[发明专利]一种视觉充电座及其定位方法和回充方法

权利要求书

1.一种视觉充电座，该视觉充电座上面设置有充电的电极片和无线通信模块，其特征在于，该视觉充电座上还设置有一个摄像头及数据处理和无线通信模块，其中，数据处理和无线通信模块通过分析处理摄像头拍摄的图像得到机器人的位置信息，并根据机器人的位置信息以无线通信方式控制机器人进行定位和/或回充。

2.根据权利要求1所述视觉充电座，其特征在于，所述摄像头固定设置在所述视觉充电座的面板正上方。

3.根据权利要求1所述视觉充电座，其特征在于，所述摄像头具有一个固定的视角，用于对出现在所述视觉充电座的视野范围内的机器人进行定位和/或回充。

4.一种机器人的定位方法，该定位方法基于权利要求1所述视觉充电座，并适用于对出现在所述视觉充电座的视野范围内的机器人进行定位，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、所述视觉充电座从其摄像头捕获到的图像中识别所述机器人；

步骤2、成功识别所述机器人后，根据所捕获的图像上所述机器人的位置，利用小孔成像模型和三角形几何比例关系，计算出所述机器人与所述视觉充电座的夹角；根据所捕获的图像上所述机器人的机身长度，利用小孔成像模型和相似三角形的几何比例关系，计算出所述机器人相对于所述视觉充电座的距离；

步骤3、根据所述机器人与所述视觉充电座的夹角以及所述机器人相对于所述视觉充电座的距离，计算出所述机器人相对于所述视觉充电座的相对位置坐标；

其中，所述机器人与所述视觉充电座的夹角为所述机器人的机身中心偏离所述视觉充电座在水平地面上的垂直方向的夹角。

5.根据权利要求4所述定位方法，其特征在于，步骤2中，根据小孔成像模型和相似三角形的几何比例关系得出，所述机器人在所捕获的图像上的长度与所述机器人的机身长度的比值，等于所述摄像头的焦距与所述机器人相对所述视觉充电座的距离的比值，可通过上述比值关系求出所述机器人相对所述视觉充电座的距离；

其中，所述机器人的机身长度由测量得到，所述摄像头的焦距为所述摄像头的内参数，所述机器人在所捕获的图像上的长度由所述摄像头的图像传感器获取。

6.根据权利要求4所述定位方法，其特征在于，步骤2中，根据小孔成像模型和相似三角形几何比例关系，所述机器人的机身中心在所述摄像头成像平面上偏离所述摄像头的透镜中心轴线的角度等于所述机器人与所述视觉充电座的夹角，则根据所述机器人的机身中心在所述摄像头成像平面的位置信息求出所述机器人与所述视觉充电座的夹角。

7.根据权利要求4所述定位方法，其特征在于，步骤3中，所述机器人相对于所述视觉充电座的相对位置坐标是在世界坐标系上的，所述视觉充电座上的摄像头所在的位置作为世界坐标系的原点位置。

8.根据权利要求4所述定位方法，其特征在于，步骤1中，具体包括以下步骤：

首先选择所述摄像头拍摄到的所述机器人侧面照片作为训练样本；

然后对所述训练样本作预处理，从中提取图像特征值；

接着由所述图像特征值设计分类器，并使用训练样本对分类器进行训练得到新分类器；

最后由所述新分类器生成得到检测子，用来对机器人进行目标识别；

其中，所述检测子是一个包含目标对象的矩形区域。

9.一种机器人的回充方法，该回充方法基于权利要求1所述视觉充电座和权利要求4所述定位方法，其特征在于，确定所述机器人相对于所述视觉充电座的相对位置坐标及所述机器人与所述视觉充电座的夹角后，所述机器人根据所述视觉充电座在水平地面上的垂直方向上的预设回充路线，修正回充线路，使其沿着所预设回充路线回座充电;

其中，所述机器人与所述视觉充电座的夹角为所述机器人的机身中心偏离所述视觉充电座在水平地面上的垂直方向的夹角。

10.根据权利要求9所述回充方法，其特征在于，所述修正回充路线的过程包括，当所述视觉充电座根据所述机器人与所述视觉充电座的夹角，判断到所述机器人当前相对位置坐标往一个方向偏离所述预设回充路线时，所述视觉充电座向所述机器人发送指令控制其往相反方向移动回到所述预设回充路线上，然后控制所述机器人沿着所述预设回充路线回座充电。