一种移动机器人自动充电的对准方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种移动机器人自动充电的对准方法及系统，其中，包括：机器人运动至距漫反射板的预设距离范围内，以预设角速度逆时针匀速原地转动；红外传感器接收到漫反射板反射回的红外信号确定充电桩的方位；获取机器人与充电桩的距离；判断距离是否等于预设距离；若是，获取距离作为第一距离，并控制机器人顺时针原地转动预设角度a，采用测距传感器测试第一转动位置于充电桩的第二距离；控制机器人逆时针原地转动两个预设角度2a，采用测距传感器测试第二转动位置于充电桩的第三距离；基于第一距离、第二距离和第三距离获取当前机器人相对于充电桩的位置，调整对准充电桩。在本发明专利技术实施例中，使得机器人快速对准充电桩，实现快速充电对接。

A Method and System of Automatic Charging for Mobile Robot

The invention discloses an automatic charging alignment method and system for mobile robots, which includes: the robot moves within the preset distance from the diffuse reflector board, rotates in situ at the preset angular velocity counterclockwise and uniformly; the infrared sensor receives the infrared signal reflected from the diffuse reflector board to determine the direction of the charging pile; the distance between the robot and the charging pile is obtained; and the distance between the robot and the charging pile is judged. It is equal to the preset distance; if the distance is obtained as the first distance, and the preset angle a is controlled to rotate clockwise in situ, the first rotating position is measured at the second distance of the charging pile by the distance sensor; the two preset angles 2a are controlled to rotate counterclockwise in situ, and the second rotating position is measured at the third distance of the charging pile by the distance sensor; based on the first distance and the third distance of the charging pile. The second distance and the third distance acquire the position of the current robot relative to the charging pile, and adjust the alignment of the charging pile. In the embodiment of the invention, the robot is quickly aligned with the charging pile to realize rapid charging docking.

【技术实现步骤摘要】
一种移动机器人自动充电的对准方法及系统
本专利技术涉及机器人自动充电
，尤其涉及一种移动机器人自动充电的对准方法及系统。
技术介绍
目前这两类元件比较成熟，但是对精度的要求越高，价格也会越高，而且价格会随着精度等级出现阶梯的增高；目前没有发现以红外漫反射开关搭配超声波测距来实现移动机器人自动充电对准的产品。现有采用对射型的红外对准方式，在充电桩上安装若干红外发射管，在机器人上安装若干红外接收管，通过每一个红外接收管是否接收到充电桩上对应的发射管发出的信号，来确定是否对准；采用红外收发对准的方式需要在充电桩上安装若干红外发射管，增加充电桩开发难度；对准点比较难找，角度范围小，增加寻找时间；特别对于成本有要求的简易充电桩，也增加了成本的投入。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种移动机器人自动充电的对准方法及系统，只需要在充电桩上嵌入一块漫反射板，就能实现机器人和充电桩的快速对准，成本较低，并且对准时间短，对准精度高。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种移动机器人自动充电的对准方法，包括：充电桩和机器人；其中，所述充电桩包括漫反射板、充电桩电极，所述机器人包括红外传感器、测距传感器和底盘充电电极；所述漫反射板安装在充电桩平滑面上，所述充电桩电极设置在所述漫反射板垂直相同位置的下方，所述红外传感器和所述测距传感器垂直设置在所述底盘充电电极上方，所述漫反射板与所述红外传感器在同一水平面上；所述方法包括：机器人运动至所述漫反射板对红外光漫反射角度预设距离范围内，以固定的预设角速度逆时针匀速原地转动；所述红外传感器接收到所述漫反射板反射回的红外信号，基于所述漫反射板反射回的红外信号确定所述充电桩的方位；将所述机器人调整至对准所述充电桩的姿态，启动所述测距传感器进行距离测量，获取所述机器人与所述充电桩的距离；判断所述距离是否等于预设距离；若是，获取所述距离作为第一距离，并控制所述机器人顺时针原地转动预设角度a，采用所述测距传感器测试第一转动位置于所述充电桩的第二距离；控制所述机器人逆时针原地转动两个预设角度2a，采用所述测距传感器测试第二转动位置于所述充电桩的第三距离；基于所述第一距离、第二距离和第三距离获取当前机器人相对于所述充电桩的位置；基于当前机器人相对于所述充电桩的位置调整所述机器人位置，对准所述充电桩。可选的，所述充电桩平滑面的宽度大于或等于30mm。可选的，所述基于所述第一距离、第二距离和第三距离获取当前机器人相对于所述充电桩的位置包括：利用第一距离、第二距离和第三距离之间的大小关系确定当前机器人相对于所述充电桩的位置。可选的，所述利用第一距离、第二距离和第三距离之间的大小关系确定当前机器人相对于所述充电桩的位置包括：若第一距离大于第二距离，且第二距离大于第三距离，则确定当前机器人处于正对充电桩的左边位置；若第一距离小于第二距离，且第二距离小于第三距离，则确定当前机器人处于正对充电桩的右边位置；若第一距离大于第二距离，且第一距离等于第三距离，则确定当前机器人处于正对充电桩的位置。可选的，所述基于当前机器人相对于所述充电桩的位置调整所述机器人位置包括：判断当前机器人相对于所述充电桩的位置为左边位置或者右边位置；若判断为左边位置，则根据当前机器人相对于所述充电桩的位置为左边位置计算所述机器人所需运动调整的第一直线距离，基于第一直线距离控制所述机器人运动调整相对于所述充电桩的位置；若判断为右边位置，则根据当前机器人相对于所述充电桩的位置为右边位置计算所述机器人所需运动调整的第二直线距离，基于第二直线距离控制所述机器人运动调整相对于所述充电桩的位置。可选的，所述根据当前机器人相对于所述充电桩的位置为左边位置计算所述机器人所需运动调整的第一直线距离，基于第一直线距离控制所述机器人运动调整相对于所述充电桩的位置包括：根据所述第一距离、第二距离和预设角度a利用三角函数余弦定理计算出第四距离；基于三角函数余弦定理计算出第四距离与第二距离形成的夹角b的大小；基于所述夹角b的大小计算出所述机器人所需运动调整的第一直线距离；控制所述机器人顺时针原地旋转b+a度之后，直线位移第一直线距离；控制所述机器人逆时针原地旋转90度，完成所述机器人相对于所述充电桩的位置调整。可选的，所述根据当前机器人相对于所述充电桩的位置为右边位置计算所述机器人所需运动调整的第二直线距离，基于第二直线距离控制所述机器人运动调整相对于所述充电桩的位置包括：根据所述第一距离、第二距离和预设角度a利用三角函数余弦定理计算出第五距离；基于三角函数余弦定理计算出第五距离与第二距离形成的夹角c的大小；基于所述夹角c的大小计算出所述机器人所需运动调整的第二直线距离；控制所述机器人逆时针原地旋转c-a度之后，直线位移第二直线距离；控制所述机器人顺时针原地旋转90度，完成所述机器人相对于所述充电桩的位置调整。可选的，所述方法还包括：若所述距离不等于所述预设距离，则控制所述机器人运动调至与所述充电桩的距离在所述预设距离位置上，重新启动所述测距传感器进行距离测量，并更新所述机器人与所述充电桩的距离，继续判断更新后的距离是否等于所述预设距离。另外，本专利技术实施例还提供了一种移动机器人自动充电的对准系统，所述对准系统包括：充电桩和机器人；其中，所述充电桩包括漫反射板、充电桩电极，所述机器人包括红外传感器、测距传感器和底盘充电电极；所述漫反射板安装在充电桩平滑面上，所述充电桩电极设置在所述漫反射板垂直相同位置的下方，所述红外传感器和所述测距传感器垂直设置在所述底盘充电电极上方，所述漫反射板与所述红外传感器在同一水平面上；其中，所述充电桩的漫反射板用于反射所述机器人上的所述红外传感器发射的红外光；所述机器人用于运动至所述漫反射板对红外光漫反射角度预设距离范围内，以固定的预设角速度逆时针匀速原地转动；所述红外传感器接收到所述漫反射板反射回的红外信号，基于所述漫反射板反射回的红外信号确定所述充电桩的方位；将所述机器人调整至对准所述充电桩的姿态，启动所述测距传感器进行距离测试，获取所述机器人与所述充电桩的第一距离；判断所述距离是否等于预设距离；若是，获取所述距离作为第一距离，，并控制所述机器人顺时针原地转动预设角度a，采用所述测距传感器测试第一转动位置于所述充电桩的第二距离；控制所述机器人逆时针原地转动两个预设角度2a，采用所述测距传感器测试第二转动位置于所述充电桩的距离第三距离；基于所述第一距离、第二距离和第三距离获取当前机器人相对于所述充电桩的位置；基于当前机器人相对于所述充电桩的位置调整所述机器人位置，对准所述充电桩。在本专利技术实施例中，通过在充电桩上嵌入一块漫反射板，即可达到目的，所采用的元件较少，成本较低，易于安装，并且在机器人和充电桩之间对准时，机器人的运动有效范围较大，容易找准，可以实现机器人快速对准充电桩，并且对准的时候校正时间短，对准精度高，节省对准时间，增加用户的使用体验。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动机器人自动充电的对准方法，其特征在于，包括：充电桩和机器人；其中，所述充电桩包括漫反射板、充电桩电极，所述机器人包括红外传感器、测距传感器和底盘充电电极；所述漫反射板安装在充电桩平滑面上，所述充电桩电极设置在所述漫反射板垂直相同位置的下方，所述红外传感器和所述测距传感器垂直设置在所述底盘充电电极上方，所述漫反射板与所述红外传感器在同一水平面上；所述方法包括：机器人运动至所述漫反射板对红外光漫反射角度预设距离范围内，以固定的预设角速度逆时针匀速原地转动；所述红外传感器接收到所述漫反射板反射回的红外信号，基于所述漫反射板反射回的红外信号确定所述充电桩的方位；将所述机器人调整至对准所述充电桩的姿态，启动所述测距传感器进行距离测量，获取所述机器人与所述充电桩的距离；判断所述距离是否等于预设距离；若是，获取所述距离作为第一距离，并控制所述机器人顺时针原地转动预设角度a，采用所述测距传感器测试第一转动位置于所述充电桩的第二距离；控制所述机器人逆时针原地转动两个预设角度2a，采用所述测距传感器测试第二转动位置于所述充电桩的第三距离；基于所述第一距离、第二距离和第三距离获取当前机器人相对于所述充电桩的位置；基于当前机器人相对于所述充电桩的位置调整所述机器人位置，对准所述充电桩。...

【技术特征摘要】
1.一种移动机器人自动充电的对准方法，其特征在于，包括：充电桩和机器人；其中，所述充电桩包括漫反射板、充电桩电极，所述机器人包括红外传感器、测距传感器和底盘充电电极；所述漫反射板安装在充电桩平滑面上，所述充电桩电极设置在所述漫反射板垂直相同位置的下方，所述红外传感器和所述测距传感器垂直设置在所述底盘充电电极上方，所述漫反射板与所述红外传感器在同一水平面上；所述方法包括：机器人运动至所述漫反射板对红外光漫反射角度预设距离范围内，以固定的预设角速度逆时针匀速原地转动；所述红外传感器接收到所述漫反射板反射回的红外信号，基于所述漫反射板反射回的红外信号确定所述充电桩的方位；将所述机器人调整至对准所述充电桩的姿态，启动所述测距传感器进行距离测量，获取所述机器人与所述充电桩的距离；判断所述距离是否等于预设距离；若是，获取所述距离作为第一距离，并控制所述机器人顺时针原地转动预设角度a，采用所述测距传感器测试第一转动位置于所述充电桩的第二距离；控制所述机器人逆时针原地转动两个预设角度2a，采用所述测距传感器测试第二转动位置于所述充电桩的第三距离；基于所述第一距离、第二距离和第三距离获取当前机器人相对于所述充电桩的位置；基于当前机器人相对于所述充电桩的位置调整所述机器人位置，对准所述充电桩。2.根据权利要求1所述的对准方法，其特征在于，所述充电桩平滑面的宽度大于或等于30mm。3.根据权利要求1所述的对准方法，其特征在于，所述基于所述第一距离、第二距离和第三距离获取当前机器人相对于所述充电桩的位置包括：利用第一距离、第二距离和第三距离之间的大小关系确定当前机器人相对于所述充电桩的位置。4.根据权利要求3所述的对准方法，其特征在于，所述利用第一距离、第二距离和第三距离之间的大小关系确定当前机器人相对于所述充电桩的位置包括：若第一距离大于第二距离，且第二距离大于第三距离，则确定当前机器人处于正对充电桩的左边位置；若第一距离小于第二距离，且第二距离小于第三距离，则确定当前机器人处于正对充电桩的右边位置；若第一距离大于第二距离，且第一距离等于第三距离，则确定当前机器人处于正对充电桩的位置。5.根据权利要求1所述的对准方法，其特征在于，所述基于当前机器人相对于所述充电桩的位置调整所述机器人位置包括：判断当前机器人相对于所述充电桩的位置为左边位置或者右边位置；若判断为左边位置，则根据当前机器人相对于所述充电桩的位置为左边位置计算所述机器人所需运动调整的第一直线距离，基于第一直线距离控制所述机器人运动调整相对于所述充电桩的位置；若判断为右边位置，则根据当前机器人相对于所述充电桩的位置为右边位置计算所述机器人所需运动调整的第二直线距离，基于第二直线距离控制所述机器人运动调整相对于所述充电桩的位置。6.根据权利要求5所述的对准方法，其特征在于，所述根据当前机器人相对于所述充电桩的位置为左边位置计算所述机器人所需运动调整...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾世藩，周广兵，李文威，陈再励，吴亮生，
申请(专利权)人：华南智能机器人创新研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44