一種機器人自主充電的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種機器人自主充電的方法及系統(tǒng)，涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括：采用設(shè)置在機器人頭部的第一攝像機在機器人的活動范圍內(nèi)探測充電樁上的視覺定位標(biāo)識；當(dāng)探測到充電樁上的視覺定位標(biāo)識時，根據(jù)視覺定位標(biāo)識計算充電樁相對于所述機器人的方位信息，并根據(jù)方位信息引導(dǎo)機器人運動到充電樁的正前方；當(dāng)機器人運動到充電樁的正前方時，采用設(shè)置在機器人底部的第二攝像機探測充電樁上的視覺定位標(biāo)識，并根據(jù)視覺定位標(biāo)識實時校正機器人的運動方向，使機器人保持直線向所述充電樁移動，直至機器人底座上的充電插槽與充電樁上的充電觸點閉合。本發(fā)明能夠使機器人精確的定位充電樁的位置，保證機器人自主充電的順利進行。
【專利說明】
一種機器人自主充電的方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于機器人及時領(lǐng)域，尤其涉及一種機器人自主充電的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 很多服務(wù)型移動機器人的任務(wù)是在家庭和辦公室環(huán)境中執(zhí)行清掃、垃圾收集、包 裹遞送、做飯、配送飲料以及監(jiān)控等事務(wù)，它們能夠?qū)⑷祟悘姆敝氐膭趧又薪饷摮鰜?。這些 服務(wù)型移動機器人通常都配置有自主充電系統(tǒng)，機器人通過自主充電系統(tǒng)能定期地自動為 體內(nèi)電池充電，從而能完全自動化的運作而不需要人工介入?，F(xiàn)有的移動機器人的自主充 電系統(tǒng)主要由充電粧及安裝在機器人上的紅外傳感器或者聲吶傳感器構(gòu)成，其中，充電粧 固定在落地物上，充電時移動機器人通過紅外傳感器或者聲吶傳感器尋找充電粧的具體位 置，以實現(xiàn)與充電粧的自動對接，完成自主充電。然而，這種自主充電方式的充電效果很大 程度上受限于紅外傳感器或者聲吶傳感器的探測距離和精度，不能精確的標(biāo)記充電粧的方 位，每次充電時都需要多次嘗試尋找充電粧，并且很容易在機器人行進的過程中丟失傳感 信號而造成充電失敗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明實施例的目的在于提供一種機器人自主充電的方法及系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有 的機器人自主充電方式不能精確的標(biāo)記充電粧的方位，每次充電時都需要多次嘗試尋找充 電粧，并且很容易在機器人行進的過程中丟失傳感信號而造成充電失敗的問題。
[0004] 本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種機器人自主充電的方法，包括：
[0005] 采用設(shè)置在機器人頭部的第一攝像機在機器人的活動范圍內(nèi)探測充電粧上的視 覺定位標(biāo)識；
[0006] 當(dāng)探測到所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識時，根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識計算所述充電 粧相對于所述機器人的方位信息，并根據(jù)所述方位信息引導(dǎo)所述機器人運動到所述充電粧 的正前方；
[0007] 當(dāng)所述機器人運動到所述充電粧的正前方時，采用設(shè)置在所述機器人底部的第二 攝像機探測所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識，并根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識實時校正所述機器人 的運動方向，使所述機器人保持直線向所述充電粧移動，直至所述機器人底座上的充電插 槽與所述充電粧上的充電觸點閉合。
[0008] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識計算所述充電粧相對于所 述機器人的方位信息具體包括：
[0009] 基于計算機視覺原理根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識計算出所述第一攝像機的翻滾角度、 偏航角度、俯仰角度以及第一攝像機坐標(biāo)系的原點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；
[0010] 根據(jù)所述翻滾角度、所述偏航角度、所述俯仰角度以及所述第一攝像機坐標(biāo)系的 原點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系下的坐標(biāo)計算得出所述充電粧相對于所述機器人的方位信息。
[0011] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述視覺定位標(biāo)識為長方形多層嵌套性標(biāo)識。
[0012] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述基于計算機視覺原理根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識計算 出所述第一攝像機的翻滾角度、偏航角度、俯仰角度以及第一攝像機坐標(biāo)系的原點在視覺 定位標(biāo)識坐標(biāo)系下的坐標(biāo)具體包括： 廠π Γ^? 廠π X X
[0013] 根據(jù)單應(yīng)性矩陣：_)；=說[/'1，〃2，/^]^=.4/[/十/'2,〖]}^，利用所述視覺定位 0 1 1 標(biāo)識中任一層的四個角點計算出所述第一攝像機的翻滾角度、偏航角度、俯仰角度以及第 一攝像機坐標(biāo)系的原點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；
[0014] 其中，（x，y，l)表示視覺定位標(biāo)識中任一角點在第一攝像機的圖像坐標(biāo)系中像素 坐標(biāo)的齊次坐標(biāo)，（X，Y，Z，1)表示所述角點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系中的齊次坐標(biāo)，選取視覺 定位標(biāo)識平面為z = 0,則所述角點在所述視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系中的齊次坐標(biāo)即簡化為(X， ￥，〇，1)，8為引入的任意尺度比例參數(shù)1為攝像機內(nèi)部參數(shù)矩陣^1^2^3分別表示視覺定 位標(biāo)識坐標(biāo)系相對于攝像機坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣中的三個列向量，t為平移向量。
[0015] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，當(dāng)所述機器人運動到所述充電粧的正前方時，采用設(shè) 置在所述機器人底部的第二攝像機探測所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識，并根據(jù)所述視覺定 位標(biāo)識實時校正所述機器人的運動方向，使所述機器人保持直線向所述充電粧移動，直至 所述機器人底座上的充電插槽與所述充電粧上的充電觸點閉合具體包括：
[0016] 當(dāng)所述機器人運動到所述充電粧的正前方時，采用設(shè)置在所述機器人底部的第二 攝像機實時拍攝所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識，并利用計算機視覺原理根據(jù)所述視覺定位 標(biāo)識中位于所述第二攝像機視場角內(nèi)的最外層嵌套性標(biāo)識中的四個角點計算所述充電粧 相對于所述機器人的方位信息，然后根據(jù)所述方位信息校正所述機器人的運動方向，使所 述機器人保持直線向所述充電粧移動，直至所述機器人底座上的充電插槽與所述充電粧上 的充電觸點閉合。
[0017] 本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種機器人自主充電的系統(tǒng)，包括：
[0018] 設(shè)置在所述機器人頭部的第一攝像機，用于在機器人的活動范圍內(nèi)探測充電粧上 的視覺定位標(biāo)識；
[0019] 第一引導(dǎo)模塊，用于當(dāng)探測到所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識時，根據(jù)所述視覺定 位標(biāo)識計算所述充電粧相對于所述機器人的方位信息，并根據(jù)所述方位信息引導(dǎo)所述機器 人運動到所述充電粧的正前方；
[0020] 設(shè)置在所述機器人底部的第二攝像機，用于當(dāng)所述機器人運動到所述充電粧的正 前方時，繼續(xù)探測所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識；
[0021 ]第二引導(dǎo)模塊，用于根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識實時校正所述機器人的運動方向，使 所述機器人保持直線向所述充電粧移動，直至所述機器人底座上的充電插槽與所述充電粧 上的充電觸點閉合。
[0022] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述第一引導(dǎo)模塊具體用于：
[0023] 基于計算機視覺原理根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識計算出所述第一攝像機的翻滾角度、 偏航角度、俯仰角度以及第一攝像機坐標(biāo)系的原點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；
[0024] 根據(jù)所述翻滾角度、所述偏航角度、所述俯仰角度以及所述第一攝像機坐標(biāo)系的 原點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系下的坐標(biāo)計算得出所述充電粧相對于所述機器人的方位信息。
[0025] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述視覺定位標(biāo)識為長方形多層嵌套性標(biāo)識。
[0026] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述第一引導(dǎo)模塊具體用于： η ΓΧ] 「? χ X
[0027] 根據(jù)單應(yīng)性矩陣：7 ^ =.vM[H,r2,/] Κ，利用所述視覺定位 1 1 [l 標(biāo)識中任一層的四個角點計算出所述第一攝像機的翻滾角度、偏航角度、俯仰角度以及第 一攝像機坐標(biāo)系原點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；
[0028] 其中，（x，y，l)表示視覺定位標(biāo)識中任一角點在第一攝像機的圖像坐標(biāo)系中像素 坐標(biāo)的齊次坐標(biāo)，（X，Y，Z，1)表示所述角點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系中的齊次坐標(biāo)，選取視覺 定位標(biāo)識平面為z = 0,則所述角點在所述視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系中的齊次坐標(biāo)即簡化為(X， ￥，〇，1)，8為引入的任意尺度比例參數(shù)1為攝像機內(nèi)部參數(shù)矩陣^1^2^3分別表示視覺定 位標(biāo)識坐標(biāo)系相對于攝像機坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣中的三個列向量，t為平移向量。
[0029] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述第二引導(dǎo)模塊具體用于：
[0030] 當(dāng)所述第二攝像機實時拍攝所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識時，利用計算機視覺原 理根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識中位于所述第二攝像機視場角內(nèi)的最外層嵌套性標(biāo)識中的四個 角點計算所述充電粧相對于所述機器人的方位信息，然后根據(jù)所述方位信息校正所述機器 人的運動方向，使所述機器人保持直線向所述充電粧移動，直至所述機器人底座上的充電 插槽與所述充電粧上的充電觸點閉合。
[0031] 實施本發(fā)明實施例提供的一種機器人自主充電的方法及系統(tǒng)具有以下有益效果：
[0032] 本發(fā)明實施例由于首先采用設(shè)置在機器人頭部的第一攝像機在機器人的活動范 圍內(nèi)探測充電粧上的視覺定位標(biāo)識；當(dāng)探測到所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識時，根據(jù)所述 視覺定位標(biāo)識計算所述充電粧相對于所述機器人的方位信息，并根據(jù)所述方位信息引導(dǎo)所 述機器人運動到所述充電粧的正前方;然后在所述機器人運動到所述充電粧的正前方時， 再采用設(shè)置在所述機器人底部的第二攝像機探測所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識，并根據(jù)所 述視覺定位標(biāo)識實時校正所述機器人的運動方向，使所述機器人保持直線向所述充電粧移 動，直至所述機器人底座上的充電插槽與所述充電粧上的充電觸點閉合，從而使機器人精 確的定位充電粧的位置，保證機器人自主充電的順利進行。
【附圖說明】
[0033] 圖1是本發(fā)明實施例中機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖2是本發(fā)明實施例中充電粧的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖3是本發(fā)明實施例提供的一種機器人自主充電的方法的具體實現(xiàn)流程圖；
[0036] 圖4是本發(fā)明實施例中視覺定位標(biāo)識的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖5是本發(fā)明實施例提供的一種機器人自主充電的方法中步驟S302的具體實現(xiàn)流 程圖；
[0038]圖6示出了本發(fā)明實施例中機器人直線向充電粧移動過程中第二攝像機的視場角 與視覺定位標(biāo)識之間相對位置關(guān)系的示意圖；
[0039] 圖7是本發(fā)明實施例提供的一種機器人自主充電的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0040] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0041] 圖1、圖2分別是本發(fā)明實施例中機器人和充電粧的結(jié)構(gòu)示意圖。為了便于說明僅 僅不出了與本發(fā)明實施例相關(guān)的部分。
[0042] 參見圖1、圖2所示，本發(fā)明實施例中機器人包括分別設(shè)置在頭部和底部的第一攝 像機11和第二攝像機12,所述機器人的底部還設(shè)置有充電插槽13,所述充電粧的落地架的 正上方設(shè)置有與所述機器人上的充電插槽13相對應(yīng)的充電觸點22，所述，充電粧的正前方 粘貼有用于定位充電粧的視覺定位標(biāo)識21。
[0043] 圖3是本發(fā)明實施例提供的一種機器人自主充電的方法的具體實現(xiàn)流程圖。參見 圖3所示，本實施例提供的一種機器人自主充電的方法，包括：
[0044] 在S301中，采用設(shè)置在機器人頭部的第一攝像機11在機器人的活動范圍內(nèi)探測充 電粧上的視覺定位標(biāo)識21。
[0045] 在本實施例中，機器人的頭部可以轉(zhuǎn)動，當(dāng)機器人需要進行自主充電時，可以在行 進的過程中通過轉(zhuǎn)動頭部使第一攝像機11拍攝不同方向上的物體，來達(dá)到探測充電粧上的 視覺定位標(biāo)識21的目的。其中，所述視覺定位標(biāo)識21為圖4所示的長方形嵌套性定位標(biāo)識。 應(yīng)該理解的是，本實施例中的長方行嵌套性定位標(biāo)識僅僅為本發(fā)明的一較佳實現(xiàn)示例，并 不用于限定本發(fā)明，在其他實現(xiàn)示例中也可以采用其他形狀的視覺定位標(biāo)識21。
[0046] 在S302中，當(dāng)探測到所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識21時，根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識 21計算所述充電粧相對于所述機器人的方位信息，并根據(jù)所述方位信息引導(dǎo)所述機器人運 動到所述充電粧的正前方。
[0047]參見圖5所示，所述根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識21計算所述充電粧相對于所述機器人 的方位信息具體包括：
[0048]在S501中，基于計算機視覺原理根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識21計算出所述第一攝像機 11的翻滾角度、偏航角度、俯仰角度以及第一攝像機坐標(biāo)系的原點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系 下的坐標(biāo)；
[0049] 在S502中，根據(jù)所述翻滾角度、所述偏航角度、所述俯仰角度以及所述第一攝像機 坐標(biāo)系的原點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系下的坐標(biāo)計算得出所述充電粧相對于所述機器人的 方位信息。
[0050] 進一步的，在本實施例中，步驟S201具體包括： γ· -, Γχ? r- ^ X X
[0051 ]根據(jù)單應(yīng)性矩陣：J =siki[rl,r2sr] Γ，利用所述視覺定位 0 1 1 L _1 1 L J 標(biāo)識21中任一層的四個角點計算出所述第一攝像機11的翻滾角度、偏航角度、俯仰角度以 及第一攝像機坐標(biāo)系的原點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；
[0052]其中，（x，y，l)表示視覺定位標(biāo)識中任一角點在第一攝像機的圖像坐標(biāo)系中像素 坐標(biāo)的齊次坐標(biāo)，（X，Y，Z，1)表示所述角點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系中的齊次坐標(biāo)，選取視覺 定位標(biāo)識平面為z = 0,則所述角點在所述視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系中的齊次坐標(biāo)即簡化為(X， ￥，〇，1)，8為引入的任意尺度比例參數(shù)1為攝像機內(nèi)部參數(shù)矩陣^1^2^3分別表示視覺定 位標(biāo)識坐標(biāo)系相對于攝像機坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣中的三個列向量，t為平移向量。
[0053] 在S303中，當(dāng)所述機器人運動到所述充電粧的正前方時，采用設(shè)置在所述機器人 底部的第二攝像機12探測所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識21，并根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識21實 時校正所述機器人的運動方向，使所述機器人保持直線向所述充電粧移動，直至所述機器 人底座上的充電插槽13與所述充電粧上的充電觸點22閉合。
[0054]進一步的，步驟S303具體包括：
[0055] 當(dāng)所述機器人運動到所述充電粧的正前方時，采用設(shè)置在所述機器人底部的第二 攝像機12實時拍攝所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識21，并利用計算機視覺原理根據(jù)所述視覺 定位標(biāo)識21中位于所述第二攝像機12視場角內(nèi)的最外層嵌套性標(biāo)識中的四個角點計算所 述充電粧相對于所述機器人的方位信息，然后根據(jù)所述方位信息校正所述機器人的運動方 向，使所述機器人保持直線向所述充電粧移動，直至所述機器人底座上的充電插槽13與所 述充電粧上的充電觸點22閉合。
[0056] 圖6示出了本實施例中機器人直線向充電粧移動過程中第二攝像機12的視場角與 視覺定位標(biāo)識21之間的相對位置關(guān)系的示意圖。參見圖6所示，在本實施例中，當(dāng)機器人到 達(dá)充電粧的正前方時，在機器人直線接近充電粧的過程中，當(dāng)機器人離充電粧非常近時，視 覺定位標(biāo)識21外層的嵌套性定位標(biāo)識則可能會處于第二攝像機12的視場角Θ范圍外，此時 無法根據(jù)該層的嵌套性定位標(biāo)識對充電粧進行定位，因此需要采用位于第二攝像機12視場 角Θ范圍內(nèi)的內(nèi)層嵌套性定位標(biāo)識對充電粧進行微定位，最后再控制所述機器人根據(jù)微定 位后的方位信息校正運動方向，準(zhǔn)確的到達(dá)所述充電粧所在的位置，順利完成自主充電。 [0057]以上，可以看出本實施例提供的一種機器人自主充電方法由于首先采用設(shè)置在機 器人頭部的第一攝像機11在機器人的活動范圍內(nèi)探測充電粧上的視覺定位標(biāo)識21;當(dāng)探測 到所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識21時，根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識21計算所述充電粧相對于所 述機器人的方位信息，并根據(jù)所述方位信息引導(dǎo)所述機器人運動到所述充電粧的正前方； 然后在所述機器人運動到所述充電粧的正前方時，再采用設(shè)置在所述機器人底部的第二攝 像機12探測所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識21，并根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識21實時校正所述機 器人的運動方向，使所述機器人保持直線向所述充電粧移動，直至所述機器人底座上的充 電插槽13與所述充電粧上的充電觸點22閉合，從而使機器人精確的定位充電粧的位置，保 證機器人自主充電的順利進行。
[0058] 圖7是本發(fā)明實施例提供的一種機器人自主充電的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)位 于本發(fā)明實施例所述的機器人中，用于運行圖3所示實施例提供的方法。為了便于說明僅僅 不出了與本實施例相關(guān)的部分。
[0059] 參見圖7所示，本實施例提供的一種機器人自主充電的系統(tǒng)，包括：
[0060] 設(shè)置在所述機器人頭部的第一攝像機11，用于在機器人的活動范圍內(nèi)探測充電粧 上的視覺定位標(biāo)識21;
[0061] 第一引導(dǎo)模塊13,用于當(dāng)探測到所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識21時，根據(jù)所述視 覺定位標(biāo)識21計算所述充電粧相對于所述機器人的方位信息，并根據(jù)所述方位信息引導(dǎo)所 述機器人運動到所述充電粧的正前方；
[0062]設(shè)置在所述機器人底部的第二攝像機12,用于當(dāng)所述機器人運動到所述充電粧的 正前方時，繼續(xù)探測所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識21;
[0063]第二引導(dǎo)模塊14,用于根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識21實時校正所述機器人的運動方 向，使所述機器人保持直線向所述充電粧移動，直至所述機器人底座上的充電插槽13與所 述充電粧上的充電觸點22閉合。
[0064] 可選的，所述第一引導(dǎo)模塊13具體用于：
[0065] 基于計算機視覺原理根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識21計算出所述第一攝像機11的翻滾 角度、偏航角度、俯仰角度以及第一攝像機坐標(biāo)系的原點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；
[0066] 根據(jù)所述翻滾角度、所述偏航角度、所述俯仰角度以及所述第一攝像機坐標(biāo)系的 原點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系下的坐標(biāo)計算得出所述充電粧相對于所述機器人的方位信息。
[0067] 可選的，所述視覺定位標(biāo)識21為長方形多層嵌套性標(biāo)識。
[0068] 可選的，所述第一引導(dǎo)模塊13具體用于： X X
[0069] 根據(jù)單應(yīng)性矩陣：7 f = Γ，利用所述視覺定位 J」 】 ?1 _ 標(biāo)識21中任一層的四個角點計算出所述第一攝像機11的翻滾角度、偏航角度、俯仰角度以 及第一攝像機坐標(biāo)系的原點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；
[0070] 其中，（x，y，l)表示視覺定位標(biāo)識中任一角點在第一攝像機的圖像坐標(biāo)系中像素 坐標(biāo)的齊次坐標(biāo)，（X，Y，Z，1)表示所述角點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系中的齊次坐標(biāo)，選取視覺 定位標(biāo)識平面為z = 0,則所述角點在所述視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系中的齊次坐標(biāo)即簡化為(X， ￥，〇，1)，8為引入的任意尺度比例參數(shù)1為攝像機內(nèi)部參數(shù)矩陣^1^2^3分別表示視覺定 位標(biāo)識坐標(biāo)系相對于攝像機坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣中的三個列向量，t為平移向量。
[0071] 可選的，所述第二引導(dǎo)模塊14具體用于：
[0072] 當(dāng)所述第二攝像機12實時拍攝所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識21時，利用計算機視 覺原理根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識21中位于所述第二攝像機12視場角內(nèi)的最外層嵌套性標(biāo)識 中的四個角點計算所述充電粧相對于所述機器人的方位信息，然后根據(jù)所述方位信息校正 所述機器人的運動方向，使所述機器人保持直線向所述充電粧移動，直至所述機器人底座 上的充電插槽13與所述充電粧上的充電觸點22閉合。
[0073]需要說明的是，本發(fā)明實施例提供的上述系統(tǒng)中各個模塊，由于與本發(fā)明方法實 施例基于同一構(gòu)思，其帶來的技術(shù)效果與本發(fā)明方法實施例相同，具體內(nèi)容可參見本發(fā)明 方法實施例中的敘述，此處不再贅述。
[0074] 因此，可以看出本實施例提供的一種機器人自主充電的系統(tǒng)同樣能夠使機器人精 確的定位充電粧的位置，保證機器人自主充電的順利進行。
[0075] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種機器人自主充電的方法，其特征在于，包括： 采用設(shè)置在機器人頭部的第一攝像機在機器人的活動范圍內(nèi)探測充電粧上的視覺定 位標(biāo)識； 當(dāng)探測到所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識時，根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識計算所述充電粧相 對于所述機器人的方位信息，并根據(jù)所述方位信息引導(dǎo)所述機器人運動到所述充電粧的正 前方； 當(dāng)所述機器人運動到所述充電粧的正前方時，采用設(shè)置在所述機器人底部的第二攝像 機探測所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識，并根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識實時校正所述機器人的運 動方向，使所述機器人保持直線向所述充電粧移動，直至所述機器人底座上的充電插槽與 所述充電粧上的充電觸點閉合。2. 如權(quán)利要求1所述的機器人自主充電方法，其特征在于，所述根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識 計算所述充電粧相對于所述機器人的方位信息具體包括： 基于計算機視覺原理根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識計算出所述第一攝像機的翻滾角度、偏航 角度、俯仰角度W及第一攝像機坐標(biāo)系的原點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系下的坐標(biāo)； 根據(jù)所述翻滾角度、所述偏航角度、所述俯仰角度W及所述第一攝像機坐標(biāo)系的原點 在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系下的坐標(biāo)計算得出所述充電粧相對于所述機器人的方位信息。3. 如權(quán)利要求2所述的機器人自主充電方法，其特征在于，所述視覺定位標(biāo)識為長方形 多層嵌套性標(biāo)識。4. 如權(quán)利要求3所述的機器人自主充電方法，其特征在于，所述基于計算機視覺原理根 據(jù)所述視覺定位標(biāo)識計算出所述第一攝像機的翻滾角度、偏航角度、俯仰角度W及第一攝 像機坐標(biāo)系的原點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系下的坐標(biāo)具體包括： 根據(jù)單應(yīng)性矩陣：^用所述視覺定位標(biāo)識 中任一層的四個角點計算出所述第一攝像機的翻滾角度、偏航角度、俯仰角度W及第一攝 像機坐標(biāo)系的原點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系下的坐標(biāo)； 其中，（x，y，1)表示視覺定位標(biāo)識中任一角點在第一攝像機的圖像坐標(biāo)系中像素坐標(biāo) 的齊次坐標(biāo)，（X，Y，Z，1)表示所述角點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系中的齊次坐標(biāo)，選取視覺定位 標(biāo)識平面為Z = 0,則所述角點在所述視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系中的齊次坐標(biāo)即簡化為(Χ，Υ，0， l)，s為引入的任意尺度比例參數(shù)，Μ為攝像機內(nèi)部參數(shù)矩陣，rl、r2、r3分別表示視覺定位標(biāo) 識坐標(biāo)系相對于攝像機坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣中的Ξ個列向量，t為平移向量。5. 如權(quán)利要求4所述的機器人自主充電方法，其特征在于，當(dāng)所述機器人運動到所述充 電粧的正前方時，采用設(shè)置在所述機器人底部的第二攝像機探測所述充電粧上的視覺定位 標(biāo)識，并根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識實時校正所述機器人的運動方向，使所述機器人保持直線 向所述充電粧移動，直至所述機器人底座上的充電插槽與所述充電粧上的充電觸點閉合具 體包括： 當(dāng)所述機器人運動到所述充電粧的正前方時，采用設(shè)置在所述機器人底部的第二攝像 機實時拍攝所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識，并利用計算機視覺原理根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識 中位于所述第二攝像機視場角內(nèi)的最外層嵌套性標(biāo)識中的四個角點計算所述充電粧相對 于所述機器人的方位信息，然后根據(jù)所述方位信息校正所述機器人的運動方向，使所述機 器人保持直線向所述充電粧移動，直至所述機器人底座上的充電插槽與所述充電粧上的充 電觸點閉合。6. -種機器人自主充電的系統(tǒng)，其特征在于，包括： 設(shè)置在所述機器人頭部的第一攝像機，用于在機器人的活動范圍內(nèi)探測充電粧上的視 覺定位標(biāo)識； 第一引導(dǎo)模塊，用于當(dāng)探測到所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識時，根據(jù)所述視覺定位標(biāo) 識計算所述充電粧相對于所述機器人的方位信息，并根據(jù)所述方位信息引導(dǎo)所述機器人運 動到所述充電粧的正前方； 設(shè)置在所述機器人底部的第二攝像機，用于當(dāng)所述機器人運動到所述充電粧的正前方 時，繼續(xù)探測所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識； 第二引導(dǎo)模塊，用于根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識實時校正所述機器人的運動方向，使所述 機器人保持直線向所述充電粧移動，直至所述機器人底座上的充電插槽與所述充電粧上的 充電觸點閉合。7. 如權(quán)利要求6所述的機器人自主充電系統(tǒng)，其特征在于，所述第一引導(dǎo)模塊具體用 于： 基于計算機視覺原理根據(jù)所述視覺定位標(biāo)識計算出所述第一攝像機的翻滾角度、偏航 角度、俯仰角度W及第一攝像機坐標(biāo)系的原點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系下的坐標(biāo)； 根據(jù)所述翻滾角度、所述偏航角度、所述俯仰角度W及所述第一攝像機坐標(biāo)系的原點 在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系下的坐標(biāo)計算得出所述充電粧相對于所述機器人的方位信息。8. 如權(quán)利要求7所述的機器人自主充電系統(tǒng)，其特征在于，所述視覺定位標(biāo)識為長方形 多層嵌套性標(biāo)識。9. 如權(quán)利要求8所述的機器人自主充電系統(tǒng)，其特征在于，所述第一引導(dǎo)模塊具體用 于： 根據(jù)單應(yīng)性矩陣?yán)盟鲆曈X定位標(biāo)識 中任一層的四個角點計算出所述第一攝像機的翻滾角度、偏航角度、俯仰角度W及第一攝 像機坐標(biāo)系的原點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系下的坐標(biāo)； 其中，（x，y，1)表示視覺定位標(biāo)識中任一角點在第一攝像機的圖像坐標(biāo)系中像素坐標(biāo) 的齊次坐標(biāo)，（X，Y，Z，1)表示所述角點在視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系中的齊次坐標(biāo)，選取視覺定位 標(biāo)識平面為Z = 0,則所述角點在所述視覺定位標(biāo)識坐標(biāo)系中的齊次坐標(biāo)即簡化為(Χ，Υ，0， l)，s為引入的任意尺度比例參數(shù)，Μ為攝像機內(nèi)部參數(shù)矩陣，rl、r2、r3分別表示視覺定位標(biāo) 識坐標(biāo)系相對于攝像機坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣中的Ξ個列向量，t為平移向量。10. 如權(quán)利要求9所述的機器人自主充電系統(tǒng)，其特征在于，所述第二引導(dǎo)模塊具體用 于： 當(dāng)所述第二攝像機實時拍攝所述充電粧上的視覺定位標(biāo)識時，利用計算機視覺原理根 據(jù)所述視覺定位標(biāo)識中位于所述第二攝像機視場角內(nèi)的最外層嵌套性標(biāo)識中的四個角點 計算所述充電粧相對于所述機器人的方位信息，然后根據(jù)所述方位信息校正所述機器人的 運動方向，使所述機器人保持直線向所述充電粧移動，直至所述機器人底座上的充電插槽 與所述充電粧上的充電觸點閉合。
【文檔編號】G06T7/00GK106097341SQ201610414234
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月13日 公開號201610414234.X, CN 106097341 A, CN 106097341A, CN 201610414234, CN-A-106097341, CN106097341 A, CN106097341A, CN201610414234, CN201610414234.X
【發(fā)明人】張帆, 范叢明
【申請人】華訊方舟科技有限公司