充电装置、基于标签识别的充电接口对接方法及充电系统

文档序号:35036489发布日期:2023-08-05 21:14阅读:来源:国知局

技术特征:

1.充电装置,充电装置中设置有供机器人充电的充电接口,其特征在于,充电装置的表面设置一个目标图形标签和多个方向修正标签;

2.根据权利要求1所述充电装置,其特征在于,方向修正标签和目标图形标签沿着目标直线方向设置在充电装置的直立面;

3.根据权利要求2所述充电装置,其特征在于,目标图形标签的一侧设置的方向修正标签的摆放形式与目标图形标签的另一侧设置的方向修正标签的摆放形式不同;

4.根据权利要求2所述充电装置,其特征在于,一个方向修正标签是由一个三角形标签组成,三角形标签的两个顶点连成三角形标签的一条边,连成三角形标签的边的数量是数值3;

5.根据权利要求4所述充电装置,其特征在于,一个目标图形标签是以一个矩形标签为对称中心排列出来的规则多边形图形,在目标图形标签内,其对称中心的部分邻域没有分布矩形标签,以使其对称中心的外围分布的所有矩形标签不超出一圈;在该目标图形标签内,其对称中心的两侧邻域中分布的矩形标签的数量不同;

6.根据权利要求5所述充电装置,其特征在于,目标图形标签内设置三行矩形标签,经过对称中心的一行存在三个矩形标签,其中,目标图形标签的对称中心处设置的一个矩形标签且与充电装置的中轴线平行,另外两个矩形标签分居目标图形标签的对称中心的两侧;

7.根据权利要求4所述充电装置,其特征在于,在所述直立面内,一个三角形标签的覆盖面积大于一个矩形标签的覆盖面积;

8.基于标签识别的充电接口对接方法,其特征在于,充电接口对接方法用于控制机器人对权利要求1至7任一项所述充电装置进行定位和对接上所述充电装置的充电接口;

9.根据权利要求8所述充电接口对接方法,其特征在于,步骤c具体包括:判断标签图案与摄像头之间的距离、以及标签图案相对于摄像头的偏转角度是否满足预设定位条件,是则不设置新的预测位置点,否则设置新的预测位置点;

10.根据权利要求9所述充电接口对接方法,其特征在于,机器人在步骤a中基于标签图案的图形属性识别出方向修正标签,以使当前识别出的方向修正标签代表所述标签图案,并用于重复执行步骤a至步骤d;

11.根据权利要求10所述充电接口对接方法,其特征在于,在识别目标图形标签之前,机器人执行步骤a至步骤d的过程中,依次遍历已识别出的各个方向修正标签,以引导机器人从两侧的已识别的方向修正标签往中间的未识别区域移动;

12.根据权利要求11所述充电接口对接方法,其特征在于,机器人在识别出方向修正标签时,没有识别出矩形标签,进而没有识别到目标图形标签,此时,机器人处于第一预测位置点;

13.根据权利要求11所述充电接口对接方法,其特征在于,机器人在步骤a中基于标签图案的图形属性一次性从多个标签图案中识别出方向修正标签和/或目标图形标签,以获得被识别出的标签图案的顶点和被识别出的标签图案的图形属性;

14.根据权利要求13所述充电接口对接方法,其特征在于,在所述步骤c中,机器人在所述分居中间位置两侧且距离最近的摆放形式不同的两个方向修正标签的前方设置预测位置点,然后机器人依据当前设置的预测位置点相对于摄像头的偏转角度调整位姿并移动至当前设置的预测位置点,以拉近机器人与目标图形标签之间的距离;

15.根据权利要求14所述充电接口对接方法,其特征在于,机器人在步骤a中识别出目标图形标签后,进而识别到组成目标图形标签的各个矩形标签;

16.根据权利要求8所述充电接口对接方法,其特征在于,机器人将一个方向修正标签识别为由一个三角形标签组成,并通过三角形标签的顶点确定三角形标签的边长;目标图形标签的一侧设置的方向修正标签的摆放形式与目标图形标签的另一侧设置的方向修正标签的摆放形式不同;目标图形标签的每侧设置的各个方向修正标签都是沿着一直线方向等间隔设置在充电装置表面;

17.根据权利要求16所述充电接口对接方法,其特征在于,基于标签图案的图形属性一次性从多个标签图案中识别出方向修正标签和/或目标图形标签的方法包括:

18.根据权利要求17所述充电接口对接方法,其特征在于,所述标签图案中,机器人将与目标直线方向成一定倾斜角度的边记为该标签图案的待测边;步骤b中所述的标签图案与摄像头之间的距离包括第一检测点所在的待测边到摄像头的距离和第二检测点所在的待测边到摄像头的距离;步骤b中所述的单目测距原理包括小孔成像模型;

19.根据权利要求18所述充电接口对接方法,其特征在于,在所述步骤b中,利用单目测距原理计算标签图案与摄像头之间的距离、以及标签图案相对于摄像头的偏转角度的方法包括:

20.根据权利要求19所述充电接口对接方法,其特征在于,标签图案表示为三角形标签时,所述相邻两个目标检测点是三角形标签的底边的两个顶点,其中,每个三角形标签对应的目标检测点都是沿着所述目标直线方向分布在待测物体平面中;一个三角形标签中的沿着与所述目标直线方向成第一夹角分布的两个顶点的连线记为第一检测点所在的待测边,同一个三角形标签中的沿着与所述目标直线方向成第二夹角分布的两个顶点的连线记为第二检测点所在的待测边,其中,第二夹角与第一夹角的角度和值等于180度。

21.根据权利要求20所述充电接口对接方法,其特征在于,若三角形标签的任意一条待测边不与目标直线方向不垂直,则三角形标签的任意一条待测边在摄像头中畸变,以使机器人利用小孔成像模型计算出的三角形标签与摄像头之间的距离存在测距误差;

22.根据权利要求21所述充电接口对接方法,其特征在于,三角形标签的任意一条待测边不与目标直线方向不垂直,矩形标签的任意一条待测边垂直于所述目标直线方向的情况下,机器人通过重复执行步骤a至步骤d,先识别位于矩形标签两侧的各个三角形标签,并计算各个三角形标签与摄像头之间的距离、以及三角形标签相对于摄像头的偏转角度,再识别矩形标签,并计算矩形标签与摄像头之间的距离、以及矩形标签相对于摄像头的偏转角度。

23.根据权利要求13所述充电接口对接方法,其特征在于,在所述步骤c中,机器人从经过摄像头分别到未识别区域两侧的已识别的摆放形式不同的三角形标签的待测边的垂线段所成的夹角当中,选择出角度最小的夹角所成的区域,再在当前选择出的角度最小的夹角所成的区域内设置所述预测位置点;

24.根据权利要求23所述充电接口对接方法,其特征在于,机器人识别出目标图形标签中的矩形标签后,机器人通过执行步骤d往靠近所述目标图形标签的中心位置处的矩形标签的方向移动的过程中,若依据当前识别矩形标签相对于摄像头的偏转角度检测到机器人是位于所述目标图形标签的中心位置处的矩形标签的左侧,则机器人向右移动至新的预测位置点处;或者;若依据当前识别矩形标签相对于摄像头的偏转角度检测到机器人是位于所述目标图形标签的中心位置处的矩形标签的右侧,则机器人向左移动至新的预测位置点处;直至在最新确定的预测位置点处判断到所述位于目标图形标签的中心位置处的矩形标签与摄像头之间的距离是已识别出的各个矩形标签与摄像头之间的距离当中数值最小的一组距离,并确定当前识别的目标图形标签与摄像头之间的距离满足预设定位条件;机器人确定当前识别的目标图形标签与摄像头之间的距离满足预设定位条件的同时,机器人通过旋转的方式将摄像头的光轴调整为垂直于所述待测物体平面,以使机器人的移动方向变为平行于所述目标图形标签的中心位置处的矩形标签的垂直方向且指向矩形标签,进而确定当前识别的目标图形标签相对于摄像头的偏转角度满足预设定位条件;

25.根据权利要求20所述充电接口对接方法,其特征在于,当机器人从待测物体平面中识别到所述相邻两个目标检测点,则计算待测物体平面中的相邻两个目标检测点之间的距离ux与待测物体平面的倾斜角度的正弦值的乘积ux*sin(ax),再将ux*sin(ax)设置为相邻两个目标检测点的连线在摄像头中畸变所产生的测距误差;

26.根据权利要求25所述充电接口对接方法,其特征在于,机器人通过执行所述步骤d来更新所述预测位置点,并移动至最新的预测位置点,以使机器人在获取到的所述标签图案畸变所产生的测距误差变小;直至最新设置出的预测位置点是充电接口在机器人行走平面中占据的位置点,以及机器人的移动方向是平行于所述目标图形标签所在平面的垂直方向且指向所述目标图形标签时,相邻两个目标检测点的连线在摄像头中畸变所产生的测距误差落入预先设定的目标误差范围内,其中,预先设定的目标误差范围内包括数值0。

27.根据权利要求26所述充电接口对接方法,其特征在于,机器人获得的所述相邻两个目标检测点之间的距离小于0.5*(dx1+dx2)时,机器人将相邻两个目标检测点的连线在摄像头中畸变所产生的测距误差设置为等于数值0。

28.一种充电系统,其特征在于,该充电系统包括机器人与权利要求1至7任一项所述充电装置,机器人被配置为执行权利要求8所述基于标签识别的充电接口对接方法,以使机器人对接上充电接口并进行充电;其中,机器人装配单目摄像头,用于采集充电装置表面设置的多个标签。


技术总结
本申请公开充电装置、基于标签识别的充电接口对接方法及充电系统,充电装置中设置有供机器人充电的充电接口,充电装置的表面设置一个目标图形标签和多个方向修正标签;目标图形标签用于表示充电装置的充电接口的标签,多个方向修正标签分布在目标图形标签的两侧,以引导机器人从两侧的方向修正标签往目标图形标签移动;目标图形标签所在平面的垂直方向表示充电接口的朝向,以对应机器人对接充电接口的方向。所述充电接口对接方法用于控制机器人对所述充电装置进行定位和对接上所述充电装置的充电接口。所述充电系统包括机器人与所述充电装置。

技术研发人员:赵毓斌,周和文,杜雨阳,渠松松,游思遐,黄惠保
受保护的技术使用者:中山大学
技术研发日:
技术公布日:2024/1/14
当前第2页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1