專利名稱：用于位置自控制機(jī)器人的導(dǎo)航系統(tǒng)以及用于提供該導(dǎo)航系統(tǒng)使用的絕對(duì)坐標(biāo)的地板材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于位置自控制機(jī)器人的導(dǎo)航系統(tǒng)，該機(jī)器人具有帶運(yùn)動(dòng)單元的主體，更具體地涉及這樣一種導(dǎo)航系統(tǒng)，該導(dǎo)航系統(tǒng)獲取正在運(yùn)動(dòng)或操作的位置自控制機(jī)器人的確切當(dāng)前位置，并快速計(jì)算該位置自控制機(jī)器人與每個(gè)預(yù)定障礙物和預(yù)定運(yùn)動(dòng)限制線之間的相對(duì)距離，從而使得該位置自控制機(jī)器人能夠根據(jù)程序運(yùn)動(dòng)算法或存儲(chǔ)的行進(jìn)路線快速而精確地運(yùn)動(dòng)。此外，本發(fā)明涉及一種用于提供絕對(duì)坐標(biāo)的地板材料，該地板材料包括二維(2D)條碼，所述條碼在預(yù)定的間隔處具有不同的唯一坐標(biāo)值，從而使得所述位置自控制機(jī)器人能夠快速地獲取當(dāng)前絕對(duì)位置，其中，所述2D條碼在可見光下不顯示顏色，而是當(dāng)所述位置自控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)在照射到其上的波長為300至850nm的光下顯示顏色，從而使所述地板材料具有漂亮的外觀。
背景技術(shù)：
位置自控制機(jī)器人通常從工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的機(jī)器人發(fā)展而來，并在政府、公共辦公室、公司、家庭等中得到廣泛使用。
使用這種位置自控制機(jī)器人用于自控制無需使用者手動(dòng)控制的自主運(yùn)動(dòng)并清潔預(yù)定區(qū)域的清潔器。為了自主運(yùn)動(dòng)，位置自控制機(jī)器人需要精確地識(shí)別其當(dāng)前位置并精確地計(jì)算運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)距離。
為了滿足這些需要，傳統(tǒng)上發(fā)展了測距法。使用傳統(tǒng)測距法的位置自控制機(jī)器人利用測距儀或輪傳感器獲得速度信息并利用磁傳感器獲得方位信息，并計(jì)算從初始位置到下一位置的運(yùn)動(dòng)距離以及運(yùn)動(dòng)方向，從而識(shí)別其位置和方向。
圖1表示在測距法坐標(biāo)系中識(shí)別位置和方向的典型概念。在該測距法坐標(biāo)系中，位置自控制機(jī)器人1的位置由該位置自控制機(jī)器人1的轉(zhuǎn)動(dòng)中心2所位于的坐標(biāo)xr和yr來限定，而該位置自控制機(jī)器人1的方向由該位置自控制機(jī)器人1的前向方向與x軸之間的角度tr來限定。
傳統(tǒng)的測距法取決于自發(fā)產(chǎn)生的信息，而不利用外部輸入的信息，并且能夠以非常高的采樣速率獲取位置信息，從而非?？斓馗挛恢眯畔ⅰ４送?，測距法為較短的距離提供較高精度，并且成本較低。
然而，因?yàn)闇y距法利用積分來計(jì)算位置和方向，所以測量誤差將隨著行進(jìn)距離的增加而積累。具體地，由于滑動(dòng)(其可能是由于運(yùn)動(dòng)區(qū)域中的地板材料而引起)引起的誤差產(chǎn)生積累而沒有得到補(bǔ)償，由此降低了精度。
利用測距法識(shí)別位置和方向的一種改進(jìn)方法是利用無線射頻識(shí)別(RFID)卡和RFID讀取器的方法。
具有唯一位置信息的多個(gè)RFID卡放置在地板上的其中位置自控制機(jī)器人1運(yùn)動(dòng)的區(qū)域內(nèi)。然后，位置自控制機(jī)器人1在地板上運(yùn)動(dòng)的同時(shí)利用RFID讀取器檢測RFID卡，并讀取唯一的位置信息，從而識(shí)別其當(dāng)前位置。
圖2表示RFID坐標(biāo)系中識(shí)別位置和方向的概念。位置自控制機(jī)器人1的當(dāng)前位置由該位置自控制機(jī)器人1在多個(gè)RFID卡3中檢測到的RFID卡3的坐標(biāo)xc和yc限定，所述多個(gè)RFID卡3以矩陣形式在運(yùn)動(dòng)區(qū)域內(nèi)放置在地板5中。在RFID卡3中分別儲(chǔ)存唯一的編號(hào)，并且位置自控制機(jī)器人1具有與這些呈參考表形式的唯一編號(hào)分別對(duì)應(yīng)的RFID坐標(biāo)值。位置自控制機(jī)器人1檢測到一個(gè)RFID卡3，利用RFID讀取器4獲取所述RFID卡3的唯一編號(hào)，并在參考表中找到與所獲取的唯一編號(hào)相對(duì)應(yīng)的RFID坐標(biāo)值，從而識(shí)別其當(dāng)前位置。
在利用RFID的方法中，位置自控制機(jī)器人識(shí)別位置和方向的精度根據(jù)RFID卡3的分布密度來確定。當(dāng)RFID卡3的分布密度太低時(shí)，不能期望位置自控制機(jī)器人1能精確地識(shí)別位置和方向。在RFID卡3的分布密度太高時(shí)，如圖3所示，可能會(huì)由于從RFID卡3a、3b和3c輸出的RF信號(hào)之間的干涉而在讀取唯一編號(hào)中產(chǎn)生誤差。
因此，為了防止產(chǎn)生誤差，必須將RFID卡3的分布密度限制在合適的范圍內(nèi)。這樣的限制使得利用RFID的方法的精度降低。此外，當(dāng)在放置RFID卡3的位置中存在吸收磁場的物質(zhì)時(shí)，也可能產(chǎn)生誤差。
此外，為了在利用RFID的方法中識(shí)別方向，如圖3所示，需要同時(shí)識(shí)別兩個(gè)或更多個(gè)RFID卡3a、3b和3c。在RFID卡3的分布密度不是足夠高時(shí)，對(duì)方向的識(shí)別就變得困難。
特別地，不方便將RFID卡3放置在地板5中。當(dāng)RFID卡3出現(xiàn)損壞時(shí)，需完全修理地板5，或者需取出損壞的RFID卡3并需將新的RFID卡3放置在地板5中，這破壞了地板5的外觀。
另外，因?yàn)閰^(qū)域較大，所以需要使用大量RFID卡3，從而導(dǎo)致高的安裝費(fèi)用和高的維護(hù)費(fèi)用，并且在操作位置自控制機(jī)器人1中在維護(hù)期間需要仔細(xì)的處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了這樣一種導(dǎo)航系統(tǒng)，通過該導(dǎo)航系統(tǒng)防止位置自控制機(jī)器人的當(dāng)前位置(即，絕對(duì)坐標(biāo)值)與對(duì)應(yīng)于相鄰絕對(duì)坐標(biāo)值的識(shí)別單元相干涉，從而容易地獲取所述位置自控制機(jī)器人的所述當(dāng)前位置，當(dāng)在預(yù)定區(qū)域內(nèi)識(shí)別到障礙物時(shí)，對(duì)障礙物的相對(duì)坐標(biāo)值以及所述位置自控制機(jī)器人的確切當(dāng)前位置與所述障礙物之間的距離進(jìn)行快速和精確的計(jì)算或識(shí)別，從而可靠地控制該位置自控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向和距離，可在任何位置容易地安裝不同的唯一位置信息，并且便于維護(hù)。
本發(fā)明還提供一種具有對(duì)于裸眼來說不可見的二維(2D)條碼的地板材料，從而防止破壞地板材料的外觀，并且只有在獲取絕對(duì)坐標(biāo)值時(shí)才顯示顏色，從而允許獲取與所述2D條碼相對(duì)應(yīng)的唯一信息(即，所述絕對(duì)坐標(biāo)值)。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于位置自控制機(jī)器人101的導(dǎo)航系統(tǒng)，該位置自控制機(jī)器人101包括帶有運(yùn)動(dòng)單元的主體102。所述導(dǎo)航系統(tǒng)包括2D條碼104、條碼讀取器105以及控制單元。所述2D條碼104以預(yù)定間隔形成在具有預(yù)定尺寸的地板103上，并分別具有不同的唯一坐標(biāo)值。條碼讀取器105安裝在所述主體102下部中的預(yù)定位置處，以讀取地板103上的2D條碼104。所述控制單元安裝在所述主體102上，以與所述條碼讀取器105電連接，并且該控制單元基于由所述條碼讀取器105讀取的所述2D條碼104的唯一坐標(biāo)值而識(shí)別存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的預(yù)定區(qū)域內(nèi)的絕對(duì)坐標(biāo)，并將所述絕對(duì)坐標(biāo)運(yùn)用到程序運(yùn)動(dòng)算法中，從而控制所述運(yùn)動(dòng)單元以使所述主體102運(yùn)動(dòng)。
所述導(dǎo)航系統(tǒng)還可包括發(fā)光裝置106，該發(fā)光裝置106安裝在所述條碼讀取器105附近以向所述地板103發(fā)射具有預(yù)定波長范圍的光。所述發(fā)光裝置106可發(fā)射波長范圍在300nm至850nm之間的光。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種地板材料110，該地板材料110用于提供絕對(duì)坐標(biāo)信息，以使位置自控制機(jī)器人101能夠識(shí)別運(yùn)動(dòng)空間中的絕對(duì)坐標(biāo)。所述地板材料101包括至少一個(gè)第一片材111，該第一片材通過將分別具有不同唯一坐標(biāo)值的多個(gè)2D條碼104以預(yù)定間隔反向打印在具有預(yù)定面積的透明材料的背面上并通過在所述透明材料的所述背面上形成粘合層111a而形成，從而使所述2D條碼104可從所述地板材料110的表面正常地看到。
可以使用可見彩墨和不可見隱顯墨(例如，當(dāng)在該墨上照射具有預(yù)定波長的光時(shí)該墨可見)中的一種打印所述第一片材111中的所述2D條碼104。在所述第一片材111中，所述2D條碼104可以以相等間隔成矩陣形式或沿多個(gè)同心圓布置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種地板材料110，該地板材料110用于提供絕對(duì)坐標(biāo)信息，以使位置自控制機(jī)器人101能夠識(shí)別運(yùn)動(dòng)空間中的絕對(duì)坐標(biāo)。所述地板材料110包括多個(gè)第二片材112，每個(gè)第二片材112均通過將具有唯一坐標(biāo)值的單個(gè)2D條碼104反向打印在具有預(yù)定面積的透明材料的背面上并通過在所述透明材料的所述背面上形成粘合層112a而形成，從而使所述2D條碼104可從所述地板材料110的表面正常地看到。
可以使用可見彩墨或不可見隱顯墨中的一種打印每個(gè)第二片材112中的所述2D條碼104。
所述第二片材112可以以相等間隔成矩陣形式或沿多個(gè)同心圓布置。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種地板材料110，該地板材料110用于提供絕對(duì)坐標(biāo)信息，以使位置自控制機(jī)器人101能夠識(shí)別運(yùn)動(dòng)空間中的絕對(duì)坐標(biāo)。所述地板材料110包括多個(gè)以預(yù)定間隔打印在所述地板材料表面上的2D條碼104。所述2D條碼104分別具有不同的唯一坐標(biāo)值。
可以使用可見彩墨和不可見隱顯墨中的一種打印所述2D條碼104。所述2D條碼104可以以相等間隔成矩陣形式或沿多個(gè)同心圓布置。
所述地板材料110還可包括涂覆片材113，該涂覆片材113由透明材料制成，并粘結(jié)到其上打印有2D條碼104的表面上。


圖1表示在傳統(tǒng)的測距法坐標(biāo)系中識(shí)別位置和方向的概念；圖2表示在傳統(tǒng)的無線射頻識(shí)別(RFID)坐標(biāo)系中識(shí)別位置和方向的概念；圖3表示由于在傳統(tǒng)的RFID卡之間的干涉而產(chǎn)生誤差；圖4表示位置自控制機(jī)器人利用根據(jù)本發(fā)明的條碼讀取器從地板材料讀取絕對(duì)坐標(biāo)值的狀態(tài)；圖5表示根據(jù)本發(fā)明的用于位置自控制機(jī)器人的導(dǎo)航系統(tǒng)；圖6表示根據(jù)本發(fā)明的二維(2D)條碼；圖7A表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的地板材料；圖7B表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例用透明墨將2D條碼打印到地板材料上的狀態(tài)；圖7C表示使用根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的地板材料的狀態(tài)；圖8A表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的地板材料；圖8B表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例用透明墨將2D條碼打印到地板材料上的狀態(tài)；圖8C表示使用根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的地板材料的狀態(tài)；
圖9A表示在根據(jù)本發(fā)明的地板材料上以矩陣形式布置的2D條碼；圖9B表示在根據(jù)本發(fā)明的地板材料上以放射狀形式布置的2D條碼；圖10表示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的地板材料。
具體實(shí)施例方式
以下將參照?qǐng)D4至圖10詳細(xì)描述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和操作。
根據(jù)本發(fā)明的位置自控制機(jī)器人101在形狀或形式上不受限制。
本發(fā)明設(shè)置成通過使控制單元能夠精確獲取絕對(duì)坐標(biāo)并對(duì)運(yùn)動(dòng)單元進(jìn)行控制而使得位置自控制機(jī)器人101有效運(yùn)動(dòng)。因此，該運(yùn)動(dòng)單元可具有這樣的典型結(jié)構(gòu)，即，其中安裝在主體102處的輪107與驅(qū)動(dòng)輪107的驅(qū)動(dòng)電機(jī)結(jié)合?？稍谥黧w102的各相對(duì)側(cè)處安裝一對(duì)鏈輪和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并且可在該對(duì)鏈輪處安裝履帶，但本發(fā)明不限于此。
根據(jù)本發(fā)明，可采用現(xiàn)有地板或?qū)ｉT制造的地板紙或瓷磚用于地板103。
換言之，可以以預(yù)定間隔將二維(2D)條碼104打印在現(xiàn)有地板103上，或者可以將其上已經(jīng)打印有2D條碼104的片材附著到現(xiàn)有地板103上?？蛇x地，可以將2D條碼104打印在專門制造的地板紙或瓷磚上，或?qū)⑵渖弦呀?jīng)打印有2D條碼104的片材附著到該地板紙或瓷磚上。
如圖6所示，2D條碼104為以具有不同寬度的圖案表示信息的符號(hào)或符號(hào)系統(tǒng)。在本發(fā)明中，可以以各種格式實(shí)施2D條碼104。
換言之，每個(gè)2D條碼104都可實(shí)施為任意單個(gè)圖形，例如環(huán)、數(shù)字或含有特定信息的專門字符。例如，在圖6中示出的2D條碼104中，數(shù)據(jù)沿兩個(gè)軸線(即，沿X軸方向和Y軸方向)布置并齊平。該2D條碼104的優(yōu)點(diǎn)在于能在狹窄區(qū)域中以較高密度儲(chǔ)存大量數(shù)據(jù)，空間利用率非常高，從污染或受損的符號(hào)中檢測錯(cuò)誤和恢復(fù)數(shù)據(jù)的性能非常好，而且由于黑和白的元素不限于一側(cè)，由此容易打印和讀取符號(hào)，而且可沿每個(gè)360°方向讀取符號(hào)。
因?yàn)榭裳厝魏畏较蜃x取2D條碼104，所以可快速讀取。因此，2D條碼104適于本發(fā)明。
預(yù)先在位置自控制機(jī)器人101的存儲(chǔ)器中設(shè)置運(yùn)動(dòng)區(qū)域的范圍。此外，在該存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)區(qū)域中的絕對(duì)坐標(biāo)值。
因此，當(dāng)位置自控制機(jī)器人101運(yùn)行時(shí)，條碼讀取器105掃描位置自控制機(jī)器人101所位于的地板103，以讀取2D條碼104，并獲取記錄在2D條碼104中的坐標(biāo)。然后，控制單元將所獲取的坐標(biāo)值識(shí)別為存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的、在預(yù)定運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的絕對(duì)坐標(biāo)值。
然后，控制單元在程序運(yùn)動(dòng)算法中采用所述絕對(duì)坐標(biāo)值，并控制運(yùn)動(dòng)單元以將主體102引導(dǎo)至運(yùn)動(dòng)方向。
換言之，在由條碼讀取器105讀取到2D條碼104的唯一坐標(biāo)值后，控制單元將該唯一坐標(biāo)值識(shí)別為在存儲(chǔ)器中設(shè)置的運(yùn)動(dòng)區(qū)域內(nèi)的絕對(duì)坐標(biāo)，并識(shí)別位置自控制機(jī)器人101在運(yùn)動(dòng)區(qū)域中的當(dāng)前位置(當(dāng)前絕對(duì)位置)。
在位置自控制機(jī)器人101的當(dāng)前位置(即，絕對(duì)坐標(biāo))已知時(shí)，可采用簡單的操作來計(jì)算位置自控制機(jī)器人和障礙物之間的相對(duì)距離，從而由于程序運(yùn)動(dòng)算法而使位置自控制機(jī)器人101可避開障礙物運(yùn)動(dòng)。
同時(shí)，如在傳統(tǒng)技術(shù)中那樣，本發(fā)明也可采用測距法坐標(biāo)系來識(shí)別障礙物和重新設(shè)置行進(jìn)路徑，并可采用視覺。在本發(fā)明中，可采用測距法坐標(biāo)系補(bǔ)償導(dǎo)航系統(tǒng)，但本發(fā)明不限于此。
本發(fā)明主要設(shè)置成計(jì)算障礙物的相對(duì)坐標(biāo)和距障礙物的相對(duì)距離，并通過容易地獲取絕對(duì)坐標(biāo)來控制位置自控制機(jī)器人101沿行進(jìn)路徑運(yùn)動(dòng)。
同時(shí)，參考圖4，發(fā)光裝置106安裝在條碼讀取器105附近以向地板103發(fā)射具有預(yù)定波長范圍的光，該條碼讀取器105安裝在位置自控制機(jī)器人101的主體102的下部。發(fā)光裝置106可發(fā)射波長范圍在300nm至850nm之間的光。
設(shè)置發(fā)光裝置106用于對(duì)打印在地板110上的透明墨(即，隱顯墨)進(jìn)行顯影。用以下將詳細(xì)描述的透明墨打印的2D條碼104對(duì)裸眼是不可見的，并且只有在具有預(yù)定波長范圍的光下才顯示顏色。因此，優(yōu)選在使用發(fā)光裝置106向2D條碼104照射光而使2D條碼104可見之后使用條碼讀取器105讀取2D條碼104。
同時(shí)，地板材料110包括2D條碼104。根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例，在圖7A中所示的地板材料110中，在由具有預(yù)定面積的透明材料制成的第一片材111的背面上以預(yù)定間隔反向打印有多個(gè)分別具有不同唯一坐標(biāo)值的2D條碼104。
此外，在臨時(shí)將保護(hù)層114附著到粘合層111a上時(shí)，可通過簡單地除去該保護(hù)層114而立即方便地使用第一片材111。
例如，當(dāng)在長寬尺寸為180×180cm的第一片材111上以30cm的間隔沿著所有方向打印2D條碼104時(shí)，沿各長度方向和寬度方向打印六個(gè)2D條碼104。2D條碼104可具有例如(0，0)、(0，1)、(0，2)、(0，3)、(0，4)、(0，5)、(1，0)、(1，1)、...、(5，4)、(5，5)的位置信息。在根據(jù)第二實(shí)施例將第二片材112粘著到地板材料110上時(shí)，以及在根據(jù)第三實(shí)施例將2D條碼104直接打印到地板材料110的表面上時(shí)，也可以以相同的方式采用這樣的布置和設(shè)計(jì)。
每個(gè)2D條碼104都具有唯一的位置信息。多個(gè)2D條碼104具有不同的位置信息。位置自控制機(jī)器人101在2D條碼104上運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)2D條碼104進(jìn)行掃描，獲取唯一的位置信息，并基于獲取的位置信息在運(yùn)動(dòng)區(qū)域中維持或改變當(dāng)前位置、行進(jìn)路徑、運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)速度等。
粘合層111a形成在打印有2D條碼104的表面上，從而可將第一片材111粘結(jié)到地板材料110上，如圖7C所示。
這里，因?yàn)榈谝黄?11是透明的，所以可在正常位置穿過表面看到反向打印到第一片材111的背面上的2D條碼104。優(yōu)選地，采用裸眼可見的彩墨或不可見的隱顯或透明墨將2D條碼104打印在第一片材111上。
當(dāng)使用可見彩墨打印2D條碼104時(shí)，可能損壞具有內(nèi)在圖案和紋理的地板材料110的漂亮外觀。因此，優(yōu)選采用不可見隱顯或透明墨打印2D條碼104?？捎芍圃焐毯陀脩綦S意選擇墨。
在本發(fā)明第一至第三實(shí)施例中使用的不可見的透明或隱顯墨是目前通常使用的墨。當(dāng)采用不可見的透明或隱顯墨時(shí)，印在證券紙和諸如紙幣、票據(jù)和禮券的有價(jià)證券上的符號(hào)(包括數(shù)字)、字符或圖形不可見，從而不能復(fù)制或掃描。
隱顯墨可以為有機(jī)熒光材料、猝滅劑(quencher)或固化樹脂合成物，其響應(yīng)于300至850nm波長的光而發(fā)射波長為651至900nm的光?？蛇x地，通過按40-20％的比例混合EC(即，由分子式C4H1002表示的2-乙氧基乙醇)與甲醇(MT)制成1升A溶液，并通過將該A溶液與130-170克的CKR(即，MgO活性烷基酚醛樹脂)、15-25cc的OX(C17H23CO2H)以及0.01-0.001克的Si混合可生產(chǎn)該隱顯墨。本發(fā)明不限于此。然而，透明或隱顯墨必須響應(yīng)由發(fā)光裝置106發(fā)射的300至850nm的光而可見。
因?yàn)殡[顯或透明墨通常不可見，而在位置自控制機(jī)器人101照射具有預(yù)定波長范圍的光以獲取絕對(duì)坐標(biāo)時(shí)變成可見，所以可以使地板材料110的外觀保持原樣。
如圖9A所示，可以以相等的距離將2D條碼104布置成矩陣形式，或者如圖9B所示，沿實(shí)質(zhì)上繞預(yù)定中心點(diǎn)形成的同心圓等距地布置2D條碼104?？筛鶕?jù)位置自控制機(jī)器人獲取絕對(duì)坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)算法來選擇這樣的布置形式，或者可將布置形式選擇成使得地板材料110具有漂亮的外觀。
參照示出了地板材料110的第二實(shí)施例的圖8A至圖8C，具有唯一坐標(biāo)值的單個(gè)2D條碼104打印在由透明材料制成的第二片材112的背面上，并且在打印有2D條碼104的背面上形成有粘合層112a。多個(gè)第二片材112直接粘結(jié)到地板材料110上。
此外，可在粘合層112a上暫時(shí)附著保護(hù)層114，從而可以在除去保護(hù)層114后將第二片材112立即粘結(jié)到地板材料110上。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，當(dāng)位置自控制機(jī)器人101的條碼讀取器105不能識(shí)別由于地板材料110的表面的損壞而損壞的2D條碼104的唯一坐標(biāo)值時(shí)，可容易地用新的第二片材112來替代損壞的第二片材112。因?yàn)榭扇菀椎馗鼡Q僅僅較小的損壞部分，所以容易維護(hù)并且使得維護(hù)費(fèi)用最少。
可選地，可擦掉或除去損壞的2D條碼104，然后可使用便攜式打印機(jī)將2D條碼104重新打印在地板材料110的相應(yīng)部分上。因此，用戶自己可容易地進(jìn)行修復(fù)，并且可保持地板材料110不受損壞，因此，可降低用于維護(hù)和管理的費(fèi)用。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，如圖8A所示，可使用可見彩墨打印2D條碼104，或者如圖8B所示使用不可見的隱顯或透明墨來打印2D條碼104。如在第一實(shí)施例中那樣，可由制造商和用戶隨意選擇墨。
在第二實(shí)施例中，也可以以圖9A示出的矩陣形式或圖9B示出的同心圓形式等距地在地板材料110上布置多個(gè)2D條碼104。
第一片材111和第二片材112可粘結(jié)到放置在地板103上的諸如紙、板或瓷磚的地板材料110上?？蛇x地，如上所述，保護(hù)層114可附著到相應(yīng)的第一和第二片材111和112的每個(gè)粘合層111a和112a上，從而在除去保護(hù)層114之后將第一片材111和第二片材112粘結(jié)到地板材料110上。
根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，將分別具有不同唯一坐標(biāo)值的多個(gè)2D條碼104以預(yù)定間隔打印在地板材料110上，如圖10所示。如在第一和第二實(shí)施例中那樣，可選擇性地使用可見彩墨或不可見的隱顯或透明墨來打印2D條碼104。此外，也可以以相等間隔將多個(gè)2D條碼104布置成矩陣形式，或以相等間隔沿多個(gè)實(shí)質(zhì)同心的圓布置。
優(yōu)選地，在地板材料110的表面上打印2D條碼104后，將由透明材料制成的涂覆片材113粘結(jié)到該地板材料110的表面上，從而防止2D條碼104損壞。在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，已經(jīng)說明了具有絕對(duì)坐標(biāo)信息的2D條碼104。然而，具有絕對(duì)坐標(biāo)信息的標(biāo)識(shí)符并不限于2D條碼104。
換言之，允許基于角度和形心計(jì)算角度和方向的方向標(biāo)記或符號(hào)可用作諸如2D條碼104的標(biāo)識(shí)符。因?yàn)檫@樣的標(biāo)記或符號(hào)可包括特定的數(shù)據(jù)，從而可選擇性地使用含有絕對(duì)坐標(biāo)信息的標(biāo)記、符號(hào)和2D條碼104中的任一個(gè)。
因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明第三實(shí)施例將2D條碼104直接打印在地板材料110的表面上，所以也可以在模制地板材料110時(shí)進(jìn)行該打印。結(jié)果，可減少制造時(shí)間從而提高生產(chǎn)率。
優(yōu)選地，使用第三實(shí)施例用于象是切割成預(yù)定長度并卷起的地板紙的地板材料110。當(dāng)在根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的該地板紙(即，地板材料110)上形成2D條碼104時(shí)，簡單地通過安裝地板紙就可在預(yù)定區(qū)域中設(shè)置位置自控制機(jī)器人101所參考的絕對(duì)坐標(biāo)。結(jié)果，可減少將第一或第二片材111或112附著到例如地板紙的地板材料110上所花費(fèi)的工作時(shí)間。
同時(shí)，因?yàn)?D條碼104已經(jīng)打印在第一和第二實(shí)施例中的、粘結(jié)到到地板材料110上的第一片材111和第二片材112中的每個(gè)片材的背面上，所以2D條碼104不會(huì)因?yàn)樵诘匕宀牧?00的表面上出現(xiàn)的摩擦而損壞或破壞。此外，因?yàn)閷⒂赏该鞑牧现瞥傻母采w片材113粘結(jié)到地板材料110的、在第三實(shí)施例中已經(jīng)打印有2D條碼104的表面上，所以可防止2D條碼104受到諸如表面摩擦的外力。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，本發(fā)明消除了將昂貴的RFID卡鋪在地板上或?yàn)榱虽佋O(shè)該RFID卡而改變地板材料結(jié)構(gòu)的不方便性。此外，本發(fā)明通過簡單地將其上打印有2D條碼的片材附著到諸如地板紙、地板或瓷磚的地板材料上，而使得位置自控制機(jī)器人能夠容易地獲取絕對(duì)坐標(biāo)，而無需使用昂貴的RFID卡，從而使位置自控制機(jī)器人的應(yīng)用最大化。另外，本發(fā)明使得能夠以較低成本使用位置自控制機(jī)器人，并因此而有助于位置自控制機(jī)器人的推廣。此外，根據(jù)本發(fā)明，可以將2D條碼容易地安裝在現(xiàn)有地板材料上或在制造期間安裝在新的地板材料上。因?yàn)?D條碼可安裝成不可見的，所以它們不會(huì)損壞地板材料的漂亮外觀。
權(quán)利要求
1.一種用于位置自控制機(jī)器人的導(dǎo)航系統(tǒng)，該位置自控制機(jī)器人包括具有運(yùn)動(dòng)單元的主體，所述導(dǎo)航系統(tǒng)包括二維條碼、即2D條碼，該二維條碼以預(yù)定間隔形成在具有預(yù)定尺寸的地板上，所述2D條碼分別具有不同的唯一坐標(biāo)值；條碼讀取器，該條碼讀取器安裝在所述主體下部中的預(yù)定位置處，以讀取在所述地板上的2D條碼；以及控制單元，該控制單元安裝在所述主體上，以與所述條碼讀取器電連接，所述控制單元基于由所述條碼讀取器讀取的所述2D條碼的唯一坐標(biāo)值來識(shí)別存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的預(yù)定區(qū)域內(nèi)的絕對(duì)坐標(biāo)，并將所述絕對(duì)坐標(biāo)應(yīng)用到程序運(yùn)動(dòng)算法中，從而控制所述運(yùn)動(dòng)單元以使所述主體運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，該導(dǎo)航系統(tǒng)還包括發(fā)光裝置，該發(fā)光裝置安裝在所述條碼讀取器附近以向所述地板發(fā)射具有預(yù)定波長范圍的光。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)光裝置發(fā)射波長范圍在300nm至850nm之間的光。
4.一種地板材料，該地板材料用于提供絕對(duì)坐標(biāo)信息，以使得位置自控制機(jī)器人能夠識(shí)別運(yùn)動(dòng)空間中的絕對(duì)坐標(biāo)，所述地板材料包括至少一層第一片材，該第一片材通過將分別具有不同唯一坐標(biāo)值的多個(gè)二維條碼、即2D條碼以預(yù)定間隔反向打印在具有預(yù)定面積的透明材料的背面上并通過在所述透明材料的所述背面上形成粘合層而制成，從而所述2D條碼可從所述地板材料的表面正常地看到。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地板材料，其特征在于，使用可見彩墨和不可見隱顯墨中的一種打印所述2D條碼。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地板材料，其特征在于，以矩陣形式等間隔地布置所述2D條碼。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地板材料，其特征在于，沿多個(gè)同心圓等間隔地布置所述2D條碼。
8.一種地板材料，該地板材料用于提供絕對(duì)坐標(biāo)信息，以使得位置自控制機(jī)器人能夠識(shí)別運(yùn)動(dòng)空間中的絕對(duì)坐標(biāo)，所述地板材料包括多層第二片材，每層所述第二片材均通過將具有唯一坐標(biāo)值的單個(gè)二維條碼、即2D條碼反向打印在具有預(yù)定面積的透明材料的背面上并通過在所述透明材料的背面上形成粘合層而制成，從而所述2D條碼可從所述地板材料的表面正常地看到。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的地板材料，其特征在于，使用可見彩墨和不可見隱顯墨中的一種來打印所述2D條碼。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的地板材料，其特征在于，以矩陣形式等間隔地布置所述第二片材。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的地板材料，其特征在于，沿多個(gè)同心圓等間隔地布置所述第二片材。
12.一種地板材料，該地板材料用于提供絕對(duì)坐標(biāo)信息，以使得位置自控制機(jī)器人能夠識(shí)別運(yùn)動(dòng)空間中的絕對(duì)坐標(biāo)，所述地板材料包括多個(gè)以預(yù)定間隔打印在所述地板材料表面上的二維條碼、即2D條碼，所述2D條碼分別具有不同的唯一坐標(biāo)值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的地板材料，其特征在于，使用可見彩墨和不可見隱顯墨中的一種來打印所述2D條碼。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的地板材料，其特征在于，以矩陣形式等間隔地布置所述2D條碼。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的地板材料，其特征在于，沿著多個(gè)同心圓等間隔地布置所述2D條碼。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的地板材料，其特征在于，該地板材料還包括涂覆片材，該涂覆片材由透明材料制成，并被粘結(jié)到其上打印有所述2D條碼的所述表面上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于位置自控制機(jī)器人的導(dǎo)航系統(tǒng)以及用于提供該導(dǎo)航系統(tǒng)使用的絕對(duì)坐標(biāo)的地板材料。該位置自控制機(jī)器人包括具有運(yùn)動(dòng)單元的主體。所述導(dǎo)航系統(tǒng)包括二維(2D)條碼、條碼讀取器、以及控制單元。所述2D條碼以預(yù)定間隔形成在具有預(yù)定尺寸的地板上，并分別具有不同的唯一坐標(biāo)值。所述條碼讀取器安裝在所述主體下部中的預(yù)定位置處，以讀取地板上的2D條碼。所述控制單元安裝在所述主體上，以與所述條碼讀取器電連接，所述控制單元基于由所述條碼讀取器讀取的2D條碼的唯一坐標(biāo)值來識(shí)別在預(yù)定區(qū)域內(nèi)的、存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的絕對(duì)坐標(biāo)，并將所述絕對(duì)坐標(biāo)應(yīng)用到程序運(yùn)動(dòng)算法中，從而控制所述運(yùn)動(dòng)單元以使所述主體運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)B41M5/00GK1925988SQ200480042597
公開日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2004年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月27日
發(fā)明者金庚根 申請(qǐng)人:微型機(jī)器人株式會(huì)社