一种基于天花板进行视觉定位导航的机器人控制系统的制作方法

[0001]
本发明涉及机器人领域，具体涉及一种基于天花板进行视觉定位导航的机器人控制系统。


背景技术：

[0002]
现有机器人的定位与导航技术主要包括激光定位导航、超声波定位导航、红外线定位导航和视觉定位导航等。其中，视觉定位导航技术主要借助视觉传感器完成，机器人借助单目摄像头、双目摄像头、深度摄像机或视频信号数字化设备等外部设备获取图像，将采集到的图像信息进行处理并与机器人实际位置联系，完成机器人视觉定位。在现有的视觉定位导航技术中，一些视觉机器人系统配备有补光光源，可结合实际环境光亮度控制补光光源的开启或关闭，实现为视觉机器人动态补光，解决光线对视觉机器人定位导航的限制，节省电能消耗。如专利cn108574804a，其公开了《一种用于视觉机器人的光源补偿系统及方法》，在视觉机器人的预设运动区域内的指定位置设置补光光源，根据环境光亮度调节补光光源的开启或关闭。但现有的视觉机器人在实际应用中仍存在以下缺点之一：1.补光光源设置于视觉机器人机身，由视觉机器人电池供电，导致视觉机器人一次充电后运行时间变短；2.补光光源设置于视觉机器人预设运动区域内的指定位置，限定了补光光源的补光范围，仅能在指定区域内进行动态补光，存在补光光源不能根据视觉机器人的移动进行灵活补光的问题，使得视觉机器人在部分位置采集的视觉图像由于光线不足进行视觉处理时容易产生误差。


技术实现要素：

[0003]
为解决上述问题，本发明提供了一种基于天花板进行视觉定位导航的机器人控制系统，提高了天花板视觉机器人导航定位和回座充电的精准度。本发明的具体技术方案如下：一种基于天花板进行视觉定位导航的机器人控制系统，所述基于天花板进行视觉定位导航的机器人控制系统包括：天花板视觉机器人，包括图像采集单元、第一补光单元和控制单元，控制单元用于通过控制第一补光单元自适应补光使得图像采集单元获取清晰的天花板图像，以实现基于天花板图像的视觉定位导航；充电座，包括第二补光单元，用于为天花板视觉机器人回座充电提供补光，其中，充电座还包括充电接口。该技术方案公开的基于天花板进行视觉定位导航的机器人控制系统通过切换第一补光单元和第二补光单元，使得天花板视觉机器人能够稳定获取清晰的天花板图像，通过在充电座和天花板视觉机器人机身上设置补光单元，节约天花板视觉机器人自身耗电量，延长天花板视觉机器人一次充电后可工作时间，并且，天花板视觉机器人在电量充足时可依靠自身配置的补光单元进行补光，不受工作区域和范围的限制，实现天花板视觉机器人高精准度的定位导航和回座充电。
[0004]
进一步地，所述图像采集单元设置于所述天花板视觉机器人机身顶面，用于采集天花板图像并传输至所述控制单元。该技术方案通过将图像采集单元采集的天花板图像信
息传输至控制单元，为所述天花板视觉机器人提供当前天花板图像信息，所述天花板视觉机器人基于天花板信息实现视觉导航定位，在环境复杂的情况下天花板视觉导航定位技术不受影响，具有较好的稳定性。
[0005]
进一步地，所述控制单元内置于所述天花板视觉机器人，用于接收并识别所述图像采集模块传输的天花板图像，控制所述第一补光单元和所述第二补光单元的工作状态。该技术方案所述控制单元能够基于获取的天花板图像识别当前环境光亮度，并根据当前环境光亮度传输相应工作指令至补光单元，达到天花板视觉机器人控制系统自适应调节环境光亮度的效果。
[0006]
进一步地，所述第一补光单元设置于所述天花板视觉机器人机身顶面，所述第一补光单元用于在环境光亮度不满足预设阈值范围内的情况下自适应补光，以使得环境光亮度满足预设阈值范围，实现所述天花板视觉机器人根据天花板图像进行定位。
[0007]
进一步地，所述图像采集单元与所述第一补光单元皆设置于所述天花板视觉机器人机身顶面，所述图像采集单元与所述第一补光单元1间相距第一预设距离。所述图像采集单元与所述第一补光单元相辅相成，第一补光单元为图像采集单元在环境光亮度不满足预设阈值范围内的条件下提供补光，使得图像采集单元能够采集清晰的天花板图像。
[0008]
进一步地，所述第二补光单元设置于所述充电座顶面，用于在环境光亮度不满足预设阈值范围内的情况下为机器人提供补光，以使得环境光亮度满足预设阈值范围，实现天花板视觉机器人根据天花板图像进行定位。该技术方案通过控制第二补光单元在环境光亮度不满足预设阈值范围内的情况下为天花板视觉机器人提供补光，使得天花板视觉机器人获取清晰的天花板图像，实现天花板视觉机器人的精准定位导航。
[0009]
进一步地，所述充电座还包括充电接口，所述充电接口设置于所述充电座用于对接所述天花板视觉机器人的一面。
[0010]
进一步地，所述控制单元通过无线通信的方式传输指令至所述第二补光单元，以达到控制所述第二补光单元的开启或关闭的目的。所述控制单元通过无线通信的方式传输信号至第二补光单元，可实现远程控制第二补光单元，不受距离限制。
[0011]
进一步地，所述第一补光单元为亮度可调节的光源，所述第二补光单元为由市电供电的稳定光源。所述第一补光单元亮度可调节，可根据实际环境光亮度调节，节约能源，具有高度灵活性，所述第二补光单元通过市电供电为所述天花板视觉机器人提供稳定的补光光源，节约所述天花板视觉机器人自身耗电，提高所述天花板视觉机器人一次充电后可供电时间。
附图说明
[0012]
图1为本发明一种实施例所述基于天花板进行视觉定位导航的机器人控制系统的结构示意图。
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图2为本发明一种实施例所述天花板视觉机器人的顶视图。
[0014]
图3为本发明一种实施例所述充电座的结构侧视图和顶视图。
具体实施方式
[0015]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描
述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0016]
参阅图1所示，本发明一种实施例中，一种基于天花板进行视觉定位导航的机器人控制系统，包括天花板视觉机器人和充电座。所述天花板视觉机器人包括图像采集单元，用于采集天花板图像并传输至控制单元；第一补光单元，用于为天花板视觉机器人提供自适应补光；控制单元，用于控制图像采集单元采集天花板图像以及控制补光单元在环境光强度不满足预设阈值范围内的情况下提供补光；其中，所述第一补光单元可根据当前环境光亮度调节补光亮度使得环境光亮度满足预设阈值范围内；所述预设阈值范围是指预先在控制单元中配置的能够使得图像采集单元获取清晰天花板图像的环境光亮度阈值范围。所述充电座包括第二补光单元，用于为天花板视觉机器人提供补光；充电接口，用于天花板视觉机器人对接充电。
[0017]
具体地，所述天花板视觉机器人是指基于天花板图像进行视觉定位导航的机器人；所述图像采集单元可以是一个或一个以上的图像采集装置，所述图像采集装置可以是但不限于单目摄像头、双目摄像头、cmos图像传感器或ccd图像传感器等；所述第一补光单元是亮度可调节的光源；所述第二补光单元是由市电供电的稳定光源，所述稳定光源是指能提供稳定不变的输出光功率、波长和光谱宽度等特性的光源；所述天花板视觉机器人控制单元通过无线通信的方式控制所述充电座的第二补光单元。
[0018]
具体地，所述基于天花板进行视觉定位导航的机器人控制系统的工作原理为：控制单元根据图像采集单元获取的天花板图像识别当前环境光亮度，并判断当前环境光亮度是否符合预设阈值范围内，根据判断结果传输相应补光指令给第一补光单元和第二补光单元。在当前环境光亮度不满足预设阈值范围内的情况下，根据天花板视觉机器人与充电座的距离判断控制第一补光单元或第二补光单元对当前环境提供补光。在天花板视觉机器人与充电座距离小于预设距离且天花板视觉机器人不处于在充电座充电状态的情况下，控制单元控制第二补光单元为当前环境提供补光，第二补光单元提供的补光能够改善天花板视觉机器人获取的天花板图像清晰度，而第一补光单元需要消耗天花板视觉机器人自身电量，通过控制第二补光单元对天花板视觉机器人进行补光既可以节省机器人自身耗电量又可以提高天花板视觉定位导航的精准度。在天花板视觉机器人与充电座距离大于预设距离的情况下，控制单元控制第一补光单元为当前环境提供补光，第一补光单元根据当前环境光亮度调节补光亮度，使得环境光亮度符合预设阈值范围内，进而获取清晰的天花板图像，实现天花板视觉机器人精准定位，这种情况下第二补光单元由于充电座和天花板视觉机器人的距离较远而无法提供有效的补光，因此关闭第二补光单元。在天花板视觉机器人处于在充电座充电的情况下，天花板视觉机器人无需进行定位导航工作即无需获取天花板图像，因此关闭第一补光单元和第二补光单元，减少系统耗电。其中，所述预设距离是指预先配置于控制单元的第二补光单元可辐射天花板视觉机器人的天花板视觉机器人与充电座的边界距离。
[0019]
进一步地，参阅图2所示，所述图像采集单元和所述第一补光单元皆设置于天花板视觉机器人机身顶面，所述图像采集单元与所述第一补光单元不重叠，所述图像采集单元与所述第一补光单元的距离为第一预设距离，基于第一预设距离可避免出现所述图像采集
单元与所述第一补光单元距离过近导致所述图像采集单元采集的图像过曝的情况。所述图像采集单元的图像采集装置的光轴垂直于天花板，所述第一补光单元发出的光束与天花板垂直。具体地，所述第一预设距离是指所述基于天花板进行视觉定位导航的机器人控制系统出厂前预先配置的所述图像采集单元与所述第一补光单元的距离；所述图像采集单元的图像采集装置，可以是但不限于是单目摄像头、双目摄像头、cmos摄像头或ccd摄像头。
[0020]
进一步地，参阅图3所示，本发明一种实施例中，一种基于天花板进行视觉定位导航的机器人控制系统包括天花板机器人和充电座，其中，充电座的侧视图如图3左侧所示，充电座的顶视图如图3右侧所示，所述充电座包括充电接口和第二补光单元，所述充电接口设置于充电座与机器人相对接的一面，所述第二补光单元设置于充电座顶面，所述充电接口与所述第二补光单元不在同一平面，所述第二补光单元发出的光束光轴垂直于天花板。
[0021]
以上所述实施例仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。