[发明专利]一种基于图案识别的机器人充电对接系统和方法

权利要求书

1.一种基于图案识别的机器人充电对接系统，其特征在于，包括机器人和充电桩，所述充电桩上设置有充电识别图案，所述机器人上设置有摄像头和中央控制装置，所述中央控制装置，用于对所述摄像头拍摄到的图像进行处理，识别出充电识别图案，根据所述充电识别图案判断出所述机器人与所述充电桩的距离和角度，并控制所述机器人向所述充电桩移动。

2.如权利要求1所述的基于图案识别的机器人充电对接系统，其特征在于，所述机器人上还设置有第一充电接触部件和临近于所述第一充电接触部件设置的第一光学对准部件，所述充电桩上设置有充电识别图案、第二充电接触部件和临近于所述第二充电接触部件设置的第二光学对准部件，所述第一光学对准部件与所述第二光学对准部件相配合，实现所述第一充电接触部件和所述第二充电接触部件的对准和接触。

3.如权利要求2所述的基于图案识别的机器人充电对接系统，其特征在于，所述第一光学对准部件为设置于所述第一充电接触部件两侧的红外/激光接收器，所述第二光学对准部件为设置于所述第二充电接触部件两侧的红外/激光接收器。

4.如权利要求1所述的基于图案识别的机器人充电对接系统，其特征在于，所述充电识别图案包括三个子图案，每个子图案都包括设置于外围的圆形轮廓和设置于圆形轮廓内的字符图形，所述中央控制装置分别识别出所述三个子图案，并根据所述三个子图案的中心点形成的三角形的边长来判断所述机器人与所述充电桩的距离。

5.如权利要求4所述的基于图案识别的机器人充电对接系统，其特征在于，所述中央控制装置进一步根据所述三个子图案的中心点形成的三角形的边长来判断所述机器人与所述充电桩的角度。

6.一种基于图案识别的机器人充电对接方法，其特征在于，包括：

图像拍摄步骤：机器人转动并通过摄像头拍摄图片；

图像识别步骤：设置于所述机器人内的中央控制装置对所述摄像头拍摄到的图像进行图像识别，判断是否包含设置于充电桩上的充电识别图案，是则进入机器人移动步骤，否则返回图像拍摄步骤；

机器人移动步骤：所述中央控制装置根据拍摄到的充电识别图案的尺寸和形状特征判断出所述机器人与所述充电桩的距离和角度，控制所述机器人向所述充电桩移动，直到所述机器人与所述充电桩的距离小于超过设定的距离。

7.如权利要求6所述的基于图案识别的机器人充电对接方法，其特征在于，所述方法还包括：

充电对准步骤：当所述机器人与所述充电桩的距离小于超过设定的距离时，设置于所述机器人上的第一光学对准部件与设置于所述充电桩上的所述第二光学对准部件相配合，实现所述机器人与所述充电桩充电对接。

8.如权利要求6所述的基于图案识别的机器人充电对接方法，其特征在于，所述充电识别图案包括三个子图案，每个子图案都包括设置于外围的圆形轮廓和设置于圆形轮廓内的字符图形，所述中央控制装置分别识别出所述三个子图案， 并根据所述三个子图案的中心点形成的三角形的边长来判断所述机器人与所述充电桩的距离以及所述机器人与所述充电桩的角度。

9.如权利要求8所述的基于图案识别的机器人充电对接方法，其特征在于，所述图像识别步骤的具体过程如下：

图片预处理：采用高斯金字塔方法对图片进行平滑处理；

二值化：采用Canny 算子对图片进行二值化处理；

圆形轮廓搜索：对二值化后的图像，采用霍夫梯度法进行圆形轮廓的搜寻；

过滤：根据寻找到的圆形轮廓的半径过滤掉半径不符合标准的一些圆形轮廓；

提取圆形内图形:对二值化后的圆形轮廓中的亮度值为255点作为种子点使用漫水填充方法，将图形的形状填充出来，从而获取到圆形内的字符图形；

图形摆正：将所述字符图形用一个最小面积矩形将其包围，从而根据最小面积矩形的倾斜方向，将其摆正到正确的位置；

二值化、归一化：对仿射变换内容进行二值化，并将二值化内容图片裁剪至刚好包围圆形轮廓内的字符图形，然后将裁剪二值化图片归一化到统一高度；

图形匹配：将统一高度图片与标准数据库进行匹配，根据匹配率找到最佳匹配数据库样本，从而判断所述图像是否为充电识别图案。

10.如权利要求9所述的基于图案识别的机器人充电对接方法，其特征在于，所述机器人移动步骤的具体过程如下：

当判断识别图案的距离超过设定的距离时，根据机器人与充电桩的相对角度，控制机器人的充电面尽量正对着图案接近，直至机器人的充电面几乎正面朝向图案，然后朝向图案前进以拉近距离，直至距离小于设定的距离，然后切换到所述充电对准步骤。