一种机器人充电对准方法、装置、电子设备和存储介质与流程

1.本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人充电对准方法、装置、电子设备和存储介质。


背景技术：

2.随着科技的不断发展，智能移动机器人已经替代人力服务于各行各业，例如扫地机器人、送餐机器人、仓储机器人等，都是在预定的区域内运动。目前，各类智能移动机器人都是通过可充电电池提供电能，且移动机器人具有自主充电功能，即当移动机器人剩余电量达到一定阈值时，可返回充电桩进行自主充电。
3.然而，现有技术在控制移动机器人返回充电桩充电过程中，有时会因此存在对位误差，导致机器人与充电座的充电接口无法对位准确。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种机器人充电对准方法、装置、电子设备和存储介质，以达到提高机器人与充电桩对位连接准确性的目的。
5.根据本发明的一方面，提供了一种机器人充电对准方法，应用于机器人，所述机器人上设置有至少两个磁性检测元件，所述方法包括：
6.在基于对位参数控制所述机器人与充电桩进行对位连接过程中，实时判断所述至少两个磁性检测元件是否同时检测到各自关联的磁性部件；其中，所述磁性部件设置在所述充电桩上；
7.根据判断结果，确定所述机器人与所述充电桩之间的对位误差；
8.根据所述对位误差调整所述机器人的位姿，控制所述机器人保持调整后的位姿向所述充电桩移动，直至所述机器人的充电槽与所述充电桩的充电触点接触并开始充电。
9.根据本发明的另一方面，提供了一种机器人充电对准装置，配置于机器人，所述机器人上设置有至少两个磁性检测元件，所述装置包括：
10.磁性判断模块，用于在基于对位参数控制所述机器人与充电桩进行对位连接过程中，实时判断所述至少两个磁性检测元件是否同时检测到各自关联的磁性部件；其中，所述磁性部件设置在所述充电桩上；
11.误差确定模块，用于根据判断结果，确定所述机器人与所述充电桩之间的对位误差；
12.调整模块，用于根据所述对位误差调整所述机器人的位姿，控制所述机器人保持调整后的位姿向所述充电桩移动，直至所述机器人的充电槽与所述充电桩的充电触点接触并开始充电。
13.根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
14.至少一个处理器；以及
15.与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
16.所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序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执行本发明实施例所述的机器人充电对准方法。
17.根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明实施例所述的机器人充电对准方法。
18.本发明技术方案中，考虑到每种视觉传感器(例如激光雷达、红外传感器、摄像头等)有视野和测量距离范围，对于一些外部的参考物品识别有一定误差，如果只利用视觉传感器控制机器人与充电桩实现对位，会存在一定的对位误差，而为了衡量与消除这种对位误差，在机器人上安装至少两个磁性检测元件，并在充电桩上设置对应的磁性部件，进而根据机器人上设置的磁性检测元件能否同时检测到充电桩上设置的磁性部件，确定机器人与充电桩之间的对位误差，由此得到量化的对位误差，并根据对位误差调整机器人位姿，以消除对位误差使得机器人与充电桩对准，由此实现了提高机器人与充电桩对位连接的准确性的效果。
19.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
21.图1是根据本发明实施例一提供的一种机器人充电对准方法的流程示意图；
22.图2a是根据本发明实施例二提供的一种机器人充电对准方法的流程示意图；
23.图2b是根据本发明实施例二提供的机器人与充电桩在按照对位参数进行对位连接时的相对位置图；
24.图3是根据本发明实施例三提供的一种机器人充电对准装置的结构示意图；
25.图4是实现本发明实施例的机器人充电对准方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
27.实施例一
28.图1为本发明实施例一提供了一种机器人充电对准方法的流程图，本实施例可适用于在机器人充电场景中，机器人与充电桩进行对位连接时及时调整机器人位姿的情况，该方法可以由机器人充电对准装置来执行，该机器人充电对准装置可以采用硬件和/或软
件的形式实现，该机器人充电对准装置可配置于电子设备中，例如配置于机器人中。
29.如图1所示，该方法包括：
30.s101、在基于对位参数控制机器人与充电桩进行对位连接过程中，实时判断至少两个磁性检测元件是否同时检测到各自关联的磁性部件。
31.本实施例用于控制机器人运动到充电桩，并进行充电。其中，机器人在特定的区域运动，以执行任务，例如在餐厅范围内活动的送餐机器人，在仓库范围内活动的仓储机器人等等。其中，机器人的活动区域为主要的工作区域，为保证机器人的续航，需要设置充电桩，常规的充电桩通常布置在机器人活动区域内入户线接口的附近，与入户电路连通，而且充电桩还可以根据具体的使用要求调整位置，例如根据活动区域内机器人的繁忙程度分配不同数量的充电装置。
32.而为了保证机器人与充电桩能够准确的对位连接，可基于视觉定位方式，确定机器人与充电桩之间的对位参数；例如利用机器人上设置的激光雷达、红外线传感器、双目摄像探头等扫描并识别充电桩，进而根据扫描识别结果确定机器人与充电桩之间的对位参数；其中，对位参数至少包括机器人与充电桩之间的距离与角度。进而按照对位参数控制机器人与充电桩进行对位连接，具体的对位连接过程如下：基于对位参数控制机器人正面移动到预设位置(例如充电桩两个充电插口之间连线的中垂线上的任一指定位置)，控制机器人在预设位置处原地旋转180度，进而控制机器人后退，直到与充电桩完成对位连接。
33.针对上述这种对位连接的方式，由于每个传感器有视野和测量距离范围，对于一些外部的参考物品识别有一定误差。使得利用视觉定位来实现机器人与充电桩的对位连接也会存在一定的误差，也即基于对位参数控制机器人与充电桩进行对位连接过程中，机器人与充电桩之间出现偏差。而本发明方案正是考虑到这一点，在机器人上安装至少两个磁性检测元件，且磁性检测元件可选的均匀的分布在机器人充电槽的附件，也即磁性检测元件与机器人的充电槽处于同一平面；磁性检测元件示例性的为磁性距离开关，例如可以为磁簧开关。同时，在充电桩上设置有至少两个磁性部件，磁性部件可以分布在充电桩的充电插口附近，且磁性部件与充电桩的充电插口的入口处于同一平面；磁性部件可选的为磁铁，也可以是其他磁性元件，在此不做具体限定。在此需要说明的是，在机器人与充电桩对准时，每个磁性检测元件与其对对应的磁性部件处于同一直线上，且该直线与充电桩两个充电插口之间连线的中垂线平行。
34.在上述基础上，在机器人开始后退的时刻起，实时判断至少两个磁性检测元件是否同时检测到各自关联的磁性部件；又或者，在控制机器人后退过程中，若检测到机器人与充电桩的距离等于预设距离阈值，开始实时判断至少两个磁性检测元件是否同时检测到各自关联的磁性部件，即可确定机器人按照对位参数与充电桩进行对位连接过程中是否存在对位误差。
35.s102、根据判断结果，确定机器人与充电桩之间的对位误差。
36.本发明实施例中，判断结果包括如下两种：(1)机器人上的至少两个磁性检测元件同时检测到磁性部件。(2)部分磁性检测元件检测到磁性部件的同时，至少一个磁性部件没有检测到磁性部件。
37.针对第一种判断结果，此时机器人与充电桩之间已对准，也即此时的对位误差为零，无需调整机器人的位姿。针对第二种情况，则表明此时机器人与充电桩没有对准，两者
之间存在对位误差，此时需要确定对位误差的大小。可选的，既可以根据机器人上的激光雷达、摄像头等传感器进行扫描拍摄的图像进行定位来确定，也可以根据此时磁性检测元件和磁性部件的位置关系确定，在此不做具体限定。
38.s103、根据对位误差调整机器人的位姿，控制所述机器人保持调整后的位姿向所述充电桩移动，直至所述机器人的充电槽与所述充电桩的充电触点接触并开始充电。
39.在通过s102确定机器人与充电桩之间的对位误差后，可先控制机器人停止移动，进而在原地根据对位误差调整机器人的位姿，例如控制机器人旋转，以实现对机器人的位置校正，进而使得调整位姿后的机器人与充电桩对准，而为了实现对位充电，可控制机器人保持调整后的位姿向充电桩移动，直至机器人的充电槽与充电桩的充电触点接触并开始充电。
40.本发明实施例中，根据机器人上设置的磁性检测元件能否同时检测到充电桩上设置的磁性部件，判断机器人与充电桩之间的对位误差，并根据对位误差调整机器人位姿，使得机器人与充电桩对准，由此消除了机器人按照位参数与充电桩对位连接过程中产生的对位误差，进而实现了提高机器人与充电桩对位连接的准确性的效果。
41.实施例二
42.图2a为本发明实施例二提供的一种机器人充电对准方法的流程图。本发明实施例是在上述实施例的基础上进行细化，其中，对位误差包括偏差方向和偏差角度。在此基础上，参见图2a，该方法流程包括如下步骤：
43.s201、在基于对位参数控制机器人与充电桩进行对位连接过程中，实时判断至少两个磁性检测元件是否同时检测到各自关联的磁性部件。
44.本发明实施例中，判断结果示例性的为至少两个磁性检测元件中的第一磁性检测元件检测到关联的第一磁性部件，而第二磁性检测元件未检测关联到第二磁性部件。在此基础上可按照s202-s203的步骤确定对位误差中的偏差方向和偏差角度。
45.s202、根据第一磁性检测元件与第二磁性检测元件的相对位置关系，确定偏差方向。
46.在一种可选的实施方式中，由于第一磁性检测元件检测到关联的第一磁性部件，而第二磁性检测元件未检测关联到第二磁性部件，此时若第一磁性检测元件位于第二磁性检测元件右侧，则表明第一磁性检测元件与充电桩的距离，小于第二磁性检测元件与充电桩的距离，则确定偏差方向为偏右，也即机器人与充电桩没有对准且右偏了。针对另一种情况，若第一磁性检测元件位于第二磁性检测元件左侧，则表明第一磁性检测元件与充电桩的距离，小于第二磁性检测元件与充电桩的距离，则确定偏差方向为偏左，也即机器人与充电桩没有对准且左偏了。如此，通过上述两种情况的判断，即可快速得到机器人的偏差方向。
47.s203、根据第一磁性检测元件与第二磁性检测元件之间的距离、第二磁性检测元件到充电桩上第二磁性部件所在平面的距离，以及第一磁性检测元件到第一磁性部件的距离，计算偏差角度。
48.本发明实施例中，根据第一磁性检测元件与第二磁性检测元件之间的距离是预先确定的，具体的可以在设置磁性检测元件阶段，通过测量工具测量得到。第二磁性检测元件到充电桩上第二磁性部件所在平面的距离，可以由机器人上的距离传感器测量得到。第一
磁性检测元件到第一磁性部件的距离，是由磁性检测元件的自身属性确定，例如不同的词性检测元件，检测的距离不同。
49.进一步的，为了详细描述计算偏差角度的过程，参见图2b，其示出了机器人与充电桩在按照对位参数进行对位连接时的相对位置图，其中，a表示第二磁性部件，b表示第一磁性部件，c表示第一磁性检测元件，d表示第二磁性检测元件。机器人处于当前位置时，第一磁性检测元件c恰好检测到第一磁性部件b，且第一磁性检测元件到第一磁性部件的距离为b，该距离值是由磁性检测元件的自身属性确定的值；f表示机器人与充电桩对准时，第二磁性检测元件d所处的位置；第二磁性检测元件d到充电桩上第二磁性部件e所在平面的距离为a，该距离可以由距离传感器测量；第一磁性检测元件c与第二磁性检测元件d之间的距离为c，该距离是一个固定值。在此基础是，可按照如下公式计算偏差角度θ：
[0050][0051]
s204、根据对位误差调整机器人的位姿，控制所述机器人保持调整后的位姿向所述充电桩移动，直至所述机器人的充电槽与所述充电桩的充电触点接触并开始充电。
[0052]
在一种可选的实施方式中，根据对位误差调整机器人的位姿，包括：控制机器人向与偏差方向相反的方向转动，直到转动的角度等于偏差角度为止。示例性的，如果偏差方向为偏右，偏差角度为θ1，则控制机器人向左旋转，旋转角度为θ1，以此调整机器人的位姿；如果偏差方向为偏左，偏差角度为θ2，则控制机器人向右旋转，旋转角度为θ2，以此调整机器人的位姿。
[0053]
本发明实施例中，根据磁性检测元件的相对位置属性，可精准确定机器人的偏差方向；而根据第一磁性检测元件与第二磁性检测元件之间的距离、第二磁性检测元件到充电桩上第二磁性部件所在平面的距离，以及第一磁性检测元件到第一磁性部件的距离，可以精准计算出偏差角度，如此按照偏差方向和偏差角度控制机器人调整，可以保证对位连接的准确性，同时通过旋转角度的限制，可避免机器人位姿调整过度而导致对准失败。
[0054]
实施例三
[0055]
图3为本发明实施例三提供的一种机器人充电对准装置的结构示意图，本实施例可适用于在机器人充电场景中，机器人与充电桩进行对位连接时及时调整机器人位姿的情况。该装置配置于机器人，机器人上设置有至少两个磁性检测元件，如图3所示，该装置包括：
[0056]
磁性判断模块301，用于在基于对位参数控制机器人与充电桩进行对位连接过程中，实时判断至少两个磁性检测元件是否同时检测到各自关联的磁性部件；其中，磁性部件设置在充电桩上；
[0057]
误差确定模块302，用于根据判断结果，确定机器人与充电桩之间的对位误差；
[0058]
调整模块303，用于根据对位误差调整机器人的位姿，控制所述机器人保持调整后的位姿向所述充电桩移动，直至所述机器人的充电槽与所述充电桩的充电触点接触并开始充电。
[0059]
在上述实施例的基础上，可选的，对位误差包括偏差方向和偏差角度。
[0060]
在上述实施例的基础上，可选的，判断结果为至少两个磁性检测元件中的第一磁性检测元件检测到关联的第一磁性部件，而第二磁性检测元件未检测关联到第二磁性部
件；
[0061]
相应的，误差确定模块包括：
[0062]
偏差方向确定单元，用于根据第一磁性检测元件与第二磁性检测元件的相对位置关系，确定偏差方向；
[0063]
偏差角度确定单元，用于根据第一磁性检测元件与第二磁性检测元件之间的距离、第二磁性检测元件到充电桩上第二磁性部件所在平面的距离，以及第一磁性检测元件到第一磁性部件的距离，计算偏差角度。
[0064]
在上述实施例的基础上，可选的，偏差方向确定单元还用于：
[0065]
若第一磁性检测元件位于第二磁性检测元件右侧，则确定偏差方向为偏右；或，
[0066]
若第一磁性检测元件位于第二磁性检测元件左侧，则确定偏差方向为偏左。
[0067]
在上述实施例的基础上，可选的，偏差角度确定单元还用于：
[0068]
按照如下公式计算偏差角度θ：
[0069][0070]
其中，a表示第二磁性检测元件到充电桩上第二磁性部件所在平面的距离，b表示第一磁性检测元件到第一磁性部件的距离；c表示第一磁性检测元件与第二磁性检测元件之间的距离。
[0071]
在上述实施例的基础上，可选的，调整模块还用于：
[0072]
控制机器人向与偏差方向相反的方向转动，直到转动的角度等于偏差角度为止。
[0073]
在上述实施例的基础上，可选的，磁性判断模块还用于：
[0074]
基于对位参数控制机器人正面移动到预设位置，并在所述预设位置处控制机器人原地旋转180度；
[0075]
控制所述机器人后退，并在所述机器人与所述充电桩的距离等于预设距离阈值时，开始判断所述至少两个磁性检测元件是否同时检测到各自关联的磁性部件。。
[0076]
本发明实施例所提供的机器人充电对准装置可执行本发明任意实施例所提供的机器人充电对准方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
[0077]
实施例四
[0078]
图4示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
[0079]
如图4所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(rom)12、随机访问存储器(ram)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(rom)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(ram)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在ram 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、rom 12以及ram 13通过总线14彼此相连。输入/输出(i/o)接口15也连接至总线14。
[0080]
电子设备10中的多个部件连接至i/o接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
[0081]
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、各种专用的人工智能(ai)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(dsp)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如执行机器人充电对准方法。
[0082]
在一些实施例中，机器人充电对准方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到ram13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的机器人充电对准方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行机器人充电对准方法。
[0083]
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、芯片上系统的系统(soc)、复杂可编程逻辑设备(cpld)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
[0084]
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
[0085]
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
[0086]
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，crt(阴极射线管)或者lcd(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装
置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
[0087]
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(lan)、广域网(wan)、区块链网络和互联网。
[0088]
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与vps服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
[0089]
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
[0090]
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。