一种机器人自动回充系统及方法与流程

本发明涉及机器人技术领域，尤其是指一种机器人自动回充系统及方法。

背景技术：

移动机器人(包括自动扫地机、服务机器人等)都会有一个充电装置，在机器人电池电量低时会回到充电装置附近，自动对接充电装置，实现电池自动回充功能。

现在市面上绝大部分移动机器人都采用红外定位技术(比如专利：机器人自动回充电的方法和装置（申请号：201711218723.9）,清洁机器人自动回充方法（申请号：201810136689.9），一种机器人自动回充充电座（申请号：201721741189.5），采用四个麦克纳姆轮的机器人自动回充方法（申请号：201810054779.3），采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置（申请号：201810055360.x））等。但此类专利的缺点是：这类技术必须在充电装置上安装一个或者多个红外线发射装置，同时在移动机器人上安装一个或者多个红外线接收装置。传感器的增加无疑增加了机器人的成本，同时由于充电装置在实际使用时往往放在墙角等处，工作环境多尘，容易影响红外传感器的工作精度，甚至使之失效。

现有技术二：现在行业内也有极少数采用在充电装置上加装特殊轮廓模块，然后用轮廓识别技术去识别模块并定位充电装置的方法（基于轮廓识别技术的高效率低成本自动回充系统和方法（申请号：201710918417.x）），但此专利的缺点是：在充电装置上加装特殊轮廓模块，同样增加了充电装置的成本。而且这个特殊轮廓模块为了做到其轮廓的特殊性，往往导致其与原充电装置外观不协调，影响产品美观。特殊轮廓装置还往往成为灰尘杂质堆积的场所，增加产品后期维护清洁难度。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中移动机器人在需要充电的时候寻找充电装置效率较低，成本较高，维护不便的缺陷，提供一种机器人自动回充系统及方法。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：

一种机器人自动回充系统，包括机器人和充电装置，机器人设有激光模块、解算模块和移动机构，激光模块用于发射激光获取充电装置的位置，激光模块还与解算模块相连接，解算模块用于接收激光模块的反馈信号并发送信号至移动机构，移动机构用于控制机器人移动。激光模块在平时工作是可以用于机器人的定位导航，当机器人电池电量较低时，解算模块开始启动自动回充算法，寻找并定位充电装置，并控制移动机构，使机器人与充电装置对接充电。因此，本装置其实是机器人定位导航系统的自然延伸，在机器人本体上不需要外加其他传感器，只需要在解算模块中运行特定的自动回充算法即可。

作为一种优选方案，充电装置整体呈长方体形状，长方体一侧边设有用于充电的接触金属片。长方体形状的充电装置便于机器人识别。

作为一种优选方案，长方体形状的侧边长度与底边较长边的长度比是2.5:1-4:1。

作为一种优选方案，长方体一侧边设有若干个凹槽，所述的机器人上设有若干个与凹槽匹配的凸起装置，凸起装置与凹槽互相卡接。这样的设计使充电装置的特征更加明显，便于机器人将充电装置和其他物体区分，提高了机器人找到充电装置的效率。

作为一种优选方案，机器人上设有计时装置，计时装置与解算模块相连接。当机器人接触到认为的充电装置是及时装置开始计时，当计时超过设定的时间后，若已经开始充电，则认为已经找到正确的充电装置；若未开始充电则认为未找到正确的充电装置，需要重新开始寻找。

作为一种优选方案，机器人上设有报警装置，报警装置与解算模块相连接。当在一定的时间内始终未找到充电装置，则报警装置报警提醒相关人员。

一种机器人自动回充方法，基于一种机器人自动回充系统，包括以下步骤：

步骤1，机器人检测到自身电量不足，激光模块启动发射激光开始寻找充电装置；

步骤2，激光模块接收激光的反射光，解算模块接收激光模块的反射光信号，根据激光模块的反射光信号测得障碍物的距离，进而得到障碍物的二维轮廓；

步骤3，解算模块将障碍物的二维轮廓和预设的充电装置的二维轮廓进行比对，若障碍物的二维轮廓和预设的充电装置的二维轮廓误差地域设定的阈值，则判断此障碍物为充电装置；

步骤4，解算模块发送控制信号至移动机构，移动机构控制机器人移动至充电装置进行充电。

作为一种优选方案，所述的步骤1中，机器人根据导航定位算法确定充电装置的大致位置，然后机器人设置扇形区域为激光模块发射激光区域，扇形区域内包括有充电装置；所述的步骤2中，获取障碍物的二维轮廓的具体方法为建立以机器人当前位置为中心的坐标系，采用直线提取算法，提取扇形区域中的直线段；所述的步骤3具体为，解算模块将障碍物的二维轮廓和预设的充电装置的二维轮廓进行比对，若直线段长度与充电装置的长度误差小于设定的阈值，则判断此障碍物为充电装置。

一般机器人上装有的激光装置探测距离较大，这也导致在激光扫出来的二维轮廓图中，有众多的干扰小线段会被误认为是充电装置。同时由于机器人在启动充电装置之前往往由其特定的导航定位算法控制移动到充电装置附近。

作为一种优选方案，所述的步骤2中，在获取障碍物的二维轮廓前，系统通过滤波算法过滤掉扇形区域内的激光噪声点。为了排除不必要的干扰，以及减小自动回充定位算法的计算量，可以基于滤波思想并且用滤波算法过滤掉此区域内的激光噪声点。

本发明的有益效果是，机器人自动回充系统及方法能使机器人在电量不足时通过自动回充算法快速找到充电装置，回充算法做了简化，节约了成本的同时效率也大大提高。

附图说明

图1是本发明的一种电路原理连接图。

图2是本发明充电装置结构示意图。

其中：1、机器人，2、充电装置，11、激光模块，12、解算模块，13、移动机构，14、计时装置，15、报警装置，21、接触金属片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。

实施例：一种机器人自动回充系统，如图1所示，包括机器人1和充电装置2，机器人设有激光模块11、解算模块12和移动机构13，激光模块用于发射激光获取充电装置的位置，激光模块还与解算模块相连接，解算模块用于接收激光模块的反馈信号并发送信号至移动机构，移动机构用于控制机器人移动。充电装置整体呈长方体形状，长方体一侧边设有用于充电的接触金属片21，长方体形状的侧边长度与底边较长边的长度比是3:1。机器人上设有计时装置14，计时装置与解算模块相连接。机器人上设有报警装置15，报警装置与解算模块相连接。

一种机器人自动回充方法，基于一种机器人自动回充系统，包括以下步骤：

作为一种优选方案，步骤1，机器人检测到自身电量不足，激光模块启动发射激光开始寻找充电装置；

步骤2，激光模块接收激光的反射光，解算模块接收激光模块的反射光信号，根据激光模块的反射光信号测得障碍物的距离，进而得到障碍物的二维轮廓；

步骤3，解算模块将障碍物的二维轮廓和预设的充电装置的二维轮廓进行比对，若障碍物的二维轮廓和预设的充电装置的二维轮廓误差地域设定的阈值，则判断此障碍物为充电装置；

步骤4，解算模块发送控制信号至移动机构，移动机构控制机器人移动至充电装置进行充电。

所述的步骤1中，机器人根据导航定位算法确定充电装置的大致位置，然后机器人设置扇形区域为激光模块发射激光区域，扇形区域内包括有充电装置；所述的步骤2中，获取障碍物的二维轮廓的具体方法为建立以机器人当前位置为中心的坐标系，采用直线提取算法，提取扇形区域中的直线段；所述的步骤3具体为，解算模块将障碍物的二维轮廓和预设的充电装置的二维轮廓进行比对，若直线段长度与充电装置的长度误差小于设定的阈值，则判断此障碍物为充电装置。

所述的步骤2中，在获取障碍物的二维轮廓前，系统通过滤波算法过滤掉扇形区域内的激光噪声点。

实施例2，一种机器人自动回充系统及方法，其原理和实施方法与实施例1基本相同，不同之处在于长方体一侧边设有若干个凹槽，所述的机器人上设有若干个与凹槽匹配的凸起装置，凸起装置与凹槽互相卡接。