回桩方法、装置及割草机器人制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种回桩方法、装置及割草机器人。方法用于引导割草机器人回到充电桩，割草机器人上配置有图像采集装置，充电桩上分布有特征标识，方法包括：获取割草机器人的图像采集装置在充电桩的桩前区域内采集的可用图像帧，图像帧中识别出的特征标识的数量大于或等于N，N为取值大于或等于3的正整数；根据识别出的特征标识在图像帧中的二维坐标、特征标识在世界坐标系内的三维坐标、以及图像采集装置的成像参数，确定割草机器人相对充电桩的相对位姿；根据相对位姿，驱动割草机器人回到充电桩。驱动割草机器人回到充电桩。驱动割草机器人回到充电桩。

【技术实现步骤摘要】
回桩方法、装置及割草机器人


[0001]本专利技术涉及园艺设备
，尤其涉及一种回桩方法、装置及割草机器人。

技术介绍

[0002]割草机器人能够实现自动对草坪等进行修剪，从而减少对人工的时间占用。割草机器人可按照输入指令在无人操作的情况下完成回桩充电的行为，以此减轻了用户负担，节约了时间。
[0003]现有的割草机器人回桩技术，大多基于GPS定位、引导线引导、虚拟边界巡边等方式。例如，在室内使用场景中，割草机器人通常使用红外线、超声波的感应回桩技术或基于建图中虚拟边界引导方式回桩。这种红外线、超声波的回桩方式误触几率较大，受环境噪声影响严重。
[0004]在室外使用场景中，割草机器人则多基于GPS定位和桩前电磁引导线辅助引导完成精准回桩。这种基于GPS定位的回桩方式不但对信号强弱与信号精度有较高要求，同时桩前的辅助电磁引导线也有一定的材料成本与运输成本。
[0005]综上现有的割草机器人自动回桩的成本较高、难度较大，稳定性不足。

技术实现思路

[0006]鉴于上述问题，提出了本专利技术实施例，其提供一种回桩方法、装置及割草机器人，以至少解决现有的割草机器人回桩困难的问题。
[0007]本专利技术的一个或者多个实施例提供一种回桩方法，所述方法用于引导割草机器人回到充电桩，所述割草机器人上配置有图像采集装置，所述充电桩上分布有特征标识，所述方法包括：获取所述割草机器人的图像采集装置在所述充电桩的桩前区域内采集的可用图像帧，所述图像帧中识别出的特征标识的数量大于或等于N，所述N为取值大于或等于3的正整数；根据识别出的所述特征标识在所述图像帧中的二维坐标、所述特征标识在世界坐标系内的三维坐标、以及所述图像采集装置的成像参数，确定所述割草机器人相对所述充电桩的相对位姿；根据所述相对位姿，驱动所述割草机器人回到所述充电桩。
[0008]根据本申请的另一方面，提供一种回桩装置，所述装置用于引导割草机器人回到充电桩，所述割草机器人上配置有图像采集装置，所述充电桩上分布有特征标识，所述装置包括：获取模块，用于获取所述割草机器人的图像采集装置在所述充电桩的桩前区域内采集的可用图像帧，所述图像帧中识别出的特征标识的数量大于或等于N，所述N为取值大于或等于3的正整数；确定模块，用于根据识别出的所述特征标识在所述图像帧中的二维坐标、所述特征标识在世界坐标系内的三维坐标、以及所述图像采集装置的成像参数，确定所述割草机器人相对所述充电桩的相对位姿；驱动模块，用于根据所述相对位姿，驱动所述割草机器人回到所述充电桩。
[0009]根据本申请的另一方面，提供一种割草机器人，包括控制器，所述控制器用于执行上述的方法。
[0010]根据本申请的另一方面，提供一种计算机存储介质，其中，所述计算机存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。
[0011]通过该方法利用图像采集装置在桩前区域内采集的可用图像帧识别出特征标识的二维坐标，继而结合特征标识在世界坐标系内的三维坐标、以及所述图像采集装置的成像参数可以准确地确定出割草机器人和充电桩之间的相对位姿，进而根据相对位姿引导割草机器人准确地回桩，这样利用特征标识进行定位保证了定位准确性，而且视觉成像不会受到环境中的其他电磁波和信号的噪声干扰，保证了准确性和可靠性，要不需要额外铺设引导线，同时客服了GPS定位误差的缺陷，充分保证了回桩准确性。
附图说明
[0012]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，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。
[0013]图1A为本申请的实施例一的回桩方法的步骤流程示意图；
[0014]图1B为本申请的实施例一的一种特征标识分布的示意图；
[0015]图1C为本申请的实施例一的另一种特征标识分布的示意图；
[0016]图1D为本申请的实施例一的桩前区域的示意图；
[0017]图1E为本申请的实施例一的步骤S102的子步骤的流程示意图；
[0018]图2为本申请的实施例二提供的回桩装置的结构框图。
具体实施方式
[0019]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]为了便于说明和理解，在对回桩方法进行说明之前，对割草机器人的结构和工作场景进行简略说明如下：
[0021]在本实施例中，割草机器人可以是自动割草机，其包括主体、图像采集装置(也可以称为视觉采集装置)、导航位置估计装置、视觉位置估计装置和自主移动装置等几大部分。
[0022]其中，主体包括壳体和割草刀组件等，割草刀组件用于对草坪中的草进行修剪，使其处于适当高度。自主移动装置包括驱动轮、驱动电机和电机控制器等，电机控制器与驱动电机连接，以控制驱动电机转动，继而带动驱动轮运动，从而实现割草机器人的前进、后退和转向等。
[0023]图像采集装置可以包括摄像机、照相机等等。不同结构的图像采集装置的成像参数可以不同，例如，成像参数包括光圈、焦距、光轴等等。
[0024]导航位置估计装置用于对割草机器人进行定位，继而根据定位结果驱动割草机器人移动。
[0025]视觉位置估计装置可以用于对图像采集装置采集的图像帧进行处理，继而根据图像帧估计出割草机器人相对充电桩的相对位姿，从而根据相对位姿对割草机器人进行导航，驱动其移动。需要说明的是，视觉位置估计装置可以是独立的、具有计算能力的芯片，也可以是与其他装置公用的芯片，对此不作限制。
[0026]如图1B和图1C所示，充电桩(图1B中标号10)上设置有Q个特征标识(图1B中标号20)，Q大于或等于2，且为正整数。特征标识可以是任何适当的、能够进行标识的图案、形状或者结构等，对此不作限制。例如，特征标识可以是设置在充电桩上的三角形凸起，或者为圆点、矩形图案、二维码或者是线段、圆弧等，在此不再一一例举。
[0027]优选地，为了提升相对位姿定位的准确性，针对所述世界坐标系的各坐标轴，所述Q个特征标识在各所述坐标轴上的投影的最大距离大于或等于距离阈值(距离阈值可以根据所需的定位识别精度确定)。这样使得处于同一分布平面上的特征标识于所在的分布平面上分布的更加分散，特征标识之间的距离更大，从而有助于提升相对位姿定位时的检测效率和准确率。其原因在于：如图1B所示坐标系下，Z轴为割草机器人前进方向，常规较为平坦的地面环境下，割草机器人上桩更依赖yaw角(也即绕Y轴转动的角度)的变换，即充电桩上特征标识之间的横向距离越大，在割草机器人相对充电桩的相对位姿发生改变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种回桩方法，其特征在于，所述方法用于引导割草机器人回到充电桩，所述割草机器人上配置有图像采集装置，所述充电桩上分布有特征标识，所述方法包括：获取所述割草机器人的图像采集装置在所述充电桩的桩前区域内采集的可用图像帧，所述图像帧中识别出的特征标识的数量大于或等于N，所述N为取值大于或等于3的正整数；根据识别出的所述特征标识在所述图像帧中的二维坐标、所述特征标识在世界坐标系内的三维坐标、以及所述图像采集装置的成像参数，确定所述割草机器人相对所述充电桩的相对位姿；根据所述相对位姿，驱动所述割草机器人回到所述充电桩。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述桩前区域包括与所述充电桩对应的扇形区域，所述扇形区域位于所述充电桩的前方，且所述扇形区域的半径的取值大于0且小于M，所述M为正整数。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取所述割草机器人的图像采集装置在所述充电桩的桩前区域内采集的可用图像帧，包括：获取所述割草机器人当前时刻的导航位姿；根据所述导航位姿和预设的所述充电桩的位姿，确定所述割草机器人是否处于所述桩前区域内；若所述割草机器人处于所述桩前区域内，则确定所述图像采集装置采集的图像帧序列中是否存在所述可用图像帧；若存在可用图像帧，则以存在的可用图像帧作为获取的所述可用图像帧。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取所述割草机器人的图像采集装置在所述充电桩的桩前区域内采集的可用图像帧，还包括：若未存在所述可用图像帧，则调整所述割草机器人的位置和姿态中的至少之一，并获取新的图像帧序列，返回确定所述图像采集装置采集的图像帧序列中是否存在所述可用图像帧的步骤继续执行。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调整所述割草机器人的位置和姿态中的至少之一，包括：将所述割草机器人调整至新的导航位姿，所述割草机器人处于所述新的导航位姿时位于所述桩前区域外；根据所述新的导航位姿，驱动所述割草机器人进入所述桩前区域内，在所述割草机器人的移动过程中所述图像采集装置采集多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜旭，俞天宁，
申请(专利权)人：未岚大陆北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：