[发明专利]一种基于辅助定位的机器人自动回充系统及方法

权利要求书

1.一种基于辅助定位的机器人自动回充系统，其特征在于，所述自动回充系统包括辅助定位系统、移动机器人和用于所述移动机器人充电的充电桩；其中：

所述辅助定位系统包括设置于所述移动机器人上的定位发射单元和设置于所述充电桩上的定位接收单元，所述定位发射单元有两组，包括第一定位发射单元和第二定位发射单元，两组所述定位发射单元相对设置于所述移动机器人两侧，所述定位接收单元有两组，包括第一定位接收单元和第二定位接收单元，两组所述定位接收端单元相对设置于所述充电桩两侧，所述定位发射单元与所述定位接收单元进行通信连接。

2.如权利要求1所述的机器人自动回充系统，其特征在于，所述辅助定位系统包括UWB测距定位、蓝牙、WiFi、ZigBee、射频识别技术中的其中一种。

3.如权利要求1所述的机器人自动回充系统，其特征在于，所述机器人包括移动底盘，所述移动底盘用于实现所述移动机器人线速度和角速度的控制。

4.一种基于辅助定位的机器人自动回充方法，其特征在于：所述方法包括：

定义回充坐标系，划分坐标系象限，分别测量第一定位发射单元到第一定位接收单元与第二定位发射单元到第二定位接收单元的距离值；

构建三角关系，基于测得的所述距离值，利用三角余弦、正弦定理计算获得所述第一定位发射单元与所述第二定位发射单元的坐标值；

构建机器人向量，计算所述机器人向量与坐标轴的夹角及所述机器人向量的中点坐标，得到所述机器人向量的方向及位置；

结合机器人移动底盘，调整所述机器人的移动方向，并实时测量所述第一定位发射单元到所述第一定位接收单元与所述第二定位发射单元到所述第二定位接收单元的距离的距离差，保持所述距离差为零，完成机器人自动对齐充电桩，所述机器人移动至所述充电桩进行充电。

5.如权利要求4所述的机器人自动回充方法，其特征在于，所述定义回充坐标系，划分坐标系象限包括：

以第一定位接收单元和第二定位接收单元连线的中点为原点，沿所述第一定位接收单元的延伸方向为Y轴正方向，沿所述第二定位接收单元的延伸方向为Y轴负方向，垂直所述原点设置X轴正方向。

6.如权利要求5所述的机器人自动回充方法，其特征在于，所述构建三角关系，基于测得的所述距离值，利用三角余弦、正弦定理计算获得所述第一定位发射单元与所述第二定位发射单元的坐标值包括：

分别构建以第一定位发射单元或第二定位发射单元与所述第一定位接收单元及所述第二定位接收单元为顶点形成的三角形，利用三角形余弦定理计算所述三角形各角的度数，其中：设定定位发射单元到第二定位接收单元为三角形的边c；第一定位接收单元到第二定位接收单元为三角形的边b；定位发射单元到第一定位接收单元为三角形的边a；角C、B、A为对应于边c、b、a的三角形夹角；

通过比较角A与角C的大小，判定所述第一定位发射单元和第二定位发射单元Y坐标值的正负，计算所述第一定位发射单元和第二定位发射单元的坐标值。

7.如权利要求6所述的机器人自动回充方法，其特征在于，所述比较角A与角C的大小，若角C≥角A，则判定所述定位发射单元Y坐标为零或正值，若角C小于角A，则判定所述定位发射单元Y坐标为负值；

在判定所述定位发射单元Y坐标为零或正值后，继而比较角C是否小于90°，获得比较结果，基于所述比较结果，对所述定位发射单元的X坐标和Y坐标分别进行计算；

在判定所述定位发射单元Y坐标为负值后，继而比较角A是否小于90°，获得比较结果，基于所述比较结果，对所述定位发射单元的X坐标和Y坐标分别进行计算。

8.如权利要求7所述的机器人自动回充方法，其特征在于，所述机器人向量以第一定位发射单元为起点、第二定位发射单元为终点构成，计算所述机器人向量与X轴正方向的夹角，所述机器人向量的中点坐标基于所述第一定位发射单元和所述第二定位发射单元的坐标值计算获得。

9.如权利要求8所述的机器人自动回充方法，其特征在于，所述结合机器人移动底盘，调整所述机器人的移动方向包括：

所述机器人移动区域基于所述Y轴划分为[-∞，-b/4]、[-b/4,b/4]、[b/4,+∞]三个区域，依据所述机器人向量中点坐标值判断所述移动机器人所处区域；

若所述移动机器人在[b/4,+∞]区间，所述移动机器人旋转(Π-θ)，机身方向与Y轴的负向方向相同，所述移动机器人保持当前方向向前行驶|y_mid|，直到进入到区间[-b/4,b/4]之间；

若所述移动机器人在[-∞,-b/4]区间，所述移动机器人旋转(0-θ)，机身方向与Y轴的正向方向相同，所述移动机器保持当前方向向前行驶|y_mid|，直到进入到区间[-b/4,b/4]之间；

其中，Π为180°，θ为所述机器人向量与所述X轴正方向的夹角，|y_mid|为所述机器人向量中点的Y坐标值。