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专利号: 2021103721083
申请人: 山东沐点智能科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-06-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种防爆型巡检机器人无线充电系统,包括巡检机器人和充电桩(5),其特征在于:所述巡检机器人上设置有工控机、激光雷达(1)、后视摄像机(2)、超声波传感器(3)、深度相机(4)、编码器和无线充电接收端(6),所述编码器设置于巡检机器人的驱动轮电机转轴上,所述激光雷达(1)、后视摄像机(2)、超声波传感器(3)、深度相机(4)、编码器均与工控机通信连接;

所述超声波传感器(3)设置有两个且分别对称分布于无线充电接收端(6)的正下方,两个超声波传感器(3)的间距小于充电桩(5)宽度;

所述充电桩(5)上设置有无线充电发射端(8)和机械爪扣(7),所述机械爪扣(7)可转动地设置于无线充电发射端(8)周侧,通过转动闭合以固定无线充电接收端(6)。

2.根据权利要求1所述的一种防爆型巡检机器人无线充电系统,其特征在于:所述无线充电发射端(8)和无线充电接收端(6)的中心点位于同一高度,所述深度相机(4)设置于无线充电接收端(6)的正上方,所述深度相机(4)的中轴线与无线充电接收端(6)的中轴线重合。

3.根据权利要求1所述的一种防爆型巡检机器人无线充电系统,其特征在于:所述无线充电发射端与充电桩之间设有压弹感应器(10),所述压弹感应器与工控机通信连接。

4.根据权利要求3所述的一种防爆型巡检机器人无线充电系统,其特征在于:所述压弹感应器(10)的长度设置为20mm。

5.根据权利要求1所述的一种防爆型巡检机器人无线充电系统,其特征在于:所述巡检机器人于无线充电接收端(6)的周侧设置有与机械爪扣(7)相适配的锁紧凹槽(9)。

6.根据权利要求1所述的一种防爆型巡检机器人无线充电系统,其特征在于:所述激光雷达(1)为多线激光雷达扫描仪。

7.一种防爆型巡检机器人无线充电方法,其特征在于:包括以下步骤:S1、在充电桩(5)位置前设置巡检任务点,将充电桩(5)前50cm处定义为充电姿态调整起始位。

S2、当机器人剩余电量不足或接收到“充电”指令后,采用与巡检任务同样的导航方式进行实时定位与路径规划,行驶至充电姿态调整起始位。

S3、通过激光雷达(1)与编码器调整机器人姿态,使无线充电接收端(6)正对充电桩(5)。

S4、开启深度相机(4),在从充电起始位置至充电桩(5)行进的过程中,通过深度相机(4)修正两个误差:机器人上无线充电接收端(6)中心与充电桩(5)上无线充电发射中心的水平位移误差,以及无线充电接收端(6)与无线充电发射端(8)两个平面的夹角误差。

S5、当步骤4中的两个误差值被消除或者误差值降低到阈值范围内,即误差在机器人当前位置至充电桩(5)的距离内不足以被放大到影响充电对接准确度时,锁定机器人驱动轮的转向,使机器人保持直线行驶。

S6、当机器人与充电桩(5)的距离小于深度相机(4)的最佳视距时,从深度相机(4)切换为超声波传感器(3)测量机器人与充电桩(5)的距离。

S7、当机器人行驶至充电桩(5)的充电范围内时,机器人暂停移动,触发机械爪扣(7),无线充电发射端(8)与无线充电接收端(6)闭锁固定,机器人停止运动,启动充电功能。

8.根据权利要求7所述的一种防爆型巡检机器人无线充电方法,其特征在于:S4中修正无线充电接收端(6)中心与无线充电发射端(8)中心的水平位移误差的执行步骤具体为:深度相机(4)采集无线充电发射端(8)的图像,识别发射端的轮廓,标定无线充电发射端(8)中心在图像中的横坐标位置,计算此坐标与图像中心横坐标的差,即为水平位移误差Pixofs,再通过透视原理换算为机器人横向调整的平移距离:Pixofs=Cdev‑Cimg

其中,Pixofs(pixel offset)表示为以像素为单位的偏移距离;Cdev(center of device)表示为由目标检测算法标定出的充电桩(5)发射区域最小外接矩形中心在图像中的坐标;Cimg(center of image)表示为所采集的无线充电发射端(8)图像的中心位置坐标。

9.根据权利要求7所述的一种防爆型巡检机器人无线充电方法,其特征在于:S4中修正无线充电接收端(6)与无线充电发射端(8)两个平面的夹角误差的执行步骤具体为:通过深度相机(4)可以获得无线充电发射端(8)平面在图像中投影的距离信息,如果无线充电接收端(6)平面与无线充电发射端(8)平面存在夹角,则图像中无线充电发射端(8)平面的两条竖直边缘的距离不同,经过距离差值与水平边界投影的长度比值则为两平面夹角的正切值:

Offsetθ=actan(Δd/L)其中,Offsetθ为无线充电发射端(8)平面与无线充电接收端(6)平面夹角,Δd为无线充电发射端(8)平面两条竖直边界与机器人的距离差,L为无线充电发射端(8)平面的水平边界在相机图像中投影的长度。

10.根据权利要求7所述的一种防爆型巡检机器人无线充电方法,其特征在于:S6进一步包括:如果机器人与充电桩(5)的距离小于最佳充电距离的最小值,则压弹感应器被触发,提醒机器人已越过了最小充电距离,需要反向行驶。