一种对接充电的运动引导方法与机器人技术

本申请公开了一种对接充电的运动引导方法与机器人，涉及机器人的技术领域。本申请所提供的对接充电的运动引导方法应用于机器人，机器人搭载有激光雷达，激光雷达用于实时探测机器人周围障碍物距离，该方法包括：基于激光雷达探测的点云数据拟合多个线段，并确定每个线段的位置信息；基于各个线段的位置信息，计算每两个相邻的线段之间的第一夹角与起点距离、终点距离；基于起点距离、终点距离、第一夹角与预设的充电桩识别条件，判断机器人周围是否存在V形充电桩；若存在V形充电桩，控制机器人运动至V形充电桩的对接充电点；对接充电点靠近V形充电桩的顶点。故本申请具有精准对接充电、提高充电桩识别准确性的优点。提高充电桩识别准确性的优点。提高充电桩识别准确性的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种对接充电的运动引导方法与机器人


[0001]本申请涉及机器人的
，具体而言，涉及一种对接充电的运动引导方法与机器人。

技术介绍

[0002]现有技术中，移动机器人自主引导充电的方法主要有定位、红外引导、视觉引导等。其中，基于定位的充电导航方法主要依靠SLAM(Simultaneous Localization and Mapping，即时定位与地图构建)系统实现，机器人基于定位数据运动到预设的充电位置进行充电，但因为缺乏机器人与充电桩对接的位姿引导，对接时的定位误差会导致机器人与充电桩无法对准充电，最终产生充电失败的问题；基于红外引导的充电导航方法主要依靠安装在机器人本体上的红外传感器实现，机器人基于红外传感器探测到的红外信号引导机器人与充电桩进行充电对接，但红外传感器的抗干扰性较差；基于视觉引导的充电导航方法主要依靠安装在机器人本体上的摄像头实时获取图像来实现，以便于机器人识别充电桩上的充电导引标记进行充电对接，但该种方式容易受到光照干扰。

技术实现思路

[0003]本申请的目的在于提供一种对接充电的运动引导方法与机器人，通过准确识别V形充电桩来执行机器人与充电桩对接充电前的运动引导工作，以实现机器人与充电桩的精准对接，提高充电成功率。
[0004]本申请的实施例是这样实现的：
[0005]本申请实施例第一方面提供了一种对接充电的运动引导方法，该方法应用于机器人，机器人搭载有激光雷达，激光雷达用于实时探测机器人周围障碍物距离，该方法包括：基于激光雷达探测的点云数据拟合多个线段，并确定每个线段的位置信息；基于各个线段的位置信息，计算每两个相邻的线段之间的第一夹角与起点距离、终点距离；基于起点距离、终点距离、第一夹角与预设的充电桩识别条件，判断机器人周围是否存在V形充电桩；若存在V形充电桩，控制机器人运动至V形充电桩的对接充电点；对接充电点靠近V形充电桩的顶点。
[0006]于一实施例中，基于各个线段的位置信息，计算每两个相邻的线段之间的第一夹角与起点距离、终点距离，包括：按照预设方向确定每个线段的起点位置与终点位置；基于每两个相邻的线段中、一个线段的起点位置与另一个线段的终点位置，分别计算相邻线段之间的起点距离与终点距离。
[0007]于一实施例中，基于起点距离、终点距离、第一夹角与预设的充电桩识别条件，判断机器人周围是否存在V形充电桩，包括：判断第一夹角是否在预设角度范围内；若第一夹角在预设角度范围内，判断起点距离与V形充电桩宽度的差值绝对值是否不超过第一阈值；若差值绝对值不超过第一阈值，判断终点距离是否不超过第二阈值，以确认是否存在V形充电桩。
[0008]于一实施例中，在判断机器人周围是否存在V形充电桩之后，方法还包括：若不存在V形充电桩，获取机器人在当前位置的已旋转角度，并判断已旋转角度是否超过360度；若未超过360度，控制机器人按照预设旋转方向旋转；基于激光雷达探测的新的点云数据，重新执行判断机器人周围是否存在V形充电桩的步骤。
[0009]于一实施例中，在控制机器人运动至V形充电桩的对接充电点之前，方法还包括：根据激光雷达坐标系中、V形充电桩对应的两个相邻线段的位置信息，计算V形充电桩的顶点的位置信息；基于顶点的位置信息，计算从激光雷达坐标系转换至充电桩坐标系的第一转换矩阵；基于已知的、从机器人坐标系转换至激光雷达坐标系的第二转换矩阵与第一转换矩阵，计算从机器人坐标系转换至充电桩坐标系的第三转换矩阵，和/或，从充电桩坐标系转换至机器人坐标系的第四转换矩阵。
[0010]于一实施例中，控制机器人运动至V形充电桩的对接充电点，包括：根据V形充电桩对应的、两个相邻线段的位置信息，计算V形充电桩的顶点的位置信息；在基于顶点的位置信息确定充电导引点的位置信息后，控制机器人从当前位置运动至充电导引点；控制机器人向顶点直行，当机器人接触到V形充电桩时，确定机器人运动至对接充电点。
[0011]于一实施例中，在控制机器人向顶点直行之前，方法还包括：基于机器人的充电位置与V形充电桩的充电位置，调整机器人的位姿角度。
[0012]于一实施例中，控制机器人从当前位置运动至充电导引点，包括：基于当前位置与充电导引点的位置信息，生成当前位置与充电导引点之间的参考路线；控制机器人移动，并基于机器人的实时位置信息、与参考路线的位置信息，控制机器人的运动参数；运动参数包括运动方向与运动速度；当机器人的实时位置与充电导引点之间的距离小于预设第三阈值时控制机器人停止移动，并确认机器人到达充电导引点。
[0013]于一实施例中，基于机器人的实时位置信息、与参考路线的位置信息，控制机器人的运动参数，包括：基于实时位置信息与参考路线的位置信息，计算机器人的实时位置与参考路线之间的最短距离；判断最短距离是否超过预设调整距离；若最短距离超过预设调整距离，基于参考路线的位置信息调整机器人的运动方向与运动速度；若最短距离不超过预设调整距离，控制机器人按照预设运动速度与当前运动方向继续移动。
[0014]于一实施例中，在控制机器人运动至V形充电桩的对接充电点之后，方法还包括：通过检测机器人中是否存在电池充电电流，判断机器人是否与V形充电桩准确对接充电；若不存在电池充电电流，确认机器人未与V形充电桩准确对接；控制机器人在移动并退出V形充电桩后，移动至预设的充电参考点，以重新执行基于激光雷达探测的点云数据拟合多个线段，并确定每个线段的位置信息的步骤。
[0015]本申请实施例第二方面提供了一种机器人，该机器人包括：激光雷达、处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，处理器与激光雷达连接；处理器被配置用以执行本申请实施例第一方面及其任一实施例的对接充电的运动引导方法。
[0016]本申请与现有技术相比的有益效果是：
[0017]本申请能够通过激光雷达探测得到的点云数据识别特殊形状的V形充电桩，以进一步执行机器人与充电桩对接充电的运动引导工作，实现了机器人与充电桩的精准对接，提高机器人充电的成功率。另外，本申请在识别到V形充电桩后，基于V形充电桩的顶点位置确定参考路径，并在运动时根据实时位置信息控制运动参数，提高了机器人运动引导的工
作效率。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0019]图1为本申请一实施例提供的机器人的结构示意图；
[0020]图2为本申请一实施例提供的对接充电的运动引导方法的流程示意图；
[0021]图3为本申请一实施例提供的对接充电的运动引导方法的流程示意图；
[0022]图4为本申请一实施例提供的机器人基于点云数据识别V形充电桩的示意图；
[0023]图5为本申请一实施例提供的从激光雷达坐标系转换至充电桩坐标系的转换矩阵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对接充电的运动引导方法，其特征在于，所述方法应用于机器人，所述机器人搭载有激光雷达，所述激光雷达用于实时探测所述机器人周围障碍物距离，所述方法包括：基于所述激光雷达探测的点云数据拟合多个线段，并确定每个所述线段的位置信息；基于各个所述线段的位置信息，计算每两个相邻的所述线段之间的第一夹角与起点距离、终点距离；基于所述起点距离、所述终点距离、所述第一夹角与预设的充电桩识别条件，判断所述机器人周围是否存在V形充电桩；若存在所述V形充电桩，控制所述机器人运动至所述V形充电桩的对接充电点；所述对接充电点靠近所述V形充电桩的顶点。2.根据权利要求1所述的对接充电的运动引导方法，其特征在于，所述基于各个所述线段的位置信息，计算每两个相邻的所述线段之间的第一夹角与起点距离、终点距离，包括：按照预设方向确定每个线段的起点位置与终点位置；基于每两个相邻的所述线段中、一个所述线段的起点位置与另一个所述线段的终点位置，分别计算相邻所述线段之间的所述起点距离与所述终点距离。3.根据权利要求1所述的对接充电的运动引导方法，其特征在于，所述基于所述起点距离、所述终点距离、所述第一夹角与预设的充电桩识别条件，判断所述机器人周围是否存在V形充电桩，包括：判断所述第一夹角是否在预设角度范围内；若所述第一夹角在所述预设角度范围内，判断所述起点距离与所述V形充电桩的宽度的差值绝对值是否不超过第一阈值；若所述差值绝对值不超过所述第一阈值，判断所述终点距离是否不超过第二阈值，以确认是否存在所述V形充电桩。4.根据权利要求1所述的对接充电的运动引导方法，其特征在于，在所述判断所述机器人周围是否存在V形充电桩之后，所述方法还包括：若不存在所述V形充电桩，获取所述机器人在当前位置的已旋转角度，并判断所述已旋转角度是否超过360度；若未超过360度，控制所述机器人按照预设旋转方向旋转；基于所述激光雷达探测的新的点云数据，重新执行所述判断所述机器人周围是否存在V形充电桩的步骤。5.根据权利要求1所述的对接充电的运动引导方法，其特征在于，在所述控制所述机器人运动至所述V形充电桩的对接充电点之前，所述方法还包括：根据激光雷达坐标系中、所述V形充电桩对应的两个相邻所述线段的位置信息，计算所述V形充电桩的顶点的位置信息；基于所述顶点的位置信息，计算从所述激光雷达坐标系转换至充电桩坐标系的第一转换矩阵；基于已知的、从机器人坐标系转换至所述激光雷达坐标系的第二转换矩阵与所述第一转换矩阵，计算从所述机器人坐标系转换至所述充电桩坐标系的第三转换矩阵，和/或，从所述充电桩坐标系转换至所述机器人坐标系的第四转换矩阵。6.根据权利要求1所述的对...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘藏龙，李振宁，许启超，李维凯，王强，
申请(专利权)人：杭州申昊科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：