一种扫地机器人充电的系统及方法

文献发布时间：2023-06-19 11:08:20

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种扫地机器人充电系统及其控制方法。

背景技术

移动机器人在没有电的时候需要充电，自动回充提升机器的智能度，优化用户体验。自动回充中一个重要的技术难点是找出充电桩位置。现在的充电桩查找方法一般是让机器从充电桩位置出发，机器人记录充电桩位置，或者预设位置让机器人自动回充，无法对机器人角度进行校准，除此之外，室内常常有障碍物存在，影响机器人正常回充。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一，可以使机器人快速寻找充电桩。

本发明所采取的具体技术方案为：一种扫地机器人充电系统，用于对扫地机器人进行充电，所述系统包括：

电量监测模块，用于对所述扫地机器人的电池电量进行监测；

充电站，具有充电端，以对所述扫地机器人的电池进行充电；

扫描模块，用于对室内空间进行扫描，以建立虚拟地图；

充电路线生成模块，基于所述虚拟地图进行充电路线设定；

充电角度校准模块，用于进行充电角度校准，以使所述扫地机器人以正确角度充电；

控制模块，与所述感应端、所述电量监测模块、所述扫描模块和所述充电线路生成模块通讯连接，以发出充电指令；

驱动模块，所述驱动模块与所述控制模块通讯连接，以执行充电指令。

如上所述的扫地机器人充电系统，作为优选地，所述充电角度校准模块，包括被感应端和感应端；

所述被感应端设置于所述充电站上，以进行充电位置校准；

所述感应端设置于所述扫地机器人上，并与所述被感应端相关联，所述感应端有多个，其中一个所述被感应端标记为正确充电角度，通过所述感应端与所述被感应端相互以确定扫地机器人当前角度是否正确；

如上所述的扫地机器人充电系统，作为优选地，所述感应端为六个，六个所述感应端沿周向分布在所述扫地机器人上，所述感应端与所述被感应端处于同一水平面上。

如上所述的扫地机器人充电系统，作为优选地，所述被感应端为红外发射器，所述感应端为红外接收器。

如上所述的扫地机器人充电系统，作为优选地，所述虚拟地图内至少具有充电区域标记，以供所述充电路线生成模块进行充电路线设定。

如上所述的扫地机器人充电系统，作为优选地，所述系统还具有避障模块，所述避障模块用于检测障碍物，以避开障碍物执行充电指令。

如上所述的扫地机器人充电系统，作为优选地，所述避障模块为探测雷达。

如上所述的扫地机器人充电系统，作为优选地，所述驱动模块为驱动电机和驱动轮，所述驱动轮有两个，两个所述驱动轮相互独立驱动，并设置于所述扫地机器人两侧。

如上所述的扫地机器人充电系统，作为优选地，所述充电站至少具有充电插口，所述扫地机器人上具有凸出其外表面的与所述充电插口相适配的充电插头，所述充电插口和所述充电插头处于同一水平面上。

如上所述的扫地机器人充电系统，作为优选地，所述扫描模块为激光扫描仪。

一种扫地机器人充电方法，包括上述任一所述的系统，包括如下步骤：

S1，扫描模块通过扫秒对室内环境进行虚拟地图建立；

S2，电量监测模块基于所述电量监测模块所监测的电池电量；

S3，所述控制模块基于电池电量发出充电指令，所述充电路线生成模块生成充电路线；

S4，所述驱动模块沿所述充电路线寻找所述充电区域，到达充电区域后利用感应端与被感应端互感进行充电角度确认；

S5，基于角度确认结果进行充电。

有益技术效果：机器人首次充电后进行充电区域确定，需要充电时，机器人在虚拟地图内对充电站时进行自动搜寻，并在自动搜寻时设定充电路线设定，从而可以使机器人快速找到充电站。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书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。

其中：

图1是本申请实施例中所提供扫地机器人充电系统的线框图。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须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。本发明中使用的术语“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；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

一种扫地机器人充电系统，用于对扫地机器人进行充电，所述系统包括：

电量监测模块，用于对所述扫地机器人的电池电量进行监测；

充电站，具有充电端，以对所述扫地机器人的电池进行充电；

扫描模块，用于对室内空间进行扫描，以建立虚拟地图；

充电路线生成模块，基于所述虚拟地图进行充电路线设定；

充电角度校准模块，用于进行充电角度校准，以使所述扫地机器人以正确角度充电；

控制模块，与所述感应端、所述电量监测模块、所述扫描模块和所述充电线路生成模块通讯连接，以发出充电指令；

驱动模块，所述驱动模块与所述控制模块通讯连接，以执行充电指令。

机器人首次充电后进行充电区域确定，需要充电时，机器人在虚拟地图内对充电站时进行自动搜寻，并在自动搜寻时设定充电路线设定，从而可以使机器人快速找到充电站。

更进一步的，充电站可以有多个，每个充电站可发出无线讯号与扫地机器人进行通讯，当控制模块侦测电量不足时，搜寻范围内充电站的无线讯号，并根据无线讯号的强弱移动至最近接近的充电站。具体的，在环境较大或是有多个房间的室内空间中，当扫地机器人工作一段时间后，往往需要移动很长距离回到充电站进行充电，因此可以在多个不同房间设置充电站，当扫地机器人电量不足时，可根据所在位置移动至最近的充电站，或根据充电站发出的无线讯号强弱来判断最近的充电站。在一种实施例中，扫地机器人可以在绘制地图时同时定位充电站的位置，当电量不足时，扫地机器人通过VSLAM算法判断自身所在位置，同时计算距离最近的充电站，并规划往充电站移动的路线。

本发明还具有如下实施方式，所述充电角度校准模块，包括被感应端和感应端；

所述被感应端设置于所述充电站上，以进行充电位置校准；

所述感应端设置于所述扫地机器人上，并与所述被感应端相关联，所述感应端有多个，其中一个所述被感应端标记为正确充电角度，通过所述感应端与所述被感应端相互以确定扫地机器人当前角度是否正确；扫地机器人到达充电区域后，进行充电角度校准，以正确的角度进行充电，提高充电准确度。

本发明还具有如下实施方式，所述感应端为六个，六个所述感应端沿周向分布在所述扫地机器人上，所述感应端与所述被感应端处于同一水平面上。

通过多个感音端对被感应端进行检测，以使扫地机器人依照互感结果进行转向，直至其中被标记为正确充电角度的感应端与被感应端互感，此时进行充电操作。

本发明还具有如下实施方式，所述被感应端为红外发射器，所述感应端为红外接收器。红外发射器具有较强的稳定性，成本低廉。

本发明还具有如下实施方式，所述虚拟地图内至少具有充电区域标记，以供所述充电路线生成模块进行充电路线设定。设置虚拟地图，以便扫地机器人寻找充电区域。

本发明还具有如下实施方式，所述系统还具有避障模块，所述避障模块用于检测障碍物，以避开障碍物执行充电指令。

通过后退及转向自动绕开障碍物，使扫地机器人具有自动避碰功能，避免扫地机器人回充过程中碰撞障碍物，在绕开障碍物后重新设定充电路线。

在一些实施例中，所述避障模块为探测雷达。

在一些实施例中，所述驱动模块为驱动电机和驱动轮，所述驱动轮有两个，两个所述驱动轮相互独立驱动，并设置于所述扫地机器人两侧。需要转向时，两个驱动轮进行差速旋转，以使扫地机器人完成转向操作。

本发明还具有如下实施方式，所述充电站至少具有充电插口，所述扫地机器人上具有凸出其外表面的与所述充电插口相适配的充电插头，所述充电插口和所述充电插头处于同一水平面上。

充电插口与充电插头进行电性连接进行充电，具有较高的充电功率，同时通过角度校准保证二者准确对接。

在一些实施例中，所述扫描模块为激光扫描仪。通过扫描对室内环境进行识别，并自动生产虚拟地图。

在一些实施例中，虚拟地图可以是由机器人通过预设的方法生成，也可以是由外部导入的，用户根据房间电子布局图和常用家具的设置位置生成虚拟地图导入给机器人，以便机器人根据虚拟地图有针对性在充电桩200可能放置的位置进行寻找。

在一些实施例中，虚拟地图建立的同时设定预设障碍物，例如包括具有长直形特征的障碍物(例如墙壁、沙发、柜子等)、具有拐角特征的障碍物(例如墙角，具有弧形结构的家具(例如圆桌，角柜))和其它特征的障碍物。

在一些实施例中，扫地机器人通过进行一次扫地操作以记录室内环境特征，构建虚拟地图。

在一些实施例中，感应端与被感应端互感后，扫地机器人向所述被感应端位移即可实现插头与插口配合充电。

在一些实施例中，扫地机器人通讯连接手机端，通过手机端对扫地机器人下达充电指令，或者可直接对扫地机器人进行手动操作。