[发明专利]机器人自主充电对接系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人充电技术领域，尤其涉及一种机器人自主充电对接系统和方法。

背景技术

随着自动化技术不断提高，人们对生活设施自动化，智能化的需求越来越高。近年各种生活服务类的机器人如雨后春笋一样涌现到市场中，清扫机器人、导游机器人、咨询机器人等。这些机器人具有一些共同特点，比如活动范围小且固定，电池续航能力差等。于是自动充电技术应运而生，在机器人电量不足时，通过某种方式引导机器人自行走到充电站，完成充电后再自动开始工作。这就免去了频繁手动充电的需求。

现有技术中，用于室内导航的方式主要有激光导航、超声波探测、红外线引导、视觉引导和地图检索方式。其中激光导航由于激光的光束集中特性，直线对准的准确性最高。但是激光不适用于大角度范围内的引导，只适合最后阶段的辅助对接校准。且激光装置的成本较高。超声波测距技术在现阶段应用很广泛，技术成熟度较高，但是超声波覆盖范围大，角度性不好，比较适合远距离的大致方向的引导。视觉引导和地图检索方式都是新兴起来的技术，技术不够成熟，成本较高，且对软件算法和数据库方面的设计要求很高。红外线引导没有超声波远，但是方向性比超声波好。同时方向性不如激光，但是可用于大角度的引导。所以在实际应用中，多是两个或多个配合。比如市面上销售的夏普清洁机器人，使用超声波进行远距离引导，到达充电站附近时使用红外线引导。

现阶段红外线引导技术基本都是以红外发射角度为理想扇形为模型，未能充分考虑红外发射角度的变化以及发射角度边缘的信号波动情况。所以是有现有技术制造的机器人在自动充电引导过程中成功率较低，需要多次尝试和调整，甚至会出现机器人离充电站很近却一直无法完成引导。有些技术使用红外测距技术，根据接收到的回波相位测试距离，这种方法接收强度易受外界干扰，且能判断相位差的设备成本。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种机器人自主充电对接系统。

一种机器人自主充电对接系统，包括：

红外发射模块，由若干红外发射管组成的扇形红外发射阵列，所述红外发射管间隔轮流发射红外脉冲信号；

红外接收模块，包括DSP控制模块，所述DSP控制模块信号连接于所述红外发射模块，用于收集所述红外脉冲信号，所述红外接收模块还用于根据所述红外脉冲信号解析出所述机器人当前所在区域；

运动控制模块，信号连接于所述DSP控制模块，用于根据所述机器人的所在区域控制所述机器人的电机，所述电机驱动所述机器人调整行进方向，校准所述机器人的区域，使所述机器人靠近充电站。

优选地，所述红外发射管发射的红外脉冲信号载波频率和调制频率相同，所述红外发射管发射的红外脉冲信号的脉冲波占空比不同。

优选地，所述扇形红外发射阵列中相互间隔的红外发射管同时发射红外脉冲信号。

优选地，相互间隔的两组红外发射管轮流发射红外脉冲信号，且所述两组红外发射管发射红外脉冲信号的占用时间相同，所述轮流发射的间隔周期为所述占用时间的两倍。

优选地，所述DSP控制模块包括：大角度接收器和小角度接收器，所述大角度接收器用于收集所述红外脉冲信号，所述小角度接收器用于接收所述红外脉冲信号并根据所述红外脉冲信号计算、解析出所述机器人所在区域。

优选地，所述大角度接收器为安装于所述机器人前方的两个广角接收器F和G构成，所述大角度接收器在所述机器人的前进过程中不断检测所述红外脉冲信号。

优选地，所述小角度接收器包括：

DSP捕获单元，所述DSP捕获单元的捕获引脚用于根据电平变化记录相应的事件管理器中通用定时器的计数值；

计算单元，根据所述定时器的计数值来计算所述红外脉冲信号的脉冲占空比；

解析单元，根据所述脉冲占空比确定所述机器人当前所在区域。

优选地，所述占空比为10%～50%或90%～50%时为所述机器人行进正常区域。

另外，本发明还提供了一种机器人自主充电对接方法，包括下述步骤：

提供一间隔轮流发射红外脉冲信号；

收集所述红外脉冲信号；

根据所述红外脉冲信号解析出所述机器人当前所在区域；

根据所述机器人的所在区域控制所述机器人的电机，所述电机驱动所述机器人调整行进方向，使所述机器人靠近充电站。

优选地，根据所述红外脉冲信号解析出所述机器人当前所在区域，包括下述步骤：

根据电平变化记录相应的事件管理器中通用定时器的计数值；