[發明專利]一種服務機器人充電方法和服務機器人

在審

• 申請號: 201710890444.0
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107685334A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 朱劍;張向東;于振宇;羅志平;嚴棟
• 申請（專利權）人: 歌爾股份有限公司
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J19/00
• 代理公司: 北京市隆安律師事務所11323
• 代理人: 權鮮枝

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，特別涉及一種服務機器人充電方法和服務機器人。

背景技術

隨著機器人技術的逐漸成熟，工業機器人已經開始大批量使用，用來替代工廠中的操作工，提高生產的效率與準確率。在民用領域，服務機器人向用戶提供接待、送餐等多種服務。服務機器人中最典型的是掃地機器人，幫助用戶對家居環境進行清理。

掃地機器人包括掃地機器人本體以及充電樁。在實際應用中，掃地機器人在房間里運動，完成清理工作；而充電樁是固定的。當掃地機器人判斷電量低于預設閾值時，通過導航技術回到充電樁進行充電。

現有的機器人充電有多種解決方案，但現有的解決方案成本高、實用性差。具體地：

現有的第一種機器人充電解決方案是在機器人本體上增加設置激光雷達器件，基于即時定位與地圖構建(simultaneous localization and mapping，SLAM)導航方法，獲取充電樁的位置，進而實現機器人充電。該解決方案要求在機器人主體上增加激光雷達器件，成本高。

現有的第二種機器人充電解決方案是通過藍牙、無線網、超寬帶等無線技術，在室內布置多個基站，通過三角定位的方法實現機器人充電。該解決方案要求在室內布置多個基站，成本高，實用性差。

現有的第三種機器人充電解決方案需要在室內的地面增加設置磁條，在機器人主體上增加設置磁性傳感器，使得機器人主體可以沿著磁條運動，順利導航到充電樁。該解決方案要求用戶修改室內裝修，實用性差。

發明內容

為了解決現有的機器人導航充電方案成本高、實用性差的問題，本發明提供了一種服務機器人充電方法和服務機器人。

第一方面，本發明提供一種服務機器人充電方法，包括：

采集充電樁的聲源產生的音頻信號；

根據采集的音頻信號確定聲源的方向；

控制機器人主體向聲源的方向移動，縮短機器人主體與充電樁之間的距離；

判斷紅外接收器陣列是否接收到充電樁的紅外發射器陣列發射的紅外脈沖信號；

在紅外接收器陣列接收到紅外脈沖信號時，根據紅外脈沖信號控制機器人主體向充電樁的方向移動，以使機器人主體的充電部件對接至充電樁的充電接觸件。

可選地，該方法還包括：

在紅外接收器陣列未接收到紅外脈沖信號時，再次采集充電樁的聲源產生的音頻信號，并根據音頻信號再次確定聲源的方向，并控制機器人主體向聲源的方向移動；

控制機器人主體向聲源的方向移動包括：控制機器人主體以預設步長向聲源的方向移動預設距離。

可選地，通過設置在機器人主體上的麥克風陣列采集充電樁的聲源產生的音頻信號；

根據采集的音頻信號確定聲源的方向，包括：

通過包絡檢波器確定麥克風陣列中各個麥克風采集的音頻信號的強度；

根據各個麥克風采集的音頻信號的強度確定聲源的方向。

可選地，充電樁的聲源產生的音頻信號的頻率小于預設頻率閾值；

在通過包絡檢波器確定麥克風陣列中各個麥克風采集的音頻信號的強度之前，該方法還包括：

通過低通濾波器對麥克風陣列中各個麥克風采集的音頻信號進行濾波；

相應地，通過包絡檢波器確定麥克風陣列中各個麥克風采集的音頻信號的強度，包括：

通過包絡檢波器確定各個濾波后的音頻信號的強度。

可選地，根據各個麥克風采集的音頻信號的強度確定聲源的方向，包括：

從各個麥克風采集的音頻信號中選擇強度最大的第一音頻信號和強度次大的第二音頻信號；

其中，麥克風陣列中包括四個麥克風，且四個麥克風位于同一個圓周內，每兩個麥克風之間的夾角為90°；

根據如下公式確定聲源的方向：

其中，α為聲源的方向，P1為第一音頻信號的強度，P2為第二音頻信號的強度。

可選地，根據紅外脈沖信號控制機器人主體向充電樁的方向移動，包括：

通過紅外接收器陣列中的第一紅外接收器接收充電樁的第一紅外發射器發射的紅外脈沖信號，通過紅外接收器陣列中的第二紅外接收器接收充電樁的第二紅外發射器發射的紅外脈沖信號，其中，第一紅外發射器與第二紅外發射器的發射頻率不同；

根據第一紅外接收器和第二紅外接收器接收到的紅外脈沖信號的頻率和強度確定充電樁的方向；

根據充電樁的方向控制機器人主體向充電樁的方向移動。

可選地，在采集充電樁的聲源產生的音頻信號之前，該方法還包括：