機器人設備及其定位目標物方法
【專利摘要】一種機器人設備，包括至少一個附屬設備，所述機器人設備進一步包括：地圖建立單元，用于掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，并依據(jù)所述周邊環(huán)境數(shù)據(jù)建立地圖；目標搜索單元，用于識別所述至少一個附屬設備，并同時偵測所述至少一個附屬設備相對于所述機器人設備的距離、角度數(shù)據(jù)；目標定位單元，用于根據(jù)所述地圖以及偵測所述距離、角度數(shù)據(jù)判斷所述至少一個附屬設備在所述地圖中的準確位置。本發(fā)明還提供一種機器人設備定位目標物方法，通過本發(fā)明機器人設備及其定位目標物方法，可以使的機器人設備與附屬設備之間的配合更加準確、靈活。
【專利說明】
機器人設備及其定位目標物方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及機器人領域，具體而言，涉及一種機器人設備及其定位目標物方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著科技的發(fā)展及進步，機器人產(chǎn)品層出不窮，以掃地機器人為代表的機器人產(chǎn)品更是進入千家萬戶，形成了強大的市場需求及影響力。智能機器人因其具有一定的智能化，基本是無需用戶的操作，就可以在一定的范圍內執(zhí)行相關的功能動作，而機器人在室內會需要和附屬設備進行功能作業(yè)，諸如充電，取物等，此處涉及到機器人和附屬設備的相對位置的定位和識別。
[0003]在機器人與附屬設備位置尋找以及之后的功能作業(yè)，最主要的技術難點在于機器人與附屬設備之間的相對定位、識別。在當前技術中，智能機器人定位附屬設備主要有四種方式:有采用紅外線定位、有超聲波雷達定位、有藍牙定位，還有WIFI?信號強弱定位:①紅外線定位雖然精度較高，但由于是這種光線無法穿透物體，使得紅外線只能夠在視距范圍內定位，如果有東西遮擋就失去了信號;②采用超聲波定位來尋找附屬設備，超聲波主要通過反射式測距來定位物體，類似于蝙蝠通過三角定位來計算物體和自己的距離，超聲波測距受外界干擾和非視距傳播影響很大，對電路的制造成本要求較高，實用性不夠理想;③第三種就是藍牙技術，藍牙通過測量型號的強度來定位，它的功率比較低，通過藍牙制造的定位系統(tǒng)體積比較小、非常容易集成在機器人電路中，但是采用這種技術，它的功能只能是距離半徑式輻射，超過這一距離半徑信號減弱提醒，不能知道準確的方位和相對的距離;④最后一種Wifi信號強弱定位和藍牙類似，其成本更加高昂，性價比不高。
【發(fā)明內容】
[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種帶有光學掃描裝置的機器人設備及其定位目標物方法，通過掃描識別帶有光學識別特征的目標物，同時獲取目標物的距離和角度等數(shù)據(jù)，進而實現(xiàn)相對定位。
[0005]本發(fā)明實施方式中提供的機器人設備，包括至少一個附屬設備，所述機器人設備進一步包括:地圖建立單元，用于掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，并依據(jù)所述周邊環(huán)境數(shù)據(jù)建立地圖；目標搜索單元，用于識別所述至少一個附屬設備，并同時偵測所述至少一個附屬設備相對于所述機器人設備的距離、角度數(shù)據(jù)；目標定位單元，用于根據(jù)所述地圖以及偵測所述距離、角度數(shù)據(jù)判斷所述至少一個附屬設備在所述地圖中的準確位置。
[0006]優(yōu)選地，所述附屬設備具有光學識別特征。
[0007]優(yōu)選地，所述光學識別特征為黑白相間條碼。
[0008]優(yōu)選地，所述黑條碼為與所述白條碼所在平面呈一定角度的鏡面。
[0009]優(yōu)選地，所述光學識別特征為凹凸不平設置的反射面。
[0010]本發(fā)明實施方式中提供的機器人設備定位目標物方法，應用于機器人設備，所述機器人設備包括至少一個附屬設備，包括:掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，并依據(jù)所述周邊環(huán)境數(shù)據(jù)建立地圖；識別所述至少一個附屬設備，并同時偵測所述至少一個附屬設備相對于所述機器人設備的距離、角度數(shù)據(jù);根據(jù)所述地圖以及偵測所述距離、角度數(shù)據(jù)判斷所述至少一個附屬設備在所述地圖中的準確位置。
[0011]優(yōu)選地，所述附屬設備具有光學識別特征。
[0012]優(yōu)選地，所述光學識別特征為黑暗相間條碼。
[0013]優(yōu)選地，所述黑條碼為與所述白條碼所在平面呈一定角度的鏡面。
[0014]優(yōu)選地，所述光學識別特征為凹凸不平設置的反射面。
[0015]上述機器人設備及定位方法可以使得機器人設備與附屬設備的配合更加協(xié)調。
[0016]以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明機器人設備一實施方式的應用環(huán)境圖。
[0018]圖2是本發(fā)明機器人設備一實施方式的功能模塊圖。
[0019]圖3是本發(fā)明機器人設備定位目標物方法一實施方式的流程圖。
[0020]如下【具體實施方式】將結合上述附圖進一步說明本發(fā)明。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
[0022]圖1為本發(fā)明機器人設備10—【具體實施方式】的應用環(huán)境圖。在圖1中，機器人設備10處于室內環(huán)境，其包括至少一個目標物，在本發(fā)明中，我們稱目標物為附屬設備11，舉例而言，附屬設備11可以為充電粧，也可以為具特定功能的功能設備，比如具有收納功能的收納盒。
[0023]圖2為本發(fā)明機器人設備10—【具體實施方式】的功能模塊圖。如圖2所示，機器人設備10包括地圖建立單元100、目標搜索單元102、目標定位單元104。
[0024]地圖建立單元100掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，并依據(jù)所述周邊環(huán)境數(shù)據(jù)建立地圖。在本實施方式中，地圖建立單元100可以通過光學設備掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，舉例而言，所述光學設備可以為激光雷達和深度攝像頭，在機器人設備10最初啟動的時候，機器人設備會保持運動狀態(tài)并通過激光雷達掃描出平面環(huán)境，地圖建立單元100再依據(jù)激光雷達掃描出的平面環(huán)境建立室內環(huán)境的平面地圖，更進一步的，地圖建立單元100在通過深度攝像頭獲取室內空間障礙物的立體影像，同時將立體影像添加進平面地圖中去，形成三維的地圖。如此機器人設備10可以通過這些地圖信息，實施室內的自主定位和導航，而且通過這些地圖信息，機器人設備10很容易判斷出自身的位置。
[0025]目標搜索單元102識別所述至少一個附屬設備11，并同時偵測所述至少一個附屬設備11相對于所述機器人設備的距離、角度數(shù)據(jù)。在本實施方式中，目標搜索單元102同樣可以利用光學設備來識別附屬設備11并偵測該附屬設備11相對于機器人設備的距離角度。具體而言，附屬設備11的表面攜帶有明顯的光學識別特征，這樣的特征可以有以下方法實現(xiàn):利用不同的材質對紅外的反射和吸收的情況不同，貼有亮光與暗光的條碼片(即黑白相間的條形碼)，亮光條碼片采用高反射率材料，一般呈白色狀，暗光條碼片采用高吸收材料，一般呈黑色狀，條碼塊的寬度可以按需要設計，這樣光學設備檢測來的信息就會出現(xiàn)類似的數(shù)字編碼，通過不同的組合，代表不同的身份；另外針對上述黑白相間的條形碼，其暗光條碼片也可以用一鏡面代替，該鏡面與亮光條碼片所在平面呈一定角度，如此，亮光條碼片可將光學設備的檢測光線反射回來，而鏡面則將光學設備的檢測光線給反射至其他地方，如此，光學設備可以得到類似上述黑白相間條碼的檢測效果。在其他實施方式中也可以通過附屬設備11的表面進行凹凸處理，形成凹凸反射面，當光學設備靠近附屬設備11的時候，形成“弓”字型的編碼，如此便可表征附屬設備11的身份。針對附屬設備11上的光學識別標示，其可以通過沖壓過孔，條碼貼附，鏡面反射等方法實現(xiàn)。
[0026]在本實施方式中，上述地圖建立單元100以及目標搜索單元102才用的光學設備為激光雷達或者深度相機，就本領域技術人員而言，激光雷達或深度相機不僅可以用來建立空間地圖，同時也因為其工作原理可偵測目標物的位置以及角度，同時結合上述激光雷達或深度相機識別目標物的說明，上述目標搜索單元102可容易的識別出目標物，同時還能得到目標物相對于其自身的角度以及數(shù)據(jù)。
[0027]目標定位單元104根據(jù)所述地圖以及偵測所述距離、角度數(shù)據(jù)判斷所述至少一個附屬設備11在所述地圖中的準確位置。在本實施方式中，目標定位單元104將目標搜索單元獲取的數(shù)據(jù)與地圖建立單元100建立的地圖進行匹配，進而獲知附屬設備11相對于機器人設備10的相對位置。在本實施方式中，比如附屬設備11為一充電座，在確認了相對位置之后，機器人設備10可以依據(jù)其相對位置進行移動;又比如附屬設備11是具有移動功能的功能盒，在機器人設備10知曉了該附屬設備11的位置后，也可以發(fā)送位置數(shù)據(jù)至該附屬設備11，進而控制該附屬設備11向機器人設備10移動。
[0028]圖3為本發(fā)明機器人設備10定位方法一實施方式的流程圖。其所示流程方法應用于圖2所示的機器人設備10。
[0029]步驟S300，地圖建立單元100掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，并依據(jù)所述周邊環(huán)境數(shù)據(jù)建立地圖。在本實施方式中，地圖建立單元100可以通過光學設備掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，舉例而言，所述光學設備可以為激光雷達和深度攝像頭，在機器人設備10最初啟動的時候，機器人設備會保持旋轉姿態(tài)并通過激光雷達掃描出平面環(huán)境，地圖建立單元100再依據(jù)激光雷達掃描出的平面環(huán)境建立室內環(huán)境的平面地圖，更進一步的，地圖建立單元100在通過深度攝像頭獲取室內空間障礙物的立體影像，同時將立體影像添加進平面地圖中去，形成三維的地圖。如此機器人設備10可以通過這些地圖信息，實施室內的自主定位和導航，而且通過這些地圖信息，機器人設備10很容易判斷出自身的位置。
[0030]步驟S302，目標搜索單元102識別所述至少一個附屬設備，并同時偵測所述至少一個附屬設備相對于所述機器人設備的距離、角度數(shù)據(jù)。在本實施方式中，目標搜索單元102同樣可以利用光學設備來識別附屬設備并偵測該附屬設備相對于機器人設備的距離角度。具體而言，附屬設備的表面攜帶有明顯的光學識別特征，這樣的特征可以有以下方法實現(xiàn):利用不同的材質對紅外的反射和吸收的情況不同，貼有亮光與暗光的條碼片，亮光條碼片采用高反射率材料，一般呈白色狀，暗光條碼片采用高吸收材料，一般呈黑色狀，條碼塊的寬度可以按需要設計，這樣光學設備檢測來的信息就會出現(xiàn)類似的數(shù)字編碼，通過不同的組合，代表不同的身份;另外針對上述黑白相間的條形碼，其暗光條碼片也可以用一鏡面代替，該鏡面與亮光條碼片所在平面呈一定角度，如此，亮光條碼片可將光學設備的檢測光線反射回來，而鏡面則將光學設備的檢測光線給反射至其他地方，如此，光學設備可以得到類似上述黑白相間條碼的檢測效果。在其他實施方式中，也可以通過附屬設備的表面進行凹凸處理，形成凹凸平面，當光學設備靠近附屬設備的時候，形成“弓”字型的編碼，如此便可表征附屬設備的身份。針對附屬設備上的光學識別標示，其可以通過沖壓過孔，條碼貼附、鏡面反射等方法實現(xiàn)。
[0031]在本實施方式中，上述地圖建立單元100以及目標搜索單元102才用的光學設備為激光雷達或者深度相機，就本領域技術人員而言，激光雷達或深度相機不僅可以用來建立空間地圖，同時也因為其工作原理可偵測目標物的位置以及角度，同時結合上述激光雷達或深度相機識別目標物的說明，上述目標搜索單元102可容易的識別出目標物，并在識別出目標物的同時還能得到目標物相對于其自身的角度以及數(shù)據(jù)。
[0032]步驟S304，目標定位單元104根據(jù)所述地圖以及偵測所述距離、角度數(shù)據(jù)判斷所述至少一個附屬設備在所述地圖中的準確位置。在本實施方式中，目標定位單元104將目標搜索單元獲取的數(shù)據(jù)與地圖建立單元100建立的地圖進行匹配，進而獲知附屬設備11相對于機器人設備10的相對位置。在本實施方式中，比如附屬設備11為一充電座，在確認了相對位置之后，機器人設備10可以依據(jù)其相對位置進行移動;又比如附屬設備是具有移動功能的附屬設備，在機器人設備10知曉了該附屬設備的位置后，也可以發(fā)送位置數(shù)據(jù)至該附屬設備，進而控制該附屬設備向機器人設備10移動。
[0033]通過上述機器人設備及定位目標物方法，可使得機器人設備在室內環(huán)境可輕松的進行自身定位，也可以輕松的定位其他目標物，進而更加方便靈活的和目標物進行配合。
[0034]以上對本發(fā)明所提供的一種機器人設備及定位方法進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的技術人員，依據(jù)本發(fā)明實施例的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【主權項】
1.一種機器人設備定位目標物方法，應用于機器人設備，所述機器人設備包括至少一個附屬設備，其特征在于，包括: 掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，并依據(jù)所述周邊環(huán)境數(shù)據(jù)建立地圖； 識別所述至少一個附屬設備，并同時偵測所述至少一個附屬設備相對于所述機器人設備的距離、角度數(shù)據(jù);及 根據(jù)所述地圖以及偵測所述距離、角度數(shù)據(jù)判斷所述至少一個附屬設備在所述地圖中的準確位置。2.如權利要求1所述的機器人設備定位目標物方法，其特征在于，所述附屬設備具有光學識別特征。3.如權利要求2所述的機器人設備定位目標物方法，其特征在于，所述光學識別特征為黑暗相間條碼。4.如權利要求3所述的機器人設備定位目標物方法，其特征在于，所述黑條碼為與所述白條碼所在平面呈一定角度的鏡面。5.如權利要求2所述的機器人設備定位方法，其特征在于，所述光學識別特征為凹凸不平設置的反射面。6.—種機器人設備，包括至少一個附屬設備，其特征在于，所述機器人設備進一步包括: 地圖建立單元，用于掃描周邊環(huán)境數(shù)據(jù)，并依據(jù)所述周邊環(huán)境數(shù)據(jù)建立地圖； 目標搜索單元，用于識別所述至少一個附屬設備，并同時偵測所述至少一個附屬設備相對于所述機器人設備的距離、角度數(shù)據(jù);及 目標定位單元，用于根據(jù)所述地圖以及偵測所述距離、角度數(shù)據(jù)判斷所述至少一個附屬設備在所述地圖中的準確位置。7.如權利要求6所述的機器人設備，其特征在于，所述附屬設備具有光學識別特征。8.如權利要求7所述的機器人設備，其特征在于，所述光學識別特征為黑暗相間條碼。9.如權利要求8所述的機器人設備，其特征在于，所述黑條碼為與所述白條碼所在平面呈一定角度的鏡面。10.如權利要求7所述的機器人設備，其特征在于，所述光學識別特征為凹凸不平設置的反射面。
【文檔編號】G01C21/00GK105910599SQ201610235297
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月15日
【發(fā)明人】諶鎏, 郭蓋華, 徐成, 周偉
【申請人】深圳樂行天下科技有限公司