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CN112000100A - 机器人的充电系统及方法 - Google Patents

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李学生
龚迪琛
史骁翔
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Delu Power Technology Hainan Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种机器人的充电方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.机器人接收充电指令并对充电部件进行初步定位并生成初步定位结果；S2.所述机器人根据所述初步定位结果自主移动至所述充电部件处；S3.所述机器人对所述充电部件进行精确定位并精确移动至所述充电部件上方；以及S4.所述机器人连接所述充电部件进行充电。通过使用上述技术方案，机器人对充电部件进行两次定位，通过初步定为与精确定位提高机器人对充电部件的定位精度，从而提高机器人自主充电的稳定性。

Description

机器人的充电系统及方法
技术领域
本发明涉及充电系统及充电方法领域，具体涉及一种机器人的充电系统及方法。
背景技术
在目前的工业制造领域中，机器人代替传统人工进行重复性工作已经成为一种流行趋势，无人化工厂的建造与转型已经不可阻挡。如何利用机器人提高生产过程的安全性，高效性，稳定性以及高智能，相比传统的机器人而言要求更为苛刻。而在上述行业中，拥有高智能高稳定性则是其行业中非常重要的指标之一，并且在机器人运用中保证其能源及动力的稳定是保障机器人正常工作的基础，因此在移动机器人使用中，如何使其高智能且稳定的自主充电是现有机器人领域亟需解决的问题。
现有的机器人的自动充电的方式通常为通过红外定位充电桩来进行机器人对充电桩的寻址，因此需要在机器人上安装红外收发装置且机器人需要在红外接收范围内才可以实现机器人的自主充电，但是红外收发装置的体积大，占用了机器人内部空间，并且红外收发的方法进行自主充电的稳定性差，使用不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种机器人的充电系统及方法，其能够解决现有的移动机器人充电中的缺陷，具体地，1.一种机器人的充电方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.机器人接收充电指令并对充电部件进行初步定位并生成初步定位结果；S2.所述机器人根据所述初步定位结果自主移动至所述充电部件处；S3.所述机器人对所述充电部件进行精确定位并精确移动至所述充电部件上方；以及S4.所述机器人连接所述充电部件进行充电。
根据本发明的实施例，所述S2步骤包括：S201.所述机器人根据所述初步定位结果向所述充电部件移动；S202.所述机器人在移动过程中通过第一拍摄单元拍摄的第一图像确定所述机器人与所述充电部件的相对位置；以及S203.所述机器人移动至所述第一拍摄单元的盲区后，所述机器人根据初步分析模块的分析结果移动至所述充电部件的上方。
根据本发明的实施例，所述第一拍摄单元为深度摄像机，所述机器人根据所述第一拍摄单元拍摄的第一图像中的深度信息调整所述机器人的运动方向。
根据本发明的实施例，所述S3步骤包括：S301.所述机器人根据位于所述机器人充电口处的第二拍摄单元拍摄的第二图像精确定位所述机器人与所述充电部件的相对位置。
根据本发明的实施例，所述第二拍摄单元将拍摄的图像传输至精确分析单元，所述精确分析单元通过视觉识别算法识别所述充电部件的标识并计算出所述机器人与所述充电部件之间的相对位置从而引导所述机器人向所述充电桩运动。
本发明还公开了一种足式机器人的充电系统，包括充电部件以及机器人，所述机器人包括：接收模块，所述接收模块用于接收充电指令；初步定位模块，所述初步定位模块对所述充电部件进行初步定位并生成初步定位结果；精确定位模块，所述精确定位模块对所述充电部件进行精确定位并引导所述机器人移动至所述充电部件上方；以及充电接头，所述充电接头用于连接所述充电部件。
根据本发明的实施例，所述初步定位模块包括：第一拍摄单元，所述第一拍摄单元拍摄第一图像；以及初步分析单元，所述初步分析单元接收并分析所述第一图像确定所述机器人与所述充电部件之间的相对位置。
根据本发明的实施例，所述第一拍摄单元为深度摄像机，所述机器人根据所述第一拍摄单元拍摄的第一图像中的深度信息调整所述机器人的运动方向。
根据本发明的实施例，所述精确定位模块包括：第二拍摄单元，所述第二拍摄单元用于拍摄第二图像；以及精确分析单元，所述精确分析单元接收并分析所述第二图像精确定位所述机器人与所述充电部件的相对位置。
根据本发明的实施例，所述精确分析单元通过视觉识别算法识别所述充电部件的标识并计算出所述机器人与所述充电部件之间的相对位置从而引导所述机器人向所述充电桩运动。
通过采用上述技术方案，本发明主要有如下几点技术效果：
1.机器人对充电部件进行两次定位，通过初步定为与精确定位提高机器人对充电部件的定位精度，从而提高机器人自主充电的稳定性；
2.机器人通过视觉信息对充电部件进行定位，避免安装红外定位装置，减小机器人的总体体积从而提高机器人的运行的稳定性；
3.机器人运动之第一拍摄单元的视野盲区后，机器人根据分析模块的分析结果移动至充电部件的上方，避免机器人运行至第一拍摄单元你的视野盲区后机器人无法移动至充电部件的上方。
附图说明
图1为根据本发明的实施例的机器人的充电方法的流程图；
图2为根据本发明的实施例的机器人的示意图；
图3为根据本发明的实施例的初步定位模块的示意图；
图4为根据本发明的实施例的精确定位模块的示意图。
图中：1、接收模块；2、初步定位模块；21、第一拍摄单元；22、初步分析单元；3、精确定位模块；31、第二拍摄单元；32、精确分析单元；4、充电接头。
具体实施方式
下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。
请参照图1，本发明公开了一种机器人的充电方法，其包括以下步骤：
S1.机器人接收充电指令并对充电部件进行初步定位并生成初步定位结果；
S2.所述机器人根据所述初步定位结果自主移动至所述充电部件处；
S3.所述机器人对所述充电部件进行精确定位并精确移动至所述充电部件上方；以及
S4.所述机器人连接所述充电部件进行充电。
其中，S1步骤中机器人接受充电指令是指操作人员向机器人发出充电指令，操作人员可以通过机器人上的按钮向机器人发出充电指令，操作人员也可以通过手机APP或电脑端向机器人传输充电指令。机器人通过图像识别识别出充电部件从而采用slam技术对充电部件的位置进行定位。
具体地，S2步骤具体包括：S201.所述机器人根据所述初步定位结果向所述充电部件移动；S202.所述机器人在移动过程中通过第一拍摄单元21拍摄的第一图像确定所述机器人与所述充电部件的相对位置；以及S203.所述机器人移动至所述第一拍摄单元21的盲区后，所述机器人根据初步分析模块的分析结果移动至所述充电部件的上方。
机器人在运动过程中通过第一图像与slam技术实时构建机器人与充电部件之间的路线。本实施例中的第一拍摄单元21为深度摄像机，机器人在运动过程中根据第一拍摄单元21拍摄的第一图像中的深度信息调整机器人的运动方向，尽量使机器人与充电部位之间为直线运动。当机器人运动过程中，机器人与充电部件的距离很近时，充电部件会进入在第一拍摄单元21的视野盲区中，当机器人进入第一拍摄单元21的视野盲区时，初步分析单元22通过卡尔曼滤波算法，融合深度信息及里程计信息得出分析结果使机器人正确运动至充电台上方。
S3步骤包括S301.所述机器人根据位于所述机器人充电口处的第二拍摄单元31拍摄的第二图像精确定位所述机器人与所述充电部件的相对位置。
所述第二拍摄单元31将拍摄的图像传输至精确分析单元32，所述精确分析单元32通过视觉识别算法识别所述充电部件的标识并计算出所述机器人与所述充电部件之间的相对位置从而引导所述机器人向所述充电桩运动。本实施例中的第二拍摄单元31为设置在机器人的充电接口处的识别相机，充电部件上设置有充电标识，第二拍摄单元31识别出充电标识来精确定位机器人与充电部件的相对位置。在此对充电标识的具体形式不做限定，充电标识可以为特定颜色的灯带，为提高识别结果，本实施例中的充电标识为二维码，第二拍摄单元31识别二维码的位置以精确定位充电部件。
下面根据应用示例具体说明充电方法，当机器人为轮式机器人时，充电具体过程如下：
操作人员发出充电指令，轮式机器人进入自主充电状态，轮式机器人通过slam技术规划机器人的具体移动速度及具体线路，保证机器人的线速度为1m/s一下，角速度为10°/s，同时通过第一拍摄单元21的深度分析结果实时保证轮式机器人的运动方向不发生偏移。当机器人进入第一拍摄单元21的视野盲区时，机器人根据初步分析模块的分析结果到达充电部件的上方。此时第二拍摄单元31打开并识别充电部件上的充电标识，此时轮式机器人的充电接头4以0.1m/s的速度插入充电部件中。
当机器人为足式机器人时，精确定位过程中仅需计算出足式机器人的身体与充电部件之间的相对位置，其他与轮式机器人的过程相同。
请一并参照图2至图4，本发明还公开了一种能够实现上述充电方法的机器人的充电系统，其包括充电部件以及机器人。机器人包括接收模块1、初步定位模块2、精确定位模块3以及充电接头4，接收模块1用于接收充电指令，初步定位模块2对充电部件进行初步定位并生成初步定位结果，精确定位模块3对充电部件进行精确定位并引导机器人移动至充电部件的上方，充电接头4用于连接充电部件。
其中初步定位模块2包括第一拍摄单元21以及初步分析单元22，第一拍摄单元21用于拍摄第一图像，初步分析单元22用于接收并分析第一图像确定足式机器人与充电部件之间的相对位置。本实施例中的第一拍摄单元21为摄像机，足式机器人根据第一拍摄单元21拍摄的第一图像中的深度信息调整足式机器人的运动方向。
精确定位模块3包括第二拍摄单元31以及精确分析单元32，第二拍摄单元31用于拍摄第二图像，精确分析单元32接收并分析第二图像精确定位足式机器人与充电部件的相对位置。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种机器人的充电方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.机器人接收充电指令并对充电部件进行初步定位并生成初步定位结果；
S2.所述机器人根据所述初步定位结果自主移动至所述充电部件处；
S3.所述机器人对所述充电部件进行精确定位并精确移动至所述充电部件上方；以及
S4.所述机器人连接所述充电部件进行充电。
2.根据权利要求1所述的充电方法，其特征在于：
所述S2步骤包括：
S201.所述机器人根据所述初步定位结果向所述充电部件移动；
S202.所述机器人在移动过程中通过第一拍摄单元拍摄的第一图像确定所述机器人与所述充电部件的相对位置；以及
S203.所述机器人移动至所述第一拍摄单元的盲区后，所述机器人根据初步分析模块的分析结果移动至所述充电部件的上方。
3.根据权利要求2所述的充电方法，其特征在于：
所述第一拍摄单元为深度摄像机，所述机器人根据所述第一拍摄单元拍摄的第一图像中的深度信息调整所述机器人的运动方向。
4.根据权利要求1所述的充电方法，其特征在于：
所述S3步骤包括：
S301.所述机器人根据位于所述机器人充电口处的第二拍摄单元拍摄的第二图像精确定位所述机器人与所述充电部件的相对位置。
5.根据权利要求4所述的充电方法，其特征在于：
所述第二拍摄单元将拍摄的图像传输至精确分析单元，所述精确分析单元通过视觉识别算法识别所述充电部件的标识并计算出所述机器人与所述充电部件之间的相对位置从而引导所述机器人向所述充电桩运动。
6.一种足式机器人的充电系统，包括充电部件以及机器人，其特征在于：
所述机器人包括：
接收模块，所述接收模块用于接收充电指令；
初步定位模块，所述初步定位模块对所述充电部件进行初步定位并生成初步定位结果；
精确定位模块，所述精确定位模块对所述充电部件进行精确定位并引导所述机器人移动至所述充电部件上方；以及
充电接头，所述充电接头用于连接所述充电部件。
7.根据权利要求6所述的充电系统，其特征在于：
所述初步定位模块包括：
第一拍摄单元，所述第一拍摄单元拍摄第一图像；以及
初步分析单元，所述初步分析单元接收并分析所述第一图像确定所述机器人与所述充电部件之间的相对位置。
8.根据权利要求7所述的充电系统，其特征在于：
所述第一拍摄单元为深度摄像机，所述机器人根据所述第一拍摄单元拍摄的第一图像中的深度信息调整所述机器人的运动方向。
9.根据权利要求6所述的充电系统，其特征在于：
所述精确定位模块包括：
第二拍摄单元，所述第二拍摄单元用于拍摄第二图像；以及
精确分析单元，所述精确分析单元接收并分析所述第二图像精确定位所述机器人与所述充电部件的相对位置。
10.根据权利要求9所述的充电系统，其特征在于：
所述精确分析单元通过视觉识别算法识别所述充电部件的标识并计算出所述机器人与所述充电部件之间的相对位置从而引导所述机器人向所述充电桩运动。
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