一种机器人及其测距方法、机器人充电系统与流程

本发明涉及智能家居技术领域，特别是涉及一种机器人及其测距方法、机器人充电系统。

背景技术：

机器人是一个新生的智能化设备，作为一个智能的设备，机器人应该具备自动回充的功能。目前包括扫地机器人在内的很多智能设备，很多都是采用红外校准的方式进行自动回充。不同的厂家生产的机器人一般都有各自的自动回充方式，各有特色，其中采用的一种红外自动回充的方法，需要获取机器人与充电底座之间的距离。

但是，在机器人静止时，通过红外光的发送和接收来获取两者之间的距离往往是不准确的。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种机器人及其测距方法、机器人充电系统，能够精确的获取机器人与目标位置之间的距离，以使机器人能够准确的达到目标位置并完成后续工作。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种机器人的测距方法，该方法包括：在机器人位于第一位置时，获取第一位置与目标位置连线的第一方向；在机器人沿第一方向的垂直方向移动设定距离到达第二位置时，获取第二位置与目标位置连线的第二方向；根据第一方向和第二方向之间的夹角以及设定距离，计算得到机器人当前所在的第二位置与目标位置之间的距离。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种机器人，该机器人包括：传感器，用于在机器人位于第一位置时，获取第一位置与目标位置连线的第一方向；以及在机器人位于第二位置时，获取第二位置与目标位置连线的第二方向；驱动器，用于控制机器人沿第一方向的垂直方向移动设定距离到达第二位置；处理器，用于根据第一方向和第二方向之间的夹角以及设定距离，计算得到机器人与目标位置之间的距离。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种机器人充电系统，该充电系统包括如上的机器人；以及充电底座，设置于目标位置，且设置有信号发射器，用于对机器人进行充电；机器人还用于根据机器人与目标位置之间的距离移动达到目标位置，并对准目标位置的充电底座进行充电。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的机器人的测距方法包括：在机器人位于第一位置时，获取第一位置与目标位置连线的第一方向；在机器人沿第一方向的垂直方向移动设定距离到达第二位置时，获取第二位置与目标位置连线的第二方向；根据第一方向和第二方向之间的夹角以及设定距离，计算得到机器人当前所在的第二位置与目标位置之间的距离。通过上述方式，能够精确的获取机器人与目标位置之间的距离，以使机器人能够准确的达到目标位置并完成后续工作。

附图说明

图1是本发明提供的机器人的测距方法一实施例的流程示意图；

图2是本发明提供的机器人的测距方法另一实施例的流程示意图；

图3是机器人与目标位置的相对位置变化示意图；

图4是本发明提供的机器人一实施例的结构示意图；

图5是本发明提供的机器人充电系统一实施例的结构示意图；

图6是本发明提供的机器人充电系统一实施例中两个红外发射器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本发明实施例提供的机器人可以是扫地机器人等。

参阅图1，图1是本发明提供的机器人的测距方法一实施例的流程示意图，该方法包括：

s11：在机器人位于第一位置时，获取第一位置与目标位置连线的第一方向。

s12：在机器人沿第一方向的垂直方向移动设定距离到达第二位置时，获取第二位置与目标位置连线的第二方向。

其中，第一位置和第二位置一般是机器人的中心点的位置，以扫地机器人为例，扫地机器人一般具有圆形的底盘，该位置即为底盘中心点的位置。

值得注意的是，机器人的移动方向应当与第一方向垂直，以便后续的计算。

s13：根据第一方向和第二方向之间的夹角以及设定距离，计算得到机器人当前所在的第二位置与目标位置之间的距离。

这里主要是根据第一方向、第二方向以及机器人移动的距离形成的三角关系计算得到第二位置与目标位置之间的距离。

下面以一个具体的实施例对本发明进行说明。

参阅图2，图2是本发明提供的机器人的测距方法另一实施例的流程示意图。

在本实施例中，目标位置设置有信号发射器，机器人上设置有信号接收器，信号接收器接收信号发射器发射的信号，来判断信号接收器是否对准信号发射器，以调节机器人的方向，从而在机器人移动后获取第一方向和第二方向的夹角。

具体地，该方法包括：

s21：在机器人位于第一位置时，调整机器人的方向，以使机器人的信号接收器对准目标位置的信号发射器。

其中，在判断机器人的信号接收器是否对准目标位置的信号发射器时，可以采用多种方法，这里举例而言，在一种实施例中，机器人开始调整方向，若信号接收器未对准信号接收器，则信号接收器不会接收到信号发射器发射的信号，则机器人继续调整方向，一旦信号接收器能够接收到信号发射器发射的信号，则认定信号接收器对准了信号发射器。

另外，可选的，在其他实施例中，也可以设置一阈值，当信号接收器接收到的信号的信号强度大于该阈值时，则认定信号接收器对准了信号发射器。

s22：记录机器人的信号接收器当前偏离预设方向的第一偏转角。

机器人一般自带检测偏转角的功能，其能够检测机器人旋转过程中偏离预设方向的偏转角。另外，也可以通过在机器人上设置加速度计、陀螺仪等能够获取位置和/或方向的传感器。

s23：在机器人沿第一方向的垂直方向移动设定距离到达第二位置时，再次调整机器人的方向，以使机器人的信号接收器对准目标位置的信号发射器。

s24：记录机器人的信号接收器当前偏离预设方向的第二偏转角。

在上述步骤s21和s23中，调整机器人的方向主要是控制机器人原地旋转。具体地，如图3所示，其中，a点为目标位置，b点为第一位置，c点为第二位置，send表示信号发射器，recv表示信号接收器。

其中，a点出发的两条虚线表示信号发射器的信号覆盖范围，可选的，可以将信号接收器的信号接收范围设置的很小，例如，只有在信号接收器正对信号发射器时，才能够接收到信号；或者，可以设置一阈值，当信号接收器接收到的信号大于该阈值时，确定信号接收器是正对信号发射器的。

具体地，在本实施例中，以机器人的中心为原点建立xy直角坐标系，其中，x方向可以是任意设置的。在机器人位于b点时，调整机器人的方向，以使机器人的信号接收器对准a点的信号发射器，并记录机器人的信号接收器当前偏离预设方向(x方向)的第一偏转角θ1。然后，在机器人沿第一方向的垂直方向(即bc连线方向)移动设定距离到达c点时，再次调整机器人的方向，以使机器人的信号接收器对准a点的信号发射器，并记录机器人的信号接收器当前偏离预设方向(x方向)的第二偏转角θ2。

s25：根据第一偏转角、第二偏转角的绝对差以及设定距离，计算得到机器人当前所在的第二位置与目标位置之间的距离。

可选的，继续参阅图3，可以采用以下公式计算得到第二位置与目标位置之间的距离：

其中，l为机器人与目标位置之间的距离，x为设定距离，θ1为第一位置与目标位置连线的第一方向相对预设方向的第一偏转角；θ2为第二位置与目标位置连线的第二方向相对预设方向的第二偏转角。

可以理解的，采用上述实施例的方法计算得到的距离l是当前位置机器人中心点c与目标位置a之间的距离，但是，我们在控制机器人到达a点时，是机器人的边缘接触a点即可。因此，一般需要将l减去机器人的半径，以得到机器人的边缘与目标位置的实际距离，即l-r。

可选的，在上述实施例中，信号发射器可以是红外信号发射器，信号接收器可以是红外信号接收器。当然，在其他实施例中，也可以采用激光、超声波或者其他无线信号的方式。

区别于现有技术，本实施例的机器人的测距方法包括：在机器人位于第一位置时，获取第一位置与目标位置连线的第一方向；在机器人沿第一方向的垂直方向移动设定距离到达第二位置时，获取第二位置与目标位置连线的第二方向；根据第一方向和第二方向之间的夹角以及设定距离，计算得到机器人当前所在的第二位置与目标位置之间的距离。通过上述方式，能够精确的获取机器人与目标位置之间的距离，以使机器人能够准确的达到目标位置并完成后续工作。

参阅图4，图4是本发明提供的机器人一实施例的结构示意图，该机器人包括传感器41、驱动器42以及处理器43。

其中，传感器41用于在机器人位于第一位置时，获取第一位置与目标位置连线的第一方向；以及在机器人位于第二位置时，获取第二位置与目标位置连线的第二方向。

驱动器42用于控制机器人沿第一方向的垂直方向移动设定距离到达第二位置。

处理器43用于根据第一方向和第二方向之间的夹角以及设定距离，计算得到机器人与目标位置之间的距离。

其中，传感器41可以是加速度计、陀螺仪等能够获取位置和/或方向的传感器，可选的，该传感器41为红外接收器，同时，在目标位置设置一红外发射器。其中，红外接收器接收红外发射器发射的信号，来判断红外接收器是否对准红外发射器，以调节机器人的方向，从而在机器人移动后获取第一方向和第二方向的夹角。

具体地，驱动器42还用于在机器人位于第一位置时，调整机器人的方向，以使机器人的红外接收器对准目标位置的红外发射器，以及在机器人位于第二位置时，再次调整机器人的方向，以使机器人的红外接收器对准目标位置的红外发射器；

处理器43还用于在机器人在第一位置调整方向后，记录机器人的红外接收器当前偏离预设方向的第一偏转角，以及在机器人在第二位置调整方向后，记录机器人的红外接收器当前偏离预设方向的第二偏转角。

另外，处理器43还用于根据第一偏转角、第二偏转角的绝对差以及设定距离，计算得到机器人当前所在的第二位置与目标位置之间的距离。

可选的，处理器43具体采用以下公式计算得到第二位置与目标位置之间的距离：

其中，l为机器人与目标位置之间的距离，x为设定距离，θ1为第一位置与目标位置连线的第一方向相对预设方向的第一偏转角；θ2为第二位置与目标位置连线的第二方向相对预设方向的第二偏转角。

可以理解的，采用上述实施例的方法计算得到的距离l是当前位置机器人中心点c与目标位置a之间的距离，但是，我们在控制机器人到达a点时，是机器人的边缘接触a点即可。因此，处理器43还用于在得到第二位置与目标位置之间的距离l之后，将第二位置与目标位置之间的距离l减去机器人的半径，以得到机器人的边缘与目标位置的实际距离。

在上述实施例中，处理器43可以是机器人的核心控制芯片，并分别连接传感器41和驱动器42，以控制传感器41和驱动器42的工作。其中，驱动器42可以具体包括行走驱动、旋转驱动以及功能驱动三个部分；其中，行走驱动主要用于控制机器人的直线、曲线运动，旋转驱动主要控制机器人原地旋转，功能驱动主要用于控制机器人执行相应的功能，例如扫地机器人的吸尘功能。

参阅图5，图5是本发明提供的机器人充电系统一实施例的结构示意图，该机器人充电系统主要包括充电底座51和机器人52。

其中，充电底座51设置于目标位置，且设置有信号发射器511，用于对机器人52进行充电。

机器人52还用于根据机器人52与目标位置之间的距离移动达到目标位置，并对准目标位置的充电底座51进行充电。

具体地，机器人52包括传感器521、驱动器522以及处理器523。

其中，传感器521用于在机器人位于第一位置时，获取第一位置与目标位置连线的第一方向；以及在机器人位于第二位置时，获取第二位置与目标位置连线的第二方向。

驱动器522用于控制机器人沿第一方向的垂直方向移动设定距离到达第二位置。

处理器523用于根据第一方向和第二方向之间的夹角以及设定距离，计算得到机器人与目标位置之间的距离。

其中，传感器521可以是加速度计、陀螺仪等能够获取位置和/或方向的传感器，可选的，该传感器521为红外接收器。其中，红外接收器接收红外发射器发射511的信号，来判断红外接收器是否对准红外发射器511，以调节机器人的方向，从而在机器人移动后获取第一方向和第二方向的夹角。

具体地，驱动器522还用于在机器人位于第一位置时，调整机器人的方向，以使机器人的红外接收器对准目标位置的红外发射器，以及在机器人位于第二位置时，再次调整机器人的方向，以使机器人的红外接收器对准目标位置的红外发射器；

处理器523还用于在机器人在第一位置调整方向后，记录机器人的红外接收器当前偏离预设方向的第一偏转角，以及在机器人在第二位置调整方向后，记录机器人的红外接收器当前偏离预设方向的第二偏转角。

另外，处理器523还用于根据第一偏转角、第二偏转角的绝对差以及设定距离，计算得到机器人当前所在的第二位置与目标位置之间的距离。

可选的，处理器523具体采用以下公式计算得到第二位置与目标位置之间的距离：

其中，l为机器人与目标位置之间的距离，x为设定距离，θ1为第一位置与目标位置连线的第一方向相对预设方向的第一偏转角；θ2为第二位置与目标位置连线的第二方向相对预设方向的第二偏转角。

另外，目标位置还可以设置两个红外发射器，两个红外发射器紧贴或就近设置，设置两个红外发射器可以增加红外信号的覆盖范围。具体地，如图6所示，虚线表示第一个红外发射器send1的覆盖范围，实线表示第二个红外发射器send2的覆盖范围。当机器人在send1的范围内时，通过接受send1发射的信号来实现对准，当机器人在send2的范围内时，通过接受send2发射的信号来实现对准，由于send1和send2靠近设置，可以将send1和send2视为同一个红外发射器，这样就可以增大红外发射器的信号覆盖范围了。

可以理解的，本实施例的机器人充电系统中的机器人是如上述实施例提供的机器人，或采用上述提供的机器人的测距方法测量机器人与充电底座之间的距离，其原理和结构类似，这里不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。