CN107748353A - 一种机器人自动充电实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种机器人自动充电实现方法，机器人和充电桩通过超声波传感器计算出充电桩与机器人间的相对位置，以及障碍物的信息；机器人根据与充电桩的位置和障碍物的位置，进行移动，实现自动充电。本发明所述的机器人自动充电实现方法只需要使用到超声波发生装置、超声波接收装置两种传感器以及通讯模块，即可获得机器人相对于充电桩的空间坐标，使用空间坐标信息，可以快捷简便地朝向充电桩移动。在短距离内超声波传感器的精度十分之高，可以保证机器人充电触点与充电桩衔接；并且超声波传感器相对于其他用于定位的传感器价格有着十分明显的优势，可以大幅度降低机器人的成本。
Description
技术领域
本发明属于自动充电技术领域，尤其是涉及一种机器人自动充电实现方法。
背景技术
随着科技的发展，越来越多机器人进入大众的视野，诸如银行，餐厅，医院等都能见到他们的身影，甚至有部分服务型机器人已经进入我们的家庭。因为服务型机器人绝大部分由蓄电池提供动力，因此，在日常的使用中，当机器人电量耗尽或将耗尽时，我们需将其移动回充电场所并为其充电。每日重复为机器人充电，大大降低了我们对服务机器人的使用体验，因此机器人的自动充电功能，有十分大的必要性。自动返航充电可大大提高机器人的智能程度与用户体验。市场上的机器人多采用昂贵的激光雷达以及其他传感器对室内环境进行重建，其工作量大并价格昂贵，而采用超声波定位返航对此有一定的优势。超声波定位返航，其原理接近蝙蝠的回声定位，能在一定的距离内检测到目标，并向目标靠近，最终完成返航。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种机器人自动充电实现方法，以解决现有的机器人充电采用多种传感器，造价较高的情况。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种机器人自动充电实现方法，具体如下：
S1、机器人通过超声波发生装置发射超声波，并同时通过通讯模块发送计时命令；
S2、充电桩通过通讯装置接收到计时命令后，打开充电桩上的超声波接收装置，接收到超声波，并开始计时；
S3、充电桩通过通讯模块将接收到的超声波信息转发给机器人；
S4、机器人根据接收到的充电桩发送的超声波信息，进行定位；机器人根据自身的超声波接收装置与超声波发生装置，对周围的障碍物进行定位；
S5、机器人根据充电桩和障碍物的位置进行移动，自动对上充电插口。
进一步的，所述步骤S2中，充电桩上的超声波接收装置为两个，所述充电桩上的充电插头安装在其中一个超声波接收装置正下方。
进一步的，所述两个超声波接收装置位于同一水平面且与机器人的超声波发生装置位于同一水平面，两个超声波接收装置水平距离为230mm。
进一步的，所述步骤S4中，对充电桩进行定位的方法具体如下：
S401、假设机器人到充电桩其中一个超声波接收装置的距离为L1，到另一个超声波接收装置的距离为L2，充电桩上的两个超声波接收装置之间的距离为L3；
S402、以距离机器人为L1的超声波接收装置为原点，建立坐标系，设机器人的位置坐标为(CX，CY)，机器人和原点的连接线与X轴的夹角为α；
S403、则根据公式得出：
根据以上公式得出机器人坐标(CX，CY)。
进一步的，所述机器人安装有8个超声波发生装置，所述超声波发生装置成圆周等分排布，圆周直径为400毫米。
进一步的，所述超声波发生装置处于同一水平面，水平面与地面垂直距离为300毫米，以机器人中轴线对称安装，机器人的正前方为第一个超声波发生装置安装位置的开始。
进一步的，所述机器人上安装有4个超声波接收装置，所述超声波接收装置安装在机器人正前方的两个相邻的超声波发生装置中间，并与超声波发生装置等高安装。
进一步的，所述机器人充电触点位于机器人的背部，在接近充电桩充电时，机器人以背部触点向充电桩靠近。
相对于现有技术，本发明所述的机器人自动充电实现方法具有以下优势：
(1)本发明所述的机器人自动充电实现方法不需要使用昂贵的传感器或者众多类型的传感器对附近环境进行重构，只需要使用若干个价格低廉的超声波传感器与通讯模块便能定位充电桩的位置。
(2)本发明所述的机器人自动充电实现方法其结构简单，只需要在机器人上圆周均布安装8个超声波发生装置，在充电桩上安装两个超声波接受装置既可以完成基本的自动返航。
(3)本发明所述的机器人自动充电实现方法能使得机器人迅速定位充电桩的朝向，并向其靠近，在遇到障碍物时，也可通过接收自身发出的超声波判断障碍物的方位，从而完成避障。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的机器人超声波发生装置和超声波接收装置安装结构示意图；
图2为本发明实施例所述的机器人进行充电桩定位原理示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种机器人自动充电实现方法，机器人和充电桩通过超声波传感器计算出充电桩与机器人间的相对位置，以及障碍物的信息；机器人根据与充电桩的位置和障碍物的位置，进行移动，实现自动充电。
实现自动充电的方法，具体如下：
S1、机器人通过超声波发生装置发射超声波，并同时通过通讯模块发送计时命令；
S2、充电桩通过通讯装置接收到计时命令后，打开充电桩上的超声波接收装置，接收到超声波，并开始计时(后面所述的L1和L2是经过计时后，计算得出的)；
S3、充电桩通过通讯模块将接收到的超声波信息转发给机器人；
S4、机器人根据接收到的充电桩发送的超声波信息，进行定位；机器人根据自身的超声波接收装置与超声波发生装置，对周围的障碍物进行定位；
S5、机器人根据充电桩和障碍物的位置进行移动，自动对上充电插口。
步骤S2中，充电桩上的超声波接收装置为两个，所述充电桩上的充电插头安装在其中一个超声波接收装置正下方。
两个超声波接收装置位于同一水平面且与机器人的超声波发生装置位于同一水平面，两个超声波接收装置水平距离为230mm。
所述步骤S4中，对充电桩进行定位的方法具体如下：
S401、假设机器人到充电桩其中一个超声波接收装置的距离为L1，到另一个超声波接收装置的距离为L2，充电桩上的两个超声波接收装置之间的距离为L3；
S402、以距离机器人为L1的超声波接收装置为原点，建立坐标系，设机器人的位置坐标为(CX，CY)，机器人和原点的连接线与X轴的夹角为α；
S403、则根据公式得出：
根据以上公式得出机器人坐标(CX，CY)。
如图1所示，机器人安装有8个超声波发生装置，所述超声波发生装置成圆周等分排布，圆周直径为400毫米。超声波发生装置处于同一水平面，水平面与地面垂直距离为300毫米，以机器人中轴线对称安装，机器人的正前方为第一个超声波发生装置安装位置的开始。
机器人上安装有4个超声波接收装置，所述超声波接收装置安装在机器人正前方的两个相邻的超声波发生装置中间，并与超声波发生装置等高安装。
机器人充电触点位于机器人的背部，在接近充电桩充电时，机器人以背部触点向充电桩靠近。
工作原理：
机器人自身上安装有8个超声波发生装置，4个超声波接收装置，8个超声波发生装置按一定周期发射出超声波，通过通讯模块在发送出超声波的瞬间向充电桩发出计时信号。充电桩接收到几时信号后立刻开始计时，并打开充电桩上两个超声波接收装置,充电桩时刻检测超声波装置的状态变化。
当超声波接收装置接收到超声波后，充电桩立刻停止计时，并将计时结果转换成机器人到充电桩之间的距离，最后将距离信息通过通讯模块发还机器人。
当机器人获得自身到充电桩两个超声波接收装置的距离，可以通过三角关系推算出机器人相对于充电桩的相对坐标，当获取相对坐标后，便可以通过坐标信息向充电桩的方向移动。
如图2所示，通过超声波发射与接收装置，可以获得机器人到充电桩上两接收装置的距离L1，L2，充电桩上的两个超声波接收装置之间的距离为L3，以充电桩左侧超声波接收装置为坐标原点构建坐标系，则机器人的坐标可以通过以下公式求得。
由上述公式可得，机器人相对于充电桩的坐标为(Cx，Cy)。
通过坐标信息，机器人可以逐渐向充电桩靠近，从而完成自动充电。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种机器人自动充电实现方法，其特征在于，实现自动充电的方法，具体如下：
S1、机器人通过超声波发生装置发射超声波，并同时通过通讯模块发送计时命令；
S2、充电桩通过通讯装置接收到计时命令后，打开充电桩上的超声波接收装置，接收到超声波，并开始计时；
S3、充电桩通过通讯模块将接收到的超声波信息转发给机器人；
S4、机器人根据接收到的充电桩发送的超声波信息，进行定位；机器人根据自身的超声波接收装置与超声波发生装置，对周围的障碍物进行定位；
S5、机器人根据充电桩和障碍物的位置进行移动，自动对上充电插口。
2.根据权利要求1所述的机器人自动充电实现方法，其特征在于：所述步骤S2中，充电桩上的超声波接收装置为两个，所述充电桩上的充电插头安装在两个超声波接收装置中点的正下方。
3.根据权利要求2所述的机器人自动充电实现方法，其特征在于：所述两个超声波接收装置位于同一水平面且与机器人的超声波发生装置位于同一水平面，两个超声波接收装置水平距离为230mm。
4.根据权利要求2或3所述的机器人自动充电实现方法，其特征在于：所述步骤S4中，对充电桩进行定位的方法具体如下：
S401、假设机器人到充电桩其中一个超声波接收装置的距离为L1，到另一个超声波接收装置的距离为L2，充电桩上的两个超声波接收装置之间的距离为L3；
S402、以距离机器人为L1的超声波接收装置为原点，建立坐标系，设机器人的位置坐标为(CX，CY)，机器人和原点的连接线与X轴的夹角为α；
S403、则根据公式得出：
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根据以上公式得出机器人坐标(CX，CY)。
5.根据权利要求1所述的机器人自动充电实现方法，其特征在于：所述机器人安装有8个超声波发生装置，所述超声波发生装置成圆周等分排布，圆周直径为400毫米。
6.根据权利要求5所述的机器人自动充电实现方法，其特征在于：所述超声波发生装置处于同一水平面，水平面与地面垂直距离为300毫米，以机器人中轴线对称安装，机器人的正前方为第一个超声波发生装置安装位置的开始。
7.根据权利要求6所述的机器人自动充电实现方法，其特征在于：所述机器人上安装有4个超声波接收装置，所述超声波接收装置安装在机器人正前方的两个相邻的超声波发生装置中间，并与超声波发生装置等高安装。
8.根据权利要求1所述的机器人自动充电实现方法，其特征在于：所述机器人充电触点位于机器人的背部，在接近充电桩充电时，机器人以背部触点向充电桩靠近。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20191219 Address after: 300000 Tianjin city Xiqing District Yangliuqing town Liu Yilu No. 20 A District Applicant after: More than network technology (Tianjin) Co., Ltd. Address before: Yangliuqing town Liu Kou 300380 Tianjin District of Xiqing City Road and Jin Jing highway junction on the west side of Jingcheng Road Applicant before: Ke Ke Bert robot (Tianjin) Co., Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180302 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |