一种机器人自动回桩充电的方法、设备、存储介质与流程

1.本技术涉及机器人领域，尤其涉及一种机器人自动回桩充电的方法、设备、存储介质。


背景技术：

2.随着机器人技术的普及，机器人正被广泛应用于人们的生活中。
3.目前机器人的动力主要由蓄电池提供，当机器人电量即将用尽时，往往需要用户帮助机器人充电，一旦忘记充电，便会耽误用户事务，比较麻烦，由此人们对机器人自动化、智能化要求在不断的提高。
4.因此，机器人在电量即将耗尽时能够自动回到充电桩进行充电是提高机器人自动化水平必然要求。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种机器人自动回桩充电的方法、设备、存储介质，解决了机器人难以自动充电的技术问题。
6.一种机器人自动回桩充电的方法，包括：
7.确定安装在机器人上的第一充电口和安装在所述机器人上的摄像头的第一位姿关系；
8.以所述充电桩位置为原点，通过激光slam方法构建工作环境地图；
9.当所述机器人触发回桩充电指令时，获取所述机器人当前时刻的点云信息，根据所述点云信息确定所述机器人当前的位置坐标；
10.根据所述机器人当前的位置坐标确定充电路线的起点和终点；
11.确定所述充电桩相对于所述机器人的方位，根据所述方位触发机器人转向指令，使所述机器人朝向所述充电桩的方位前进；
12.当所述机器人到达所述充电桩处后，通过所述摄像头扫描并识别位于所述充电桩上的第二充电口，根据识别结果调整所述第一充电口和所述第二充电口对接。
13.在本技术的一种实施例中，所述方法还包括：确定充电桩上的二维码和安装在所述充电桩上的第一充电口的第二位姿关系；当所述机器人到达所述充电桩处后，通过所述摄像头扫描并识别所述充电桩的二维码，根据所述二维码的识别结果调整所述第一充电口和所述第二充电口对接。
14.在本技术的一种实施例中，所述当所述机器人到达所述充电桩处后，通过所述摄像头扫描并识别所述充电桩的二维码信息，根据所述二维码信息调整所述第一充电口和所述第二充电口对接，具体包括：通过所述摄像头扫描并识别所述充电桩的二维码，确定所述二维码的三维坐标信息；根据所述二维码的三维坐标信息和所述第二位姿关系确定所述第一充电口的三维坐标信息；根据所述第一充电口的三维坐标信息调整所述第一充电口和所述第二充电口对接。
15.在本技术的一种实施例中，所述当所述机器人到达所述充电桩处后，通过所述摄像头扫描并识别所述充电桩的二维码信息，根据所述二维码信息调整所述第一充电口和所述第二充电口对接，具体包括：当所述机器人到达所述充电桩处后，调用位姿调整模块调整自身朝向，直至摄像头识别到充电桩的二维码；获取所述充电桩的二维码信息，根据所述二维码信息调用所述位姿计算模块计算所述第一充电口和所述第二充电口的位姿关系，将得到的位姿关系传给pid控制模块；所述pid控制模块根据位置和朝向误差来控制机器人移动直至两个充电口对接。
16.在本技术的一种实施例中，确定所述充电桩相对于所述机器人的方位，根据所述方位触发机器人转向指令，使所述机器人朝向所述充电桩的方位前进，具体包括：以北为标准方位，确定所述充电桩相对于所述机器人的方位；确定所述机器人的朝向，根据所述机器人的朝向以及所述充电桩相对于所述机器人的方位确定所述机器人的朝向与所述方位之间的夹角；其中，所述夹角小于或等于180度；根据所述夹角触发所述机器人转向指令，使所述机器人的朝向转至所述充电桩相对于所述机器人的方位；触发移动指令，驱动所述机器人朝所述充电桩前进。
17.在本技术的一种实施例中，所述方法还包括：将所述机器人移动空间内的三维点云空间投影到二维水平面上，确定所述机器人到达所述充电桩的充电路线；通过激光雷达检测在所述充电路线上是否有障碍物；确定所述障碍物的二维坐标，根据所述障碍物的二维坐标设计规避路线，以实现自动避障。
18.在本技术的一种实施例中，所述通过激光雷达检测在所述充电路线上是否有障碍物，具体包括：根据安装在所述机器人上的激光雷达向周围发送激光脉冲，确定周围物体与所述机器人之间的距离；当所述机器人在所述充电路线运行中检测到前方出现动态障碍物，则降低速度直至前方障碍物通过后再继续前进。
19.在本技术的一种实施例中，所述通过所述摄像头扫描并识别所述充电桩的第二充电口，根据识别结果调整所述第一充电口和所述第二充电口对接，具体包括：获取所述充电桩的图像信息，通过图像识别技术对所述图像信息进行第二充电口的识别；确定所述第二充电口的三维坐标；根据所述第二充电口的三维坐标和所述第一充电口与所述摄像头的第一位姿关系控制pid控制模块根据位置和朝向误差来控制机器人移动直至两个充电口对接。
20.一种机器人自动回桩充电的设备，包括：
21.至少一个处理器；以及，
22.与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
23.所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：
24.确定安装在机器人上的第一充电口和安装在所述机器人上的摄像头的第一位姿关系；
25.以所述充电桩位置为原点，通过激光slam方法构建工作环境地图；
26.当所述机器人触发回桩充电指令时，获取所述机器人当前时刻的点云信息，根据所述点云信息确定所述机器人当前的位置坐标；
27.根据所述机器人当前的位置坐标确定充电路线的起点和终点；
28.确定所述充电桩相对于所述机器人的方位，根据所述方位触发机器人转向指令，使所述机器人朝向所述充电桩的方位前进；
29.当所述机器人到达所述充电桩处后，通过所述摄像头扫描并识别位于所述充电桩上的第二充电口，根据识别结果调整所述第一充电口和所述第二充电口对接。
30.一种非易失性存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为：
31.确定安装在机器人上的第一充电口和安装在所述机器人上的摄像头的第一位姿关系；
32.以所述充电桩位置为原点，通过激光slam方法构建工作环境地图；
33.当所述机器人触发回桩充电指令时，获取所述机器人当前时刻的点云信息，根据所述点云信息确定所述机器人当前的位置坐标；
34.根据所述机器人当前的位置坐标确定充电路线的起点和终点；
35.确定所述充电桩相对于所述机器人的方位，根据所述方位触发机器人转向指令，使所述机器人朝向所述充电桩的方位前进；
36.当所述机器人到达所述充电桩处后，通过所述摄像头扫描并识别位于所述充电桩上的第二充电口，根据识别结果调整所述第一充电口和所述第二充电口对接。
37.本技术提供了一种机器人自动回桩充电的方法、设备、存储介质，至少包括以下有益效果：通过根据机器人建好的地图进行机器人定位，并导航至充电桩附近，实现了机器人的自动充电，方便了用户，使机器人更加智能化，提高了工作效率。
附图说明
38.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
39.图1为本技术实施例提供的一种机器人自动回桩充电的方法步骤示意图；
40.图2为本技术实施例提供的机器人自动回桩充电程序流程示意图；
41.图3为本技术实施例提供的一种机器人自动回桩充电的设备结构示意图。
具体实施方式
42.为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例对本技术进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
43.随着机器人技术的普及，机器人正被广泛应用于人们的生活中。目前机器人的动力主要由蓄电池提供，随着人们对机器人自动化要求的提高，机器人在电量即将耗尽时能够自动回到充电桩进行充电是提高机器人自动化水平必然要求。下面进行具体说明。
44.图1为本技术实施例提供的一种机器人自动回桩充电的方法步骤示意图，可以包括以下步骤：
45.s101：确定安装在机器人上的第一充电口和安装在机器人上的摄像头的第一位姿关系。
46.具体地，机器人上安装了摄像头，以及与充电桩的第二充电口适配的第一充电口，第一充电口的位置与摄像头的在高度上的位姿(即高度上的距离)固定。
47.s102：以充电桩位置为原点，通过激光slam方法构建工作环境地图。
48.具体地，充电桩的位置固定不变，由此，以充电桩的位置为原点，通过激光slam方法构建工作环境地图，可以确保地图不变性，方便计算。
49.s103：当机器人触发回桩充电指令时，获取机器人当前时刻的点云信息，根据点云信息确定机器人当前的位置坐标。
50.具体地，机器人可以通过三维激光扫描仪获取激光点云数据，摄像头获取影像数据，将两种数据配准融合后，处理成同时保留三维几何信息以及地物光谱信息的影像点云数据。三维激光扫描仪直接利用发生激光器对物体进行测量，直接获取物体表面的三维激光点云坐标数据，并返回地物反射信号的强度，但是难以获得地物的光谱信息，这给三维激光点云数据的处理和理解带来了很大的困难。为了解决这个问题，可利用摄像头对被测物体拍摄若干照片，利用数码影像丰富的光谱信息来弥补三维激光点云的不足，将点云数据与影像数据进行配准，融合两者信息，便形成影像点云数据。由此也可以确定机器人在当前时刻的位置坐标。
51.s104：根据机器人当前的位置坐标确定充电路线的起点和终点。
52.在确定出机器人的位置坐标后，计算其到原点的直线距离，从而确定出路线的起点和终点，计算出最短路径后，验证所述最短路径是否可行，若是，按照所述最短路径行走，若否，重新规划路径。
53.s105：确定充电桩相对于机器人的方位，根据方位触发机器人转向指令，使机器人朝向充电桩的方位前进。
54.在本技术的一种实施例中，以北为标准方位，确定充电桩相对于机器人的方位；确定机器人的朝向，根据机器人的朝向以及充电桩相对于机器人的方位确定机器人的朝向与方位之间的夹角；其中，夹角小于或等于180度；根据夹角触发机器人转向指令，使机器人的朝向转至充电桩相对于机器人的方位；触发移动指令，驱动机器人朝充电桩前进。
55.具体地，若确定直线行驶，则以北为标准方位，假设根据坐标判断出充电桩在机器人的东南方位，确定机器人朝向为西方，则确定机器人朝向和充电桩相对于机器人的方位的夹角为135度，根据夹角的度数向机器人下发指令，使机器人转向充电桩的方向，当确定好前进方向后，触发移动指令，驱动机器人朝充电桩前进。
56.s106：当机器人到达充电桩处后，通过摄像头扫描并识别位于充电桩上的第二充电口，根据识别结果调整第一充电口和第二充电口对接。
57.在本技术的一种实施例中，获取充电桩的图像信息，通过图像识别技术对图像信息进行第二充电口的识别；确定第二充电口的三维坐标；根据第二充电口的三维坐标和第一充电口与摄像头的第一位姿关系控制pid控制模块根据位置和朝向误差来控制机器人移动直至两个充电口对接。
58.具体地，机器人可以通过图像识别技术识别第二充电口，从而确定出第二充电口的三维坐标，由于第一充电口和摄像头在高度上的位姿关系固定，所以，当摄像头识别出第二充电口的三维坐标后，可以很容易通过计算得出第一充电口相对于第二充电口的朝向误差，然后通过pid控制模块根据机器人位置和朝向误差来控制机器人移动直至两个充电口
对接。
59.在本技术的一种实施例中，确定充电桩上的二维码和安装在充电桩上的第一充电口的第二位姿关系；当机器人到达充电桩处后，通过摄像头扫描并识别充电桩的二维码，根据二维码的识别结果调整第一充电口和第二充电口对接。
60.在本技术的一种实施例中，由于通过识别第二充电口复杂且容易出现不稳定的情况，所以在充电桩上粘贴二维码，二维码和第二充电口的位姿关系固定。
61.在本技术的一种实施例中，当机器人到达充电桩处后，调用位姿调整模块调整自身朝向，直至摄像头识别到充电桩的二维码。摄像头扫描并识别充电桩的二维码后，确定二维码的三维坐标信息；由于二维码和第二充电口的位姿关系固定，所以根据二维码的三维坐标信息和第二位姿关系，经过三维坐标计算后，很容易确定第一充电口和第二充电口的三维坐标信息。
62.具体地，获取充电桩的二维码信息，根据二维码信息调用位姿计算模块计算第一充电口和第二充电口的位姿关系，将得到的位姿关系传给pid控制模块；由pid控制模块根据位置和朝向误差来控制机器人移动直至两个充电口对接。
63.在本技术的一种实施例中，将机器人移动空间内的三维点云空间投影到二维水平面上，确定机器人到达充电桩的充电路线；通过激光雷达检测在充电路线上是否有障碍物；确定障碍物的二维坐标，根据障碍物的二维坐标设计规避路线，以实现自动避障。
64.具体地，通过确定机器人的平面坐标，可以确定机器人的移动路线，当确定移动路线后，机器人开始沿移动路线移动，为了避免发生碰撞，通过激光雷达检测前方是否会出现障碍物，当机器人在充电路线运行中检测到前方出现动态障碍物，则降低速度或停止直至前方障碍物通过后再继续前进。例如在商场中的机器人，移动的人群便是动态障碍物。如果检测到前方出现静态障碍物，可以绕过障碍物。
65.在本技术的一种实施例中，根据安装在机器人上的激光雷达向周围发送激光脉冲，确定周围物体与机器人之间的距离；在连续时间段内，通过激光雷达检测前方物体与机器人的的距离是否在预设范围内，如果在一个连续时间端内都检测到前方物体在预设范围内，那么即为静态障碍物，如果在一个连续时间端内没有一直检测到前方物体在预设范围内，即为动态障碍物。
66.如图2所示为机器人自动回桩充电程序流程示意图。机器人自动回桩充电程序，该程序主要包括位姿调整模块、二维码识别及位姿计算模块和pid控制模块。当触发回桩充电指令后，调用位姿调整模块调整机器人朝充电桩方向移动，当机器人到达充电桩处后，通过摄像头扫描充电桩上的二维码，如果未扫到，通过位姿调整模块调整摄像头或机器人朝向，直到扫描到二维码；根据扫描出的二维码信息调佣位姿计算模块计算机器人上的第一充电口和充电桩上的第二充电口的相对位姿，将计算出的相对位姿传递到pid控制模块，通过pid控制模块调整第一充电口和第二充电口对接，若未对接成功，则返回位姿计算模块重新计算第一充电口和第二充电口的相对位姿，直到第一充电口和第二充电口对接成功。
67.以上为本技术实施例提供的一种机器人自动回桩充电的方法，基于同样的发明思路，本技术实施例还提供了相应的一种机器人自动回桩充电的设备，如图3所示。
68.本实施例提供了一种机器人自动回桩充电的设备，包括：
69.至少一个处理器；以及，
70.与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
71.存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：
72.确定安装在机器人上的第一充电口和安装在机器人上的摄像头的第一位姿关系；
73.以充电桩位置为原点，通过激光slam方法构建工作环境地图；
74.当机器人触发回桩充电指令时，获取机器人当前时刻的点云信息，根据点云信息确定机器人当前的位置坐标；
75.根据机器人当前的位置坐标确定充电路线的起点和终点；
76.确定充电桩相对于机器人的方位，根据方位触发机器人转向指令，使机器人朝向充电桩的方位前进；
77.当机器人到达充电桩处后，通过摄像头扫描并识别位于充电桩上的第二充电口，根据识别结果调整第一充电口和第二充电口对接。
78.基于同样的思路，本技术的一些实施例还提供了上述方法对应的介质。
79.本技术的一些实施例提供的一种机器人自动回桩充电的存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：
80.确定安装在机器人上的第一充电口和安装在机器人上的摄像头的第一位姿关系；
81.以充电桩位置为原点，通过激光slam方法构建工作环境地图；
82.当机器人触发回桩充电指令时，获取机器人当前时刻的点云信息，根据点云信息确定机器人当前的位置坐标；
83.根据机器人当前的位置坐标确定充电路线的起点和终点；
84.确定充电桩相对于机器人的方位，根据方位触发机器人转向指令，使机器人朝向充电桩的方位前进；
85.当机器人到达充电桩处后，通过摄像头扫描并识别位于充电桩上的第二充电口，根据识别结果调整第一充电口和第二充电口对接。
86.本技术中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法和介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
87.本技术实施例提供的方法和介质与方法是一一对应的，因此，方法和介质也具有与其对应的方法类似的有益技术效果，由于上面已经对方法的有益技术效果进行了详细说明，因此，这里不再赘述方法和介质的有益技术效果。
88.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程方法商品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程方法商品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程方法商品或者方法中还存在另外的相同要素。
89.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。