(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910374042.4
(22)申请日 2019.05.07
(71)申请人 深圳越登智能技术有限公司
地址 518000 广东省深圳市龙岗区坂田街
道环城南路5号坂田国际中心E栋405
(72)发明人 王品 何隆棋
(74)专利代理机构 深圳市徽正知识产权代理有
限公司 44405
代理人 卢杏艳
(51)Int.Cl.
G01S 17/88(2006.01)
G01S 17/48(2006.01)
(54)发明名称基于激光雷达的回充引导系统及其回充引导方法(57)摘要本发明实施例公开了基于激光雷达的回充引导系统及其引导方法。该引导系统包括回充座以及回充设备。回充座包括：回充座主体，所述回充座主体由外壳体围成；引导装置，所述引导装置设置在所述回充座主体上，用于向外发射引导激光信号；以及充电触点，所述充电触点设置在所述外壳体的表面，用于为回充设备充电。回充设备包括：装配有行走机构的设备主体；充电接口，所述充电接口设置在所述设备主体的表面，用于与所述充电触点电性连接；以及用于发射并接收激光信号以确定所述回充设备与外部物体之间的距离的激光雷达。其利用主动发射的激光信号来引导回充设备实现自动回充的功能，有效 的突破了传统引导方法的距离限制。权利要求书2页 说明书7页 附图3页CN 110133681 A 2019.08.16
C N 110133681
A
1.一种基于激光雷达的回充引导系统，其特征在于，包括回充座以及回充设备；
所述回充座包括：
回充座主体，所述回充座主体由外壳体围成；
引导装置，所述引导装置设置在所述回充座主体上，用于向外发射引导激光信号；以及充电触点，所述充电触点设置在所述外壳体的表面，用于为回充设备充电；
所述回充设备包括：
设备主体，所述设备主体上装配有行走机构；
充电接口，所述充电接口设置在所述设备主体的表面，用于与所述充电触点电性连接；以及
激光雷达，所述激光雷达用于发射并接收激光信号以确定所述回充设备与外部物体之间的距离。
2.根据权利要求1所述的回充引导系统，其特征在于，所述引导装置包括驱动电路以及至少一个引导灯；
所述驱动电路收容在所述外壳体内，所述引导灯设置在所述外壳体的表面；所述驱动电路与所述引导灯连接，用于驱动所述引导灯发射引导激光信号。
3.根据权利要求2所述的回充引导系统，其特征在于，所述驱动电路在所述回充设备执行自动回充程序时，触发所述引导灯向外发射所述引导激光信号。
4.根据权利要求2所述的回充引导系统，其特征在于，所述引导激光信号的波长与所述激光雷达相匹配，所述引导激光信号为红外散射光。
5.根据权利要求2所述的回充引导系统，其特征在于，所述引导装置包括至少两个引导灯，所述引导灯沿垂直方向和/或水平方向排列设置在所述外壳体的表面。
6.根据权利要求1所述的回充引导系统，其特征在于，所述激光雷达为基于三角测距的激光雷达；所述激光雷达以预设的旋转速度和扫描频率，采集激光信号。
7.根据权利要求6所述的回充引导系统，其特征在于，所述引导装置以预设的发射频率，周期性的向外发射所述引导激光信号；所述发射频率小于所述激光雷达的扫描频率的一半。
8.一种基于激光雷达的回充引导方法，其特征在于，包括：
以预设的扫描频率，获得多帧激光信号检测数据；
判断所述多帧激光信号检测数据中是否存在引导激光信号；所述引导激光信号为回充座向外发射的激光信号；
若是，根据所述引导激光信号计算所述回充座的方位；
向所述回充座移动并更新所述回充座的位置坐标，直至与所述回充座的充电触点接触。
9.根据权利要求8所述的回充引导方法，其特征在于，所述判断所述多帧激光信号检测数据中是否存在引导激光信号，具体包括：
对所述多帧激光信号检测数据中，信噪比高于预设阈值的激光信号进行距离解算，获得对应的点云数据；
计算在连续的多帧激光信号检测数据中，所述点云数据的距离变化程度和角度变化程度；
在所述距离变化程度显著，所述角度变化程度微弱时，确定存在所述引导激光信号。
10.根据权利要求8所述的回充引导方法，其特征在于，所述根据所述引导激光信号计算所述回充座的方位，具体包括：
计算连接的多帧激光信号检测数据中，所述点云数据的角度变化范围；
以所述角度变化范围的中间值作为所述回充座所在的方向；
根据以所述回充座所在的方向为基准确定的检测范围内的激光信号检测数据，计算与所述回充座之间的距离。
基于激光雷达的回充引导系统及其回充引导方法
技术领域
[0001]本发明涉及自动化设备技术领域，尤其涉及一种基于激光雷达的回充引导系统及其回充引导方法。
背景技术
[0002]随着电子信息技术的不断发展和进步，越来越多的自动化智能设备开始被广泛的应用在日常生活和社会生产中，例如在物流企业中使用的AGV，家庭中使用的扫地机器人等。
[0003]惯常的，这些自动化智能设备都以电力的方式驱动。在持续运行或者工作一段时间后，需要及时
的对电池进行充电才能够维持设备的正常运行。自动化智能设备利用自身装配的传感器采集的数据信息，自动移动到相应的充电设备进行充电的过程可以被称为“自动回充”。
[0004]现有的“自动回充”通常采用两种策略来实现。其中一种是基于激光雷达和回充座的特征识别来实现自动回充。另一种则是利用红外线引导的方式来指引自动化智能设备实现自动回充。
[0005]但是，在大于2米的较远距离时，激光雷达对回充座上的反光贴条和形状等特征的检测效果较差，在远距离状态下往往不能进行自动引导。而红外引导方案由于红外光存在显著的距离衰减问题，也很难实现远距离引导。
[0006]受限于回充座的识别距离，在较远距离上执行自动回充时，需先预先标记回充座的初始位置，将设备导航至回充座就近位置，再实现引导。
[0007]在实现本发明过程中，发明人发现相关技术存在以下问题：现有的自动回充实现方案的有效引导距离存在非常大的局限性。第一次引导的时候或者回充座发生了位移的情况下，需要初始化回充座的方位，其技术方案的灵活性较差，算法难度大。而且，自动回充系统运行的鲁棒性也不高，很难适应复杂的环境，当定位和导航出现偏差时，往往会导致自动回充失败，设备无法移动到正确的充电位置。
发明内容
[0008]针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于激光雷达的回充引导系统及其回充引导方法，以解决现有的自动回充方案检测距离有限，引导能力不佳的问题。[0009]本发明实施例的第一方面提供一种基于激光雷达的回充引导系统。其中，所述回充引导系统包括：回充座以及回充设备；
[0010]所述回充座包括：回充座主体，所述回充座主体由外壳体围成；引导装置，所述引导装置设置在所述回充座主体上，用于向外发射引导激光信号；以及充电触点，所述充电触点设置在所述外壳体的表面，用于为回充设备充电。所述回充设备包括：设备主体，所述设备主体上装配有行走机构；充电接口，所述充电接口设置在所述设备主体的表面，用于与所述充电触点电性连接；以及激光雷达，所述激光雷达用于发射并接收激光信号以确定所述
回充设备与外部物体之间的距离。
[0011]可选地，所述引导装置包括驱动电路以及至少一个引导灯；所述驱动电路收容在所述外壳体内，所述引导灯设置在所述外壳体的表面；所述驱动电路与所述引导灯连接，用于驱动所述引导灯发射引导激光信号。
[0012]可选地，所述驱动电路在所述回充设备执行自动回充程序时，触发所述引导灯向外发射所述引导激光信号。
[0013]可选地，所述引导激光信号的波长与所述激光雷达相匹配，所述引导激光信号为红外散射光。
[0014]可选地，所述引导装置包括至少两个引导灯，所述引导灯沿垂直方向和/ 或水平方向排列设置在所述外壳体的表面。
[0015]可选地，所述激光雷达为基于三角测距的激光雷达；所述激光雷达以预设的旋转速度和扫描频率，采集激光信号。
[0016]可选地，所述引导装置以预设的发射频率，周期性的向外发射所述引导激光信号；所述发射频率小于所述激光雷达的扫描频率的一半。
[0017]本发明实施例的第二方面提供一种基于激光雷达的回充引导方法。所述回充引导方法包括：以预设的扫描频率，获得多帧激光信号检测数据；判断所述多帧激光信号检测数据中是否存在引导激光信号；所述引导激光信号为回充座向外发射的激光信号；若是，根据所述引导激光信号计算所述回充座的方位；向所述回充座移动并更新所述回充座的位置坐标，直至与所述回充座的充电触点接触。
[0018]可选地，所述判断所述多帧激光信号检测数据中是否存在引导激光信号，具体包括：对所述多帧激光信号检测数据中，信噪比高于预设阈值的激光信号进行距离解算，获得对应的点云数据；计算在连续的多帧激光信号检测数据中，所述点云数据的距离变化程度和角度变化程度；在所述距离变化程度显著，所述角度变化程度微弱时，确定存在所述引导激光信号。
[0019]可选地，所述根据所述引导激光信号计算所述回充座的方位，具体包括：计算连接的多帧激光信号检测数据中，所述点云数据的角度变化范围；以所述角度变化范围的中间值作为所述回充座所在的方向；根据以所述回充座所在的方向为基准确定的检测范围内的激光信号检测数据，计算与所述回充座之间的距离。
[0020]本发明实施例提供的技术方案中，利用主动发射的激光信号来引导回充设备实现自动回充的功能，有效的突破了传统引导方法的距离限制，可以在远距离实现设备引导，指示回充设备的具体位置，解决了现有技术所存在的一系列缺陷。
[0021]另外，该系统对于回充设备的外形和材质等没有特殊要求，可以方便并且低成本的应用到任何类型的回充设备中，设计和加工难度低，具有良好的推广应用前景。
附图说明
[0022]图1为本发明实施例的回充引导系统的一个实施例示意图；
[0023]图2为本发明另一实施例的回充座的一个实施例示意图；
[0024]图3为本发明实施例的控制电路的一个实施例电路框图；
[0025]图4为本发明实施例的回充引导方法的一个实施例示意图；
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