自动工作系统及其对接方法
【专利摘要】本发明的自动工作系统及其对接方法，涉及自动行走设备与停靠站对接的对接方法，停靠站上设置有第一对接部，自动行走设备上设置有图像采集装置和第二对接部，对接方法包括：a)通过图像采集装置采集的环境图像信息，获取停靠站上至少一个特征部的图像；b)判断所述环境图像信息中的特定的特征部图像的位置是否满足预设条件；c)当步骤b)的判断结果为是时，确认第一对接部与第二对接部正对，控制自动行走设备朝停靠站直行；d)判断所述环境图像信息中的特定的特征部图像形成的尺寸是否为预设尺寸；e)当步骤d)的判断结果为是时，确认第一对接部与第二对接部对接成功。本发明提供的对接方法和自动工作系统可实现自动行走设备与停靠站的可靠对接，给生产和生活带来极大便利。
【专利说明】自动工作系统及其对接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种判断自动行走设备与停靠站对接成功的对接方法。
[0002]本发明还涉及一种自动行走设备与停靠站组成的自动工作系统。
【背景技术】
[0003]随着科学技术的发展，智能的自动行走设备为人们所熟知，由于自动行走设备可以自动预先设置的程序执行预先设置的相关任务，无须人为的操作与干预，因此在工业应用及家居产品上的应用非常广泛。工业上的应用如执行各种功能的机器人，家居产品上的应用如割草机、吸尘器等，这些智能设备极大地节省了人们的时间，给工业生产及家居生活都带来了极大的便利。但这些自动行走设备由于采用能量储存单元供电，当能量储存单元的能量被用尽后，这些自动行走设备就无法工作了，此时就必须人为地把自动行走设备移动到能为其提供能量的停靠站，为其补充能量。在一些情况下，补充能量可能需要花费数小时的时间，人们必须等待数小时，直到补充能量完成，从而再次开启自动行走设备，使其继续工作。
[0004]为克服上述问题，现有技术提出了多种自动行走设备自动返回停靠站，并确认自动行走设备与停靠站是否对接成功的技术方案，如通过判断自动行走设备与停靠站之间相互发送信号是否为预设信号确认是否对接成功、自动行走设备检测充电端子的电压是否达到预设电压确认是否对接成功等多种方式。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题为:提供一种新的判断自动行走设备与停靠站是否对接成功的对接方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为:一种自动行走设备与停靠站对接的对接方法，所述停靠站上设置有第一对接部，所述自动行走设备上设置有图像采集装置和第二对接部，图像采集装置采集自动行走设备当前位置的环境图像信息，第二对接部可选择地与第一对接部对接，所述对接方法包括如下步骤:a)通过所述环境图像信息，获取停靠站上至少一个特征部的图像山)判断所述环境图像信息中的特定的特征部图像的位置是否满足预设条件；c)当步骤b)的判断结果为是时，确认第一对接部与第二对接部正对，控制自动行走设备朝停靠站直行；d)判断所述环境图像信息中的特定的特征部图像形成的尺寸是否为预设尺寸；e)当步骤d)的判断结果为是时，确认第一对接部与第二对接部对接成功。
[0007]优选的，步骤b)中的特定的特征部与步骤d)中的特定的特征部为相同的特征部。
[0008]优选的，所述特定的特征部为设置于停靠站上的特定结构。
[0009]优选的，步骤b)中的特定的特征部包括第一部分和第二部分，第一部分和第二部分相互分离，环境图像信息中第一部分图像与环境图像信息的中轴线的距离为第一距离，第二部分图像与环境图像信息的中轴线的距离为第二距离，所述预设条件为环境图像信息中第一部分图像和第二部分图像分别位于环境图像信息的中轴线的两侧，且第一距离与第二距离的比值为预设比值。
[0010]优选的，所述预设比值为I。
[0011]优选的，步骤b)中的特定的特征部为第一对接部，第一对接部包括第一端子和第二端子，特定的特征部的第一部分为第一端子，特定的特征部的第二部分为第二端子。
[0012]优选的，步骤b)中的特定的特征部具有中心部分，所述预设条件为特定的特征部的中心部分图像位于环境图像信息的中轴线上。
[0013]优选的，步骤d)中的特定的特征部包括第一部分和第二部分，第一部分和第二部分相互分离，环境图像信息中第一部分图像与第二部分图像的之间形成第一间距，步骤d)中，通过判断第一间距是否为预设间距，判断环境图像信息中的特定的特征部图像形成的尺寸是否为预设尺寸。
[0014]优选的，步骤d)中的特定的特征部为第一对接部，第一对接部包括第一端子和第二端子，特定的特征部的第一部分为第一端子，特定的特征部的第二部分为第二端子。
[0015]优选的，步骤d)中，通过判断环境图像信息中的特定的特征部图像的大小是否为预设大小，判断环境图像信息中的特定的特征部图像形成的尺寸是否为预设尺寸。
[0016]优选的，所述对接方法还包括如下步骤，bl)当步骤b)的判断结果为否时，计算自动行走设备偏离第一对接部与第二对接部正对方向的偏移角度，控制自动行走设备偏转所述偏移角度。
[0017]优选的，所述对接方法还包括步骤e)之后的步骤f)，再次判断第一对接部与第二对接部是否对接成功。
[0018]优选的，步骤f)中通过判断自动行走设备或停靠站的电性参数判断第一对接部与第二对接部是否对接成功。
[0019]优选的，步骤f)包括如下步骤，Π)停靠站启动充电，f2)自动行走设备检测能量存储单元的能量水平，在预设时间间隔内，当能量存储单元的能量水平升高时，判断第一对接部与第二对接部对接成功，当能量存储单元的能量水平没有升高时，判断第一对接部与第二对接部没有对接成功。
[0020]本发明还解决的技术问题为:提供一种新的判断自动行走设备与停靠站是否对接成功的自动工作系统。
[0021]为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为:一种自动工作系统，包括自动行走设备与停靠站，所述停靠站包括，第一对接部，设置于停靠站的壳体表面，收容自动行走设备；所述自动行走设备包括，能量存储单元，为自动行走设备提供能量；图像采集装置，采集自动行走设备周围的环境图像信息；第二对接部，可选择地与第一对接部对接；主控模块，接收环境图像信息，获取停靠站上至少一个特征部的图像，根据环境图像信息控制自动行走设备的行走，包括第一判断组件、第二判断组件以及控制组件，第一判断组件，获取特定的特征部的图像，通过判断特定的特征部图像在环境图像信息中的位置是否满足预设条件来判断第一对接部与第二对接部是否正对；第二判断组件，获取特定的特征部的图像，通过判断特定的特征部图像形成的尺寸是否为预设尺寸来判断第一对接部与第二对接部是否对接成功；控制组件，根据第一判断组件和第二判断组件传递的信号控制自动行走设备的行走。
[0022]优选的，被第一判断组件获取图像的特定的特征部与被第二判断组件获取图像的特定的特征部为相同的特征部。
[0023]优选的，所述特定的特征部为设置于停靠站上的特定结构。
[0024]优选的，被第一判断组件获取图像的特定的特征部具有相互分离的第一部分和第二部分，环境图像信息中第一部分图像与环境图像信息的中轴线的距离为第一距离，第二部分图像与环境图像信息的中轴线的距离为第二距离，所述预设条件为环境图像信息中第一部分图像和第二部分图像分别位于环境图像信息的中轴线的两侧，且第一距离与第二距离的比值为预设比值。
[0025]优选的，所述预设比值为I。
[0026]优选的，被第一判断组件获取图像的特定的特征部为第一对接部，第一对接部包括第一端子和第二端子，特定的特征部的第一部分为第一端子，特定的特征部的第二部分为第二端子。
[0027]优选的，被第一判断组件获取图像的特定的特征部具有中心部分，所述预设条件为特定的特征部的中心部分图像位于环境图像信息的中轴线上。
[0028]优选的，被第二判断组件获取图像的特定的特征部包括相互分离的第一部分和第二部分，环境图像信息中第一部分图像与第二部分图像的之间形成第一间距，第二判断组件通过判断第一间距是否为预设间距，判断环境图像信息中的特定的特征部图像形成的尺寸是否为预设尺寸。
[0029]优选的，被第二判断组件获取图像的特定的特征部为第一对接部，第一对接部包括第一端子和第二端子，特定的特征部的第一部分为第一端子，特定的特征部的第二部分为第二端子。
[0030]优选的，第二判断组件通过判断环境图像信息中的特定的特征部图像的大小是否为预设大小，判断环境图像信息中的特定的特征部图像形成的尺寸是否为预设尺寸。
[0031]优选的，当第一判断组件的判断结果为否时，控制组件计算自动行走设备偏离第一对接部与第二对接部正对方向的偏移角度，控制自动行走设备偏转所述偏移角度，当第一判断组件的判断结果为是时，控制组件控制自动行走设备保持当前角度行走。
[0032]优选的，预设时间间隔内，第二判断组件再次判断第一对接部与第二对接部是否对接成功。
[0033]优选的，自动行走设备进一步包括检测自动工作系统的电性参数的检测装置，第二判断组件根据检测装置传递的信号，再次判断第一对接部与第二对接部是否对接成功。
[0034]优选的，所述检测装置为检测能量存储单元的能量水平的能量检测装置，在预设时间间隔内，当能量检测装置检测到能量存储单元的能量水平升高时，第二判断组件判断第一对接部与第二对接部对接成功，当能量检测装置检测到能量存储单元的能量水平没有升高时，第二判断组件判断第一对接部与第二对接部没有对接成功。
[0035]本发明的有益效果为:自动行走设备无需人为干预即可与停靠站可靠对接，给生产及生活带来极大便利。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]以上所述的本发明所解决的技术问题、技术方案以及有益效果可以通过下面的能够实现本发明的具体实施例的详细描述，同时结合附图描述而清楚地获得。
[0037]附图以及说明书中的相同的标号和符号用于代表相同的或者等同的元件。
[0038]图1是一较佳实施方式的自动工作系统图；
[0039]图2是图1所示停靠站的立体图；
[0040]图3是图2所示停靠站的侧视图；
[0041]图4是图2所不停靠站的正视图；
[0042]图5是图1所示自动行走设备的电路模块图；
[0043]图6是图5所述第一判断组件的电路框图；
[0044]图7是图6所示第一判断组件判断自动行走设备与停靠站是否正对的第一较佳实施方式的工作流程图；
[0045]图8是图6所示第一判断组件判断自动行走设备与停靠站是否正对的第二较佳实施方式的工作流程图；
[0046]图9是图6所示第一判断组件判断自动行走设备与停靠站是否正对的第三较佳实施方式的工作流程图；
[0047]图10是图1所示自动工作系统的流程图。
[0048]其中:
[0049]1、自动行走设备 4、停靠站
[0050]5、工作区域317、第二判断组件
[0051]6、边界319、能量检测装置
[0052]13、能量存储单元 41、第一对接部
[0053]15、图像采集装置 411、第一端子
[0054]17、第二对接部412、第二端子
[0055]31、主控模块43、底座
[0056]313、控制组件45、支架
[0057]315、第一判断组件 451、第一侧边
[0058]3151、特征识别单元 452、第二侧边
[0059]3153、特征判断单元
【具体实施方式】
[0060]有关本发明的详细说明和技术内容，配合【专利附图】
【附图说明】如下，所附附图仅提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
[0061]如图1所示的自动工作系统包括停靠站4、自动行走设备I。自动工作系统所在的区域包括工作区域5、非工作区域、以及由工作区域5及非工作区域形成的边界6。停靠站4固定设置在工作区域5与非工作区域交界的某一位置，自动行走设备I可以自动在工作区域5内工作。在满足特定条件时，自动行走设备I可自动返回停靠站4，并自动与停靠站4对接。自动行走设备I返回停靠站4的方式可以是基于视频技术，基于边界6，基于GPS，基于引导线等。当自动行走设备I基于视频技术返回停靠站4时，在返回的过程中，自动行走设备I通过图像采集装置15获取当前位置周围的环境图像信息，并监控环境图像信息中是否出现边界6。当环境图像信息中出现边界6时，驱动自动行走设备I在边界6的特定一侧行走。在行走的过程中，图像采集装置15仍实时采集自动行走设备I当前位置周围的图像信息，在发现自动行走设备I的行走方向偏离边界6时，调整行走角度，从而保证自动行走设备I始终沿边界6行走。因为停靠站4设置在工作区域5的边界6上，自动行走设备I若沿边界6行走，则最终能够返回到停靠站4附近。
[0062]以下具体介绍自动行走设备I返回停靠站4附近后，如何实现与停靠站4的自动对接并判断对接成功。
[0063]如图2所示为停靠站4的立体视图，停靠站4包括底座43、支架45和第一对接部41。底座43用于将停靠站4安装固定，其所在的平面为安装平面。支架45设置于底座43上，与底座43成角度设置，优选为垂直设置，用于安装第一对接部41，且支架45具有第一侧边451和第二侧边452。第一对接部41用于在自动行走设备I与停靠站4对接成功时收容自动行走设备I的相应部分。在图2中，第一对接部41包括设置在支架45上的两个导电端子，分别为第一端子411和第二端子412。第一端子411和第二端子412沿与安装平面平行的方向设置。此结构下，自动行走设备I与停靠站4对接成功时，自动行走设备I内的电子结构与停靠站4内的电子结构电性连接。本领域技术人员可以理解的是，第一端子411和第二端子412也可以沿与安装平面垂直的方向设置；第一端子411和第二端子412也可以整合为一个端子实现该两个端子的功能。
[0064]如图3和图4分别示出了停靠站4的侧视图和正视图，其中侧视图为停靠站4沿底座43的宽度方向在垂直于安装平面的二维平面上的投影，正视图为停靠站4沿与自动行走设备I正对的方向在垂直于安装平面的二维平面上的投影。为便于自动行走设备I与停靠站4实现自动对接，停靠站4还设置了位于壳体表面的特征部，该特征部可以为设置于停靠站4上的特定结构，如第一对接部41、底座43、支架45中的任意一个，也可以为第一对接部41、底座43、支架45等中的至少两个组成的特定结构，也可以为设置于停靠站4上的特定标识，如具有特定颜色的一个圆圈或数个圆圈，具有特定形状的一个图案或数个图案等。
[0065]如图5所示，自动行走设备I包括图像采集装置15，主控模块31，能量存储单元13，第二对接部17。能量存储单元13为自动行走设备I提供能量。第二对接部17可选择地与第一对接部41对接，当自动行走设备I与停靠站4对接成功时，第一对接部41与第二对接部17对接成功，当自动行走设备I与停靠站4没有对接成功时，第一对接部41与第二对接部17相互分离。图像采集装置15设置在自动行走设备I的壳体上，采集自动行走设备I当前位置周围的环境图像信息，并将采集的环境图像信息传递给主控模块31。当自动行走设备I返回到停靠站4附近后，图像采集装置15可以采集到停靠站4的图像信息，因此环境图像信息中包含了停靠站4的图像信息。主控模块31接收图像采集装置15传递的环境图像信息，获取停靠站4上至少一个特征部的图像，根据环境图像信息控制自动行走设备I的行走。
[0066]为实现第二对接部17与第一对接部41可选择地对接，第二对接部17设置为与第一对接部41相对应的结构。根据图2所示的第一对接部41的结构，第二对接部17相应设置为包含可选择地与第一端子411电性连接的第三端子和可选择地与第二端子412电性连接的第四端子，其中，第三端子和第四端子均为导电端子，其在自动行走设备I的壳体上的位置和具体结构形式与第一端子411和第二端子412在支架45上的位置和具体结构形式相对应。前述结构下，当自动行走设备I与停靠站4对接成功时，第一对接部41与第二对接部17电性连接，即有线方式实现对接。本领域技术人员理解的是，当自动行走设备I与停靠站4对接成功时，第一对接部41与第二对接部17也可以为非电性连接，而仅仅是相互之间靠近到一定的距离，即对接方式为无线对接。在无线对接的情况下，第一对接部41和第二对接部17均不包含导电端子，其中第一对接部41为收容自动行走设备I机械结构，且在该机械结构的内部设置相应的第一感应元件，第二对接部17在相应的位置上设置有第二感应元件。当第一对接部41与第二对接部17对接成功时，第一感应元件和第二感应元件相互感应。
[0067]主控模块31进一步包括第一判断组件315、第二判断组件317、及控制组件313。其中，第一判断组件315获取特定的特征部的图像，通过判断特定的特征部图像在环境图像信息中的位置是否满足预设条件来判断第一对接部41与第二对接部17是否正对，即自动行走设备I与停靠站4是否正对；第二判断组件317获取特定的特征部的图像，通过判断特定的特征部图像形成的尺寸是否为预设尺寸来判断第一对接部41与第二对接部17是否对接成功，即自动行走设备I与停靠站4是否对接成功；控制组件313，与第一判断组件315和第二判断组件317电性连接，并根据第一判断组件315和第二判断组件317传递的信号控制自动行走设备I的行走。
[0068]当第一判断组件315判断第一对接部41与第二对接部17正对时，控制组件313控制自动行走设备I朝停靠站4直行。自动行走设备I沿第一对接部41和第二对接部17正对方向行走，可最终实现第一对接部41和第二对接部17对接成功。当第一判断组件315判断第一对接部41与第二对接部17不正对时，控制组件313控制自动行走设备I转动预设角度，以使图像采集装置15可以从新的角度采集停靠站4及其特征部的图像信息，使得第一判断组件315可以进一步判断第一对接部41与第二对接部17是否正对。优选的，控制组件313可以根据特定的特征部图像在环境图像信息中的位置，计算自动行走设备I偏离第一对接部41与第二对接部17正对方向的偏移角度，并控制自动行走设备I偏转所述偏移角度，以缩短调整自动行走设备I偏转方向使第一对接部41与第二对接部17正对的过程的时间，提高正对效率。
[0069]在控制组件313控制自动行走设备I朝停靠站4直行的过程中，第二判断组件317获取特定的特征部的图像，通过判断特定的特征部图像形成的尺寸是否为预设尺寸来判断第一对接部41与第二对接部17是否对接成功。当第二判断组件317判断第一对接部41与第二对接部17对接成功时，控制组件313可以选择控制自动行走设备I停止行走。
[0070]在此需要说明的是，被第一判断组件315获取图像的特定的特征部与被第二判断组件317获取图像的特定的特征部，可以为停靠站4上的同一个特征部，也可以为不同的特征部。
[0071]为判断第一对接部41与第二对接部17是否正对，第一判断组件315可以通过判断特定的特征部图像在环境图像信息中的位置是否满足预设条件，特别是环境图像信息中的特定的特征部图像相对环境图像信息的中轴线的位置是否满足预设条件，判断第一对接部41与第二对接部17是否正对。具体地，如图5所示，第一判断组件315包括特征识别单元3151和特征判断单元3153，特征识别单元3151识别环境图像信息中停靠站4的特定的特征部相对环境图像信息的中轴线的位置关系，特征判断单元3153判断所述位置关系是否满足预设条件，当所述位置关系满足预设条件时，第一判断组件315第一对接部41与第二对接部17正对。本领域技术人员可以理解的是，被第一判断组件315获取图像的特定的特征部的结构不同，预设条件也相应地不同。典型地，被第一判断组件315获取图像的特定的特征部的结构有两种情形，第一种情形为，该特定的特征部具有相互分离的第一部分和第二部分，第一部分和第二部分可以是一个结构或一个标识的两个相互分离的边缘，也可以是两个相互分离的结构或两个相互分离的标识；第二种情形为，该特定的特征部为一个独立的结构或标识。在第一种情形下，环境图像信息中第一部分图像与环境图像信息的中轴线的距离为第一距离，第二部分图像与环境图像信息的中轴线的距离为第二距离，所述预设条件为环境图像信息中第一部分图像和第二部分图像分别位于环境图像信息的中轴线的两侧，且第一距离与第二距离的比值为预设比值。在第二种情形下，被第一判断组件315获取图像的特定的特征部具有中心部分，所述预设条件为特定的特征部的中心部分图像位于环境图像信息的中轴线上。
[0072]以下结合图7至图8介绍第一种情形下，判断第一对接部41和第二对接部17时否正对，即自动行走设备I与停靠站4是否正对的两种较佳实施方式。
[0073]图7所示为第一种较佳的判断第一对接部41与第二对接部17是否正对的实施方式。该实施方式中，被第一判断组件315获取图像的特定的特征部为第一对接部41，其中，第一对接部41包括第一端子411和第二端子412，第一端子411和第二端子412相互分离。特定的特征部的第一部分为第一端子411，特定的特征部的第二部分为第二端子412。环境图像信息中第一端子411图像与环境图像信息的中轴线的距离为第一距离，第二端子412图像与环境图像信息的中轴线的距离为第二距离，预设条件为第一端子411图像与第二端子412图像分别位于环境图像信息的两侧，且第一距离与第二距离的比值为预设比值。优选的，第一端子411图像和第二端子图像412以环境图像信息的中轴线为中心线对称设置，此时的预设比值为I。
[0074]具体的，如步骤S580所示，特征识别单元3151识别环境图像信息的中轴线，典型地，通过识别环境图像信息中各信息点的横坐标及纵坐标来确定中轴线。
[0075]步骤S580之后，进入步骤S582，特征识别单元3151识别环境图像信息中停靠站4的第一端子411图像和第二端子412图像的位置。具体的，通过识别颜色来初步识别可能为第一端子411图像和第二端子412图像的区域，然后通过识别可能为第一端子411图像或第二端子412图像的区域的轮廓精确判断第一端子411图像和第二端子412图像的区域，最后通过识别第一端子411图像和第二端子412图像的区域的横坐标和纵坐标来识别第一端子411图像和第二端子412图像的位置。具体识别第一端子411图像和第二端子412图像的方式同中国专利申请201310140775.4所述的识别停靠站4的实施方式，在此不再赘述。
[0076]步骤S582之后，进入步骤S584，特征识别单元3151计算第一端子411图像至环境图像信息的中轴线的第一距离，计算第二端子412图像至环境图像信息的中轴线的第二距离。典型地，通过计算第一端子411图像、第二端子412图像的横纵坐标与环境图像信息的中轴线的横纵坐标的差值分别计算第一距离和第二距离。
[0077]步骤S584之后，进入步骤S586，特征判断单元3153计算第一距离与第二距离的比值。
[0078]步骤S586之后，进入步骤S590，特征判断单元3153将计算的比值与预设比值进行比较。其中预设比值根据自动行走设备I与停靠站4正对时，第一端子411、第二端子412与环境图像信息的中轴线的距离计算得到。
[0079]步骤S590之后，进入步骤S592，特征判断单元3153判断计算的比值与预设比值是否相同，当判断结果为是时，进入步骤S594，当判断结果为否时，进入步骤S596。步骤S592中，可以是通过一次判断，也可以是通过多次判断来决定进入步骤S594或步骤S596。步骤S594中，第一判断组件315判断第一对接部41与第二对接部17正对。步骤S596中，第一判断组件315判断第一对接部41与第二对接部17不正对。
[0080]上述实施方式同样适用于第一对接部41与第二对接部17为非接触式连接的情形，即无线对接，此时第一对接部41设置为具有左右对称形状的收容部，具有与停靠站4的安装平面成角度设置的第一侧边和第二侧边，该第一侧边和第二侧边即为被第一判断组件315获取图像的特定的特征部的相互分离的第一部分和第二部分。此时判断是否正对的条件为环境图像信息中第一侧边图像与环境图像信息的中轴线的距离为第一距离，第二侧边图像与环境图像信息的中轴线的距离为第二距离，所述预设条件为环境图像信息中第一侧边图像和第二侧边图像分别位于环境图像信息的中轴线的两侧，且第一距离与第二距离的比值为预设比值。具体实现方式同第一较佳的判断自动行走设备I与停靠站4是否正对的实施方式，在此不再赘述。
[0081]如图8所示为第二种较佳的判断第一对接部41与第二对接部17是否正对的实施方式。该实施方式中，被第一判断组件315获取图像的特定的特征部为停靠站4的支架45，其中，支架45沿自动行走设备I与停靠站4正对的方向具有第一侧边451和第二侧边452。特定的特征部的第一部分为第一侧边451，特定的特征部的第二部分为第二侧边452。环境图像信息中，第一侧边451图像与环境图像信息的中轴线的距离为第一距离，第二侧边452图像与环境图像信息的中轴线的距离为第二距离，所述预设条件为第一距离与第二距离的比值为预设比值。
[0082]具体的，如步骤S620所示，特征识别单元3151识别环境图像信息的中轴线，典型地，通过识别环境图像信息中个信息点的横坐标及纵坐标来确定中轴线。
[0083]步骤S620之后，进入步骤S622，特征识别单元3151识别停靠站4的支架45的第一侧边451图像和第二侧边452图像的位置。具体识别方式同图7所示的实施方式，在此不再赘述。
[0084]步骤S622之后，进入步骤S624，特征判断单元3153计算第一侧边451图像至环境图像信息的中轴线的第一距离，计算第二侧边452图像至环境图像信息的中轴线的第二距离。典型地，通过计算第一侧边451图像、第二侧边452图像的横坐标与环境图像信息的中轴线的横坐标的差值分别计算第一距离和第二距离。
[0085]步骤S624之后，进入步骤S626，特征判断单元3153计算第一距离与第二距离的比值。
[0086]步骤S626之后，进入步骤S630，特征判断单元3153将计算的比值与预设比值进行比较。其中预设比值根据自动行走设备I与停靠站4正对时，第一侧边451、第二侧边452与环境图像信息的中轴线的距离计算得到。
[0087]步骤S630之后，进入步骤S632，特征判断单元3153判断计算的比值与预设比值是否相同，当判断结果为是时，进入步骤S634，当判断结果为否时，进入步骤S636。步骤S632中，可以是通过一次判断，也可以是通过多次判断来决定进入步骤S634或步骤S636。步骤S634中，第一判断组件315判断第一对接部41与第二对接部17正对，即自动行走设备I与停靠站4正对。步骤S636中，第一判断组件315判断第一对接部41与第二对接部17不正对，即自动行走设备I与停靠站4不正对。
[0088]以下结合如图9对被第一判断组件315获取图像的特定的特征部为第二种情形时，判断第一对接部41和第二对接部17时否正对，即自动行走设备I与停靠站4是否正对的一种较佳实施方式。
[0089]如图9所示的实施方式中，被第一判断组件315获取图像的特定的特征部为第一对接部41，其中，第一对接部41虽然包含第一端子411和第二端子412，但第一端子411和第二端子412集成在一个部件上，该部件具有中心部分。相应地，预设条件为，第一对接部41的中心部分图像位于环境图像信息的中轴线上。
[0090]具体的，如步骤S600所示，特征识别单元3151识别环境图像信息的中轴线，典型地，通过识别环境图像信息中个信息点的横坐标及纵坐标来确定中轴线。
[0091]步骤S600之后，进入步骤S602，特征识别单元3151识别停靠站4的第一对接部41图像中心部分的位置。具体识别方式同图7所示的实施方式，在此不再赘述。
[0092]步骤S602之后，进入步骤S604，特征判断单元3153计算第一对接部41图像中心部分至环境图像信息的中轴线的第一距离。典型地，通过计算第一对接部41图像的中心的横坐标与环境图像信息的中轴线的横坐标的差值计算第一距离。
[0093]步骤S604之后，进入步骤S612，特征判断单元3153判断第一距离是否为零，即第一对接部41图像的中心是否位于中轴线上。当判断结果为是时，进入步骤S614，当判断结果为否时，进入步骤S616。步骤S612中，可以是通过一次判断，也可以是通过多次判断来决定进入步骤S614或步骤S616。步骤S614中，特征判断单元3153判断自动行走设备I与停靠站4正对，即第一对接部41与第二对接部17正对。步骤S616中，特征判断单元3153判断自动行走设备I与停靠站4不正对，即第一对接部41与第二对接部17不正对。
[0094]本领域技术人员可以理解的是，根据被第一判断组件315获取图像的特定的特征部的结构的不同，第一判断组件315判断第一对接部41与第二对接部17是否正对的预设条件各不相同，在此不再一一赘述。
[0095]如前所述，第二判断组件317获取特定的特征部的图像，通过判断特定的特征部图像形成的尺寸是否为预设尺寸来判断第一对接部41与第二对接部17是否对接成功。本领域技术人员可以理解的是，被第二判断组件317获取图像的特定的特征部的结构不同，该特定的特征部图像形成的尺寸所指的含义也不相同。典型地，被第二判断组件317获取图像的特定的特征部的结构有两种情形，第一种情形为，该特定的特征部具有相互分离的第一部分和第二部分，第一部分和第二部分可以是一个结构或一个标识的两个相互分离的边缘，也可以是两个相互分离的结构或两个相互分离的标识；第二种情形为，该特定的特征部为一个独立的结构或标识。在第一种情形下，环境图像信息中第一部分图像与第二部分图像的之间形成第一间距，第二判断组件317通过判断第一间距是否为预设间距，判断环境图像信息中的特定的特征部图像形成的尺寸是否为预设尺寸。具体的，该特定的特征部可以为第一对接部41，且第一对接部41包括如图4所示的相互分离的第一端子411和第二端子412，该特定的特征部图像形成的尺寸为第一端子411图像和第二端子412图像形成的第一间距；该特定的特征部还可以为支架45，且支架45具有如图4所示的相互分离的第一侧边451和第二侧边452，该特定的特征部图像形成的尺寸为第一侧边451图像和第二侧边452图像形成的第一间距。在第二种情形下，第二判断组件317通过判断环境图像信息中的特定的特征部图像的大小是否为预设大小，判断环境图像信息中的特定的特征部图像形成的尺寸是否为预设尺寸。具体的，该特定的特征部可以为第一对接部41，其包括整合在一个整体结构上的第一端子和第二端子。特定的特征部图像形成的尺寸为第一对接部41的大小。
[0096]根据图3和图4可知，停靠站4沿不同方向在垂直于安装平面的二维平面上的投影各不相同，导致特定的特征部在环境图像信息中的位置和大小不同。此外，即使在同一方向上，由于自动行走设备I相对停靠站4的直线距离的不同，即图像采集装置15与停靠站4的直线距离的不同，使得环境图像信息中特征部图像的位置和大小不同。而当自动行走设备I与停靠站4对接成功时，即第二对接部17与第一对接部41对接成功时，特定的特征部图像在环境图像信息中的形成的尺寸为特定的特征部沿第一对接部41与第二对接部17正对方向上的投影形成的尺寸，或者与特定的特征部沿第一对接部41与第二对接部17正对方向上的投影形成的尺寸成一定比例，具体的比例大小根据图像采集装置15的参数、图像采集装置15在自动行走设备I上的安装位置、以及第一对接部41有所不同。因此，预设尺寸可以根据特征部沿第一对接部41与第二对接部17正对方向上的投影形成的尺寸设定。
[0097]为可靠确认第一对接部41与第二对接部17是否对接成功，第二判断组件317在第一次确认第一对接部41与第二对接部17对接成功后的预设时间段内，再次确认第一对接部41与第二对接部17是否对接成功。再次确认第一对接部41与第二对接部17是否对接成功的方法可以与首次确认是否对接成功的方法相同，也可以与首次确认是否对接成功的方法不相同。当再次确认是否对接成功的方法与首次确认是否对接成功的方法不相同时，可以通过设置检测装置检测自动行走设备I或停靠站4的电性参数来判断第一对接部41与第二对接部17是否对接成功。如可以通过设置检测装置检测能量存储单元13的能量状态，并判断在预设时间段内，能量存储单元13的能量状态的变化情况来判断是否对接成功，或通过在第一对接部41与第二对接部17中设置感应元件，通过感应元件的状态变化来判断是否对接成功，或者通过检测第一对接部41的电压等来判断是否对接成功。以通过能量存储单元13的能量状态来判断是否对接成功为例，图5所示的主控模块31进一步包括检测能量存储单元13的能量水平的能量检测装置319。能量检测装置319与第二判断组件317电性连接，第二判断组件317根据能量检测装置319传递的信号，再次判断第一对接部41与第二对接部17是否对接成功。在预设时间间隔内，当能量检测装置319检测到能量存储单元13的能量水平升高时，第二判断组件317判断第一对接部41与第二对接部17对接成功，当能量检测装置319检测到能量存储单元13的能量水平没有升高时，第二判断组件317判断第一对接部41与第二对接部17没有对接成功。
[0098]以下结合图10具体说明为实现自动行走设备I与停靠站4对接成功，即第一对接部41与第二对接部17对接成功，自动行走设备I的工作流程。
[0099]进入步骤S640，自动行走设备I进行初始化。
[0100]随后进入步骤S642，控制自动行走设备I启动行走。
[0101]步骤S642之后，进入步骤S644，启动图像采集装置15。
[0102]步骤S644之后，进入步骤S646，图像采集装置15开始采集自动行走设备I当前位置周围的环境图像信息，并将采集到的环境图像信息传递给主控模块31的第一判断组件315和第二判断组件317。本领域技术人员可以理解的是，图像采集装置15与主控模块31之间可以同过电性接触的方式进行信号传递，也可以通过非电性接触的方式进行信号传递，图像采集装置15可以设置在自动行走设备I上，也可以设置在自动行走设备I以外的其他地方。
[0103]步骤S646之后，进入步骤S648，主控模块31的第一判断组件315通过判断特定的特征部图像在环境图像信息中的位置是否满足预设条件来判断第一对接部41与第二对接部17是否正对，当判断结果为是时，进入步骤S652 ;反之，当判断结果为否时，进入步骤S650。具体的判断方法参见前述对第一判断组件315判断第一对接部41与第二对接部17是否正对判断的描述，在此不再赘述。
[0104]步骤S652中，主控模块31的控制组件313控制自动行走设备I沿直线行走，即沿第二对接部17与第一对接部41正对的方向行走。步骤S652之后，进入步骤S654。
[0105]步骤S650中，控制组件313控制自动行走设备I转动预设角度并继续行走，以便于图像采集装置15从新的角度采集停靠站4的图像信息，使得自动行走设备I可以再次尝试与第一对接部41正对。所述预设角度可以为自动行走设备I出厂设置的预设角度，也可以为控制组件313根据环境图像信息中特定的特征部图像的位置计算出的自动行走设备偏离第一对接部与第二对接部正对方向的偏移角度。步骤S650之后，返回步骤S646。
[0106]步骤S654中，第二判断组件317判断第一对接部41与第二对接部17是否对接成功，判断依据为，特定的特征部图像形成的尺寸是否为预设尺寸。其中，特定的特征部图像形成的尺寸代表的含义，及预设尺寸的设定方法参见前述说明，在此不再赘述。当判断结果为是时，进入步骤S656 ;当判断结果为否时，进入步骤S652。
[0107]步骤S656中，控制组件313控制自动行走设备I停止行走。
[0108]步骤S656之后，进入步骤S658。步骤S658中，第二判断组件317再次判断第一对接部41与第二对接部17是否对接成功。再次判断第一对接部41与第二对接部17是否对接成功的方法可以与首次判断对接是否成功的方向相同，也可以不相同。当不相同时，可以通过检测自动行走设备I或停靠站4的电性参数来再次判断是否对接成功。具体的判断方法参见前述再次判断是否对接成功的方法。步骤S658中，当判断结果为是时，进入步骤S660 ;反之，当判断结果为否时，进入步骤S650。
[0109]步骤S660中，控制组件313控制自动行走设备I保持停止行走的状态。
[0110]本发明中，自动行走设备I可以为智能割草机、骑式割草机、智能吸尘器等智能或半智能设备。停靠站4可以为控制平台、充电站等。
【权利要求】
1.一种自动行走设备与停靠站对接的对接方法，所述停靠站上设置有第一对接部，所述自动行走设备上设置有图像采集装置和第二对接部，图像采集装置采集自动行走设备当前位置的环境图像信息，第二对接部可选择地与第一对接部对接，其特征在于，所述对接方法包括如下步骤: a)通过所述环境图像信息，获取停靠站上至少一个特征部的图像； b)判断所述环境图像信息中的特定的特征部图像的位置是否满足预设条件； c)当步骤b)的判断结果为是时，确认第一对接部与第二对接部正对，控制自动行走设备朝停靠站直行； d)判断所述环境图像信息中的特定的特征部图像形成的尺寸是否为预设尺寸； e)当步骤d)的判断结果为是时，确认第一对接部与第二对接部对接成功。
2.根据权利要求1所述的对接方法，其特征在于，步骤b)中的特定的特征部与步骤d)中的特定的特征部为相同的特征部。
3.根据权利要求1所述的对接方法，其特征在于，所述特定的特征部为设置于停靠站上的特定结构。
4.根据权利要求1所述的对接方法，其特征在于，步骤b)中的特定的特征部包括第一部分和第二部分，第一部分和第二部分相互分尚，环境图像信息中第一部分图像与环境图像信息的中轴线的距离为第一距离，第二部分图像与环境图像信息的中轴线的距离为第二距离，所述预设条件为环境图像信息中第一部分图像和第二部分图像分别位于环境图像信息的中轴线的两侧，且第一距离与第二距离的比值为预设比值。
5.根据权利要求4所述的对接方法，其特征在于，所述预设比值为I。
6.根据权利要求4所述的对接方法，其特征在于，步骤b)中的特定的特征部为第一对接部，第一对接部包括第一端子和第二端子，特定的特征部的第一部分为第一端子，特定的特征部的第二部分为第二端子。
7.根据权利要求1所述的对接方法，其特征在于，步骤b)中的特定的特征部具有中心部分，所述预设条件为特定的特征部的中心部分图像位于环境图像信息的中轴线上。
8.根据权利要求1所述的对接方法，其特征在于，步骤d)中的特定的特征部包括第一部分和第二部分，第一部分和第二部分相互分尚，环境图像信息中第一部分图像与第二部分图像的之间形成第一间距，步骤d)中，通过判断第一间距是否为预设间距，判断环境图像信息中的特定的特征部图像形成的尺寸是否为预设尺寸。
9.根据权利要求8所述的对接方法，其特征在于，步骤d)中的特定的特征部为第一对接部，第一对接部包括第一端子和第二端子，特定的特征部的第一部分为第一端子，特定的特征部的第二部分为第二端子。
10.根据权利要求1所述的对接方法，其特征在于，步骤d)中，通过判断环境图像信息中的特定的特征部图像的大小是否为预设大小，判断环境图像信息中的特定的特征部图像形成的尺寸是否为预设尺寸。
11.根据权利要求1所述的对接方法，其特征在于，所述对接方法还包括如下步骤，bl)当步骤b)的判断结果为否时，计算自动行走设备偏离第一对接部与第二对接部正对方向的偏移角度，控制自动行走设备偏转所述偏移角度。
12.一种自动工作系统，包括自动行走设备与停靠站， 所述停靠站包括， 第一对接部，设置于停靠站的壳体表面，收容自动行走设备； 所述自动行走设备包括， 能量存储单元，为自动行走设备提供能量； 图像采集装置，采集自动行走设备周围的环境图像信息； 第二对接部，可选择地与第一对接部对接； 主控模块，接收环境图像信息，获取停靠站上至少一个特征部的图像，根据环境图像信息控制自动行走设备的行走，包括第一判断组件、第二判断组件以及控制组件，其特征在于， 第一判断组件，获取特定的特征部的图像，通过判断特定的特征部图像在环境图像信息中的位置是否满足预设条件来判断第一对接部与第二对接部是否正对； 第二判断组件，获取特定的特征部的图像，通过判断特定的特征部图像形成的尺寸是否为预设尺寸来判断第一对接部与第二对接部是否对接成功； 控制组件，根据第一判断组件和第二判断组件传递的信号控制自动行走设备的行走。
13.根据权利要求12所述的自动工作系统，其特征在于，被第一判断组件获取图像的特定的特征部与被第二判断组件获取图像的特定的特征部为相同的特征部。
14.根据权利要求12所述的自动工作系统，其特征在于，所述特定的特征部为设置于停靠站上的特定结构。
15.根据权利要求12所述的自动工作系统，其特征在于，被第一判断组件获取图像的特定的特征部具有相互分离的第一部分和第二部分，环境图像信息中第一部分图像与环境图像信息的中轴线的距离为第一距离，第二部分图像与环境图像信息的中轴线的距离为第二距离，所述预设条件为环境图像信息中第一部分图像和第二部分图像分别位于环境图像信息的中轴线的两侧，且第一距离与第二距离的比值为预设比值。
16.根据权利要求15所述的自动工作系统，其特征在于，所述预设比值为I。
17.根据权利要求15所述的自动工作系统，其特征在于，被第一判断组件获取图像的特定的特征部为第一对接部，第一对接部包括第一端子和第二端子，特定的特征部的第一部分为第一端子，特定的特征部的第二部分为第二端子。
18.根据权利要求13所述的自动工作系统，其特征在于，被第一判断组件获取图像的特定的特征部具有中心部分，所述预设条件为特定的特征部的中心部分图像位于环境图像信息的中轴线上。
19.根据权利要求12所述的自动工作系统，其特征在于，被第二判断组件获取图像的特定的特征部包括相互分离的第一部分和第二部分，环境图像信息中第一部分图像与第二部分图像的之间形成第一间距，第二判断组件通过判断第一间距是否为预设间距，判断环境图像信息中的特定的特征部图像形成的尺寸是否为预设尺寸。
20.根据权利要求19所述的自动工作系统，其特征在于，被第二判断组件获取图像的特定的特征部为第一对接部，第一对接部包括第一端子和第二端子，特定的特征部的第一部分为第一端子，特定的特征部的第二部分为第二端子。
21.根据权利要求12所述的自动工作系统，其特征在于，第二判断组件通过判断环境图像信息中的特定的特征部图像的大小是否为预设大小，判断环境图像信息中的特定的特征部图像形成的尺寸是否为预设尺寸。
22.根据权利要求12所述的自动工作系统，其特征在于，当第一判断组件的判断结果为否时，控制组件计算自动行走设备偏离第一对接部与第二对接部正对方向的偏移角度，控制自动行走设备偏转所述偏移角度，当第一判断组件的判断结果为是时，控制组件控制自动行走设备保持当前角度行走。
【文档编号】G05D3/12GK104252180SQ201310268530
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】田角峰, 刘瑜 申请人:苏州宝时得电动工具有限公司