一種變電站機器人的自動充電方法、機器人及充電系統的制作方法
【專利摘要】本申請提供了一種變電站機器人的自動充電方法，該變電站機器人可移動至充電裝置進行充電，充電裝置設置有目標物體，充電方法包括：在機器人向充電裝置移動的過程中，通過圖像采集設備采集目標物體的圖像；從目標物體的圖像中檢測目標特征；基于目標特征在圖像中偏離預設基準的距離確定機器人偏離充電裝置的角度；依據角度調整機器人的移動方向以使機器人移動至充電裝置進行充電。本申請提供的變電站機器人的自動充電方法、機器人及充電系統使得變電站機器人可基于充電裝置上設置的目標物體實時調整移動方向，從而能夠精確對準充電裝置進行充電。
【專利說明】
一種變電站機器人的自動充電方法、機器人及充電系統
技術領域
[0001]本發明涉及充電技術領域，尤其涉及一種變電站機器人的自動充電方法、機器人及充電系統。
【背景技術】
[0002]隨著機器人技術的發展，越來越多的機器人出現在了機器人產品市場上，并且開始逐漸受到人們的關注和接受。
[0003]為了保證機器人具備較好的續航工作能力，機器人通常采用蓄電池供電，以便通過一個與機器人匹配的充電基座對其進行反復充電，從而實現機器人的循環續航工作。
[0004]然而，現有技術中機器人大多依賴人工操作充電，容易引起充電不及時等問題，同時還增加了用戶使用的麻煩，影響使用體驗。因此，如何通過簡單的技術實現對充電裝置方位的識別使機器人自動充電是需要解決的問題。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明提供了一種變電站機器人的自動充電方法、機器人及充電系統，以通過簡單的技術實現對充電裝置方位的識別使機器人自動充電，其技術方案如下:
[0006]—種變電站機器人的自動充電方法，應用于一機器人，所述機器人可移動至充電裝置進行充電，所述充電裝置設置有目標物體，所述方法包括:
[0007]在所述機器人向所述充電裝置移動的過程中，通過圖像采集設備采集所述目標物體的圖像；
[0008]從所述目標物體的圖像中檢測目標特征；
[0009]基于所述目標特征在所述圖像中偏離預設基準的距離確定所述機器人偏離所述充電裝置的角度；
[0010]依據所述角度調整所述機器人的移動方向以使所述機器人移動至所述充電裝置進行充電。
[0011 ]優選地，所述目標物體為桿狀物或條狀物；
[0012]則所述從所述目標物體的圖像中檢測所述目標特征，具體為:
[0013]對所述目標物體的圖像進行直線檢測，獲得目標直線；
[0014]相應的，所述基于所述目標特征在所述圖像中偏離預設基準的距離確定所述機器人偏離所述充電裝置的角度，具體為:
[0015]基于所述目標直線在所述圖像中偏離預設基準線的距離確定所述機器人偏離所述充電裝置的角度。
[0016]其中，所述對所述目標物體的圖像進行直線檢測，獲得目標直線，具體為:
[0017]利用Hough變換算法對所述目標物體的圖像進行直線檢測，獲得所述目標直線。
[0018]—種變電站機器人，所述機器人可移動至充電裝置進行充電，所述充電裝置設置有具有目標物體；
[0019]所述機器人包括:圖像采集設備和處理設備；
[0020]所述圖像采集設備，用于在所述機器人向所述充電裝置進行移動的過程中，采集所述目標物體的圖像，并將所述目標物體的圖像提供給所述處理設備；
[0021 ]所述處理設備，用于從所述目標物體的圖像中檢測目標特征，基于所述目標特征在所述圖像中偏離預設基準的距離確定所述機器人偏離所述充電裝置的角度，并依據所述角度調整所述機器人的移動方向以使所述機器人移動至所述充電裝置進行充電。
[0022]其中，所述目標物體為桿狀物或條狀物；
[0023]則所述處理設備，具體用于對所述目標物體的圖像進行直線檢測，獲得目標直線，基于所述目標直線在所述圖像中偏離預設基準線的距離確定所述機器人偏離所述充電裝置的角度。
[0024]其中，所述處理設備，具體用于利用Hough變換算法對所述目標物體的圖像進行直線檢測。
[0025]一種充電系統，包括機器人和為所述機器人充電的充電裝置，所述機器人可移動至所述充電裝置進行充電，所述機器人為所述的變電站機器人。
[0026]其中，所述目標物體為設置于充電本體上方且與地面垂直的桿狀物或條狀物。
[0027]其中，目標物體上設置有發光裝置；
[0028]所述發光裝置，用于在當前光照不滿足預設條件時為所述圖像采集裝置提供光源。
[0029]其中，所述發光裝置為紅外二極管。
[0030]上述技術方案具有如下有益效果:
[0031]本發明提供的變電站機器人的自動充電方法、機器人及充電系統，可從通過圖像采集設備采集的目標物體的圖像中檢測出目標特征，并基于檢測出的目標特征在圖像中偏離預設基準的距離確定機器人偏離充電裝置的角度，進而依據偏離角度調整機器人的移動方向以使機器人移動至充電裝置進行充電。本發明提供的變電站機器人的自動充電方法、機器人及充電系統使得機器人可基于充電裝置上設置的目標物體實時調整移動方向，從而能夠精確對準充電裝置進行充電。
【附圖說明】
[0032]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0033]圖1為本發明實施例提供的變電站機器人的自動充電方法的流程示意圖；
[0034]圖2為本發明實施例提供的變電站機器人的自動充電方法一具體實例的實現過程的流程示意圖；
[0035]圖3為本發明實施例提供的變電站機器人的結構示意圖；
[0036]圖4為本發明實施例提供的充電系統的結構示意圖；
[0037]圖5為本發明實施例提供的充電裝置的充電本體上充電面的形狀示意圖。
【具體實施方式】
[0038]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0039]本發明實施例提供了一種變電站機器人的自動充電方法，該機器人可移動至充電裝置進行充電，充電裝置設置有目標物體，該變電站機器人的自動充電方法包括:
[0040]步驟SlOl:在機器人向充電裝置移動的過程中，通過圖像采集設備采集目標物體的圖像。
[0041 ]步驟S102:從目標物體的圖像中檢測目標特征。
[0042]步驟S103:基于檢測出的目標特征在圖像中偏離預設基準的距離確定機器人偏離充電裝置的角度。
[0043]可以理解的是，在機器人正對充電裝置的時候，
[0044]步驟S104:依據角度調整機器人的移動方向以使機器人移動至充電裝置進行充電。
[0045]在一種可能的實現方式中，機器人與充電設備采用接觸式充電方式進行充電，示例性的，機器人上設置充電插頭，充電設備上設置充電插槽，機器人將充電插頭插入充電設備的插孔中進行充電。在另一種可能的實現方式中，機器人與充電設備采用非接觸式充電方式進行充電，示例性的，機器人移動至充電設備附近，充電設備對機器人進行充電，在這種方式中，機器人與充電設備并不連接，而是通過電磁感應、微波、磁共振等方式實現充電。
[0046]本發明實施例提供的變電站機器人的自動充電方法，可從通過圖像采集設備采集的目標物體的圖像中檢測出目標特征，并基于檢測出的目標特征在圖像中偏離預設基準的距離確定機器人偏離充電裝置的角度，進而依據偏離角度調整機器人的移動方向以使機器人移動至充電裝置進行充電。本發明實施例提供的變電站機器人的自動充電方法使得機器人可基于充電裝置上設置目標物體實時調整移動方向，從而能夠精確對準充電裝置進行充電。
[0047]在上述實施例中，目標物體可以為桿狀物或條狀物。在一種優選的實現方式中，桿狀物或條狀物位于充電本體的上方，且與地面垂直。下面以充電裝置上設置的目標物體為與地面垂直的桿狀物為例，給出本發明實施例提供的變電站機器人的自動充電方法的實現過程，請參閱圖2，示出了該實現過程的流程示意圖，該實現過程可以包括:
[0048]步驟S201:在機器人向充電裝置移動的過程中，通過圖像采集設備采集桿狀物的圖像。
[0049]步驟S202:對桿狀物的圖像進行直線檢測，獲得目標直線。
[0050]在本實施例中，可利用Hough變換算法對目標物體的圖像進行直線檢測，獲得目標直線。具體的，首先對目標物體的圖像進行二值化處理，然后將二值化處理得到的圖像通過P = x*cos0+y*sin0由圖像空間轉換到參數空間，再通過從參數空間中找出峰值的方法檢測直線。
[0051 ] Hough變換是一種使用表決原理的參數估計技術。其原理是利用圖像空間和Hough參數空間的點-線對偶性，把圖像空間中的檢測問題轉換到參數空間。通過在參數空間里進行簡單的累加統計，然后在Hough參數空間尋找累加器峰值的方法檢測直線。
[0052]Hough變換思想為:在原始圖像坐標系下的一個點對應了參數坐標系中的一條直線，同樣參數坐標系的一條直線對應了原始圖像坐標系下的一個點，然后，原始圖像坐標系下呈現直線的所有點，它們的斜率和截距是相同的，所以它們在參數坐標系下對應于同一個點。這樣在將原始圖像坐標系下的各個點投影到參數坐標系下之后，看參數坐標系下有沒有聚集點，這樣的聚集點就對應了原始坐標系下的直線。
[0053]在實際應用中，y = k*x+b形式的直線方程沒有辦法表示X = C形式的直線(這時候，直線的斜率為無窮大)。所以實際應用中，是米用參數方程P = x*cos9+y*sin9。
[0054]步驟S203:確定目標直線在圖像中偏離預設基準線的距離。
[0055]步驟S204:通過目標直線在圖像中偏離預設基準線的距離確定機器人偏離充電裝置的角度。
[0056]具體的，通過預先標定過的焦距f以及目標直線在圖像中的偏移L，可以計算出機器人偏離充電裝置的角度為arctan(L/f)。關于標定后的焦距f，其指圖像采集設備如相機的鏡頭到像元的距離，需要說明的是，為了使相機的焦距準備地被應用，通常需要進行人工標定。
[0057]步驟S204:依據角度調整機器人的移動方向以使機器人移動至充電裝置進行充電。
[0058]本發明實施例提供的變電站機器人的自動充電方法，可從通過圖像采集設備采集的桿狀物的圖像中檢測出目標直線，并基于檢測出的目標直線在圖像中偏離預設基準直線的距離確定機器人偏離充電裝置的角度，進而依據偏離角度調整機器人的移動方向以使機器人移動至充電裝置進行充電。本發明實施例提供的變電站機器人的自動充電方法使得機器人可基于充電裝置上設置的桿狀物實時調整移動方向，從而能夠精確對準充電裝置進行充電。
[0059]本發明實施例還提供了一種變電站機器人，該機器人可移動至充電裝置進行充電，充電裝置設置有具有目標特征的目標物體。
[0060]請參閱圖3，示出了該變電站機器人的結構示意圖，該機器人可以包括:圖像采集設備301和處理設備302。
[0061]圖像采集設備301，用于在機器人向充電裝置移動的過程中，采集目標物體的圖像，并將目標物體的圖像提供給處理設備302。
[0062]處理設備302，用于從目標物體的圖像中檢測目標特征，基于目標特征在圖像中偏離預設基準的距離確定機器人偏離充電裝置的角度，并依據角度調整機器人的移動方向以使機器人移動至充電裝置進行充電。
[0063]本發明實施例提供的變電站機器人，可從通過圖像采集設備采集的目標物體的圖像中檢測出目標特征，并基于檢測出的目標特征在圖像中偏離預設基準的距離確定機器人偏離充電裝置的角度，進而依據偏離角度調整機器人的移動方向以使機器人移動至充電裝置進行充電。本發明實施例提供的機器人可基于充電裝置上設置的具有目標特征的目標物體實時調整移動方向，從而能夠精確對準充電裝置進行充電。
[0064]在上述實施例中，目標物體為桿狀物或條狀物，目標特征為直線。
[0065]則，上述實施例提供的變電站機器人中的處理設備，具體用于對目標物體的圖像進行直線檢測，獲得目標直線，基于目標直線在圖像中偏離預設基準線的距離確定機器人偏離充電裝置的角度。
[0066]進一步的，處理設備利用Hough變換算法對目標物體的圖像進行直線檢測。
[0067]本發明實施例還提供了一種充電系統，請參閱圖4，示出了該充電系統的結構示意圖，該系統可以包括機器人401和充電裝置402，機器人可移動至充電裝置進行充電，充電裝置設置有具有目標特征的目標物體4021。
[0068]具體的，機器人可為上述實施例提供的變電站機器人，其具體結構和功能可參見上述實施例，在此不作贅述。
[0069]優選的，目標物體為設置于充電裝置上的桿狀物或條狀物，進一步的，桿狀物或條狀物設置于充電裝置上充電本體4022的上方，且垂直于底面設置。
[0070]優選的，目標物體上設置有發光裝置4023，該發光裝置，用于在當前光照不滿足預設條件時為圖像采集裝置提供光源。
[0071]具體的，發光裝置為紅外二極管。紅外二極管的數量可以為多個。優選的，多個紅外二極管均勻分布在目標物體上。以目標物體為垂直于地面的桿狀物為例，紅外二極管在桿狀物上沿豎直方向均勻分布。
[0072]另外，在本實施例中，充電裝置的充電本體前面設置為圓弧形，如圖5所示，以保證在角度偏離中心線的時候，機器人的插頭和充電裝置的充電插槽也能充分結合。
[0073]本發明實施例提供的充電系統中，機器人可從通過圖像采集設備采集的目標物體的圖像中檢測出目標特征，并基于檢測出的目標特征在圖像中偏離預設基準的距離確定機器人偏離充電裝置的角度，進而依據偏離角度調整機器人的移動方向以使機器人移動至充電裝置進行充電。本發明實施例提供的充電系統中，機器人可基于充電裝置上設置的具有目標特征的目標物體實時調整移動方向，從而能夠精確對準充電裝置進行充電。另外，在目標物體上設置發光裝置使得在夜間或光照不足的情況下，圖像采集裝置也能采集到質量較好的圖像，進而能檢測出目標特征，即無論在白天還是夜晚都能準確引導機器人進行充電。
[0074]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0075]在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的方法、裝置和設備，可以通過其它的方式實現。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特征可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些通信接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。
[0076]所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。
[0077]所述功能如果以軟件功能單元的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括:U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。
[0078]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種變電站機器人的自動充電方法，其特征在于，所述機器人可移動至充電裝置進行充電，所述充電裝置設置有目標物體，所述方法包括: 在所述機器人向所述充電裝置移動的過程中，通過圖像采集設備采集所述目標物體的圖像； 從所述目標物體的圖像中檢測目標特征； 基于所述目標特征在所述圖像中偏離預設基準的距離確定所述機器人偏離所述充電裝置的角度； 依據所述角度調整所述機器人的移動方向以使所述機器人移動至所述充電裝置進行充電。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述目標物體為桿狀物或條狀物； 則所述從所述目標物體的圖像中檢測所述目標特征，具體為: 對所述目標物體的圖像進行直線檢測，獲得目標直線； 相應的，所述基于所述目標特征在所述圖像中偏離預設基準的距離確定所述機器人偏離所述充電裝置的角度，具體為: 基于所述目標直線在所述圖像中偏離預設基準線的距離確定所述機器人偏離所述充電裝置的角度。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述對所述目標物體的圖像進行直線檢測，獲得目標直線，具體為: 利用Hough變換算法對所述目標物體的圖像進行直線檢測，獲得所述目標直線。4.一種變電站機器人，其特征在于，所述機器人可移動至充電裝置進行充電，所述充電裝置設置有具有目標物體； 所述機器人包括:圖像采集設備和處理設備； 所述圖像采集設備，用于在所述機器人向所述充電裝置進行移動的過程中，采集所述目標物體的圖像，并將所述目標物體的圖像提供給所述處理設備； 所述處理設備，用于從所述目標物體的圖像中檢測目標特征，基于所述目標特征在所述圖像中偏離預設基準的距離確定所述機器人偏離所述充電裝置的角度，并依據所述角度調整所述機器人的移動方向以使所述機器人移動至所述充電裝置進行充電。5.根據權利要求4所述的機器人，其特征在于，所述目標物體為桿狀物或條狀物； 則所述處理設備，具體用于對所述目標物體的圖像進行直線檢測，獲得目標直線，基于所述目標直線在所述圖像中偏離預設基準線的距離確定所述機器人偏離所述充電裝置的角度。6.根據權利要求5所述的機器人，其特征在于，所述處理設備，具體用于利用Hough變換算法對所述目標物體的圖像進行直線檢測。7.—種充電系統，其特征在于，包括機器人和為所述機器人充電的充電裝置，所述機器人可移動至所述充電裝置進行充電，所述機器人為如權利要求4-6中任意一項所述的變電站機器人。8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述目標物體為設置于充電本體上方且與地面垂直的桿狀物或條狀物。9.根據權利要求7或8所述的系統，其特征在于，目標物體上設置有發光裝置；所述發光裝置，用于在當前光照不滿足預設條件時為所述圖像采集裝置提供光源。10.根據權利要求9所述的系統，其特征在于，所述發光裝置為紅外二極管。
【文檔編號】H01M10/44GK106058982SQ201610514951
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月30日
【發明人】王柯, 張風奇, 彭向陽, 岳衛兵, 王銳, 范夢晨, 饒章權, 龐小峰, 錢金菊, 易琳
【申請人】廣東電網有限責任公司電力科學研究院, 中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所