特征图标在所述世界坐标系下的坐标信息；
[0025]基于所述特征图标在所述世界坐标系下的所述坐标信息与所述特征图标在所述充电桩图像中的所述位置信息，利用三维位姿估计算法计算确定所述机器人在所述世界坐标系下相对所述原点的平移向量与欧拉角；
[0026]所述位置关系包括所述平移向量与所述欧拉角。
[0027]可选的，所述充电路径参数包括第一旋转角度、第一距离、第二旋转角度与第二距离；
[0028]根据所述位置关系进行路径规划，生成充电路径参数，包括：
[0029]在所述充电桩正前方设置拐点，所述拐点位于所述世界坐标系的Y轴；
[0030]根据所述位置关系确定所述机器人是否位于所述充电桩正前方；
[0031]响应于所述机器人位于所述充电桩正前方，确定所述机器人的行进方向是否正对所述充电桩；
[0032]响应于所述机器人的行进方向正对所述充电桩，根据所述位置关系确定所述机器人与所述充电桩之间的距离，并将其作为所述第二距离；
[0033]响应于所述机器人的行进方向未正对所述充电桩，确定所述机器人的行进方向与Y周间的夹角，并将其作为所述第一旋转角度，将所述机器人与所述充电桩之间的距离作为所述第二距离；
[0034]响应于所述机器人不在所述充电桩正前方，根据所述位置关系确定所述机器人是否在所述拐点附近；
[0035]响应于所述机器人在所述拐点附近，确定所述机器人到Y轴的距离和垂足；
[0036]以所述机器人的行进方向和所述机器人与所述垂足连线的夹角作为所述第一旋转角度，以所述机器人到Y轴的距离作为所述第一距离，以所述机器人到所述垂足连线和Y
轴的夹角作为所述第二旋转角度，以所述垂足到所述充电桩的距离作为所述第二距离；
[0037]响应于所述机器人不在所述拐点附近，根据所述位置关系计算确定所述机器人到所述拐点的距离；
[0038]以所述机器人行进方向和所述机器人与所述拐点连线的夹角作为所述第一旋转角度，以所述机器人到所述拐点的距离为所述第一距离，以所述机器人与所述拐点连线和Y轴的夹角为第二旋转角度，以所述拐点到所述充电桩的距离为所述第二距离。
[0039]可选的，基于所述充电路径参数控制所述机器人移动至所述充电桩进行充电，包括：
[0040]控制所述机器人按照所述第一旋转角度进行旋转使所述机器人行进方向指向拐点；
[0041]控制所述机器人进行第一次移动，第一次移动的行进长度为所述第一距离；
[0042]控制所述机器人按照所述第二旋转角度进行旋转使所述机器人行进方向指向所述充电桩；
[0043]控制所述机器人进行第二次移动，第二次移动的行进长度为所述第二距离。
[0044]可选的，多个所述特征图标包括设置在所述充电桩底座的水平表面中心位置的十字形图标，以及设置在所述充电桩侧壁的竖直平面上的两个二维码图标。
[0045]在第二方面，本说明书实施例还提供了一种基于图像识别的机器人回充系统，所述系统包括：
[0046]充电桩图像提取模块，用于利用所述机器人上的单目摄像头获取工作场景图像，并从所述工作场景图像中提取充电桩图像；
[0047]特征图标定位模块，用于针对所述充电桩图像进行图像识别，以获取所述充电桩上的特征图标在所述充电桩图像中的位置信息；
[0048]机器人定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别的机器人回充方法，其特征在于，所述方法应用于机器人系统，所述机器人系统包括机器人与充电桩，所述方法包括：利用所述机器人上的单目摄像头获取工作场景图像，并从所述工作场景图像中提取充电桩图像；针对所述充电桩图像进行图像识别，以获取所述充电桩上的特征图标在所述充电桩图像中的位置信息；根据所述位置信息判断所述机器人与所述充电桩之间的位置关系；根据所述位置关系进行路径规划，生成充电路径参数，基于所述充电路径参数控制所述机器人移动至所述充电桩进行充电。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述机器人上的单目摄像头获取工作场景图像，并从所述工作场景图像中提取充电桩图像，包括：根据所述单目摄像头的内参矩阵与畸变参数对所述工作场景图像进行图像畸变矫正；按照预设比例对矫正后的所述工作场景图像的四周进行裁切以生成所述充电桩图像。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对所述充电桩图像进行图像识别，以获取所述充电桩上的特征图标在所述充电桩图像中的位置信息，包括：对所述充电桩图像进行轮廓检测，以获取所述充电桩图像中各物体的轮廓特征数据；将所述轮廓特征数据与所述特征图标进行对比，以在所述充电桩图像中提取确定所述特征图标的位置信息。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述充电桩上不同部位设置有多个特征图标；将所述轮廓特征数据与所述特征图标进行对比，以提取确定在所述充电桩图像中所述特征图标的位置信息，包括：根据所述轮廓特征数据确定多个轮廓；确定当前轮廓的几何特征数据，将所述几何特征数据与多个所述特征图标相应的几何特征参数范围进行对比；响应于将所述几何特征数据符合所述几何特征参数范围，将当前轮廓的形态学特征依次与多个特征图标的形态学特征进行对比；响应于存在形态学特征与当前轮廓相符的特征图标，将所述当前轮廓作为特征轮廓；确定与所述特征轮廓对应的所述特征图标，并记录所述特征轮廓在所述充电桩图像中的位置信息。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述位置信息判断所述机器人与所述充电桩之间的位置关系，包括：在所述充电桩上选取原点构建世界坐标系，确定所述特征图标在所述世界坐标系下的坐标信息；基于所述特征图标在所述世界坐标系下的所述坐标信息与所述特征图标在所述充电桩图像中的所述位置信息，利用三维位姿估计算法计算确定所述机器人在所述世界坐标系下相对所述原点的平移向量与欧拉角；所述位置关系包括所述平移向量与所述欧拉角。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述充电路径参数包括第一旋转角度、第
一距离、第二旋转角度与第二距离；根据所述位置关系进行路径规划，生成充电路径参数，包括：在所述充电桩正前方设置拐点，所述拐点位于所述世界坐标系的Y轴；根据所述位置关系确定所述机器人是否位于所述充电桩正前...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵剑波，袁继功，
申请(专利权)人：北京行远博见网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：