[發(fā)明專利]自尋充電機(jī)器人及其自尋充電系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310631129.8
• 申請(qǐng)日: 2013-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN103645733A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡則蘇;王丙祥;王玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇建威電子科技有限公司
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02;H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人充電領(lǐng)域，特別是涉及一種自尋充電機(jī)器人及其自尋充電系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

家庭服務(wù)智能機(jī)器人是一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，它融合了機(jī)械、電子、傳感器、計(jì)算機(jī)軟件硬件、模式識(shí)別、人工智能、工業(yè)設(shè)計(jì)等眾多先進(jìn)技術(shù)，是智能機(jī)器人目前研究的一個(gè)重要熱點(diǎn)。但家庭機(jī)器人所攜帶的可充電電池持續(xù)時(shí)間較短，無法保證服務(wù)機(jī)器人的不間斷工作，給實(shí)際應(yīng)用帶來很大的不便。目前在世界范圍研發(fā)的家庭服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用越來越廣泛，為了解決困擾家庭服務(wù)機(jī)器人發(fā)展的電能問題，必須發(fā)展智能充電技術(shù)。

對(duì)于機(jī)器人的自動(dòng)充電，國內(nèi)外的不同廠家提供了很多的解決方案，如美國的ROOMBA產(chǎn)品、伊萊克斯的三葉蟲、韓國的irobot、國內(nèi)的一些廠家和院校也提供了不同的解決方案。歸結(jié)他們的方案，分為以下幾種：韓國廠家利用圖像識(shí)別來完成自動(dòng)充電的方案，ROOMBA利用充電座發(fā)射兩束引導(dǎo)光以及自身的360度接收裝置來完成機(jī)器人的充電引導(dǎo)，伊萊克斯的三葉蟲和國內(nèi)的一些廠家利用貼墻回歸外加充電站發(fā)射信號(hào)（電磁或者紅外線）引導(dǎo)完成機(jī)器人的自主充電。這些機(jī)器人充電機(jī)構(gòu)定位不精確、受震動(dòng)影響大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安全系數(shù)小，貼墻回歸對(duì)于復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境回歸時(shí)間長(zhǎng)，而且需要機(jī)器人具有分辨墻壁和孤島障礙物的能力；圖像識(shí)別的自充電方法需要高精度的視頻獲取和識(shí)別系統(tǒng)，識(shí)別時(shí)間長(zhǎng)，運(yùn)行成本高；ROOMBA只適合清掃機(jī)器人等簡(jiǎn)單產(chǎn)品的自主充電過程。

申請(qǐng)?zhí)枮?00610048955.X的中國專利申請(qǐng)公開了一種機(jī)器人自動(dòng)充電方法及其自動(dòng)充電裝置，其通過尋找充電站上紅外導(dǎo)引信號(hào)，計(jì)算充電站相對(duì)于機(jī)器人的距離和角度，利用機(jī)器人的移動(dòng)控制機(jī)構(gòu)將機(jī)器人移動(dòng)到充電站的合適位置，完成機(jī)器人的對(duì)接電極與充電站的充電電極對(duì)接，完成機(jī)器人的自充電。

然而，該專利申請(qǐng)存在如下缺點(diǎn)：該專利申請(qǐng)中的機(jī)器人采用隨機(jī)行走尋找紅外信號(hào)效率低甚至可能無法收到紅外信號(hào)，在復(fù)雜地形比如房間較多家具較多可能會(huì)在電池能量耗盡前無法尋找到充電站而導(dǎo)致電池過度放電損壞電池或停機(jī)，同時(shí)，由于該專利申請(qǐng)需要使用三個(gè)紅外發(fā)射器，一是區(qū)分接收到的紅外信號(hào)來自哪個(gè)紅外發(fā)射器技術(shù)復(fù)雜，且若有障礙物阻擋可能會(huì)很難尋找到部分紅外信號(hào)，二則容易造成充電機(jī)構(gòu)定位不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之主要目的在于提供一種自尋充電機(jī)器人及其自尋充電系統(tǒng)和方法，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與充電站的快速自主對(duì)接，改進(jìn)了現(xiàn)有機(jī)器人充電機(jī)構(gòu)定位不精確的缺點(diǎn)，具有穩(wěn)定性好、效率高的優(yōu)點(diǎn)。

為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出一種自尋充電機(jī)器人，至少包括：

紅外接收模塊，包括兩個(gè)紅外接收器，接收充電站的紅外目標(biāo)跟蹤信號(hào)與紅外目標(biāo)對(duì)接信號(hào)，于接收到信號(hào)后，將解碼內(nèi)容和強(qiáng)度信息傳送給主控系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步分析處理，以通過目標(biāo)搜索、目標(biāo)跟蹤和目標(biāo)對(duì)接三個(gè)階段，實(shí)現(xiàn)與充電站的自主對(duì)接；

視頻采集模塊，獲取人臉檢測(cè)和情感識(shí)別所需信息及環(huán)境感知和異常檢測(cè)所需信息，并將其送至該主控系統(tǒng)；

里程測(cè)量裝置，測(cè)量機(jī)器人行走里程并將里程信息上傳給該主控系統(tǒng)進(jìn)行處理；

運(yùn)動(dòng)裝置，接收該主控系統(tǒng)的命令以驅(qū)動(dòng)機(jī)器人行走，在行走過程中完成超聲波測(cè)距并回饋給該主控系統(tǒng)以進(jìn)行后續(xù)控制，在機(jī)器人服務(wù)過程中及時(shí)檢測(cè)電池電量并回饋給該主控系統(tǒng)以判斷是否需要進(jìn)行充電；

主控系統(tǒng)，控制機(jī)器人其他各部分協(xié)調(diào)工作，將該視頻采集模塊、該運(yùn)動(dòng)裝置的超聲波測(cè)距信息、電量檢測(cè)采集到的信息及里程信息進(jìn)行融合，以對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制。

進(jìn)一步地，該機(jī)器人還包括頭部動(dòng)作裝置，該頭部動(dòng)作裝置用于接收該主控系統(tǒng)的命令進(jìn)行頭部俯仰和左右旋轉(zhuǎn)。該視頻采集模塊包括第一視頻采集裝置及第二視頻采集裝置，該第一視頻采集裝置包括一普通單目攝像頭及其采集電路，用于獲取人臉檢測(cè)和情感識(shí)別所需信息，該第二視頻采集裝置包含一廣角單目攝像頭及其采集電路，用于獲取環(huán)境感知和異常檢測(cè)所需信息，第一視頻采集裝置及第二視頻采集裝置安裝于該機(jī)器人頭部，其位置改變受控于該頭部動(dòng)作裝置。