一种扫地机器人定位方法

技术领域

本发明属于清洁机器人技术领域，具体是一种扫地机器人定位方法。

背景技术

目前市面上的扫地机器人大多采用无线，红外，超声波定位方式，这些定位方式抗干扰能力弱，容易受到外界干扰而失去导向功能，并且上述定位方式只适用于粗定位(误差较大)，无法完成细小部件的对接，因此限制了扫地机器人的扩展功能，例如通过基站对扫地机器人中的尘盒进行清洁，因此需要将基站的吸尘口与扫地机器人中的出尘口完全对接，粗定位很难做到精确对位。

另外，目前的扫地机器人没有手动模式，而且对于个别位置不能指定扫地机器人的进行清扫，不够人性化，不能满足人们的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种扫地机器人定位方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种扫地机器人定位方法，包括激光发生器、扫地机器人本体，以及安装在扫地机器人本体上的摄像头，具体步骤如下：

第一步，激光发生器发出定位激光；

第二步，摄像头捕捉定位激光；

第三步，在摄像头内形成至少一个光点，并传输到处理器中，通过处理器运算，利用数学中相似三角形等比关系，可以得出摄像头与激光发生器的距离；

第四步，扫地机器人本体启动，向激光发生器方向移动，直到摄像头与激光发生器之间达到预设距离后停止，或捕捉不到定位激光为止。

进一步的技术方案，所述定位激光包括光线一和光线二，在摄像头内形成两个光点，用于摆正扫地机器人本体的位置，当两个光点到摄像头内中心轴的距离相等时，扫地机器人本体与激光发生器对正。

进一步的技术方案，所述光线一和光线二为同一高度射出。

进一步的技术方案，所述摄像头包括镜头、图像传感器和处理器，以镜头中点向内延伸为中心轴，定位激光穿过镜头投影到图像传感器上形成光点，通过图像传感器将光信号转化为电信号传输到处理器中。

进一步的技术方案，激光发生器的发射点与镜头之间形成虚拟直角三角形一，镜头与图像传感器之间形成与直角三角形一相似的虚拟直角三角形二，由于光点到中心轴的距离可测，发射点与镜头中心轴的高度差为固定值，因此，通过运算可以得出比值，而镜头到图像传感器的距离为固定值，通过运算即可得到图像传感器到发射点的横向距离。

本发明的有益效果：

本发明提供一种扫地机器人定位方法，通过激光定位方式，使扫地机器人行走路线更加清晰和精确，相比无线，红外，超声波定位方式抗干扰能力更强，并且采用了双激光定位方式，使定位更加准确，另外，当一些地方没有清洁干净时，可以通过遥控器指定扫地机器人本体的清洁位置，或者预先知道有障碍物时，可以通过遥控器使扫地机器人本体避开障碍物，以免发生碰撞，使扫地机器人本体有更多的操作方式供人们选择，更加人性化。

附图说明

图1：本发明的实施一示意图。

图2：本发明的实施二示意图。

图3：本发明的图像传感器内投影示意图。

图4：本发明的实施三示意图一。

图5：本发明的实施三示意图二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，

请参照图1-5，

一种扫地机器人定位方法，包括激光发生器1、扫地机器人本体2，以及安装在扫地机器人本体2上的摄像头3，具体步骤如下：

第一步，激光发生器1发出定位激光；

第二步，摄像头3捕捉定位激光；

第三步，摄像头3包括镜头31、图像传感器32(可以是CCD或CMOS)和处理器，以镜头31中点向内延伸为中心轴z，定位激光穿过镜头31投影到图像传感器32上形成一个光点，通过图像传感器32将光信号转化为电信号传输到处理器中，利用数学中相似三角形等比关系，具体是，激光发生器1的发射点与镜头31之间形成虚拟直角三角形一4，镜头31与图像传感器32之间形成与直角三角形一4相似的虚拟直角三角形二5，由于光点到中心轴z的距离可测，发射点与镜头31中心轴z的高度差为固定值，因此，通过运算可以得出比值，而镜头31到图像传感器32的距离为固定值，通过处理器运算即可得到图像传感器32到发射点的横向距离，约等于摄像头3到激光发生器1的距离；

第四步，扫地机器人本体2启动，向激光发生器1方向移动，直到摄像头3与激光发生器1之间达到预设距离后停止，或捕捉不到定位激光为止。

本发明的其中一个实施例，图1和图3所示，本发明所述的扫地机器人本体2定位方法其中一个运用方式为：定位基站；

首先，先将基站安装在任意的固定位置，扫地机器人本体2在清扫完成、到了预设清洁时间，以及没电等情况需要返回基站，此时，基站中的激光发生器1向外发射定位激光，同时，扫地机器人原地旋转360°寻找定位激光，如图1所示，当摄像头3捕捉到定位激光后，在图像传感器32上形成一个光点A，图像传感器32将光点A的像素位置信息转化为电信号传送到处理器中，通过运算可以得到光点A到中心轴z的竖向距离Y，而处理器中已经储存有下面固定数值：

1.图像传感器32到镜头31的固定距离F；

2.发射点与镜头31中心轴z的高度差为固定值H；

因此，可以得到发射点与镜头31之间形成虚拟直角三角形一4，以及位于镜头31与图像传感器32之间形成的虚拟直角三角形二5，而直角三角形一4和直角三角形一4为共同顶点的相似直角三角形，通过公式Y/H＝F/L，可以得到L的距离，即图像传感器32到发射点的横向距离，约等于摄像头3到激光发生器1的距离，然后扫地机器人本体2启动，向发射点方向移动，光点A在图像传感器32的位置会随着移动的位置为变化，但是始终离不开上述等比公式，直到摄像头3与发射点之间达到预设距离后停止，或捕捉不到定位反射激光为止；

通过激光定位方式，使扫地机器人行走路线更加清晰和精确，相比无线通讯定位方式抗干扰能力更强。

图2和图3所示，本发明所述的扫地机器人本体2定位方法的另一种实施方式为：控制扫地机器人本体2的移动轨迹；

其中，激光发生器1整合到遥控器中，当按下遥控器触发激光发生器1向地面发出定位激光，在地面形成反射点B(此处相当于激光发生器1的发射点)，同时会形成反射激光，在按下遥控器的同时，扫地机器人本体2接收到手动操作信号，停止按程序路线移动，先原地旋转360°寻找反射激光，如图2所示，当摄像头3捕捉到反射激光后，在图像传感器32上形成一个光点A’，图像传感器32将光点A’的像素位置信息转化为电信号传送到处理器中，通过运算可以得到光点A’到中心轴z的竖向距离h，而处理器中已经储存有下面固定数值：

1.图像传感器32到镜头31的固定距离F；

2.镜头31中心轴z到地面的固定距离h’，因此可以计算出光点A’到地面的距离为h+h’＝H’

因此，可以得到以光点A’为共同顶点的虚拟相似直角三角形一4和虚拟直角三角形二5，其中直角三角形二5位于摄像头3内，通过公式h/H’＝F/L’，可以得到L’的距离，即图像传感器32到反射点B的横向距离，约等于摄像头3到反射点B的距离，然后扫地机器人本体2启动，向反射点B方向移动，光点A’在图像传感器32的位置会随着移动的位置为变化，但是始终离不开上述等比公式，直到摄像头3与反射点B之间达到预设距离后停止，或捕捉不到定位反射激光为止；

通过遥控器可以随时随地控制扫地机器人本体2的移动轨迹，当一些地方没有清洁干净时，可以通过遥控器指定扫地机器人本体2的清洁位置，或者预先知道有障碍物时，可以通过遥控器使扫地机器人本体2避开障碍物，以免发生碰撞，使扫地机器人本体2有更多的操作方式供人们选择，更加人性化。

本发明所述的扫地机器人本体2定位方法的第三实施方式为：使扫地机器人与基站准确对接；

第一步，激光发生器1发出定位激光，其中定位激光包括由同一高度发出的光线一和光线二；

第二步，摄像头3捕捉定位激光；

第三步，摄像头3包括镜头31、图像传感器32和处理器，以镜头31中点向内延伸为中心轴z，光线一和光线二穿过镜头31投影到图像传感器32上形成两个光点，当两个光点到摄像头3内中心轴z的距离相等时，扫地机器人本体2与激光发生器1对正；

第四步，扫地机器人本体2启动，向激光发生器1方向移动，直到摄像头3与激光发生器1之间达到预设距离后停止，或捕捉不到定位激光为止。

图4和图5为俯视示意图，首先，先将基站安装在任意的固定位置，扫地机器人本体2在清扫完成、到了预设清洁时间，以及没电等情况需要返回基站，此时，基站中的激光发生器1向外发射光线一和光线二，同时，扫地机器人原地旋转360°寻找光线一和光线二，当摄像头3捕捉到光线一和光线二后，在图像传感器32上形成两个光点，分别为D和E，图像传感器32将光点A的像素位置信息转化为电信号传送到处理器中，通过处理器计算得到光点D和光点E分别到中心轴z的距离，此时，将图像传感器32当作是投影幕，平分为左右两侧，由于扫地机器人本体2所在的位置原因，可能会出现光点D和光点E位于图像传感器32中的同一侧的情况，或者光点D和光点E分别位于图像传感器32的左右两侧，但两点到中心轴z的距离不相等的情况，上述两种情况扫地机器人本体2与基站均不能对齐；

通过控制器不断左右调整扫地机器人本体2的位置，直到光点D和光点E分别到中心轴z的距离相等为止，在扫地机器人本体2在调整与基站的位置时，扫地机器人本体2按照实施例一中的方法向基站方向移动。

通过实施例三中的对齐方法，使扫地机器人本体2与基站对接更加准确，避免发生错位需要多次重新进出对接，同时大大提升其抗干扰性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施。