[發(fā)明專利]基于圖像視覺引導(dǎo)的機器人自動返回充電的方法和系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710033873.6
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN106826821A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳東偉;李明明
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳前海勇藝達機器人有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京金蓄專利代理有限公司11544
• 代理人: 孫巍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動充電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于圖像視覺引導(dǎo)的機器人自動返回充電的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機器人逐漸進入人類生活中并起到了積極的作用。電源技術(shù)是機器人的關(guān)鍵技術(shù)，是實現(xiàn)機器人長期自主工作的保證。由于移動電源存在容量限制，經(jīng)常需要人工的為機器人進行充電，目前，解決機器人電源問題的主要思路是自主返回充電，最常用的技術(shù)手段是基于紅外線信號引導(dǎo)機器人返回充電座進行對接充電。

國內(nèi)專利CN104626204A公布了一種機器人自主充電對接系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法由紅外發(fā)射模塊、紅外接收模塊、運動控制模塊組成。其工作原理在于：通過由若干紅外發(fā)射管組成扇形紅外發(fā)射陣列的紅外發(fā)射模塊間隔輪流發(fā)射紅外脈沖信號，再由包括DSP控制模塊的紅外接收模塊，收集所述紅外脈沖信號，并根據(jù)所述紅外脈沖信號解析出所述機器人當(dāng)前所在區(qū)域，運動控制模塊根據(jù)所述機器人的所在區(qū)域控制所述機器人的電機，所述電機驅(qū)動所述機器人調(diào)整行進方向，使所述機器人靠近充電站。該方法和系統(tǒng)雖然能實現(xiàn)機器人自主回充電，但是紅外傳感器發(fā)射角度小、發(fā)射編碼信號的距離短、稍微有遮擋，紅外信號就不能形在完整穿透，這時如果使用機器人的空間扁長，機器人按照Z字形路徑進行行走，邊走邊檢測紅外引導(dǎo)信號這個時間就變得很長，很有可能發(fā)生機器人無法回到基座，電量耗盡擱淺在半路上的情況。

國內(nèi)專利CN104298234A提供了一種雙引導(dǎo)式機器人自主充電方法，該專利在紅外編碼信號引導(dǎo)基礎(chǔ)上加入了超聲波快速定位引導(dǎo)的方法，所述包括引導(dǎo)機器人進入紅外發(fā)射區(qū)域；所述調(diào)整機器人的方向，直到第一紅外接收器與第二紅外接收器同時接收到紅外發(fā)射信號后前行；所述機器人繼續(xù)調(diào)整方向，使第一紅外接收器與第二紅外接收器同時接收到所述對接紅外發(fā)射管發(fā)出的對接紅外信號；所述機器人利用第一超聲波對管和第二超聲波對管測量到充電站的最小距離位置，完成縱向定位；所述判斷第一超聲波對管和第二超聲波對管測量的距離是否相同；若不同，以當(dāng)前機器人航向為縱向基準(zhǔn)，保持最小聲吶距離不變，橫向移動機器人，直到距離相等為止；若相同，機器人前進直到與充電站完成充電。這種方法采用紅外傳感器和超聲波相結(jié)合引導(dǎo)方式,紅外傳感器本身就是射程短機器人要以地毯式對紅外信號搜索，這本身已使機器人消耗了很多剩余電量，使用兩對超聲波對管再進行快速引導(dǎo)時，是通過比對兩個超聲波測距的誤差來確定機器人是否是正對著充電樁，然而超聲波是很精密的器件，機器人行走控制不好就會出現(xiàn)總是比對距離不相等的情況，最后機器人反復(fù)在那里比對電量耗盡停在回充的半路上。

因此，現(xiàn)有技術(shù)需要改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種基于圖像視覺引導(dǎo)的機器人自動返回充電的方法和系統(tǒng)，用以提高移動機器人自動返回充電的效率和自動返回充電成功率。

一方面，本發(fā)明實施例提供的一種基于圖像視覺引導(dǎo)的機器人自動返回充電的方法，包括：

機器人的電源檢測設(shè)備檢測到機器人電源電量低于設(shè)定閾值，機器人進入充電模式，并向充電樁發(fā)出充電信號；

充電樁接收到機器人發(fā)出的充電信號以后，充電樁的紅外燈光源模塊啟動，紅外光源通過四處發(fā)散方式向外輻射紅外光信號，確保充電樁四周的任何方位都能有紅外光信號，所述紅外光源發(fā)射的紅外光信號包括遠程紅外信號和近程紅外信號，所述紅外光源為940nm波段紅外光源；

機器人通過紅外攝像機搜索、發(fā)現(xiàn)并識別充電樁的遠程紅外信號，所述機器人在原地360度旋轉(zhuǎn)，逐漸捕捉遠程紅外信號的強度、質(zhì)量，通過紅外光攝像機采用圖像視覺引導(dǎo)方法，搜索、發(fā)現(xiàn)遠程紅外信號，并識別遠程紅外信號、判斷紅外光源的位置；

遠程紅外信號引導(dǎo)機器人向充電樁自動行走，并靠近充電樁，機器人到達距離充電樁0.5米處停止，機器人向充電樁發(fā)出關(guān)閉遠程紅外信號指令，機器人停止的位置由紅外光攝像機采用圖像視覺引導(dǎo)方法判斷；

充電樁接收到機器人發(fā)出的關(guān)閉遠程紅外信號指令以后，關(guān)閉遠程紅外信號，同時啟用發(fā)射編碼模塊，機器人在充電樁發(fā)射編碼模塊的引導(dǎo)下進入充電樁的近程紅外信號區(qū)域，并沿Z路徑行走，快速完成自主充電。

在基于本發(fā)明上述基于圖像視覺引導(dǎo)的機器人自動返回充電的方法的另一個實施例中，所述機器人通過紅外攝像機搜索、發(fā)現(xiàn)并識別充電樁的遠程紅外信號包括：

機器人收到開始檢測圖像命令，并啟動紅外攝像機采集圖像，所述紅外攝像機采集圖像為940nm波段紅外信號圖像；