一种机器人充电对接检测方法、装置、自主充电机器人

技术领域

本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人充电对接检测方法、装置、自主充电机器人及计算机可读存储介质。

背景技术

传统的机器人一般采用手动的方式为机器人进行充电，但是手动充电式机器人已经越来越不能满足人们生活、工作的要求，因此，自主充电机器人开始受到大众的喜爱。自主充电机器人需要在使用一段时间后进行充电，为了提高充电的效率，需要确保机器人与充电桩充电口充分的接触，以有效保障自主充电机器人的充电效果。

现有技术中为了确保机器人与充电桩充电口的充分接触，一般采用的是在充电桩的充电电极附近安装限位开关，一旦检测到自主充电机器人的电极压靠到限位位置时，则触发上述限位开关，以控制自主充电机器人停止前进进行充电。但是，上述方式会存在如下问题，一方面由于触发位置为电极行程的一个位置点，判断信号为开关量，无法判断压靠行程是否在设定阈值内，容易造成在电极压靠到触发位置点时，机器人的速度过大而无法及时刹车进而造成自主充电机器人的充电电极或充电桩电极的损坏。另一方面，随着机器人充电次数的增加，压靠电极背后的弹簧由于重复压缩、弹性力减弱，会造成自由长度变短，使得在固定触发位置时的电极压靠力减弱，进而导致压靠力不足的情况，无法触发限位开关，不能保证机器人的有效充电。

发明内容

本发明实施例提供一种机器人充电对接检测方法，旨在解决现有技术中的自主充电机器人的充电电极压靠到触发位置点时，速度过大而无法及时刹车，会造成自主充电机器人的充电电极或充电桩电极的损坏的问题，以及压靠电极背后的弹簧由于重复压缩、弹性力减弱，导致压靠力不足的情况，无法触发限位开关，不能保证机器人的有效充电的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种机器人充电对接检测方法，所述方法包括以下步骤：

在机器人与充电桩进行对接时，实时获取充电电极的压力；

判断所述充电电极的压力是否在预设的压力阈值范围内；

当所述充电电极的压力在所述预设的压力阈值范围内时，控制所述机器人停止运动并开始充电；

当所述充电电极的压力小于所述预设的压力阈值范围时，控制所述机器人继续前进；

当所述充电电极的压力大于所述预设的压力阈值范围时，控制所述机器人后退。

本发明实施例还提供一种机器人充电对接检测装置，所述装置包括：

电极压力获取单元，用于在机器人与充电桩进行对接时，实时获取充电电极的压力；

判断单元，用于判断所述充电电极的压力是否在预设的压力阈值范围内；

充电单元，用于当所述充电电极的压力在所述预设的压力阈值范围内时，控制所述机器人停止运动并开始充电；

前进单元，用于当所述充电电极的压力小于所述预设的压力阈值范围时，控制所述机器人继续前进；

后退单元，用于当所述充电电极的压力大于所述预设的压力阈值范围时，控制所述机器人后退。

本发明实施例还提供一种自主充电机器人，所述自主充电机器人包括：

自主充电机器人本体；

设置于所述自主充电机器人本体内的应变片，用于检测所述自主充电机器人电极上的应变；以及

设置于所述自主充电机器人本体内的处理器，所述处理器包括如上所述的机器人充电对接检测装置。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述机器人充电对接检测方法的功能。

本发明实施例提供的机器人充电对接检测方法，先实时获取充电电极的压力；当充电电极的压力在预设的压力阈值范围内时，控制机器人停止运动并开始充电；当判断电极压力小于预设的压力阈值范围时，控制机器人继续前进；当判断电极压力大于预设的压力阈值范围时，控制机器人后退。本发明实施例提供的机器人充电对接检测方法，可以有效控制机器人充电对接的移动过程，有效确保机器人充电对接充电桩过程中的电极压力满足预设的压力阈值范围，避免了充电过程中，因机器人出现异动或外力引起的机器人、充电桩移动而造成的充电电极接触不良或断开的情况的发生。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种机器人充电对接检测方法的实现流程图；

图2是本发明实施例二提供的一种在机器人与充电桩进行对接时，实时获取充电电极的压力的步骤的实现流程图；

图3是本发明实施例三提供的一种机器人充电对接检测装置的结构示意图；

图4是本发明实施例四提供的一种机器人充电对接检测装置的充电电极压力获取单元的结构示意图；

图5a是本发明实施例五提供的一种自主充电机器人对接充电过程中的结构示意图；

图5b是本发明实施例五提供的另一种自主充电机器人对接充电过程中的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的机器人充电对接检测方法，先实时获取充电电极的压力；当充电电极的压力在预设的压力阈值范围内时，控制机器人停止运动并开始充电；当判断电极压力小于预设的压力阈值范围时，控制机器人继续前进；当判断电极压力大于预设的压力阈值范围时，控制机器人后退。本发明实施例提供的机器人充电对接检测方法，可以有效控制机器人充电对接的移动过程，有效避免了充电过程中，因机器人出现异动或外力引起的机器人、充电桩移动而造成的充电电极接触不良或断开的情况的发生。同时，还可以有效防止因对接过程中机器人移动速度过大而无法及时刹车造成机器人的充电电极或充电桩电极的损坏。

实施例一

图1示出了本发明实施例一提供的一种机器人充电对接检测方法的实现流程图，该方法包括以下步骤：

在步骤S101中，在机器人与充电桩进行对接时，实时获取充电电极的压力。

在本发明实施例中，机器人为自主充电机器人，包括洗地机、割草机、扫地机等，具体不做限定。

作为本发明的一个实施例，充电电极的压力可以是0N、1N、1.2N、2.5N、4.8N、8N、10N等，具体根据实际情况确定。

在本发明实施例中，上述步骤S101具体为：

通过压电压力传感器、压阻压力传感器、电容压力传感器、压磁压力传感器、霍尔压力传感器中任一一种获取充电电极的压力。

在步骤S102中，判断充电电极的压力是否在预设的压力阈值范围内；当判断是时，执行步骤S103；当判断充电电极的压力小于预设的压力阈值范围时，执行步骤S104；当判断充电电极的压力大于预设的压力阈值范围时，执行步骤S105。

在步骤S103中，当充电电极的压力在预设的压力阈值范围内时，控制机器人停止运动并开始充电。

在步骤S104中，当充电电极的压力小于预设的压力阈值范围时，控制机器人继续前进。

在步骤S105中，当充电电极的压力大于预设的压力阈值范围时，控制机器人后退。

在本发明实施例中，预设的压力阈值范围为电极压力满足的最小压力值与最大压力值组成的范围，可以用Fmin～Fmax表示。Fmin取值可以是1N、1.2N、1.6N、2N、3N、5N等；Fmax取值可以是2N、3N、4N、5N、6N、10N等，可以理解Fmax大于Fmin。

作为本发明的一个实际应用，预设的压力阈值范围为2N-8N，当确定出自主充电机器人A的电极压力为1.8N时，则控制自主充电机器人A前进，以使自主充电机器人A的电极压力在预设的压力阈值范围2N-8N内。

作为本发明的另一个实际应用，预设的压力阈值范围为1.5N-5N，当确定出自主充电机器人B的电极压力为5.5N时，则控制自主充电机器人B后退，以使自主充电机器人B的电极压力在预设的压力阈值范围1.5N-5N内。

本发明实施例提供的机器人充电对接检测方法，先实时获取充电电极的压力；当充电电极的压力在预设的压力阈值范围内时，控制机器人停止运动并开始充电；当判断电极压力小于预设的压力阈值范围时，控制机器人继续前进；当判断电极压力大于预设的压力阈值范围时，控制机器人后退。本发明实施例提供的机器人充电对接检测方法，可以有效控制机器人充电对接的移动过程，有效避免了充电过程中，因机器人出现异动或外力引起的机器人、充电桩移动而造成的充电电极接触不良或断开的情况的发生。同时，还可以有效防止因对接过程中机器人移动速度过大而无法及时刹车造成机器人的充电电极或充电桩电极的损坏。

实施例二

同时参见图2，上述步骤S101，具体包括：

在步骤S201中，获取充电电极的压靠元件上的应变片的应变。

在本发明实施例中，应变片优选地，设置在机器人上，同时参见图5a，机器人电极上的应变片数量可以是1个、2个、3个、4个等，具体不做限定，根据实际情况设定。可选的，应变片也可以设置在充电桩上，参见图5b，在应变片设置在充电桩上时，当充电桩检测到压力后，充电桩需要先和机器人进行通讯连接，再以通讯方式传送给机器人。

在本发明实施例中，通讯方式包括但不限于WI-FI(Wireless-Fidelity，无线保真)、蓝牙等无线通讯方式。

在本发明的一个实施例中，应变片包括如金属丝式、箔式、薄膜式的金属应变片、半导体应变片等，具体根据用户需求进行选择。

作为发明的一个实施例，应变可以是1.0×10

作为本发明的一个示例，上述应变通过以下公式获取确定：

△R/R＝K×ε，其中，△R表示应变片的应变电阻值，R表示应变片的原始电阻值，K表示应变片的应变常数，ε表示应变片的应变。

在本发明实施例中，不同材质的应变片的对应的应变常数K值有所不同，例如：铜铬合金应变片的应变常数K值为2。

例如，铜铬合金应变片，其对应的应变常数K为2，当受到压力后的铜铬合金应变片对应的△R/R＝2.4×10

例如，铜铬合金应变片，其对应的应变常数K为2，当受到压力后的铜铬合金应变片对应的△R/R＝1.2×10

在步骤S202中，根据应变片的应变、压靠元件的压靠面积以及压靠元件的弹性模量确定充电电极压力。

在本发明实施例中，压靠面积为根据压靠原件的规格确定的，其一般在机器人出场时便已设定好。

在本发明的一个示例中，压靠元件的弹性模量包括碳钢材料的组成的压靠元件的弹性模量，对应的弹性模量为196～206GPa。

例如，当压靠元件的弹性模量为206GPa，应变ε为1.2×10

在本发明实施例中，可以通过公式σ＝E×ε，先确定出压靠元件的应力，其中，σ表示压靠元件的应力，E表示压靠元件的弹性模量，ε表示应变片的应变。

例如，弹性模量E为200GPa，检测到机器人应变片的应变ε为1.2×10

例如，弹性模量E为206GPa，检测到机器人应变片的应变ε为1.0×10

再通过如下公式确定出上述步骤S202中的充电电极压力：

F＝σ×A，其中，F表示充电电极的压力，σ表示压靠元件的应力，A表示压靠元件的压靠面积。

例如，通过上述应力计算公式算出机器人电极的压靠元件上的应变片的应力σ为2.4×10

例如，通过上述应力计算公式算出机器人电极的压靠元件上的应变片的应力σ为1.2×10

在本发明实施例中，可以理解，上述步骤S202中的充电电极压力即可以通过以下公式确定：

△R/R＝K×ε，

σ＝E×ε，

F＝σ×A，其中各符号代表的意思与上面公式中表示的一直，在此不再赘述。

本发明实施例提供的机器人充电对接检测方法，可以通过获取到的机器人充电电极的压靠元件上的应变片的应变以及电极上的压靠元件的压靠面积、压靠元件的弹性模量电极压力精准的确定出机器人的充电电极压力，便于后续确定机器人充电对接过程中充电电极的电极压力是否满足预设的压力阈值范围，以更好的控制机器人对接充电的移动过程。

实施例三

图3示出了本发明实施例三提供的一种机器人充电对接检测装置300的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。该装置300包括：

充电电极压力获取单元310，用于在机器人与充电桩进行对接时，实时获取充电电极的压力。

在本发明实施例中，机器人为自主充电机器人，包括洗地机、割草机、扫地机等，具体不做限定。

作为本发明的一个实施例，充电电极的压力可以是0N、1N、1.2N、2.5N、4.8N、8N、10N等，具体根据实际情况确定。

在本发明实施例中，上述充电电极压力获取单元310中，具体：

通过压电压力传感器、压阻压力传感器、电容压力传感器、压磁压力传感器、霍尔压力传感器中任一一种获取充电电极的压力。

判断单元320，用于判断充电电极的压力是否在预设的压力阈值范围内。

充电单元330，用于当充电电极的压力在预设的压力阈值范围内时，控制机器人停止运动并开始充电。

前进单元340，用于当充电电极的压力小于预设的压力阈值范围时，控制机器人继续前进。

后退单元350，用于当所述充电电极的压力大于所述预设的压力阈值范围时，控制所述机器人后退。

在本发明实施例中，预设的压力阈值范围为电极压力满足的最小压力值与最大压力值组成的范围，可以用Fmin～Fmax表示。Fmin取值可以是1N、1.2N、1.6N、2N、3N、5N等；Fmax取值可以是2N、3N、4N、5N、6N、10N等，可以理解Fmax大于Fmin。

作为本发明的一个实际应用，预设的压力阈值范围为2N-8N，当确定出自主充电机器人A的电极压力为1.8N时，则控制自主充电机器人A前进，以使自主充电机器人A的电极压力在预设的压力阈值范围2N-8N内。

作为本发明的另一个实际应用，预设的压力阈值范围为1.5N-5N，当确定出自主充电机器人B的电极压力为5.5N时，则控制自主充电机器人B后退，以使自主充电机器人B的电极压力在预设的压力阈值范围1.5N-5N内。

本发明实施例提供的机器人充电对接检测装置，先实时获取充电电极的压力；当充电电极的压力在预设的压力阈值范围内时，控制机器人停止运动并开始充电；当判断电极压力小于预设的压力阈值范围时，控制机器人继续前进；当判断电极压力大于预设的压力阈值范围时，控制机器人后退。本发明实施例提供的机器人充电对接检测装置，可以有效控制机器人充电对接的移动过程，有效避免了充电过程中，因机器人出现异动或外力引起的机器人、充电桩移动而造成的充电电极接触不良或断开的情况的发生。同时，还可以有效防止因对接过程中机器人移动速度过大而无法及时刹车造成机器人的充电电极或充电桩电极的损坏。

实施例四

同时参见图4，上述充电电极压力获取单元310，具体包括：

应变获取模块311，用于获取充电电极的压靠元件上的应变片的应变。

在本发明实施例中，应变片优选地，设置在机器人上，同时参见图5a，机器人电极上的应变片数量可以是1个、2个、3个、4个等，具体不做限定，根据实际情况设定。可选的，应变片也可以设置在充电桩上，参见图5b，在应变片设置在充电桩上时，当充电桩检测到压力后，充电桩需要先和机器人进行通讯连接，再以通讯方式传送给机器人。

在本发明实施例中，通讯方式包括但不限于WI-FI(Wireless-Fidelity，无线保真)、蓝牙等无线通讯方式。

在本发明的一个实施例中，应变片包括如金属丝式、箔式、薄膜式的金属应变片、半导体应变片等，具体根据用户需求进行选择。

作为发明的一个实施例，应变可以是1.0×10

作为本发明的一个示例，上述应变通过以下公式获取确定：

△R/R＝K×ε，其中，△R表示应变片的应变电阻值，R表示应变片的原始电阻值，K表示应变片的应变常数，ε表示应变片的应变。

在本发明实施例中，不同材质的应变片的对应的应变常数K值有所不同，例如：铜铬合金应变片的应变常数K值为2。

例如，铜铬合金应变片，其对应的应变常数K为2，当受到压力后的铜铬合金应变片对应的△R/R＝2.4×10

例如，铜铬合金应变片，其对应的应变常数K为2，当受到压力后的铜铬合金应变片对应的△R/R＝1.2×10

充电电极压力确定模块312，用于根据应变片的应变、压靠元件的压靠面积以及压靠元件的弹性模量确定充电电极压力。

在本发明实施例中，压靠面积为根据压靠原件的规格确定的，其一般在机器人出场时便已设定好。

在本发明的一个示例中，压靠元件的弹性模量包括碳钢材料的组成的压靠元件的弹性模量，对应的弹性模量为196～206GPa。

例如，当压靠元件的弹性模量为206GPa，应变ε为1.2×10

在本发明实施例中，可以通过公式σ＝E×ε，先确定出压靠元件的应力，其中，σ表示压靠元件的应力，E表示压靠元件的弹性模量，ε表示应变片的应变。

例如，弹性模量E为200GPa，检测到机器人应变片的应变ε为1.2×10

例如，弹性模量E为206GPa，检测到机器人应变片的应变ε为1.0×10

再通过如下公式确定出上述充电电极压力确定模块312中的充电电极压力：

F＝σ×A，其中，F表示充电电极的压力，σ表示压靠元件的应力，A表示压靠元件的压靠面积。

例如，通过上述应力计算公式算出机器人电极的压靠元件上的应变片的应力σ为2.4×10

例如，通过上述应力计算公式算出机器人电极的压靠元件上的应变片的应力σ为1.2×10

在本发明实施例中，可以理解，上述充电电极压力确定模块312中的充电电极压力即可以通过以下公式确定：

△R/R＝K×ε，

σ＝E×ε，

F＝σ×A，其中各符号代表的意思与上面公式中表示的一直，在此不再赘述。

本发明实施例提供的机器人充电对接检测装置，可以通过获取到的机器人充电电极的压靠元件上的应变片的应变以及电极上的压靠元件的压靠面积、压靠元件的弹性模量电极压力精准的确定出机器人的充电电极压力，便于后续确定机器人充电对接过程中充电电极的电极压力是否满足预设的压力阈值范围，以更好的控制机器人对接充电的移动过程。

实施例五

图5a示出了本发明实施例五提供的一种自主充电机器人对接充电过程中的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

上述自主充电机器人包括：

自主充电机器人本体1；

设置于自主充电机器人本体1内的应变片2，用于检测自主充电机器人电极上的应变；以及

设置于自主充电机器人本体1内的处理器(未标注)，该处理器包括如上的机器人充电对接检测装置300。

自主充电机器人在对接充电过程中，自主充电机器人的自主充电机器人本体1的应变片2会挤压充电桩体内的弹簧3；同时参见图5b，相应的应变片2也可以设置在充电桩体内。

本发明实施例提供的自主充电机器人还包括：存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序。上述处理器执行计算机程序时实现上述各个机器人充电对接检测方法实施例中的功能。

示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块，一个或者多个模块被存储在存储器中，并由处理器执行，以完成本发明。一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在自主充电机器人中的执行过程。

本领域技术人员可以理解，上述自主充电机器人的描述仅仅是示例，并不构成对自主充电机器人的限定，可以包括比上述描述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是上述自主充电机器人的控制中心，利用各种接口和线路连接整个自主充电机器人的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现上述自主充电机器人的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

上述自主充电机器人集成的模块/单元如果以软件功能单元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，本发明实现上述实施例系统中的全部或部分单元功能，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的功能。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。