本發(fā)明屬于機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種機(jī)器人的自動(dòng)充電方法及裝置。
背景技術(shù)：
：自動(dòng)機(jī)器人(以下簡(jiǎn)稱機(jī)器人)，為能夠在無人操作的條件下自行在一定區(qū)域范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)并執(zhí)行任務(wù)的智能設(shè)備，其內(nèi)部配置有為其工作提供能量的電池，當(dāng)電池電量低下時(shí)，機(jī)器人會(huì)自行返回外部充電裝置處，與外部充電裝置對(duì)接，完成充電?，F(xiàn)有技術(shù)中，機(jī)器人只攜帶一個(gè)接收裝置，用于接收充電裝置發(fā)射的高頻信號(hào)，由信號(hào)的強(qiáng)弱來確定外部充電裝置的位置，然而，在范圍較大或周圍環(huán)境復(fù)雜的情況下，例如，機(jī)器人與外部充電裝置分處不同的房間的情況下，由于高頻信號(hào)只適用于較小的范圍，因此可能導(dǎo)致接收裝置無法準(zhǔn)確地接收到高頻信號(hào)；在范圍較小的情況下，高頻信號(hào)也容易受反射波、干擾波等外部因素的影響，導(dǎo)致機(jī)器人無法準(zhǔn)確地找到外部充電裝置，影響機(jī)器人的充電操作執(zhí)行效率。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種機(jī)器人的自動(dòng)充電方法及裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)器人無法準(zhǔn)確定位其外部充電裝置，充電操作執(zhí)行效率低的問題。本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種機(jī)器人的自動(dòng)充電方法，所述機(jī)器人的本體安裝有垂直向上拍攝的攝像頭，所述方法包括：當(dāng)所述機(jī)器人位于與其外部充電裝置對(duì)接的第一位置時(shí)，通過所述攝像頭 采集第一天花板圖像；對(duì)所述第一天花板圖像進(jìn)行特征點(diǎn)提取，計(jì)算特征點(diǎn)的第一世界坐標(biāo)，并根據(jù)所述第一世界坐標(biāo)計(jì)算出所述第一位置的第二世界坐標(biāo)；當(dāng)所述機(jī)器人在第二位置上觸發(fā)充電任務(wù)時(shí)，通過所述攝像頭采集第二天花板圖像；對(duì)所述第二天花板圖像進(jìn)行特征點(diǎn)提取，獲取特征點(diǎn)的第三世界坐標(biāo)，并根據(jù)所述第三世界坐標(biāo)計(jì)算所述第二位置的第四世界坐標(biāo)；所述機(jī)器人計(jì)算從所述第四世界坐標(biāo)移動(dòng)至所述第二世界坐標(biāo)的路徑，并根據(jù)所述路徑移動(dòng)至所述第一位置進(jìn)行充電。本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種機(jī)器人的自動(dòng)充電裝置，所述機(jī)器人的本體安裝有垂直向上拍攝的攝像頭，所述裝置包括：第一采集單元，用于當(dāng)所述機(jī)器人位于與其外部充電裝置對(duì)接的第一位置時(shí)，通過所述攝像頭采集第一天花板圖像；第一計(jì)算單元，用于對(duì)所述第一天花板圖像進(jìn)行特征點(diǎn)提取，計(jì)算特征點(diǎn)的第一世界坐標(biāo)，并根據(jù)所述第一世界坐標(biāo)計(jì)算出所述第一位置的第二世界坐標(biāo)；第二采集單元，用于當(dāng)所述機(jī)器人在第二位置上觸發(fā)充電任務(wù)時(shí)，通過所述攝像頭采集第二天花板圖像；第二計(jì)算單元，用于對(duì)所述第二天花板圖像進(jìn)行特征點(diǎn)提取，獲取特征點(diǎn)的第三世界坐標(biāo)，并根據(jù)所述第三世界坐標(biāo)計(jì)算所述第二位置的第四世界坐標(biāo)；充電單元，用于所述機(jī)器人計(jì)算從所述第四世界坐標(biāo)移動(dòng)至所述第二世界坐標(biāo)的路徑，并根據(jù)所述路徑移動(dòng)至所述第一位置進(jìn)行充電。本發(fā)明實(shí)施例通過在機(jī)器人本體中配置用于拍攝天花板圖像的攝像頭，通過拍攝的天花板圖像來定位外部充電裝置的位置和機(jī)器人的實(shí)時(shí)位置，從而使得機(jī)器人能夠準(zhǔn)確地移動(dòng)至充電位置，完成充電，提高了機(jī)器人的充電操作執(zhí)行效率。附圖說明圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人本體的內(nèi)部模塊架構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的外部充電裝置的內(nèi)部模塊架構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人的自動(dòng)充電方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的特征點(diǎn)的圖像坐標(biāo)示例圖；圖5是本發(fā)明另一實(shí)施例提供的機(jī)器人的自動(dòng)充電方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人無線充電示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人的自動(dòng)充電裝置的結(jié)構(gòu)框圖。具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。在本實(shí)施例中，機(jī)器人系統(tǒng)包括有機(jī)器人本體和外部充電裝置，機(jī)器人本體的內(nèi)部模塊架構(gòu)可以如圖1所示，其中，機(jī)器人本體包括主處理芯片11、無線通信模塊12、存儲(chǔ)模塊13、電機(jī)驅(qū)動(dòng)14、電機(jī)15、電源管理模塊16、可充電電池17以及向上攝像頭18，該機(jī)器人本體以主處理芯片11為處理中心，控制無線通信模塊12、存儲(chǔ)模塊13、電機(jī)驅(qū)動(dòng)14、電機(jī)15及電源管理模塊16工作，其中，該可充電電池17為機(jī)器人本體提供工作電源，此外，相比于現(xiàn)有的機(jī)器人主體內(nèi)部模塊架構(gòu)，在本實(shí)施例中，增加了由主處理芯片11進(jìn)行控制的向上攝像頭(以下簡(jiǎn)稱攝像頭)18，攝像頭18安裝于機(jī)器人本體之上，且其拍攝角度為垂直向上，用于捕獲機(jī)器人所在位置的天花板圖像；外部充電裝置的內(nèi)部模塊架構(gòu)可以如圖2所示，該外部充電裝置包括主處理芯片21、電源管理模塊22以及無線通信模塊23，該主處理芯片21控制電源管理模塊22和無線通信模塊23工作，無線通信模塊23與機(jī)器人本體的無線通信模塊12進(jìn)行通 信，通過數(shù)據(jù)通信，使得機(jī)器人本體能夠被導(dǎo)航至外部充電裝置進(jìn)行充電，在充電時(shí)，電源管理模塊22接入民用交流電，以實(shí)現(xiàn)對(duì)可充電電池17的供電。圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人的自動(dòng)充電方法的實(shí)現(xiàn)流程，詳述如下：在S301中，當(dāng)所述機(jī)器人位于與其外部充電裝置對(duì)接的第一位置時(shí)，通過所述攝像頭采集第一天花板圖像。在本實(shí)施例中，所述機(jī)器人與其外部充電裝置對(duì)接，是指機(jī)器人位于可通過外部充電裝置完成充電動(dòng)作的位置，包括機(jī)器人與外部充電裝置通過物理接口進(jìn)行精確對(duì)接以完成充電的情況，或者機(jī)器人接近外部充電裝置通過無線方式完成充電的情況。對(duì)機(jī)器人與其外部充電裝置對(duì)接時(shí)，利用安裝于機(jī)器人本體中的攝像頭，采集此時(shí)機(jī)器人本體正上方的天花板圖像。需要說明的是，在機(jī)器人離開外部充電裝置之后，若外部充電裝置位置發(fā)生了改變，則需要讓機(jī)器人再次與外部充電裝置對(duì)接，在對(duì)接狀態(tài)下重新拍攝天花板圖像，以實(shí)現(xiàn)對(duì)充電裝置的重定位，否則，機(jī)器人工作之后需要再次充電時(shí)，會(huì)無法準(zhǔn)確定位到外部充電裝置。在S302中，對(duì)所述第一天花板圖像進(jìn)行特征點(diǎn)提取，計(jì)算特征點(diǎn)的第一世界坐標(biāo)，并根據(jù)所述第一世界坐標(biāo)計(jì)算出所述第一位置的第二世界坐標(biāo)。其中，對(duì)圖像進(jìn)行特征點(diǎn)提取，可以采用基于Fast角點(diǎn)的ORB方法，對(duì)所檢測(cè)得到的角點(diǎn)分區(qū)域進(jìn)行濾波，以保證提取到的特征點(diǎn)數(shù)量適中，在空間上均勻分布。在本實(shí)施例中，S302之前，可以由機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過程中使用攝像頭不斷捕獲天花板圖像，分別從每幅圖像中提取特征點(diǎn)，通過機(jī)器人運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的不同位移和不同視角來對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行拍攝，從而計(jì)算得到特征點(diǎn)的世界坐標(biāo)，建立天花板地圖。該地圖的構(gòu)建過程可以采用EKF-SLAM方法得到。在利用EKF-SLAM方法構(gòu)建地圖的過程中，由于大多情況下，機(jī)器人中所配置的是單目攝像頭，只能獲得特征點(diǎn)的位置信息，無法獲得深度信息，因此， 可使用逆深度參數(shù)化模型對(duì)特征點(diǎn)的深度進(jìn)行初始化，其中，(xiyizi)T表示第一次檢測(cè)到該特征點(diǎn)時(shí)機(jī)器人的世界坐標(biāo)，θi、分別表示在世界坐標(biāo)系下特征點(diǎn)與攝像頭光學(xué)中心之間的方位角和仰角，ρi表示特征點(diǎn)與攝像頭光學(xué)中心之間距離的倒數(shù)。在SLAM過程中，會(huì)不斷通過機(jī)器人運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的不同位移和不同視角來對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行拍攝，因此可以通過EKF不斷修正特征點(diǎn)的該模型參數(shù)，最終得到較準(zhǔn)確的深度值di＝1/ρi。具體的地圖構(gòu)建過程在此不再贅述。在從第一天花板圖像中完成特征點(diǎn)提取之后，將提取出的特征點(diǎn)與構(gòu)建出的地圖匹配，獲取到特征點(diǎn)的世界坐標(biāo)而如圖4所示，將特征點(diǎn)在圖像中的坐標(biāo)記為其中，分別為圖像坐標(biāo)系下特征點(diǎn)到圖像中心的距離和角度，則根據(jù)特征點(diǎn)的世界坐標(biāo)，機(jī)器人所在第一位置的世界坐標(biāo)為RxRy=GrcosGθ+LxiGrcosGθ+Lyi,]]>其中，Gr、Gθ分別是世界坐標(biāo)系下特征點(diǎn)到攝像頭光學(xué)中心的實(shí)際距離和角度，f為攝像頭焦距。在這里，由于Gθ未知，因此需要取多個(gè)特征點(diǎn)，分別計(jì)算其Gr，記為然后以為圓心，為半徑作圓，圓的交點(diǎn)即為機(jī)器人的世界坐標(biāo)。由于上述計(jì)算過程存在誤差，特征點(diǎn)所作的圓無法精確交與一點(diǎn)，因此，在此可采用求最小二乘解的方式求得交點(diǎn)。在S303中，當(dāng)所述機(jī)器人在第二位置上觸發(fā)充電任務(wù)時(shí)，通過所述攝像頭采集第二天花板圖像。在本實(shí)施例中，在通過攝像頭采集第二天花板圖像之前，充電任務(wù)可以通過以下任一條件觸發(fā)：1、當(dāng)所述機(jī)器人的電池電量下降至預(yù)設(shè)閾值時(shí)觸發(fā)所述充電任務(wù)。在機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)的過程中，其系統(tǒng)會(huì)對(duì)電池電量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦電 池電量下降至某個(gè)低電量閾值時(shí)，例如，剩余電量?jī)H為10％時(shí)，則觸發(fā)充電任務(wù)，機(jī)器人暫停當(dāng)前任務(wù)的執(zhí)行，將充電進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)提高，優(yōu)先執(zhí)行充電任務(wù)，以避免因?yàn)殡娏坎蛔愣Ｖ构ぷ鳌?、當(dāng)所述機(jī)器人的目標(biāo)任務(wù)執(zhí)行完畢后觸發(fā)所述充電任務(wù)。對(duì)于機(jī)器人來說，其目標(biāo)任務(wù)可以包括當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù)，在機(jī)器人執(zhí)行完目標(biāo)任務(wù)之后，即使電量還有富余，由于當(dāng)前沒有任務(wù)需要執(zhí)行，因此，機(jī)器人也可以觸發(fā)充電任務(wù)，時(shí)刻保證電量的充足性。一旦機(jī)器人觸發(fā)了充電任務(wù)，則在機(jī)器人的當(dāng)前位置(即所述第二位置)通過攝像頭采集該位置上方的天花板圖像。在S304中，對(duì)所述第二天花板圖像進(jìn)行特征點(diǎn)提取，獲取特征點(diǎn)的第三世界坐標(biāo)，并根據(jù)所述第三世界坐標(biāo)計(jì)算所述第二位置的第四世界坐標(biāo)。在采集到第二天花板圖像之后，依照S302所述的方法，獲取第二天花板圖像提取出的特征點(diǎn)的第三世界坐標(biāo)，并根據(jù)第三世界坐標(biāo)計(jì)算第二位置的第四世界坐標(biāo)，以定位到機(jī)器人的當(dāng)前位置。在S305中，所述機(jī)器人計(jì)算從所述第四世界坐標(biāo)移動(dòng)至所述第二世界坐標(biāo)的路徑，并根據(jù)所述路徑移動(dòng)至所述第一位置進(jìn)行充電。通過以上步驟，機(jī)器人獲取到了其當(dāng)前所在位置的第四世界坐標(biāo)，根據(jù)該第四世界坐標(biāo)以及此前獲取到的充電時(shí)所在位置的第二世界坐標(biāo)，機(jī)器人后臺(tái)可以計(jì)算出由當(dāng)前位置移動(dòng)至充電位置的路徑，從而移動(dòng)至充電所在的第一位置，進(jìn)行充電操作。在充電完成之后，機(jī)器人還可以根據(jù)S305中計(jì)算出的路徑，由第一位置移動(dòng)回第二位置，繼續(xù)工作或者等待任務(wù)的分配，以保證機(jī)器人任務(wù)執(zhí)行的連貫性。本發(fā)明實(shí)施例通過在機(jī)器人本體中配置用于拍攝天花板圖像的攝像頭，通過拍攝的天花板圖像來定位外部充電裝置的位置和機(jī)器人的實(shí)時(shí)位置，從而使得機(jī)器人能夠準(zhǔn)確地移動(dòng)至充電位置，完成充電，提高了機(jī)器人的充電操作執(zhí) 行效率。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖5所示，在機(jī)器人在第二位置上觸發(fā)充電任務(wù)之前，所述方法還包括：S501，所述機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過程中通過所述攝像頭采集不同位置對(duì)應(yīng)的第三天花板圖像。S502，分別對(duì)每幅所述第三天花板圖像進(jìn)行特征點(diǎn)提取及特征點(diǎn)的世界坐標(biāo)計(jì)算。S503，存儲(chǔ)每幅所述第三天花板圖像中特征點(diǎn)的世界坐標(biāo)。其中，S501和S502實(shí)際上是通過EKF-SLAM方法進(jìn)行天花板地圖構(gòu)建的過程，在地圖構(gòu)建完成之后，對(duì)每幀天花板圖像中的特征點(diǎn)世界坐標(biāo)進(jìn)行存儲(chǔ)。S504，所述對(duì)所述第二天花板圖像進(jìn)行特征點(diǎn)提取，獲取特征點(diǎn)的第三世界坐標(biāo)包括。S505，查找與所述第二天花板圖像匹配的所述第三天花板圖像。S506，根據(jù)所述存儲(chǔ)的內(nèi)容，獲取與所述第二天花板圖像匹配的所述第三天花板圖像的特征點(diǎn)的世界坐標(biāo)?；赟503中的存儲(chǔ)內(nèi)容，當(dāng)機(jī)器人觸發(fā)充電任務(wù)時(shí)，將拍攝的機(jī)器人當(dāng)前位置的天花板圖像與S501中拍攝的天花板圖像進(jìn)行圖像匹配，匹配到一致的圖像之后，直接提取出該圖像中特征點(diǎn)的世界坐標(biāo)，用于進(jìn)行機(jī)器人定位。在本實(shí)施例中，在拍攝得到第二天花板圖像之后，無需對(duì)特征點(diǎn)的世界坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，而是通過圖像匹配直接確定特征點(diǎn)的世界坐標(biāo)，以此提高了機(jī)器人的后臺(tái)處理效率。進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在機(jī)器人系統(tǒng)中，在外部充電裝置上安裝初級(jí)線圈，在機(jī)器人上安裝次級(jí)線圈，在S305中，當(dāng)機(jī)器人根據(jù)計(jì)算出的路徑移動(dòng)至第一位置上時(shí)，機(jī)器人通過電磁感應(yīng)來接收由外部充電裝置傳遞過來的能量，完成機(jī)器人的充電，其充電原理如圖6所示。由于在現(xiàn)有技術(shù)中，機(jī)器人與充電裝置之間通常使用金屬端子相連，這就 要求機(jī)器人與充電裝置之間需要精確對(duì)接，一旦機(jī)器人位置有所偏移，就無法充電成功，而在本實(shí)施例中，通過電磁感應(yīng)來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的無線充電，從而使得機(jī)器人無需與充電裝置精確對(duì)接，即可完成充電，使得整個(gè)充電過程更加簡(jiǎn)便，對(duì)機(jī)器人的移動(dòng)位置精確度要求降低，提高了機(jī)器人自動(dòng)充電操作的執(zhí)行效率。對(duì)應(yīng)于上文實(shí)施例所述的機(jī)器人的自動(dòng)充電方法，圖7示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人的自動(dòng)充電裝置的結(jié)構(gòu)框圖，為了便于說明，僅示出了與本實(shí)施例相關(guān)的部分。參照?qǐng)D7，該機(jī)器人的自動(dòng)充電裝置包括：第一采集單元71，當(dāng)所述機(jī)器人位于與其外部充電裝置對(duì)接的第一位置時(shí)，通過所述攝像頭采集第一天花板圖像；第一計(jì)算單元72，對(duì)所述第一天花板圖像進(jìn)行特征點(diǎn)提取，計(jì)算特征點(diǎn)的第一世界坐標(biāo)，并根據(jù)所述第一世界坐標(biāo)計(jì)算出所述第一位置的第二世界坐標(biāo)；第二采集單元73，當(dāng)所述機(jī)器人在第二位置上觸發(fā)充電任務(wù)時(shí)，通過所述攝像頭采集第二天花板圖像；第二計(jì)算單元74，對(duì)所述第二天花板圖像進(jìn)行特征點(diǎn)提取，獲取特征點(diǎn)的第三世界坐標(biāo)，并根據(jù)所述第三世界坐標(biāo)計(jì)算所述第二位置的第四世界坐標(biāo)；充電單元75，所述機(jī)器人計(jì)算從所述第四世界坐標(biāo)移動(dòng)至所述第二世界坐標(biāo)的路徑，并根據(jù)所述路徑移動(dòng)至所述第一位置進(jìn)行充電?？蛇x地，所述裝置還包括：第三采集單元，所述機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過程中通過所述攝像頭采集不同位置對(duì)應(yīng)的第三天花板圖像；第三計(jì)算單元，分別對(duì)每幅所述第三天花板圖像進(jìn)行特征點(diǎn)提取及特征點(diǎn)的世界坐標(biāo)計(jì)算；存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)每幅所述第三天花板圖像中特征點(diǎn)的世界坐標(biāo)；所述第二計(jì)算單元73包括：查找子單元，查找與所述第二天花板圖像匹配的所述第三天花板圖像；獲取子單元，根據(jù)所述存儲(chǔ)的內(nèi)容，獲取與所述第二天花板圖像匹配的所述第三天花板圖像的特征點(diǎn)的世界坐標(biāo)。可選地，所述外部充電裝置上安裝有初級(jí)線圈，所述機(jī)器人上安裝有次級(jí)線圈，所述充電單元包括：移動(dòng)子單元，所述機(jī)器人根據(jù)所述路徑移動(dòng)至所述第一位置；充電子單元，所述機(jī)器人在所述第一位置上通過電磁感應(yīng)接收由所述外部充電裝置傳遞來的能量，以進(jìn)行充電?？蛇x地，所述機(jī)器人的自動(dòng)充電裝置還包括：移動(dòng)單元，在充電完成之后，所述機(jī)器人根據(jù)所述路徑由所述第一位置移動(dòng)回所述第二位置繼續(xù)工作?？蛇x地，所述機(jī)器人的自動(dòng)充電裝置還包括：觸發(fā)單元，當(dāng)所述機(jī)器人的電池電量下降至預(yù)設(shè)閾值時(shí)觸發(fā)所述充電任務(wù)；或者當(dāng)所述機(jī)器人的目標(biāo)任務(wù)執(zhí)行完畢后觸發(fā)所述充電任務(wù)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3