[發(fā)明專利]移動(dòng)巡檢極地機(jī)器人自主充電系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610076488.5
• 申請(qǐng)日: 2016-02-03
• 公開（公告）號(hào): CN105573326B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳思;徐洪彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京聚立科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙)32231
• 代理人: 翁斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于極地機(jī)器人領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前針對(duì)移動(dòng)極地機(jī)器人自主充電技術(shù)采用多種傳感器融合的方案。比如，家庭掃地極地機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主充電功能的技術(shù)方案需要激光傳感器、紅外傳感器、超聲波傳感器等；室外移動(dòng)極地機(jī)器人自主充電方案除了需要上述傳感器外還需要加裝GPS，有的需要在地面上鋪設(shè)引導(dǎo)線。

上述方案針對(duì)結(jié)構(gòu)化的應(yīng)用場(chǎng)景，需要對(duì)應(yīng)用環(huán)境做比較大的改造。部分進(jìn)口傳感器價(jià)格昂貴，而且在惡劣環(huán)境中，效果很差。激光傳感器測(cè)量距離有限，要求工作環(huán)境中一定距離內(nèi)有結(jié)構(gòu)化的物體能夠反射傳感器發(fā)射的激光，在空曠地帶沒有反射物時(shí)無法工作。室外高精度激光傳感器價(jià)格十分昂貴，其體積和重量也比較大，其應(yīng)用是需要將傳感器固定應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供移動(dòng)巡檢極地機(jī)器人自主充電系統(tǒng)及其方法，能夠應(yīng)用在南極科考站的電力系統(tǒng)巡檢。與常見的電站巡檢系統(tǒng)相比，本發(fā)明工作環(huán)境溫度極低，最低可到-40攝氏度；本發(fā)明應(yīng)用多邊形匹配算法對(duì)攝像機(jī)所捕捉到的所有物體的圖像進(jìn)行形狀對(duì)比處理，找出符合所述目標(biāo)物體形狀的圖像，可以很好的應(yīng)用在巡檢路線空曠的環(huán)境下，不用設(shè)定固定的物體反射激光、超聲波、紅外等傳感器發(fā)出的信號(hào)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

移動(dòng)巡檢極地機(jī)器人自主充電系統(tǒng)，其特征在于：包括極地機(jī)器人、設(shè)置進(jìn)出口的充電倉(cāng)倉(cāng)體和相應(yīng)設(shè)于進(jìn)出口外側(cè)的坡道，極地機(jī)器人設(shè)有充電頭、機(jī)器人主控芯片、接觸傳感器、磁釘傳感器、電機(jī)、攝像機(jī)和攝像機(jī)云臺(tái)，接觸傳感器、磁釘傳感器、電機(jī)、攝像機(jī)和攝像機(jī)云臺(tái)均與機(jī)器人主控芯片電連接；所述攝像機(jī)設(shè)于攝像機(jī)云臺(tái)上；充電倉(cāng)倉(cāng)體內(nèi)設(shè)有電池和用于與充電頭相接觸并對(duì)極地極地機(jī)器人充電的充電座，電池與充電座電連接；坡道的進(jìn)入端的橫向側(cè)邊設(shè)有第一目標(biāo)物體，進(jìn)出口處設(shè)有第二目標(biāo)物體，充電座的側(cè)邊設(shè)有第三目標(biāo)物體。

所述充電座包括固設(shè)在充電倉(cāng)倉(cāng)體內(nèi)的座板、一端與座板固定連接的橫桿、與座板間隔設(shè)置的簧片安裝板和簧片安裝板上設(shè)置的充電簧片，所述橫桿另一端穿過簧片安裝板且固設(shè)有擋板，座板與簧片安裝板之間設(shè)有套設(shè)在橫桿外圈的彈簧。

基于所述的移動(dòng)巡檢極地機(jī)器人自主充電系統(tǒng)的移動(dòng)巡檢極地機(jī)器人自主充電方法,包括以下步驟：

步驟1：極地機(jī)器人搜索目標(biāo)步驟如下：

步驟A1:對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行描述，即將目標(biāo)物體的形狀特征錄入極地機(jī)器人的主控芯片中；

步驟B1:機(jī)器人主控芯片控制攝像機(jī)云臺(tái)勻速緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)攝像機(jī)，使攝像機(jī)捕捉到極地機(jī)器人周邊所有物體的圖像；

步驟C1:機(jī)器人主控芯片通過多邊形匹配算法對(duì)攝像機(jī)所捕捉到的所有物體的圖像進(jìn)行形狀對(duì)比處理，找出符合所述目標(biāo)物體形狀的圖像；

步驟D1:如未找出符合所述目標(biāo)物體形狀的圖像則執(zhí)行步驟B1；如已經(jīng)找出符合所述目標(biāo)物體形狀的圖像則執(zhí)行步驟E1；

步驟E1：機(jī)器人主控芯片控制攝像機(jī)云臺(tái)使攝像機(jī)正對(duì)目標(biāo)物體；

步驟F1：機(jī)器人主控芯片控制攝像機(jī)調(diào)整攝像焦距，使目標(biāo)物體的成像大小適中，機(jī)器人主控芯片根據(jù)攝像機(jī)的焦距信息計(jì)算出極地機(jī)器人距離目標(biāo)物體的大致距離；

步驟G1：機(jī)器人主控芯片停止攝像機(jī)云臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，使攝像機(jī)正對(duì)目標(biāo)物體；極地機(jī)器人完成搜索目標(biāo)物體的步驟；

步驟2：極地機(jī)器人自動(dòng)轉(zhuǎn)向，使極地機(jī)器人的前方正對(duì)目標(biāo)物體，具體步驟如下：

步驟A2：機(jī)器人主控芯片根據(jù)攝像機(jī)云臺(tái)偏轉(zhuǎn)角度計(jì)算出極地機(jī)器人需要轉(zhuǎn)動(dòng)的方向、轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)動(dòng)速度；

步驟B2：機(jī)器人主控芯片控制極地機(jī)器人上的電機(jī)使極地機(jī)器人轉(zhuǎn)向；

步驟C2：機(jī)器人主控芯片根據(jù)攝像機(jī)捕捉的圖像來判斷是否因轉(zhuǎn)向過頭而使攝像機(jī)丟失目標(biāo)物體；是，則執(zhí)行步驟A2；否則執(zhí)行步驟D2；

步驟D2：執(zhí)行步驟1極地機(jī)器人再次搜索目標(biāo)物體；

步驟E2：判斷極地機(jī)器人前方是否已經(jīng)正對(duì)目標(biāo)物體；是，則執(zhí)行步驟F2；否，則執(zhí)行步驟A2；

步驟F2：極地機(jī)器人完成自動(dòng)轉(zhuǎn)向，使極地機(jī)器人的前方正對(duì)目標(biāo)物體的步驟；

步驟3：極地機(jī)器人向目標(biāo)物體前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，具體步驟如下：

步驟A3:機(jī)器人主控芯片控制電機(jī)使極地機(jī)器人向前或者向后運(yùn)動(dòng)，調(diào)整極地機(jī)器人位置；

步驟B3：機(jī)器人主控芯片根據(jù)攝像機(jī)捕捉到的圖像來判斷是否丟失目標(biāo)物體；是，則執(zhí)行步驟C3；否，則執(zhí)行步驟A3；

步驟C3:執(zhí)行步驟1極地機(jī)器人再次搜索目標(biāo)；

步驟D3：執(zhí)行步驟2使極地機(jī)器人的前方正對(duì)目標(biāo)物體；