CN116300936A - 一种对接充电的运动引导方法与机器人 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种对接充电的运动引导方法与机器人，涉及机器人的技术领域。本申请所提供的对接充电的运动引导方法应用于机器人，机器人搭载有激光雷达，激光雷达用于实时探测机器人周围障碍物距离，该方法包括：基于激光雷达探测的点云数据拟合多个线段，并确定每个线段的位置信息；基于各个线段的位置信息，计算每两个相邻的线段之间的第一夹角与起点距离、终点距离；基于起点距离、终点距离、第一夹角与预设的充电桩识别条件，判断机器人周围是否存在V形充电桩；若存在V形充电桩，控制机器人运动至V形充电桩的对接充电点；对接充电点靠近V形充电桩的顶点。故本申请具有精准对接充电、提高充电桩识别准确性的优点。
Description
技术领域
本申请涉及机器人的技术领域，具体而言，涉及一种对接充电的运动引导方法与机器人。
背景技术
现有技术中，移动机器人自主引导充电的方法主要有定位、红外引导、视觉引导等。其中，基于定位的充电导航方法主要依靠SLAM(Simultaneous Localization andMapping，即时定位与地图构建)***实现，机器人基于定位数据运动到预设的充电位置进行充电，但因为缺乏机器人与充电桩对接的位姿引导，对接时的定位误差会导致机器人与充电桩无法对准充电，最终产生充电失败的问题；基于红外引导的充电导航方法主要依靠安装在机器人本体上的红外传感器实现，机器人基于红外传感器探测到的红外信号引导机器人与充电桩进行充电对接，但红外传感器的抗干扰性较差；基于视觉引导的充电导航方法主要依靠安装在机器人本体上的摄像头实时获取图像来实现，以便于机器人识别充电桩上的充电导引标记进行充电对接，但该种方式容易受到光照干扰。
发明内容
本申请的目的在于提供一种对接充电的运动引导方法与机器人，通过准确识别V形充电桩来执行机器人与充电桩对接充电前的运动引导工作，以实现机器人与充电桩的精准对接，提高充电成功率。
本申请的实施例是这样实现的：
本申请实施例第一方面提供了一种对接充电的运动引导方法，该方法应用于机器人，机器人搭载有激光雷达，激光雷达用于实时探测机器人周围障碍物距离，该方法包括：基于激光雷达探测的点云数据拟合多个线段，并确定每个线段的位置信息；基于各个线段的位置信息，计算每两个相邻的线段之间的第一夹角与起点距离、终点距离；基于起点距离、终点距离、第一夹角与预设的充电桩识别条件，判断机器人周围是否存在V形充电桩；若存在V形充电桩，控制机器人运动至V形充电桩的对接充电点；对接充电点靠近V形充电桩的顶点。
于一实施例中，基于各个线段的位置信息，计算每两个相邻的线段之间的第一夹角与起点距离、终点距离，包括：按照预设方向确定每个线段的起点位置与终点位置；基于每两个相邻的线段中、一个线段的起点位置与另一个线段的终点位置，分别计算相邻线段之间的起点距离与终点距离。
于一实施例中，基于起点距离、终点距离、第一夹角与预设的充电桩识别条件，判断机器人周围是否存在V形充电桩，包括：判断第一夹角是否在预设角度范围内；若第一夹角在预设角度范围内，判断起点距离与V形充电桩宽度的差值绝对值是否不超过第一阈值；若差值绝对值不超过第一阈值，判断终点距离是否不超过第二阈值，以确认是否存在V形充电桩。
于一实施例中，在判断机器人周围是否存在V形充电桩之后，方法还包括：若不存在V形充电桩，获取机器人在当前位置的已旋转角度，并判断已旋转角度是否超过360度；若未超过360度，控制机器人按照预设旋转方向旋转；基于激光雷达探测的新的点云数据，重新执行判断机器人周围是否存在V形充电桩的步骤。
于一实施例中，在控制机器人运动至V形充电桩的对接充电点之前，方法还包括：根据激光雷达坐标系中、V形充电桩对应的两个相邻线段的位置信息，计算V形充电桩的顶点的位置信息；基于顶点的位置信息，计算从激光雷达坐标系转换至充电桩坐标系的第一转换矩阵；基于已知的、从机器人坐标系转换至激光雷达坐标系的第二转换矩阵与第一转换矩阵，计算从机器人坐标系转换至充电桩坐标系的第三转换矩阵，和/或，从充电桩坐标系转换至机器人坐标系的第四转换矩阵。
于一实施例中，控制机器人运动至V形充电桩的对接充电点，包括：根据V形充电桩对应的、两个相邻线段的位置信息，计算V形充电桩的顶点的位置信息；在基于顶点的位置信息确定充电导引点的位置信息后，控制机器人从当前位置运动至充电导引点；控制机器人向顶点直行，当机器人接触到V形充电桩时，确定机器人运动至对接充电点。
于一实施例中，在控制机器人向顶点直行之前，方法还包括：基于机器人的充电位置与V形充电桩的充电位置，调整机器人的位姿角度。
于一实施例中，控制机器人从当前位置运动至充电导引点，包括：基于当前位置与充电导引点的位置信息，生成当前位置与充电导引点之间的参考路线；控制机器人移动，并基于机器人的实时位置信息、与参考路线的位置信息，控制机器人的运动参数；运动参数包括运动方向与运动速度；当机器人的实时位置与充电导引点之间的距离小于预设第三阈值时控制机器人停止移动，并确认机器人到达充电导引点。
于一实施例中，基于机器人的实时位置信息、与参考路线的位置信息，控制机器人的运动参数，包括：基于实时位置信息与参考路线的位置信息，计算机器人的实时位置与参考路线之间的最短距离；判断最短距离是否超过预设调整距离；若最短距离超过预设调整距离，基于参考路线的位置信息调整机器人的运动方向与运动速度；若最短距离不超过预设调整距离，控制机器人按照预设运动速度与当前运动方向继续移动。
于一实施例中，在控制机器人运动至V形充电桩的对接充电点之后，方法还包括：通过检测机器人中是否存在电池充电电流，判断机器人是否与V形充电桩准确对接充电；若不存在电池充电电流，确认机器人未与V形充电桩准确对接；控制机器人在移动并退出V形充电桩后，移动至预设的充电参考点，以重新执行基于激光雷达探测的点云数据拟合多个线段，并确定每个线段的位置信息的步骤。
本申请实施例第二方面提供了一种机器人，该机器人包括：激光雷达、处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，处理器与激光雷达连接；处理器被配置用以执行本申请实施例第一方面及其任一实施例的对接充电的运动引导方法。
本申请与现有技术相比的有益效果是：
本申请能够通过激光雷达探测得到的点云数据识别特殊形状的V形充电桩，以进一步执行机器人与充电桩对接充电的运动引导工作，实现了机器人与充电桩的精准对接，提高机器人充电的成功率。另外，本申请在识别到V形充电桩后，基于V形充电桩的顶点位置确定参考路径，并在运动时根据实时位置信息控制运动参数，提高了机器人运动引导的工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请一实施例提供的机器人的结构示意图；
图2为本申请一实施例提供的对接充电的运动引导方法的流程示意图；
图3为本申请一实施例提供的对接充电的运动引导方法的流程示意图；
图4为本申请一实施例提供的机器人基于点云数据识别V形充电桩的示意图；
图5为本申请一实施例提供的从激光雷达坐标系转换至充电桩坐标系的转换矩阵求解示意图；
图6为本申请一实施例提供的机器人从当前位置运动至V形充电桩附近的应用场景示意图；
图7为本申请一实施例提供的机器人从当前位置运动至运动导引点的示意图。
附图标记：1－机器人；10－激光雷达；20－接近开关；30－处理器；40－存储器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参见图1，图1为本申请一实施例提供的机器人1的结构示意图。如图1所示，机器人1包括至少一个激光雷达10、至少一个接近开关20、处理器30和存储器40，图2中以一个处理器30为例。处理器30和存储器40连接，存储器40存储有可被至少一个处理器30执行的指令，指令被至少一处理器30执行，以使至少一个处理器30执行如下述实施例中的对接充电的运动引导方法。
于一应用场景，机器人1需要与特殊形状的充电桩例如V形充电桩对接充电时，机器人1基于激光雷达10实时探测到的周围障碍物距离生成点云并得到点云数据。然后，机器人1基于点云数据识别或判断周围是否存在V形充电桩，并在识别到V形充电桩以后根据充电桩形状或顶点位置，运动至充电桩的对接充电点进行充电。接近开关20安装在机器人1的机身侧壁上，在接触到充电桩时生成相应的触发信号，机器人1在接收到该触发信号时确认到达充电桩的对接充电点，控制自身停止运动并开始检测电池充电电流，以判断是否成功充电，即判断机器人1与充电桩是否准确对接、有效充电。
请参见图2，图2为本申请一实施例提供的对接充电的运动引导方法的流程示意图。该方法应用于机器人1，机器人1搭载有激光雷达10。如图2所示，对接充电的运动引导方法包括如下步骤。
S110：基于激光雷达10探测的点云数据拟合多个线段，并确定每个线段的位置信息。
在该步骤中，机器人1在需要充电时通过激光雷达10探测周围障碍物的距离，并获得点云数据。机器人1根据实时获取的当前帧点云数据，并基于RANSAC(Random SampleConsensus，随机采样一致)算法进行直线拟合，得到由距离相近或特征相近的点组成的多条线段，并基于点云数据中各个点相对于机器人1的距离、朝向，或各个点相对于机器人1的位置，得到拟合出的每条线段的位置信息。
S120：基于各个线段的位置信息，计算每两个相邻的线段之间的第一夹角与起点距离、终点距离。
在该步骤中，机器人1基于拟合得到的多条线段的位置信息，按照预设的排序方向对拟合出的所有线段进行标号，并按照预设的排序方向标记每个线段的起点与终点。机器人1将每两条位置相邻的线段作为一组相邻线段组合，然后基于每组相邻线段组合中、两条线段的起点位置与终点位置计算每组相邻线段组合所对应的起点距离与终点距离。其中，起点距离是指每组相邻线段组合中、序号靠前的线段起点与序号靠后的线段终点之间的距离；终点距离是指每组相邻线段组合中、序号靠前的线段终点与序号靠后的线段起点之间的距离；第一夹角是指每组相邻线段组合中、两条相邻线段之间的夹角。
S130：基于起点距离、终点距离、第一夹角与预设的充电桩识别条件，判断机器人1周围是否存在V形充电桩。
在该步骤中，机器人1根据上述步骤中计算出的起点距离、终点距离与第一夹角，判断是否均符合其对应的V形充电桩识别条件。例如，比较或判断起点距离与终点距离是否均在其各自对应的、合适的距离范围内；第一夹角是否在合适的夹角范围内。然后机器人1根据上述比较或判断结果，确定机器人1当前所处位置的周围环境内是否存在V形充电桩。
S140：若存在V形充电桩，控制机器人1运动至V形充电桩的对接充电点。
在该步骤中，若确定自身周围存在V形充电桩，机器人1根据当前位置与V形充电桩的位置信息，控制自身运动至V形充电桩的对接充电点。对接充电点是指机器人1运动至V形充电桩旁、且机器人1的充电口或充电插头与V形充电桩的充电插头或充电口恰好对接时，机器人1所处的位置；即机器人1与V形充电桩对接充电时所处的位置。对接充电点靠近V形充电桩的顶点。
请参见图3，图3为本申请一实施例提供的对接充电的运动引导方法的流程示意图。如图3所示，对接充电的运动引导方法包括如下步骤。
S210：控制机器人1运动至预设的运动参考点。
机器人1在检测到自身电量不足、自动生成充电任务指令后，或机器人1接收到用户终端或服务器发送的充电任务指令后，机器人1查询预设的充电参考点的位置信息，并基于SLAM(Simultaneous Localizationand Mapping，即时定位与地图构建)***进行路径规划，以使机器人1按照规划好的路径从当前位置运动至预设的充电参考点。
S220：在运动至充电参考点后，判断机器人1周围是否存在V形充电桩。
在该步骤中，机器人1在运动至充电参考点后，基于激光雷达10探测的点云数据拟合多个线段，并确定每个线段的位置信息。然后机器人1基于各个线段的位置信息，计算每两个相邻的线段之间的第一夹角与起点距离、终点距离。最终根据第一夹角、起点距离、终点距离与预设的充电桩识别条件，判断机器人1周围是否存在V形充电桩。
请参见图4，图4为本申请一实施例提供的机器人1基于点云数据识别V形充电桩的示意图。如图4所示，机器人1获取激光雷达10探测得到的点云数据并提取一帧数据，然后基于RANSAC(Random SampleConsensus，随机采样一致)算法进行直线拟合，将拟合获得的多条线段的位置信息保存至数组中Ln＝[psn，pen]。
如图4所示，机器人1按照预设方向(图4所示预设方向为从左至右)确定每个线段的起点位置与终点位置，并按照预设方向确定所有线段的序号关系。Ln是直线拟合后获得的某一条线段，n表示所获得线段在预设方向上的排序，psn是第n条线段的起点，坐标为(xsn，ysn)，pen是第n条线段的终点，坐标为(xen，yen)。Ln通过起点坐标和终点坐标可创建直线表达式：yn＝knxn+bn。
然后机器人1基于每两个相邻的线段中、一个线段的起点位置与另一个线段的终点位置，分别计算相邻线段之间的起点距离与终点距离。于一实施例中，起点距离为每两个相邻线段中、序号靠前的线段起点与序号靠后的线段终点之间的距离，即起点距离Δd2为第n条线段的起点(psn)和第n+1条线段的终点(pen+1)之间的距离；终点距离Δd1是指每两个相邻线段中、序号靠前的线段终点与序号靠后的线段起点之间的距离，即终点距离为第n条线段的终点(pen)和第n+1条线段的起点(psn+1)之间的距离；第一夹角是指每两个相邻线段之间的夹角，即图4所示Δθ。
预设的充电桩识别条件为：第一夹角Δθ在预设角度范围内；起点距离与V形充电桩宽度的差值绝对值不超过第一阈值；以及，终点距离不超过第二阈值。
由此，机器人1基于起点距离、终点距离、第一夹角与预设的充电桩识别条件，判断机器人1周围是否存在V形充电桩。即机器人判断第一夹角Δθ是否在预设角度范围内；若第一夹角在预设角度范围内，判断起点距离与V形充电桩的实际宽度距离D的差值绝对值是否不超过第一阈值，即判断|Δd2－D|是否小于或等于line＿dis＿thres1；若差值绝对值不超过第一阈值，判断终点距离是否不超过第二阈值，即判断Δd1是否小于或等于line＿dis＿thres2，以确认充电参考点附近是否存在V形充电桩。
于一实施例中，机器人1基于各个线段的位置信息计算每两个相邻线段所构成的第一夹角，并判断第一夹角Δθ与充电桩实际角度target＿angle相差是否在±5度范围内。机器人1基于各个线段的位置信息，计算每两条相邻线段之间的起点距离与终点距离，并判断终点距离Δd1是否不超过预设的第二阈值line＿dis＿thres2，即Δd1≤line＿dis＿thres2；判断起点距离Δd2与V形充电桩的实际宽度D的差值绝对值是否不超过预设的第一阈值，即|Δd2－D|≤line＿dis＿thres1。
当上述判断结果均为是时，机器人1确定周围存在V形充电桩，继续执行步骤S240；若上述任一判断结果为否时，机器人1确认周围不存在V形充电桩，继续执行步骤S231。
S231：若不存在V形充电桩，获取机器人1在当前位置的已旋转角度，并判断已旋转角度是否超过360度。
于一实施例中，机器人1机身上安装有陀螺仪等旋转角度检测装置。机器人1在到达充电参考点后，持续记录自身旋转角度并累计总的已旋转角度，若机器人1在当前朝向(或当前位姿角度)未识别到V形充电桩，机器人1获取在当前位置累计的已旋转角度，并判断已旋转角度是否超过360度，即判断机器人1是否已旋转一周、回到初始的位姿角度。若是，进入步骤S233；若否，进入步骤S232。
S232：若未超过360度，控制机器人1按照预设旋转方向旋转。
在该步骤中，若机器人1确定自身在充电参考点累计的已旋转角度未超过360度，则机器人1控制自身在充电参考点按照预设旋转方向继续旋转，机器人以固定采样频率获取激光雷达10实时探测的新的点云数据，并重新执行步骤S220，再次判断机器人1周围是否存在V形充电桩。
S233：生成充电对接失败的提示信息。
如果机器人1在预设的充电参考点旋转360度后，仍然没有发现V形充电桩，则机器人1充电对接任务结束，生成充电对接失败的相关提示信息。
S240：机器人1进行坐标系转换。
请参见图5，图5为本申请一实施例提供的从激光雷达坐标系转换至充电桩坐标系的转换矩阵求解示意图。如图5所示，机器人1在识别到V形充电桩后，需要根据V形充电桩所对应的两条相邻线段的位置信息，计算V形充电桩的顶点位置，即两条线段所在直线的交点位置O。已知V形充电桩所对应的两条相邻线段在激光雷达坐标系下的位置信息，机器人1通过计算可以得到V形充电桩的顶点O的坐标(xintersect，yintersect)。
机器人1根据已知的V形充电桩所对应的、两条相邻线段所在直线的表达式yn＝knxn+bn以及yn+1＝kn+1xn+1+bn+1，计算V形充电桩的顶点O在激光雷达坐标系下的坐标，计算公式如下：
yintersect＝knxintersect+bn。
机器人1基于顶点的位置信息(xintersect，yintersect)，计算从激光雷达坐标系转换至充电桩坐标系的第一转换矩阵。如图5所示，以顶点(或交点)0为圆心，以r为半径创建一个圆；机器人1基于V形充电桩所对应的两条相邻线段L2、L3的位置信息，确定该圆与L2、L3的交点坐标，分别记为pcl和pcr。然后，机器人1根据交点坐标计算偏角θmarker，计算公式如下：
θmarker＝atan2(pcl,pcr)；
机器人1基于根据θmarker和交点O(xintersect，yintersect)，可构建从激光雷达坐标系laser＿link转换至充电桩坐标系dock＿link的第一转换矩阵。
然后，机器人1基于已知的、从机器人坐标系转换至激光雷达坐标系的第二转换矩阵与第一转换矩阵，计算从机器人坐标系转换至充电桩坐标系的第三转换矩阵，和/或，从充电桩坐标系转换至机器人坐标系的第四转换矩阵，以便于后续确定充电导引点的位置信息、或在机器人坐标系下实时计算并控制机器人1的运动参数。
S250：控制机器人1从充电参考点运动至充电导引点。
请参见图6，图6为本申请一实施例提供的机器人1从当前位置运动至V形充电桩附近的应用场景示意图。如图6所示，机器人1根据V形充电桩的顶点O的位置信息，确定充电导引点K的位置信息，充电导引点位于V形充电桩的中轴线上、且与V形充电桩的顶点相隔一定距离，相隔距离为dis＿to＿dock。即在充电桩坐标系下，充电导引点的坐标表示为(－dis＿to＿dock，0)，充电桩坐标系的原点为V形充电桩的顶点O。
然后机器人1根据充电导引点K与当前位置(通常为充电参考点S的位置)，生成当前位置与充电导引点之间的参考路线SK，并控制机器人1运动。机器人1根据运动过程中的实时位置信息与参考路线的位置信息，控制自身的运动参数；运动参数包括运动方向与运动速度，运动速度包括线速度与角速度。
请参见图7，图7为本申请一实施例提供的机器人1从当前位置运动至运动导引点的示意图。机器人1在运动过程中基于实时位置信息P与参考路线SK的位置信息，计算机器人1的实时位置P与参考路线SK之间的最短距离d；然后机器人1判断该最短距离d是否超过预设调整距离，若该最短距离超过预设调整距离，机器人1基于参考路线SK的位置信息调整机器人1的运动方向与运动速度；若最短距离d不超过预设调整距离，控制机器人1按照预设运动速度与当前运动方向继续移动。
如图7所示，机器人1从起始点S(通常为充电参考点)到充电导引点K的运动参数调整方式采用PID算法。当机器人1到达充电参考点时，将该点作为起始点S，根据起始点S和充电导引点K的位置信息构建参考路线SK，以通过运动参数的不断调整使机器人1沿参考路线SK运动。机器人1计算实时位置P与参考路线SK之间的最短距离d，当机器人1在移动时偏离参考路线的最短距离d超出预设调整距离dis＿thres时，机器人1通过调整运动方向和运动速度回到参考路线SK，直至到达充电导引点K。
于一实施例中，当最短距离d大于预设调整距离dis＿thres时，机器人1基于PID算法计算角速度Vr，同时减小机器人1线速度Vx。当最短距离d小于或等于预设调整距离dis＿thres时，机器人1按照设定的线速度Vmax运动。
当机器人1的实时位置位置P与充电导引点K点之间的距离，小于预设第三阈值时，机器人1判定自身已到达充电导引点K点，机器人1控制自身停止移动，并继续执行步骤S261。
S261：基于机器人1的充电位置与V形充电桩的充电位置，调整机器人1的位姿角度以进行对桩。
于一实施例中，机器人1在到达充电导引点后，根据机器人1的充电位置与V形充电桩的充电位置，调整机器人1的位姿角度，即机器人1进行方向调整以使机器人1与V形充电桩的充电位置可以准确对接。
于一实施例中，机器人1在到达充电导引点后，调整位姿角度使自身朝向与充电桩中垂线方向保持对正。如图6所示，机器人1调整位姿角度，使自身朝向从KT1方向调整至KT2方向。
S262：控制机器人1向V形充电桩的顶点所在位置直行。
在该步骤中，机器人1在充电导引点将位姿角度调整完成后，控制自身以预设的最小线速度Vmin沿V形充电桩的中轴线直行，并朝向V形充电桩的顶点移动，以进行机器人1与充电桩的对接。
S270：判断是否到达对接充电点。
于一实施例中，机器人1前端安装有接近开关20。当机器人1触碰到V形充电桩时，接近开关20会被触发且生成对应的触发信号。因此在该步骤中，机器人1在直行过程中持续判断是否接收到接近开关20生成的触发信号，以确定自身是否到达对接充电点。若接近开关20始终未触发，机器人1保持直行的运动状态；若接近开关20被触发，机器人1停止移动并执行步骤S280。
S280：判断机器人1是否与V形充电桩准确对接充电。
在该步骤中，在机器人1与V形充电桩对接完成、并停止直行后，机器人1通过检测针对电池的电池充电电流，判断自身是否与V形充电桩准确对接充电，即判断对接充电是否成功。若不存在电池充电电流，机器人1确认自身未与V形充电桩准确对接，执行步骤S290；若存在电池充电电流，机器人1确认自身对接充电成功。
S290：控制机器人1移动并退出V形充电桩
若未检测到电池充电电流，机器人1确定本次对接充电失败。机器人1控制自身后退并退出V形充电桩，然后机器人1根据导航重新运动至预设的充电参考点，以重新执行对接充电的运动引导方法，即重新执行步骤S210。
本申请通过激光雷达10探测得到的点云数据识别特殊形状的V形充电桩，以进一步执行机器人1与充电桩对接充电的运动引导工作，实现了机器人1与充电桩的精准对接，提高机器人1充电的成功率。另外，本申请在识别到V形充电桩后，基于V形充电桩的顶点位置确定参考路径，并在运动时根据实时位置信息控制运动参数，提高了机器人1运动引导的工作效率。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储介质存储有计算机程序。计算机程序可由处理器30执行，以完成对接充电的运动引导方法。
功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器40(ROM，Read－OnlyMemory)、随机存取存储器40(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种对接充电的运动引导方法，其特征在于，所述方法应用于机器人，所述机器人搭载有激光雷达，所述激光雷达用于实时探测所述机器人周围障碍物距离，所述方法包括：
基于所述激光雷达探测的点云数据拟合多个线段，并确定每个所述线段的位置信息；
基于各个所述线段的位置信息，计算每两个相邻的所述线段之间的第一夹角与起点距离、终点距离；
基于所述起点距离、所述终点距离、所述第一夹角与预设的充电桩识别条件，判断所述机器人周围是否存在V形充电桩；
若存在所述V形充电桩，控制所述机器人运动至所述V形充电桩的对接充电点；所述对接充电点靠近所述V形充电桩的顶点。
2.根据权利要求1所述的对接充电的运动引导方法，其特征在于，所述基于各个所述线段的位置信息，计算每两个相邻的所述线段之间的第一夹角与起点距离、终点距离，包括：
按照预设方向确定每个线段的起点位置与终点位置；
基于每两个相邻的所述线段中、一个所述线段的起点位置与另一个所述线段的终点位置，分别计算相邻所述线段之间的所述起点距离与所述终点距离。
3.根据权利要求1所述的对接充电的运动引导方法，其特征在于，所述基于所述起点距离、所述终点距离、所述第一夹角与预设的充电桩识别条件，判断所述机器人周围是否存在V形充电桩，包括：
判断所述第一夹角是否在预设角度范围内；
若所述第一夹角在所述预设角度范围内，判断所述起点距离与所述V形充电桩的宽度的差值绝对值是否不超过第一阈值；
若所述差值绝对值不超过所述第一阈值，判断所述终点距离是否不超过第二阈值，以确认是否存在所述V形充电桩。
4.根据权利要求1所述的对接充电的运动引导方法，其特征在于，在所述判断所述机器人周围是否存在V形充电桩之后，所述方法还包括：
若不存在所述V形充电桩，获取所述机器人在当前位置的已旋转角度，并判断所述已旋转角度是否超过360度；
若未超过360度，控制所述机器人按照预设旋转方向旋转；
基于所述激光雷达探测的新的点云数据，重新执行所述判断所述机器人周围是否存在V形充电桩的步骤。
5.根据权利要求1所述的对接充电的运动引导方法，其特征在于，在所述控制所述机器人运动至所述V形充电桩的对接充电点之前，所述方法还包括：
根据激光雷达坐标系中、所述V形充电桩对应的两个相邻所述线段的位置信息，计算所述V形充电桩的顶点的位置信息；
基于所述顶点的位置信息，计算从所述激光雷达坐标系转换至充电桩坐标系的第一转换矩阵；
基于已知的、从机器人坐标系转换至所述激光雷达坐标系的第二转换矩阵与所述第一转换矩阵，计算从所述机器人坐标系转换至所述充电桩坐标系的第三转换矩阵，和/或，从所述充电桩坐标系转换至所述机器人坐标系的第四转换矩阵。
6.根据权利要求1所述的对接充电的运动引导方法，其特征在于，所述控制所述机器人运动至所述V形充电桩的对接充电点，包括：
根据所述V形充电桩对应的、两个相邻所述线段的位置信息，计算所述V形充电桩的顶点的位置信息；
在基于所述顶点的位置信息确定充电导引点的位置信息后，控制所述机器人从当前位置运动至所述充电导引点；
控制所述机器人向所述顶点直行，当所述机器人接触到所述V形充电桩时，确定所述机器人运动至所述对接充电点。
7.根据权利要求6所述的对接充电的运动引导方法，其特征在于，在所述控制所述机器人向所述顶点直行之前，所述方法还包括：
基于所述机器人的充电位置与所述V形充电桩的充电位置，调整所述机器人的位姿角度。
8.根据权利要求6所述的对接充电的运动引导方法，其特征在于，所述控制所述机器人从当前位置运动至充电导引点，包括：
基于所述当前位置与所述充电导引点的位置信息，生成所述当前位置与所述充电导引点之间的参考路线；
控制所述机器人移动，并基于所述机器人的实时位置信息、与所述参考路线的位置信息，控制所述机器人的运动参数；所述运动参数包括运动方向与运动速度；
当所述机器人的实时位置与所述充电导引点之间的距离小于预设第三阈值时控制所述机器人停止移动，并确认所述机器人到达所述充电导引点。
9.根据权利要求8所述的对接充电的运动引导方法，其特征在于，所述基于所述机器人的实时位置信息、与所述参考路线的位置信息，控制所述机器人的运动参数，包括：
基于所述实时位置信息与所述参考路线的位置信息，计算所述机器人的实时位置与所述参考路线之间的最短距离；
判断所述最短距离是否超过预设调整距离；
若所述最短距离超过所述预设调整距离，基于所述参考路线的位置信息调整所述机器人的运动方向与运动速度；
若所述最短距离不超过所述预设调整距离，控制所述机器人按照预设运动速度与当前运动方向继续移动。
10.根据权利要求1所述的对接充电的运动引导方法，其特征在于，在所述控制所述机器人运动至所述V形充电桩的对接充电点之后，所述方法还包括：
通过检测机器人中是否存在电池充电电流，判断所述机器人是否与所述V形充电桩准确对接充电；
若不存在所述电池充电电流，确认所述机器人未与所述V形充电桩准确对接；
控制所述机器人在移动并退出所述V形充电桩后，移动至预设的充电参考点，以重新执行所述基于所述激光雷达探测的点云数据拟合多个线段，并确定每个所述线段的位置信息的步骤。
11.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括：
激光雷达；
处理器，与所述激光雷达连接；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行权利要求1－10任意一项所述的对接充电的运动引导方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310274448.1A CN116300936A (zh) | 2023-03-14 | 2023-03-14 | 一种对接充电的运动引导方法与机器人 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310274448.1A CN116300936A (zh) | 2023-03-14 | 2023-03-14 | 一种对接充电的运动引导方法与机器人 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116300936A true CN116300936A (zh) | 2023-06-23 |
Family
ID=86781275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310274448.1A Pending CN116300936A (zh) | 2023-03-14 | 2023-03-14 | 一种对接充电的运动引导方法与机器人 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116300936A (zh) |
-
2023
- 2023-03-14 CN CN202310274448.1A patent/CN116300936A/zh active Pending
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