一种四足机器人的自主充电方法和系统技术方案

本申请涉及一种四足机器人的自主充电方法和系统，其中，该方法包括：若四足机器人的剩余电量不足以完成当前任务，则将目标点设置在预设位置点处，其中，预设位置点与充电板间的距离小于预设距离；根据目标点进行路径规划和速度调控，并移动至目标点处；通过四足机器人上的深度视觉相机，实时捕获充电板上的AR标签，计算出AR标签与四足机器人的相对位姿信息并发布速度指令，控制四足机器人移动至充电板处，完成自主充电。通过本申请，解决了现有四足机器人自主充电存在的普适性差、计算量大和特殊硬件要求的问题，实现了基于目标点的初步导航与基于深度视觉相机、AR标签的精准导航，提高了四足机器人自主充电的普适性，降低了计算量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种四足机器人的自主充电方法和系统


[0001]本申请涉及机械自动化领域，特别是涉及一种四足机器人的自主充电方法和系统。

技术介绍

[0002]四足机器人是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥控制，又可以自主运行预先编排的程序内容，能够协助和代替工作人员去进行危险环境、重复简单的任务。现有依靠着自身携带电池的四足机器人，由于电池容量的限制，导致其需要频繁地返回充电或者换电。因此，若想要实现移动机器人长期全自主的独立运行，则需要四足机器人自主充电技术的支持。
[0003]当前市面上的机器人自主充电技术，大部分都是结合导轨的方式，充电桩模块和电池模块利用导轨的方式进行连接，完成自主充电。这样的方式虽然能够完成充电功能，但是不适用大多数机器人的充电模式。
[0004]还有一部分基于计算机视觉的方式，具体需要充电桩充电位置设置一个相对特殊的形状，然后利用视觉检测算法去识别充电桩，再计算出充电桩相对于机器人的位置，最后完成自主充电。这种方法的大计算量，以及对充电桩外观的特殊要求，都会影响机器人自主充电的效率和稳定性。
[0005]还有另一部分利用激光雷达引导进行充电，具体在也需要充电桩充电位置设置一个相对特殊的形状，利用激光雷达对周围环境信息的扫描，会对雷达数据进行筛选发现充电位置，然后计算机器人到充电桩的角度和距离，根据距离来控制机器人移动，最终，最后完成自主充电。这种方法对充电桩外观有较为特殊的要求。
[0006]目前针对相关技术中四足机器人自主充电存在的普适性差、计算量大和特殊硬件要求的问题，尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0007]本申请实施例提供了一种四足机器人的自主充电方法和系统，以至少解决相关技术中四足机器人自主充电存在的普适性差、计算量大和特殊硬件要求的问题。
[0008]第一方面，本申请实施例提供了一种四足机器人的自主充电方法，所述方法包括：
[0009]实时检测四足机器人的剩余电量是否足以完成当前任务，若否，则将目标点设置在预设位置点处，其中，所述预设位置点与充电板间的距离小于预设距离；
[0010]根据所述目标点进行路径规划和速度调控，所述四足机器人基于所述路径规划和速度调控，移动至所述目标点处；
[0011]通过所述四足机器人上的深度视觉相机，实时捕获所述充电板上的AR标签，计算出所述AR标签与所述四足机器人的相对位姿信息；
[0012]根据所述相对位姿信息发布速度指令，控制所述四足机器人移动至所述充电板处，完成自主充电。
[0013]在其中一些实施例中，根据所述相对位姿信息发布速度指令，控制所述四足机器人移动至所述充电板处包括：
[0014]通过卡尔曼滤波状态估计算法，对所述相对位姿信息进行预测和更新；
[0015]根据所述更新后的相对位姿信息发布速度指令，控制所述四足机器人移动至所述充电板处。
[0016]在其中一些实施例中，根据所述相对位姿信息发布速度指令包括：
[0017]基于实时捕获后计算出的相对位姿信息，解析所述相对位姿信息的x、y和z三个角度的距离信息，得到所述AR标签与所述四足机器人之间的位姿距离信息，并保存的每一帧图像的位姿距离信息；
[0018]根据所述位姿距离信息发布速度指令。
[0019]在其中一些实施例中，计算出所述AR标签与所述四足机器人的相对位姿信息包括：
[0020]基于机器人操作系统中的ar_track_alvar功能包，计算出所述AR标签与所述四足机器人的相对位姿信息。
[0021]在其中一些实施例中，完成自主充电包括：
[0022]向四足机器人发布速度为0的速度指令，所述四足机器人停止移动并改变四足姿态作出趴下动作，使腹部充电电极完整接触到所述充电板进行充电。
[0023]在其中一些实施例中，在将目标点设置在充电板处之前，所述方法包括：
[0024]通过四足机器人搭载的雷达传感器对周围环境进行建模，生成三维环境模型。
[0025]在其中一些实施例中，在通过所述四足机器人上的深度视觉相机，实时捕获所述充电板上的AR标签之前，所述方法包括：
[0026]生成不同编号的AR标签，将所述AR标签张贴在所述三维环境模型中的充电板上。
[0027]在其中一些实施例中，生成不同编号的AR标签包括：
[0028]基于机器人操作系统中的ar_track_alvar功能包生成不同编号的AR标签。
[0029]在其中一些实施例中，将所述AR标签张贴在所述三维环境模型中的充电板上包括：
[0030]将所述AR标签张贴在所述三维环境模型中的充电板上，其中，张贴位置与所述充电板呈90度，张贴高度与移动过程中的四足机器人上的深度视觉相机的高度一致，不同编号的AR标签对应不同的充电板。
[0031]第二方面，本申请实施例提供了一种四足机器人的自主充电系统，所述系统包括自主充电触发模块、第一移动充电模块、位姿信息计算模块和第二移动充电模块；
[0032]所述自主充电触发模块，用于实时检测四足机器人的剩余电量是否足以完成当前任务，若否，则将目标点设置在预设位置点处，其中，所述预设位置点与充电板间的距离小于预设距离；
[0033]所述第一移动充电模块，用于根据所述目标点进行路径规划和速度调控，所述四足机器人基于所述路径规划和速度调控，移动至所述目标点处；
[0034]所述位姿信息计算模块，用于通过所述四足机器人上的深度视觉相机，实时捕获所述充电板上的AR标签，计算出所述AR标签与所述四足机器人的相对位姿信息；
[0035]所述第二移动充电模块，用于根据所述相对位姿信息发布速度指令，控制所述四
足机器人移动至所述充电板处，完成自主充电。
[0036]相比于相关技术，本申请实施例提供的一种四足机器人的自主充电方法和系统，该方法通过实时检测四足机器人的剩余电量是否足以完成当前任务，若否，则将目标点设置在预设位置点处，其中，预设位置点与充电板间的距离小于预设距离；根据目标点进行路径规划和速度调控，四足机器人基于路径规划和速度调控，移动至目标点处；通过四足机器人上的深度视觉相机，实时捕获充电板上的AR标签，计算出AR标签与四足机器人的相对位姿信息；根据相对位姿信息发布速度指令，控制四足机器人移动至充电板处，完成自主充电，解决了现有四足机器人自主充电存在的普适性差、计算量大和特殊硬件要求的问题，实现了基于目标点的初步导航与基于深度视觉相机、AR标签的精准导航，提高了四足机器人自主充电的普适性，降低了计算量。
附图说明
[0037]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0038]图1是根据本申请实施例的四足机器人的自主充电方法的步骤流程图；
[0039]图2是根据本申请实施例的四足机器人的自主充电系统的结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四足机器人的自主充电方法，其特征在于，所述方法包括：实时检测四足机器人的剩余电量是否足以完成当前任务，若否，则将目标点设置在预设位置点处，其中，所述预设位置点与充电板间的距离小于预设距离；根据所述目标点进行路径规划和速度调控，所述四足机器人基于所述路径规划和速度调控，移动至所述目标点处；通过所述四足机器人上的深度视觉相机，实时捕获所述充电板上的AR标签，计算出所述AR标签与所述四足机器人的相对位姿信息；根据所述相对位姿信息发布速度指令，控制所述四足机器人移动至所述充电板处，完成自主充电。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述相对位姿信息发布速度指令，控制所述四足机器人移动至所述充电板处包括：通过卡尔曼滤波状态估计算法，对所述相对位姿信息进行预测和更新；根据所述更新后的相对位姿信息发布速度指令，控制所述四足机器人移动至所述充电板处。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据所述相对位姿信息发布速度指令包括：基于实时捕获后计算出的相对位姿信息，解析所述相对位姿信息的x、y和z三个角度的距离信息，得到所述AR标签与所述四足机器人之间的位姿距离信息，并保存的每一帧图像的位姿距离信息；根据所述位姿距离信息发布速度指令。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算出所述AR标签与所述四足机器人的相对位姿信息包括：基于机器人操作系统中的ar_track_alvar功能包，计算出所述AR标签与所述四足机器人的相对位姿信息。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，完成自主充电包括：向四足机器人发布速度为0的速度指令，所述四足机器人停止移动并改变四足姿态作出趴下动作，使腹部充电电极完整接触到所述充电板进行充电。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国旗，
申请(专利权)人：杭州靖安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：