自動啟動自定位過程的方法
【專利摘要】本文描述了一種用于自主完成工作的自走式機器人。機器人包含以下部分：一使機器人在地面上運動的驅(qū)動模塊；一用于在處理過程中執(zhí)行相應(yīng)工作的處理模塊；至少一個用于采集環(huán)境結(jié)構(gòu)信息的傳感器模塊；一檢測模塊，用于在處理過程開始前和處理過程中檢測機器人的位置搬動情況；一導(dǎo)航模塊，用于在處理過程中根據(jù)環(huán)境地圖為機器人進行地面導(dǎo)航，導(dǎo)航模塊存儲和管理一張或多張環(huán)境地圖，并在檢測模塊發(fā)現(xiàn)機器人位置搬動時執(zhí)行機器人自定位過程，其中在實施自定位時，將檢測機器人是否位于所儲存地圖范圍內(nèi),以及位于該地圖范圍內(nèi)的哪個位置。
【專利說明】自動啟動自定位過程的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種方法，該方法用于自動啟動自定位過程，尤其是自走式自主機器 人（比如機器人吸塵器）本身的自動全局自定位過程。

【背景技術(shù)】
[0002] 大量地面清潔或處理用自走式機器人已經(jīng)為人們所知并可在市場上買到。這類產(chǎn) 品的原則性要求，是在盡可能短的時間內(nèi)，盡可能徹底地實現(xiàn)地面處理。在簡單系統(tǒng)中采用 了隨機導(dǎo)航法（比如iRobot Corp.公司的專利EP 2287697 A2)，其中在導(dǎo)航時不編制或使 用需處理地面的環(huán)境地圖。也就是說不使用關(guān)于障礙物、地面界限、已清潔區(qū)域/未清潔區(qū) 域的信息。結(jié)合局部運動策略，機器人與障礙物相撞時僅（隨機）更改運動方向。采用這 種設(shè)計后，地面可能需要進行多次清潔，而且（最終）不能保證清潔徹底。
[0003] 復(fù)雜系統(tǒng)編制有地圖，以便借助SLAM算法（SLAM'Simultaneous Localization and Mapping" -即時定位與地圖構(gòu)建），有針對性地規(guī)劃路徑并且有針對性地實施地面清 潔。該系統(tǒng)工作時將檢測地圖，并借助外部傳感器（激光測距掃描儀，借助攝像頭和激光進 行三角測量的測量儀，接觸傳感器等等）和慣性傳感器（行程傳感器，加速度傳感器等等） 檢測機器人在地圖中的位置。在采用上述SLAM模塊的較新穎清潔機器人中，所編制地圖不 是永久性的，即需要為每一次新的清潔過程（也就是說在之前的清潔過程結(jié)束后）編制新 地圖。
[0004] 相對于非永久性地圖，使用永久存儲地圖可以實現(xiàn)更高效的處理過程，因為沒有 必要重復(fù)檢測環(huán)境。通過這種設(shè)計可以馬上計算處理過程，其中可檢測建立在地圖基礎(chǔ)上 的附加信息并重新利用（比如問題區(qū)域、污染嚴(yán)重的區(qū)域等等）。還可以收錄用戶專用信息 比如房間名稱、需要更徹底清潔的范圍或者禁止進入的區(qū)域（在非永久性地圖中，這些信 息的輸入沒有意義）。比如在Intellibot公司的專利文件US 8,867,592 B2中，采用了一 種存儲式/永久性地圖，以便將（可能不同的）功能（比如吸塵、擦拭）與地圖上的各個子 區(qū)域相對應(yīng)，然后清潔裝置可以獨立執(zhí)行這些功能。三星公司的專利文件US 2009/0182464 A1中，可使用地圖被分解為子區(qū)域，隨后清潔裝置按照順序清潔這些區(qū)域。
[0005] 機器人永久性存儲地圖的基本前提條件是：機器人能夠在永久性地圖中自主定 位，而不需要或者僅在極小程度上需要預(yù)先知道其相對于地圖的實際位置。這種能力又被 稱為全局自定位（英語：gl〇bal self localization)能力。關(guān)于這種方法的描述可參閱 文件"通過使用多假設(shè)跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)可移動機器人的主動式全局自定位" (IEEE機器人和自 動化,2001年）。
[0006] 不過按照上述方法實施的自定位過程，可能（根據(jù)地圖的大小和數(shù)量）持續(xù)很長 時間。在這個過程中，機器人有時會停止執(zhí)行其實質(zhì)性任務(wù)（比如到達(dá)一個目標(biāo)點），從而 延遲了任務(wù)完成時間。
[0007] 作為本發(fā)明基礎(chǔ)的任務(wù)是：提供一種自主機器人，這種機器人盡可能少地、尤其是 僅在確有必要時執(zhí)行自定位過程，以便節(jié)省完成實質(zhì)性任務(wù)所需的時間和能源。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 以上任務(wù)通過按照權(quán)利要求1的移動式機器人完成。本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)示例和優(yōu) 選實施例子是從屬權(quán)利要求的目的。
[0009] 下面描述一種用于獨立完成工作的自走式移動機器人。根據(jù)本發(fā)明的一個結(jié)構(gòu)示 例，機器人包括以下部分：一使機器人在地面上運動的驅(qū)動模塊；一用于在處理過程中執(zhí) 行相應(yīng)工作的處理模塊；至少一個用于米集環(huán)境結(jié)構(gòu)和/或地面信息的傳感器模塊；一檢 測模塊，用于在處理過程開始前和處理過程中檢測機器人的位置搬動情況；一導(dǎo)航模塊，用 于在處理過程中根據(jù)環(huán)境地圖為機器人進行地面導(dǎo)航，導(dǎo)航模塊存儲和管理一張或多張環(huán) 境地圖，并在檢測模塊發(fā)現(xiàn)機器人位置搬動時執(zhí)行機器人自定位過程，其中在實施自定位 時，將檢測機器人是否位于所儲存地圖范圍內(nèi)，以及位于該地圖范圍內(nèi)的哪個位置。
[0010] 此外還將描述一種借助自走式自主機器人自動完成工作的方法。根據(jù)本發(fā)明的一 個設(shè)計示例，該方法包含以下步驟：存儲和管理至少一張環(huán)境地圖；借助機器人上面安裝 的處理模塊啟動處理過程并執(zhí)行相應(yīng)工作；在處理過程中借助環(huán)境地圖為機器人進行地面 導(dǎo)航；在處理過程中通過至少一個安裝于機器人上面或內(nèi)部的傳感器模塊，采集關(guān)于環(huán)境 結(jié)構(gòu)和/或地面的信息；如果機器人上面或內(nèi)部安裝的檢測模塊發(fā)現(xiàn)機器人位置已搬動， 則機器人執(zhí)行自定位過程，其中在實施自定位時，將檢測機器人是否位于所儲存地圖范圍 內(nèi)，以及位于該地圖范圍內(nèi)的哪個位置。
[0011] 結(jié)合地面處理描述的移動機器人示例和技術(shù)特征，也可應(yīng)用于執(zhí)行其他工作或附 加工作的移動機器人。所描述移動機器人從事的工作可以包括（比如）地面處理、地面或 環(huán)境檢查、物體搬運、空氣清潔和/或執(zhí)行娛樂游戲。僅用于檢查時不需要配置處理模塊。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 以下附圖和詳細(xì)描述有助于更好理解本發(fā)明。插圖中的元素不一定理解為限制， 其作用主要是闡明本發(fā)明的原理。插圖中相同的標(biāo)記符號表示相同或類似部件，或表示具 有相同或類似意義的信號。其中：
[0013] 圖1示例性地示出了一個自主清潔地面用自走式機器人的等軸示意圖；
[0014] 圖2示例性地圖示了一個處于需清潔區(qū)域內(nèi)不同位置的自主清潔地面用自走式 機器人；
[0015] 圖3以框圖形式示出了一個按照本發(fā)明的用于自主處理地面的機器人結(jié)構(gòu)示例；
[0016] 圖4以框圖形式示出了另一個按照本發(fā)明的用于自主處理地面的機器人示例。

【具體實施方式】
[0017] 圖1示例性地示出了一個自主清潔地面用自走式機器人100的等軸示意圖。圖1 還示出了一個以機器人1〇〇中心為原點的笛卡爾坐標(biāo)系。這種類型的裝置通常（但不一 定）設(shè)計為圓盤形狀。堅軸Z穿過圓盤的中心?？v軸用X表示，橫軸通過y表示。
[0018] 機器人100包含一個驅(qū)動模塊（圖中未繪出），該模塊可以配置（比如）電動機、 變速器和滾輪。通過采取相應(yīng)設(shè)計，驅(qū)動模塊可以（比如）使機器人沿前進方向或后退方向 (在圖1的示例中為X軸方向）運動并繞著堅軸旋轉(zhuǎn)（在圖1的示例中堅軸為Z軸）。因 而從理論上來說，機器人可以到達(dá)地面（平行于通過X軸和y軸定義的平面）上的每一個 點。機器人還包含一個處理模塊，比如一個清潔模塊，其作用是清潔機器人下面（和/或旁 邊）的地面。進行清潔時，機器人（比如）將灰塵和污染顆粒抽吸到一個收集容器內(nèi)，或 以機械方式（或通過其他任何一種方法）輸送到這個收集容器中。這種類型的機器人已經(jīng) 為人們所知，它們主要通過環(huán)境中的導(dǎo)航方式以及處理地面時（比如在清潔過程中）所使 用"策略"相區(qū)別。
[0019] 那些工作時不編制或使用地圖的機器人已經(jīng)為人們所知。在這些相對簡單的系統(tǒng) 中，通常采用隨機導(dǎo)航法。其中沒有存儲并在處理過程中重新利用位置方面的信息（比如 關(guān)于障礙物或定位點的信息）。結(jié)合局部運動策略，這些機器人通常在與障礙物碰撞時（隨 機）改變運動方向。機器人采用這種方式工作時，需清潔區(qū)域內(nèi)有的地面被多次清潔，而有 的地方則根本沒有得到清潔。
[0020] 出于以上原因人們研發(fā)了較為復(fù)雜的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在工作時將檢測環(huán)境地圖并 同時檢測機器人在該地圖中的相應(yīng)位置。這類方法已經(jīng)為人們所知并被稱為SLAM法（英 語：Simultaneous Localization and Mapping;德語：即時定位與地圖構(gòu)建；可參見比如 H. Durrant-Whyte和T. Bailey的文章："即時定位與地圖構(gòu)建（SLAM):第I部分一基本算 法"；文章載于：IEEE機器人與自動化雜志第13卷2號第99-110頁，2006年6月）。通過 這種方式可以實現(xiàn)有針對性導(dǎo)航。地圖以及機器人在地圖中的位置可以借助一個或多個傳 感器進行檢測。
[0021] 在一些已知系統(tǒng)中，每次執(zhí)行新的清潔過程時都要編制新地圖，也就是說地圖不 是永久性的。采用上述類型的系統(tǒng)時，兩次清潔過程之間（比如）用戶是否已將機器人移 至另一房間，對于機器人來說無關(guān)緊要，因為機器人在每次執(zhí)行新的處理過程時自動編制 新地圖。
[0022] 相對于采用臨時性地圖的系統(tǒng)，永久存儲機器人所編制地圖并將其用于后續(xù)清潔 過程的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)更為高效的處理過程，因為不必要重復(fù)檢測環(huán)境。另外還可以檢測建 立在地圖基礎(chǔ)上的信息并重復(fù)使用。比如可以在地圖中標(biāo)注污染嚴(yán)重的區(qū)域，并在隨后的 清潔過程中專門處理這些區(qū)域。也可收錄用戶專用信息（比如房間名稱）。不過在重復(fù)使 用所存儲地圖時，必需能夠有效解決處理過程之間、尤其是處理過程之前的機器人位置搬 動問題（比如搬動到另一被存儲地圖范圍內(nèi)）。
[0023] 圖2示例性地圖示了一個處于需清潔區(qū)域G內(nèi)位置A的自主機器人。需清潔區(qū)域 G劃分為不同的房間，這些房間通過房門相互連通。其中在各個房間內(nèi)可以擺放不同類型的 物體（陰影面）。如果機器人1〇〇 (比如）在位置A結(jié)束清潔過程，則機器人通常存儲這個 位置。這樣在下一個清潔過程開始時，機器人100就可以知道自己在所使用地圖中處于什 么位置。不過機器人100必需重新從位置A開始下一個清潔過程。如果機器人100在下一 個清潔過程之前被搬動到（比如）相同房間的另一位置B或被搬動到另一房間的位置G，則 在上一個清潔過程結(jié)束時存儲的位置A，就會與下一個清潔過程的實際開始位置B或C不一 致。
[0024] 用戶也可能在一個清潔過程中將機器人100 (比如）從位置A'搬動到其他位置B 或G。這時機器人100必需從另一個位置繼續(xù)執(zhí)行清潔過程。如果機器人100存儲有多份 地圖（比如為一幢樓房的每個樓層各存儲了一份地圖），則機器人100不僅在一個地圖范圍 內(nèi)搬動，還可能被移至另一個地圖區(qū)域。
[0025] 出于以上原因，這種機器人100在開始執(zhí)行清潔過程之前，通常要進行所謂的全 局自定位。全局自定位（英語"Global Selflocalization"）是指：機器人100在永久性地 圖中自主定位，而不需要或者僅在極小程度上需要預(yù)先知道其相對于地圖的實際位置。其 中機器人100可以（比如）通過重新檢測主動創(chuàng)建一個新的臨時性地圖（英語'Active Global Selflocalization"一主動式全局自定位）。創(chuàng)建過程中機器人100與所有存儲的 地圖進行反復(fù)比較，直至得出關(guān)于定位成功或定位失敗的、具有足夠可靠性的結(jié)論。
[0026] 機器人100自主檢測所存儲地圖中的全局自定位假設(shè)。也就是說，機器人檢測不 同規(guī)則，以便能夠?qū)?dāng)前位置與地圖中的位置明確對應(yīng)。機器人可以（比如）測定門、墻壁 或某些家具所處方向以及與自身的距離。通過各個被識別特征，能夠限制可能位置的數(shù)量。
[0027] 圖3是一個框圖，它示出了一例用于自主處理（比如清潔）地面的、按照本發(fā)明的 機器人簡要結(jié)構(gòu)。其中圖示了一驅(qū)動模塊130、一處理模塊140 (它們在前面已經(jīng)提到）。這 兩個模塊130和140由一控制和導(dǎo)航模塊110 (導(dǎo)航和控制模塊（navigation and control module))控制。導(dǎo)航模塊用于在清潔過程中根據(jù)環(huán)境地圖為機器人進行地面導(dǎo)航。其中地 圖以地圖數(shù)據(jù)（map data)的形式存儲在控制和導(dǎo)航模塊110的存儲器中。為了在環(huán)境中 進行導(dǎo)航，已經(jīng)存在各種各樣的機器人規(guī)定路徑規(guī)劃策略。總的來說，人們試圖通過盡可能 短的路徑盡可能完整地覆蓋需處理（比如清潔）地面，以確保實現(xiàn)全面處理（比如清潔）。
[0028] 機器人100還包含一傳感器模塊120,用于采集環(huán)境結(jié)構(gòu)和/或地面特征方面的信 息。為了實現(xiàn)這一目的，傳感器模塊可以配置一個或多個傳感器單元，用于采集相關(guān)信息， 以這些信息為基礎(chǔ)可以創(chuàng)建環(huán)境地圖并在地圖上確定機器人的位置。適合用于這一目的的 傳感器有（比如）激光測距掃描儀、攝像頭、三角測量傳感器、用于識別與障礙物相撞的接 觸傳感器等等。為了創(chuàng)建地圖并同時確定機器人在地圖范圍內(nèi)的位置，可以按照前面所述 使用SLAM法（即時定位與地圖構(gòu)建）。
[0029] 定位成功時，可以通過合理方法將新創(chuàng)建的（臨時）地圖以及與該地圖相符合的 永久性定位地圖進行合并，以便根據(jù)可能存在的區(qū)別實施更新，比如在定位時可能存在新 的物體或原先存在的物體已經(jīng)被搬走。定位假設(shè)應(yīng)確保具有足夠高的質(zhì)量，也就是說新地 圖和被存儲地圖之間最低數(shù)量的明確一致性特征應(yīng)已找到。
[0030] 如果不能實現(xiàn)質(zhì)量足夠高的定位，則定位失敗。在這種情況下機器人100可以（比 如）通過定位過程中獲取的數(shù)據(jù)生成一份關(guān)于當(dāng)前環(huán)境的地圖，并將其作為新地圖存儲。 通過這種方式創(chuàng)建的地圖也能提供給將來的清潔過程。
[0031] 其中機器人100的全局自定位過程自動啟動。為此機器人100 (比如）帶有檢測模 塊150。檢測模塊150可以設(shè)計為單獨模塊，也可以集成到導(dǎo)航模塊110或傳感器模塊120 中。檢測模塊150的作用是檢測機器人100是否出現(xiàn)位置搬動。檢測可以通過各種不同方 式實現(xiàn)。比如機器人100可以檢測機器人100的搬起以及接下來的放回操作。為此機器人 可以（比如）在彈性安裝的滾輪（未示出）上帶有一個或多個接觸開關(guān)，通過接觸開關(guān)可 以檢測機器人的搬起和接下來的放回情況。還可以在傳感器模塊120中安裝一個慣性傳感 器比如陀螺儀。慣性傳感器可以測量平移加速度和旋轉(zhuǎn)加速度。搬動機器人100時，這種 傳感器提供的值大于靜止?fàn)顟B(tài)或清潔過程中正常導(dǎo)航時的值。通過列舉的上述解決方案， 既可以在清潔過程開始前，又可以在清潔過程中檢測機器人的搬動情況。另外機器人的搬 起還可以通過所謂的"降落傳感器"（又被稱為"突變傳感器（cliff sensors)"）檢測。這 種傳感器實際上是一個反射光耦合器（反射式光電耦合器），它安裝在機器人底側(cè)（最好 安裝在邊緣位置，以便檢測（比如）樓梯棱角），其中光束從地面反射并返回至反射光耦合 器。當(dāng)機器人被抬起時不再存在反射，而在放回時重新產(chǎn)生反射并可啟動自定位過程。
[0032] 機器人100也可以在接通時借助傳感器模塊120中的其他傳感器，檢測自身是否 位于與關(guān)閉時相同的位置，為此必需存儲機器人在關(guān)閉時所處位置。如果接通時傳感器所 提供數(shù)據(jù)、比如與物體之間的距離（可以通過激光測距掃描儀之類傳感器檢測），與最后存 儲的機器人位置不一致，則表明機器人1〇〇位置已經(jīng)搬動。
[0033] 如果檢測到機器人100位置搬動，則機器人自動啟動全局自定位過程。通過采用 這種方式，當(dāng)機器人1〇〇沒有搬動位置時，不必在每次開始新的清潔過程之前自動進行自 定位。當(dāng)機器人100存儲有大量和/或極復(fù)雜地圖，以及自定位過程需要較長時間時，上 述設(shè)計尤其具有優(yōu)勢。除此之外通過本發(fā)明所述設(shè)計還可以隨時檢測機器人的搬動情況， 包括清潔過程中的搬動。檢測時可以使用上述方法中的一種或多種和/或與上述方法不同 的其他方法。
[0034] 機器人也可以借助傳感器或接觸開關(guān)所提供數(shù)據(jù)，檢測其所處地圖范圍與搬動之 前相同的概率有多大。機器人100可以（比如）測量抬起和隨后放回操作之間的時間。如 果在進行上述測量時只測到一個很短時間，則機器人100僅從原來位置搬動很小距離、尚 處在相同地圖范圍內(nèi)的概率相對較高。與之相反，如果機器人搬起和隨后放回之間的時間 間隔很長，則機器人位于其他地圖范圍內(nèi)的概率提高。
[0035] 提供創(chuàng)建地圖所需信息的傳感器單元，也可以用于識別現(xiàn)有地圖上尚未標(biāo)出的障 礙物。接觸傳感器可以進行碰撞檢測，而通過測量驅(qū)動單元負(fù)載電流的電流傳感器識別 (比如）機器人被阻擋的情況（比如在一塊地毯的邊緣）。其他傳感器單元可以（比如） 通過驅(qū)動輪空轉(zhuǎn)檢測到機器人被卡住。還可以設(shè)計另外的傳感器單元（比如用于檢測地面 污染程度）。采集到的環(huán)境信息可以連同與相關(guān)信息對應(yīng)的、機器人在地圖上的位置一起， 傳遞給控制和導(dǎo)航模塊110。
[0036] 圖4示出了另一個按照本發(fā)明的用于自主處理地面的機器人示例。其中一個通信 模塊160,用于建立與人機界面200(human machine interface，HMI)之間的通信聯(lián)系。其 中人機界面可以是一臺個人電腦（PC)，也可以只是機器人殼體上的一個簡單顯示屏。用戶 可以（比如）通過個人電腦（PC)或機器人殼體上布置的按鍵輸入控制指令。當(dāng)然還存在 其他類型的人機界面。這些人機界面200可以為用戶顯示包含相關(guān)位置的存儲信息，并使 用戶能夠介入處理過程（或檢查過程）或進行環(huán)境更改。人機界面200可以通過用戶輸入 的控制指令中斷、更改、繼續(xù)或重新開始一個處理過程（或檢查過程）。
[0037] 用戶可以（比如）通過人機界面200告知機器人100要求的子范圍或需考慮的地 圖部分。如果用戶（比如）將機器人從一樓搬到二樓，則用戶可以（比如）通過一個用戶 報告"二樓"，將相關(guān)情況通知機器人1〇〇。用戶也可以（比如）通過一個用戶報告"新地 圖"告知機器人100以下信息：機器人100處于一個尚未存儲地圖的區(qū)域。通過這些操作， 機器人100可以知道它必需在哪一份地圖中執(zhí)行定位過程，或者是否需要編制新地圖。當(dāng) 存儲的地圖數(shù)量很大時，通過這種做法可以顯著減少定位所需時間。如果不同樓層中的房 間十分相似（比如在賓館內(nèi)），上述用戶輸入操作也可以顯著減少定位時間并提高相應(yīng)的 定位成功率。
[0038] 下面將根據(jù)兩個情況示例，深入闡述一種按照本發(fā)明的、用于自主處理地面的機 器人所具備功能。
[0039] 示例1 :機器人在一樓范圍內(nèi)檢測一棟兩層仵宅，編制一樓地圖并在檢測過稈結(jié) 束后將所編制地圖作為"地圖1"存儲。接下來機器人執(zhí)行"地圖1"清潔過程、并在清潔過 程結(jié)束后回到其原始位置。用戶通過人機界面將所存儲"地圖1"重命名為"一樓"。
[0040] 在機器人再次執(zhí)行"一樓"清潔過程期間，被搬起并移動到住宅的二樓。機器人檢 測到自身已經(jīng)被搬動（搬起然后放回），并啟動全局自定位過程。在此過程中機器人通過 環(huán)境檢測編制新的臨時性地圖，并將所編制地圖與"一樓"地圖反復(fù)比較。因為本次定位失 敗，機器人結(jié)束二樓檢測過程并將新編制地圖存儲為"地圖2"。然后機器人執(zhí)行"地圖2" 清潔過程。用戶再次通過人機界面將"地圖2"重命名為"二樓"。
[0041] 隨后將機器人搬動到一樓時，機器人可以在"一樓"范圍內(nèi)定位并將先前中斷的清 潔過程執(zhí)行完畢，其中僅清潔先前尚未清潔的區(qū)域。此外每次在一樓和二樓之間搬動機器 人時，都會在"一樓"和"二樓"地圖中啟動全局自定位過程。這種設(shè)計使用戶可以靈活使 用帶有自編制地圖的機器人。
[0042] 示例2 :機器人開始檢測一棟仵宅，編制地圖并在檢測過稈結(jié)束后將所編制地圖 存儲為"地圖1"。接下來機器人執(zhí)行"地圖1"清潔過程、并在清潔過程結(jié)束后回到其原始 位置。然后用戶通過人機界面將所制作地圖命名為"住宅"。機器人下次執(zhí)行清潔過程期 間，用戶將機器人關(guān)閉并將機器人（連同其基本位置）移至住宅的另一區(qū)域，以便達(dá)到住宅 美化效果。然后用戶重新接通機器人。機器人發(fā)現(xiàn)自身已被接通，并檢測到其傳感器數(shù)據(jù) 與地圖"住宅"中最后存儲的位置不相符合。
[0043] 這一結(jié)果啟動機器人在"住宅"中的全局自定位過程。機器人通過檢測環(huán)境重新 制作一個新的（臨時性）地圖，并將該地圖與"住宅"地圖反復(fù)比較。如果在"住宅"地圖 中成功定位，則新地圖和"住宅"地圖通過合理方式合并為經(jīng)過更新的"住宅"地圖。
[0044] 如果定位失敗，比如當(dāng)用戶為了改善住宅視覺效果重新擺放了許多大型物體、以 致無法實現(xiàn)足夠可靠的定位時，機器人結(jié)束新的檢測過程并將新編制地圖作為"地圖2"存 儲。用戶可以刪除現(xiàn)存的"住宅"地圖，并將"地圖2"重命名為"住宅"地圖。
[0045] 結(jié)合地面處理描述的移動機器人示例和技術(shù)特征，也可應(yīng)用于執(zhí)行其他工作的移 動機器人。在這里可以涉及自走式自主機器人能夠承擔(dān)的所有工作。這些工作可以包括 (比如）地面處理、地面或環(huán)境檢查、物體搬運、空氣清潔和/或執(zhí)行娛樂游戲。機器人執(zhí)行 與地面處理不同的其他工作，或者地面處理之外的附加工作時，上述處理模塊140應(yīng)采取 相應(yīng)設(shè)計。在有些情況下不需要配備處理模塊140,比如當(dāng)機器人僅用于監(jiān)控或檢查房間、 地面或物體時。
[0046] 上面根據(jù)一個設(shè)計示例對本發(fā)明做了闡述，本發(fā)明可以根據(jù)專利公開文本的基本 思想和保護范圍進行附加修改。所以在利用本發(fā)明基本原理的情況下，申請文件覆蓋本發(fā) 明的大量變型、用途或調(diào)整可能性。除此之外，本申請文件還充分考慮了那些不同于本文件 的區(qū)別特征，這些區(qū)別特征反映了現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)（作為本發(fā)明基礎(chǔ)）下已知或通常的實用 結(jié)構(gòu)。本發(fā)明不局限于上述細(xì)節(jié)，可以根據(jù)所附權(quán)利要求進行更改。
【權(quán)利要求】
1. 用于自主完成工作的自走式機器人（100)，這種機器人包含以下部分： 一使機器人（100)在地面上運動的驅(qū)動模塊（130); 一用于在處理過程中執(zhí)行相應(yīng)工作的處理模塊（140); 至少一個用于采集環(huán)境結(jié)構(gòu)信息的傳感器模塊（120); 一檢測模塊（150)，用于在處理過程開始前和處理過程中檢測機器人（100)的位置搬 動情況； 一導(dǎo)航模塊（110)，用于在處理過程中根據(jù)環(huán)境地圖為機器人（100)進行地面導(dǎo)航，導(dǎo) 航模塊存儲和管理一份或多份環(huán)境地圖，并在檢測模塊（150)發(fā)現(xiàn)機器人（100)位置搬動 時執(zhí)行機器人自定位過程，其中在實施自定位時，將檢測機器人（100)是否位于所儲存地 圖范圍內(nèi)，以及位于該地圖范圍內(nèi)的哪個位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人（100)，其中導(dǎo)航模塊（110)還具有以下功能：如果機 器人（100)不能在被存儲地圖范圍內(nèi)定位，則以傳感器模塊（120)所采集數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)編制 并存儲新地圖。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機器人（100)，其中導(dǎo)航模塊（110)通過檢測在所存儲 地圖中的定位假設(shè)執(zhí)行機器人自定位過程。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的機器人（100)，其中導(dǎo)航模塊（110)檢測在所存儲地圖中的 定位假設(shè)的質(zhì)量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的機器人（100)，其中機器人還配置有一通信模 塊（160)，其作用是建立與人機界面200之間的通信聯(lián)系，通過這種聯(lián)系機器人可以接受用 戶所輸入信息。
6. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的機器人（100)，其中檢測模塊（150)通過檢測機 器人（100)的搬起和隨后放回操作，識別機器人（100)的位置搬動情況。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的機器人（100)，其中機器人（100)還帶有至少一個布置在彈 性安裝滾輪上的接觸傳感器和/或一布置在機器人底側(cè)的反射光耦合器，反射光耦合器發(fā) 射一可以從地面上反射的光束，通過這個光束可以檢測機器人（100)的搬起和隨后放回操 作。
8. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的機器人（100)，其中傳感器模塊（120)帶有一采 集機器人（100)運動信息的慣性傳感器，檢測模塊（150)根據(jù)所采集運動信息檢測機器人 (100)的搬動操作。
9. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的機器人（100)，其中機器人關(guān)閉時由傳感器模塊 (120)采集的信息被存儲，如果重新接通機器人時傳感器模塊（120)所采集信息與存儲的 信息不同，則表明機器人位置已搬動。
10. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的機器人（100)，其中機器人自主完成的工作包 括地面處理，和/或環(huán)境檢查或?qū)Νh(huán)境中物體的檢查，和/或物體搬運，和/或空氣清潔。
11. 借助自走式自主機器人（1〇〇)自動完成工作的方法，該方法包含以下步驟： 存儲和管理至少一張環(huán)境地圖； 借助機器人（100)上面安裝的處理模塊（140)啟動處理過程并執(zhí)行相應(yīng)工作； 在處理過程中借助環(huán)境地圖為機器人進行地面導(dǎo)航； 在處理過程中通過至少一個安裝于機器人（100)上面或內(nèi)部的傳感器模塊（120)，采 集關(guān)于環(huán)境結(jié)構(gòu)的信息； 如果機器人（100)上面或內(nèi)部安裝的檢測模塊（150)發(fā)現(xiàn)機器人（100)位置已搬動， 則機器人執(zhí)行自定位過程，其中在實施自定位時，將檢測機器人（100)是否位于所儲存地 圖范圍內(nèi)，以及位于該地圖范圍內(nèi)的哪個位置。
【文檔編號】G05D1/02GK104115082SQ201380008517
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年2月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月8日
【發(fā)明者】H·阿特斯, D·西沙勒, M·薩哈帕 申請人:羅伯特有限責(zé)任公司