專(zhuān)利名稱(chēng)：移動(dòng)自控儀和補(bǔ)償路徑轉(zhuǎn)向的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種自動(dòng)來(lái)回行進(jìn)的移動(dòng)自控儀(mobile robot)、移動(dòng)自控儀系統(tǒng)以及補(bǔ)償路徑轉(zhuǎn)向的一種方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及使用來(lái)自由觀測(cè)攝像機(jī)拍攝的圖像的信息來(lái)測(cè)量旋轉(zhuǎn)角、從而補(bǔ)償該自控儀的路徑轉(zhuǎn)向的一種移動(dòng)自控儀，以及一種移動(dòng)自控儀系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通常，移動(dòng)自控儀使用裝置在其主體中的一個(gè)超聲波檢測(cè)器來(lái)限定由墻壁或障礙物圍繞的一個(gè)工作區(qū)域，由此沿著事先編程的工作路徑行進(jìn)，因此執(zhí)行例如清掃工作或巡邏工作的主操作。移動(dòng)的同時(shí)，移動(dòng)自控儀使用例如一個(gè)編碼器的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)傳感器計(jì)算行進(jìn)角和距離以及當(dāng)前位置，檢測(cè)輪子的轉(zhuǎn)/分(RPM)和旋轉(zhuǎn)角，并且驅(qū)動(dòng)該輪子沿著編程的工作路徑行進(jìn)。
但是，當(dāng)該編碼器識(shí)別當(dāng)前位置并且檢測(cè)該旋轉(zhuǎn)角時(shí)，由于輪子的滑動(dòng)移動(dòng)過(guò)程中地板表面的不均勻度，在借助編碼器檢測(cè)的信號(hào)計(jì)算的一個(gè)估計(jì)的行進(jìn)角度和一個(gè)實(shí)際的行進(jìn)角度之間可能出現(xiàn)誤差。檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)角誤差將隨著移動(dòng)自控儀的行進(jìn)而積累，并因此可能使得該移動(dòng)自控儀偏離該編程的工作路徑。結(jié)果是，該移動(dòng)自控儀可能不能完全地執(zhí)行其工作在該工作區(qū)域中的工作或僅在某一區(qū)域中重復(fù)工作，從而降低了工作效率。
為了克服上述問(wèn)題，已被采用了一種移動(dòng)自控儀，進(jìn)一步裝備有一個(gè)加速計(jì)或一個(gè)陀螺儀而不是編碼器來(lái)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角。
裝備有加速計(jì)或陀螺儀的移動(dòng)自控儀能夠改進(jìn)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角中的出現(xiàn)的問(wèn)題的解決。但是，該加速計(jì)或該陀螺儀將遞增制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面于至少解決上述問(wèn)題和/或缺點(diǎn)并且至少提供下面描述的優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種能夠使用觀測(cè)攝像機(jī)定位自身并且能夠通過(guò)校正地檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角而不需要檢測(cè)該旋轉(zhuǎn)角的專(zhuān)用設(shè)備的一種移動(dòng)自控儀、一種移動(dòng)自控儀系統(tǒng)以及一種用于補(bǔ)償該路徑的方法。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述方面，提供了一種移動(dòng)自控儀，包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)部分，用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)輪子，安裝在一個(gè)主體上的一臺(tái)觀測(cè)攝像機(jī)，拍攝實(shí)質(zhì)上垂直于該自動(dòng)儀行進(jìn)方向的上位圖像；以及一個(gè)控制器，使用通過(guò)對(duì)該觀測(cè)攝像機(jī)相對(duì)于一個(gè)工作區(qū)的天花板拍攝的天花板圖像進(jìn)行極性變換獲得的極性變換的圖像數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算一個(gè)旋轉(zhuǎn)角，并且使用該計(jì)算的旋轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)/控制該驅(qū)動(dòng)部分。
該控制器通過(guò)把由觀測(cè)攝像機(jī)拍攝的當(dāng)前天花板圖像進(jìn)行極性變換獲得的當(dāng)前極性變換圖像數(shù)據(jù)與先前存儲(chǔ)的先前極性變換圖像數(shù)據(jù)相比較來(lái)計(jì)算該旋轉(zhuǎn)角。
該移動(dòng)自控儀進(jìn)一步包括一個(gè)真空吸塵器，具有用于從地板吸入灰塵或雜質(zhì)的一種抽氣部分。一個(gè)灰塵收集部分，存儲(chǔ)吸入的灰塵或雜質(zhì)。一個(gè)抽氣電機(jī)，產(chǎn)生一種抽氣力。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種移動(dòng)自控儀，具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)部分，用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)輪子，以及安裝在一個(gè)主體上的一臺(tái)觀測(cè)攝像機(jī)，拍攝實(shí)質(zhì)上垂直于該自控儀行進(jìn)方向的上位圖像；以及一個(gè)遙控器，用于與該移動(dòng)自控儀無(wú)線通信，并且使用通過(guò)對(duì)該觀測(cè)攝像機(jī)相對(duì)于一個(gè)工作區(qū)的天花板拍攝的天花板圖像進(jìn)行極性變換獲得的極性變換的圖像數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算一個(gè)旋轉(zhuǎn)角，并且使用該計(jì)算的旋轉(zhuǎn)角控制該移動(dòng)自控儀的工作路徑。
該遙控器通過(guò)把由觀測(cè)攝像機(jī)拍攝的當(dāng)前天花板圖像進(jìn)行極性變換獲得的當(dāng)前極性變換圖像數(shù)據(jù)與先前存儲(chǔ)的先前極性變換圖像數(shù)據(jù)相比較來(lái)計(jì)算該旋轉(zhuǎn)角。
該移動(dòng)自控儀還包括一個(gè)真空吸塵器，具有用于吸入灰塵或雜質(zhì)的抽氣部分，用于儲(chǔ)存吸入的灰塵或雜質(zhì)的灰塵收集部分，以及用于產(chǎn)生一個(gè)抽氣力的抽氣電機(jī)部分。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供了一種用于補(bǔ)償一個(gè)移動(dòng)自控儀的路徑的方法，該方法包括步驟儲(chǔ)存通過(guò)極性變換由一臺(tái)觀測(cè)攝像機(jī)拍攝的初始天花板圖像獲得的初始的極性變換圖像數(shù)據(jù)；改變?cè)撘苿?dòng)自控儀的行進(jìn)角度，使得該移動(dòng)自控儀至少根據(jù)事先編程的一個(gè)工作路徑和一個(gè)障礙物兩者之一而轉(zhuǎn)向；以及，在改變?cè)撘苿?dòng)自控儀的行進(jìn)角度之后，把該初始的極性變換圖像數(shù)據(jù)與通過(guò)極性變換由該觀測(cè)攝像機(jī)拍攝的該當(dāng)前天花板圖像獲得的當(dāng)前極性變換的圖像數(shù)據(jù)相比較，從而調(diào)節(jié)該移動(dòng)自控儀的旋轉(zhuǎn)角。
該調(diào)整步驟包含步驟通過(guò)極性變換由該觀測(cè)攝像機(jī)拍攝的當(dāng)前天花板圖像來(lái)形成當(dāng)前極性變換圖像數(shù)據(jù)；在水平方向上循環(huán)匹配該當(dāng)前極性變換圖像數(shù)據(jù)和該初始極性變換圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)該當(dāng)前極性變換圖像數(shù)據(jù)被在該初始極性變換圖像數(shù)據(jù)中的移位距離來(lái)計(jì)算該移動(dòng)自控儀的旋轉(zhuǎn)角；并且把該移動(dòng)自控儀的計(jì)算的旋轉(zhuǎn)角與下列方向至少之一相比較；根據(jù)一個(gè)預(yù)置工作路徑的行進(jìn)方向和用于回避一個(gè)障礙的行進(jìn)方向，從而控制器該移動(dòng)自控儀的一個(gè)驅(qū)動(dòng)部分而調(diào)整該移動(dòng)自控儀的行進(jìn)角度。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供了一種用于補(bǔ)償一個(gè)移動(dòng)自控儀的路徑的方法，該方法包括步驟儲(chǔ)存通過(guò)極性變換由一臺(tái)觀測(cè)攝像機(jī)拍攝的初始天花板圖像獲得的初始極性變換圖像數(shù)據(jù)；改變?cè)撘苿?dòng)自控儀的行進(jìn)角度，使得該移動(dòng)自控儀至少根據(jù)事先編程的一個(gè)工作路徑和一個(gè)障礙物兩者之一而轉(zhuǎn)向；在該自控儀改變行進(jìn)角度的同時(shí)，通過(guò)比較該初始極性變換圖像數(shù)據(jù)與通過(guò)極性變換該由視覺(jué)攝像機(jī)實(shí)時(shí)或以規(guī)則的間隔拍攝的天花板圖像而獲得的實(shí)時(shí)極性變換圖像數(shù)據(jù)，來(lái)確定該移動(dòng)自控儀的旋轉(zhuǎn)角是否對(duì)應(yīng)于至少下列方向之一根據(jù)一個(gè)預(yù)置工作路徑的行進(jìn)方向和用于回避一個(gè)障礙物的行進(jìn)方向；以及當(dāng)該移動(dòng)自控儀的行進(jìn)角度對(duì)應(yīng)于下列方向至少之一時(shí)，停止改變?cè)撘苿?dòng)自控儀的行進(jìn)角度；根據(jù)一個(gè)預(yù)置工作路徑的行進(jìn)方向和用于回避一個(gè)障礙物的行進(jìn)方向。
該確定步驟包含步驟通過(guò)極性變換由該觀測(cè)攝像機(jī)實(shí)時(shí)拍攝的該實(shí)時(shí)天花板圖像來(lái)形成實(shí)時(shí)極性變換圖像數(shù)據(jù)；在水平方向上循環(huán)匹配該實(shí)時(shí)極性變換圖像數(shù)據(jù)和該初始極性變換圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)該實(shí)時(shí)極性變換圖像數(shù)據(jù)被在該初始極性變換圖像數(shù)據(jù)中的移位來(lái)計(jì)算該移動(dòng)自控儀的旋轉(zhuǎn)角；并且把該移動(dòng)自控儀的計(jì)算的旋轉(zhuǎn)角與下列方向至少之一相比較；根據(jù)一個(gè)預(yù)置工作路徑的行進(jìn)方向和用于回避一個(gè)障礙物的行進(jìn)方向，以便確定比較的值是否對(duì)應(yīng)。
附圖描述通過(guò)參照附圖的最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述方面以及其它特征將變得顯見(jiàn)，其中；

圖1是去除上蓋的應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)自動(dòng)清掃器的透視圖；圖2是應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的移動(dòng)自控儀系統(tǒng)的一個(gè)自動(dòng)清掃器系統(tǒng)的框圖；圖3是圖2的中心控制器的框圖；圖4是用于表示一個(gè)實(shí)例的示意圖，其中補(bǔ)償由圖1的自動(dòng)清掃器的觀測(cè)攝像機(jī)拍攝一個(gè)上位圖象；圖5是用于表示圖1的自動(dòng)清掃器轉(zhuǎn)動(dòng)預(yù)定角度前與后的極性變換圖像的循環(huán)匹配的原理示意圖；圖6A和6B是用于表示從由圖1的自動(dòng)清掃器的上位觀測(cè)攝像機(jī)拍攝一個(gè)天花板圖像中提取一個(gè)極性變換的極性變換并予補(bǔ)償?shù)脑硎疽鈭D；圖7是用于說(shuō)明補(bǔ)償采用根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的移動(dòng)自控儀的一個(gè)自動(dòng)清掃器的路徑的方法的流程圖；以及圖8是用于說(shuō)明補(bǔ)償采用根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的移動(dòng)自控儀的一個(gè)自動(dòng)清掃器的路徑的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
在下面的說(shuō)明，即使在不同附圖中，也以相同的附圖參考數(shù)字表示相同的部件。在本說(shuō)明書(shū)中限定的情況，例如詳細(xì)結(jié)構(gòu)和部件僅提供來(lái)輔助本發(fā)明的廣泛理解。因此，很明顯，本發(fā)明在沒(méi)有那些定義的情況條件下也是可以實(shí)現(xiàn)的。而且，沒(méi)有詳細(xì)描述熟知的那些功能或結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗麄儠?huì)以不必要的細(xì)節(jié)模糊本發(fā)明。
參見(jiàn)圖1和2，自動(dòng)清掃器10包括抽氣部分11、傳感器12、前方觀測(cè)攝像機(jī)13，上位觀測(cè)攝像機(jī)14、驅(qū)動(dòng)部分15、存儲(chǔ)器16、收發(fā)信機(jī)17、控制器18和電池19。
該抽氣部分11安裝在一個(gè)主體10a上，從地板吸入空氣。該抽氣部分11包括一個(gè)抽氣電機(jī)(沒(méi)表示)、一個(gè)用于收集灰塵的灰塵收集腔，經(jīng)過(guò)面對(duì)地板形成的一個(gè)抽氣入口或抽氣管吸入灰塵。
傳感器12包括障礙物傳感器12a(圖2)，以規(guī)則的間隔沿主體10a的側(cè)面周邊放置，以便外部地發(fā)送信號(hào)和接收反射信號(hào)，以及用于檢測(cè)該自動(dòng)清掃器10的行進(jìn)距離的距離傳感器12b(圖2)。
障礙物傳感器12a包括發(fā)射紅外線的紅外發(fā)射器12a1，和接收反射紅外線的光接收機(jī)12a2，沿著主體10a的側(cè)面周邊縱向分組放置。另外，能夠接收反射的超聲波的超聲波傳感器可被用于該障礙物傳感器12a。該障礙物傳感器12a還被用于測(cè)量到一個(gè)障礙物或墻壁61和61′的距離(圖5)。
距離傳感器12b可以采用一個(gè)或者多個(gè)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)傳感器，檢測(cè)輪子15a到15d的轉(zhuǎn)/分(RPM)的值。例如，編碼器可被用于這旋轉(zhuǎn)檢測(cè)傳感器，檢測(cè)電機(jī)15e和15f的RPM。
正面觀測(cè)攝像機(jī)13安裝在主體10a上來(lái)拍攝前方的圖像并把拍攝的前方圖像輸出到控制器18。
安裝在主體10a上的上位觀測(cè)攝像機(jī)14拍攝例如天花板62和62′的上部圖像(圖5)，把拍攝的上位圖像輸出到控制器18。該上位觀測(cè)攝像機(jī)14可以使用一個(gè)魚(yú)眼鏡頭(沒(méi)示出)。
魚(yú)眼鏡頭由一個(gè)像魚(yú)眼的具有接近180°的廣視角的鏡頭組成。由廣角度魚(yú)眼鏡頭拍攝的圖像是失真圖像，如圖5所示，好像由天花板62和62、內(nèi)壁61和61′限定的工作區(qū)域的一個(gè)空間被映像在一個(gè)半球表面上。因此，該魚(yú)眼鏡頭的正確設(shè)計(jì)將考慮期望的視角或容許的失真程度。由于魚(yú)眼鏡頭在韓國(guó)專(zhuān)利1996-7005245、1997-48669和1994-22112中公開(kāi)，并且市場(chǎng)上已經(jīng)有若干鏡頭制造廠商的產(chǎn)品，因而該魚(yú)眼鏡頭的詳細(xì)說(shuō)明將被省略。
驅(qū)動(dòng)部分15包括在前方兩側(cè)放置的一對(duì)前輪15a和15b、在后方兩側(cè)放置的一對(duì)后輪15c和15d、用于轉(zhuǎn)動(dòng)后輪15c和15d的電機(jī)15e和15f、以及把在后輪15c和15d的驅(qū)動(dòng)力傳送到前輪子15a和15b的定時(shí)帶15g。由來(lái)自控制器18的信號(hào)控制的驅(qū)動(dòng)部分15獨(dú)立地分別驅(qū)動(dòng)電機(jī)15c和15f順時(shí)針?lè)较蚝?或反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)以不同的RPM驅(qū)動(dòng)電機(jī)15e和15f，則能夠轉(zhuǎn)向該自動(dòng)清掃器10的行進(jìn)方向。
收發(fā)信機(jī)17發(fā)送通過(guò)天線17a發(fā)送的數(shù)據(jù)，并且把經(jīng)過(guò)天線17a接收的信號(hào)發(fā)送到控制器18。
控制器18處理經(jīng)過(guò)收發(fā)信機(jī)17接收的信號(hào)并且控制自動(dòng)清掃器10的每一部分。如果該主體10a上提供有用于設(shè)置功能的多個(gè)密鑰的一個(gè)密鑰輸入裝置(未示出)，則該控制器18將處理從該密鑰輸入裝置輸入的一個(gè)密鑰信號(hào)。
當(dāng)自動(dòng)清掃器10通過(guò)驅(qū)動(dòng)部分15的前輪15a和15b開(kāi)始行進(jìn)時(shí)，該控制器18控制該驅(qū)動(dòng)部分15的電機(jī)15e和15f，根據(jù)預(yù)先編程的工作路徑驅(qū)動(dòng)該自動(dòng)清掃器10。
由采用魚(yú)眼鏡頭的上位觀測(cè)攝像機(jī)14拍攝的天花板圖像60和60′(圖5)被相對(duì)于該工作區(qū)域的天花板62和62′補(bǔ)償。隨后，使用由極性變換獲得的極性變換圖像數(shù)據(jù)在水平方向上相對(duì)于該天花板圖像60和60′執(zhí)行循環(huán)匹配，該極性變換把來(lái)自圖像中心的平面天花板圖像60和60′變換到極坐標(biāo)(ρ，θ)上，由此計(jì)算該自動(dòng)清掃器10的一個(gè)旋轉(zhuǎn)角。
該天花板圖像60和60′的補(bǔ)償包括拉平(flattening)步驟，其中把偏離信息和低頻成分從由上位觀測(cè)攝像機(jī)14拍攝的天花板圖像60和60′中去除，并且從該拉平的圖像中去除光線改變的最小-最大伸縮。圖4示出由該上位觀測(cè)攝像機(jī)14拍攝的一個(gè)循環(huán)光點(diǎn)圖象的補(bǔ)償實(shí)例。當(dāng)相對(duì)于由極性變換獲得的極性變換圖像60A和60A′執(zhí)行該循環(huán)匹配以便隨后計(jì)算該旋轉(zhuǎn)角時(shí)，執(zhí)行該天花板圖像的補(bǔ)償以便容易地提取該圖像的相似部分。因此，補(bǔ)償該圖像的一個(gè)圖像補(bǔ)償部分(沒(méi)示出)最好安裝在該控制器18中。
在補(bǔ)償了天花板圖像60和60之后，控制器18把由上位觀測(cè)攝像機(jī)14儲(chǔ)存的極性變換圖像60A與由極性變換該補(bǔ)償?shù)奶旎ò鍒D像獲得的極性變換圖像60A′相比較，從而計(jì)算在高相似部分之間的一個(gè)移位距離S。因此，該控制器18計(jì)算該旋轉(zhuǎn)角，其計(jì)算的方法將在圖5中更詳細(xì)地描述。
圖5示出相對(duì)于兩個(gè)極性變換圖像60A和60A’的在水平方向中的循環(huán)匹配的方法，以便測(cè)量在自動(dòng)清掃器10轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)確定的角度之前的極性變換圖像60A和轉(zhuǎn)動(dòng)之后的極性變換圖像60A’之間的相似性，而且計(jì)算在該高相似部分之間的移位距離S。
更具體地說(shuō)，如圖6A和6B所示，控制器18相對(duì)于由上位觀測(cè)攝像機(jī)14拍攝的而且使用后面的表達(dá)式1補(bǔ)償?shù)奶旎ò鍒D像60和60′的整個(gè)屏幕中的包括構(gòu)造圖像63和63′的確定區(qū)域A和A′從中心65和65′開(kāi)始執(zhí)行極性變換，表達(dá)式1中由X軸和Y軸構(gòu)成的笛卡兒坐標(biāo)(x，y)被轉(zhuǎn)換為一個(gè)極坐標(biāo)參數(shù)(.，.)，并且把區(qū)域A和A′投射在Y軸方向上，從而提取該極性變換圖像60A和60A′。
表達(dá)式1P(.，.)其中，.=x2+y2,]]>并且.＝arctan(y/x)用于提取極性變換圖像60A和60A′的確定區(qū)域A和A′被設(shè)置為天花板圖像60和60′的整個(gè)屏幕中的相同部分而不考慮它們的大小。為了方便起見(jiàn)，在示出的該天花板圖像60和60′中，只示出除去其它例如發(fā)光圖像以外的構(gòu)造圖像63和63′。
如圖5所示，控制器18執(zhí)行相對(duì)于兩個(gè)極性變換圖像60A和60A′執(zhí)行水平方向的循環(huán)匹配，以便測(cè)量在自動(dòng)清掃器10轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)確定角度之前的該天花板圖像60的極性變換圖像60A和轉(zhuǎn)動(dòng)之后的極性變換圖像60A′之間的相似性，并且計(jì)算在高相似部分之間的移位距離S，從而獲得該自動(dòng)清掃器10的旋轉(zhuǎn)角。
在測(cè)量旋轉(zhuǎn)角的同時(shí)，如果沒(méi)有從該上位觀測(cè)攝像機(jī)14拍攝的當(dāng)前天花板圖像60′中俘獲該極性變換圖像60A′，則控制器18能夠暫時(shí)使用由該距離傳感器12b的編碼器計(jì)算的移動(dòng)距離和方向信息來(lái)控制該自動(dòng)清掃器10的驅(qū)動(dòng)。
在一個(gè)已被描述的實(shí)施例中，自動(dòng)清掃器10的控制器18使用由該上位觀測(cè)攝像機(jī)14拍攝的天花板圖像60和60′的極性變換圖像60A和60A′來(lái)測(cè)量本身的旋轉(zhuǎn)角。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，介紹的一個(gè)自動(dòng)清掃器系統(tǒng)在外部執(zhí)行該自動(dòng)清掃器10的天花板圖像60和60′的極性變換和循環(huán)匹配，以便降低在該天花板圖像60和60′的極性變換和循環(huán)匹配中需要的操作加載。
在上述自動(dòng)清掃器系統(tǒng)中，自動(dòng)清掃器10把關(guān)于拍攝圖像的信息無(wú)線地發(fā)送到外部，并且根據(jù)從外部接收的控制信號(hào)操作，而且一個(gè)遙控器40無(wú)線地控制和驅(qū)動(dòng)該自動(dòng)清掃器10。
遙控器40包括一個(gè)無(wú)線電中繼41和一中心的控制器50。
該無(wú)線電中繼41處理從該自動(dòng)清掃器10接收的一個(gè)無(wú)線信號(hào)，并且把該信號(hào)通過(guò)線路發(fā)送給該中心控制器50。另外，該無(wú)線電中繼41經(jīng)過(guò)天線42把從該中心控制器50接收的信號(hào)無(wú)線地發(fā)送到自動(dòng)清掃器10。
中心控制器50可被通過(guò)如圖3所示的通用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。參見(jiàn)圖3，中心控制器50包括中央處理單元(CPU)51、只讀存儲(chǔ)器(ROM)52、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)53、顯示器54、輸入裝置55、存儲(chǔ)器56和通信裝置57。
存儲(chǔ)器56包括用于控制該自動(dòng)清掃器10并且處理從自動(dòng)清掃器10發(fā)送的信號(hào)的一個(gè)自動(dòng)清掃器驅(qū)動(dòng)器56a。
自動(dòng)清掃器驅(qū)動(dòng)器56a通過(guò)顯示器54和處理而提供用于設(shè)置自動(dòng)清掃器10的控制的一個(gè)菜單，使得通過(guò)一個(gè)用戶(hù)選擇的一個(gè)菜單被該自動(dòng)清掃器10執(zhí)行。該菜單可以分成例如包括清掃工作和監(jiān)視工作的主菜單和包括工作區(qū)域選擇表與操作方法的子菜單。
使用通過(guò)極性變換從上位觀測(cè)攝像機(jī)14接收的當(dāng)前天花板圖像60′獲得的當(dāng)前極性變換圖像60A′和預(yù)先儲(chǔ)存的天花板圖像60的極性變換圖像60A，自動(dòng)清掃器驅(qū)動(dòng)器56a控制該自動(dòng)清掃器10以確定該自動(dòng)清掃器10的旋轉(zhuǎn)角。
根據(jù)通過(guò)該無(wú)線電中繼41從該自動(dòng)清掃器驅(qū)動(dòng)器56a接收的控制信息，自動(dòng)清掃器10的控制器18控制驅(qū)動(dòng)部分15。省略了用于處理圖象的操作負(fù)載。此外，控制器18把在自動(dòng)清掃器10的行進(jìn)過(guò)程中拍攝的天花板圖像通過(guò)無(wú)線電中繼41發(fā)送到中心控制器50。
在下文中將參照?qǐng)D7更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于補(bǔ)償自動(dòng)清掃器10的路徑的方法。
步驟S1中，控制器18確定自動(dòng)清掃器10是否接收了一個(gè)操作請(qǐng)求信號(hào)。
如果控制器18收到一個(gè)操作請(qǐng)求信號(hào)，則該控制器把一個(gè)行進(jìn)命令和一個(gè)傳感信號(hào)發(fā)送到驅(qū)動(dòng)部分15和傳感器12。
步驟S2中，上述的驅(qū)動(dòng)部分15根據(jù)控制器18的信號(hào)驅(qū)動(dòng)該電動(dòng)機(jī)15e和15f，并且啟動(dòng)該自動(dòng)清掃器沿著事先編程(programmed)的一個(gè)工作路徑行進(jìn)。
障礙物傳感器12a和距離傳感器12b把一個(gè)傳感信號(hào)發(fā)送到該控制器18。
步驟S3中，在自動(dòng)清掃器10行進(jìn)的同時(shí)，控制器18確定該障礙物傳感器12a是否檢測(cè)到例如墻壁61和61′的任何障礙物，并且決定是否根據(jù)預(yù)先編程的工作路徑轉(zhuǎn)向該自動(dòng)清掃器10(S3)。在本實(shí)施例中，該自動(dòng)清掃器10根據(jù)事先編程的工作路徑改變其移動(dòng)方向。
如果需要該自動(dòng)清掃器10的改向，步驟S4被作為步驟S3中執(zhí)行的測(cè)試的結(jié)果來(lái)執(zhí)行。步驟S4中，控制器18停止該驅(qū)動(dòng)部分15的電機(jī)15e和15f，通過(guò)該上位觀測(cè)攝像機(jī)14拍攝天花板圖像60，通過(guò)補(bǔ)償和極性變換該拍攝的天花板圖像60而提取該極性變換圖像60A，并且儲(chǔ)存提取的極性變換圖像數(shù)據(jù)作為一個(gè)缺省值(S4)。如果并不需要該自動(dòng)機(jī)10的改向，則程序控制進(jìn)到步驟S10，作出是否該編程的工作被結(jié)束的確定。
步驟S5中，該控制器18把一個(gè)命令發(fā)送到該驅(qū)動(dòng)部分15的電機(jī)15e和15f，根據(jù)該編程的工作路徑的行進(jìn)角度而轉(zhuǎn)向該自動(dòng)清掃器10，并且改變?cè)撟詣?dòng)清掃器10的行進(jìn)角度(S5)。
在自動(dòng)清掃器10由驅(qū)動(dòng)部分15改變行進(jìn)角度之后，該控制器18再次通過(guò)上位觀測(cè)攝像機(jī)14拍攝該天花板圖像60′，通過(guò)補(bǔ)償和極性變換該拍攝的天花板圖像60′來(lái)提取該極性變換圖像60A′，并且相對(duì)于該提取的極性變換圖像數(shù)據(jù)和預(yù)先極性變換圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行循環(huán)匹配，從而計(jì)算該自動(dòng)清掃器10的行進(jìn)角度(S6)。
在此之后，控制器18把該編程工作路徑的行進(jìn)方向與該自動(dòng)清掃器10的計(jì)算的旋轉(zhuǎn)角相比較(S7)。
步驟S7中，如果該行進(jìn)方向和計(jì)算的旋轉(zhuǎn)角不對(duì)應(yīng)，并且因此需要行進(jìn)角度的補(bǔ)償，則該控制器18使用自動(dòng)清掃器10的計(jì)算的旋轉(zhuǎn)角信息控制驅(qū)動(dòng)部分15的電機(jī)15e和15f，使得該自動(dòng)清掃器10的旋轉(zhuǎn)角按照需要補(bǔ)償(S8)。
在該自動(dòng)清掃器10通過(guò)驅(qū)動(dòng)部分15補(bǔ)償該行進(jìn)角度之后，該控制器18驅(qū)動(dòng)該電機(jī)15e和15f以便保持該自動(dòng)清掃器10的進(jìn)行(S9)。
控制器18確定例如進(jìn)入一個(gè)目的地、清掃工作或監(jiān)視工作的運(yùn)行是否已被完成(S10)，并且當(dāng)該運(yùn)行沒(méi)有結(jié)束時(shí)，重復(fù)S3到S10的處理直到運(yùn)行全部完成為止。
在下文中將參照?qǐng)D8更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于補(bǔ)償自動(dòng)清掃器10的工作路徑的方法。
步驟S1中，該控制器18確定已經(jīng)處于一個(gè)確定位置的自動(dòng)清掃器10是否通過(guò)密鑰輸入裝置或無(wú)線地從外部接收了一個(gè)操作請(qǐng)求信號(hào)(S1)，并且如第一實(shí)施例的補(bǔ)償方法那樣執(zhí)行S2到S4的處理。
步驟S4之后，控制器18把一個(gè)根據(jù)該編程工作路徑的行進(jìn)角度而轉(zhuǎn)向該自動(dòng)清掃器10的命令發(fā)送到電機(jī)15e和15f，并且改變?cè)撟詣?dòng)清掃器10的行進(jìn)角度。并且，在該自動(dòng)清掃器10通過(guò)驅(qū)動(dòng)部分15改變行進(jìn)角度的同時(shí)，控制器18通過(guò)該上位觀測(cè)攝像機(jī)14實(shí)時(shí)地或以規(guī)則的間隔地拍攝該天花板圖像60′，通過(guò)補(bǔ)償和極性變換該實(shí)時(shí)拍攝的天花板圖像60′而提取該極性變換圖像60A′，并且相對(duì)于該提取的實(shí)時(shí)極性變換圖像數(shù)據(jù)和預(yù)先儲(chǔ)存的極性變換圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行循環(huán)匹配，從而實(shí)時(shí)或以規(guī)則的間隔地計(jì)算該自動(dòng)清掃器10的旋轉(zhuǎn)角度(S5′)。
在此之后，控制器18把該編程工作路徑的行進(jìn)方向與該自動(dòng)清掃器10的實(shí)時(shí)或以規(guī)則的間隔計(jì)算的旋轉(zhuǎn)角相比較(S6′)。
作為步驟S6′的結(jié)果，如果行進(jìn)方向與旋轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)，則控制器18停止那驅(qū)動(dòng)部分15的驅(qū)動(dòng)，使得該自動(dòng)清掃器10的行進(jìn)角度不再被改變(S7′)。
在此之后，控制器18驅(qū)動(dòng)該驅(qū)動(dòng)部分15的電機(jī)15e和15f以便繼續(xù)這自動(dòng)清掃器10的行進(jìn)(S8′)。
在進(jìn)入一個(gè)目的地或沿著工作路徑行進(jìn)的同時(shí)，控制器18確定該清掃工作或監(jiān)視工作是否已經(jīng)結(jié)束(S9′)，并且當(dāng)運(yùn)行沒(méi)有結(jié)束時(shí)將重復(fù)S3至S9′的處理，直到運(yùn)行全部完成為止。
如能夠從該移動(dòng)自控儀的描述中理解的那樣，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，移動(dòng)自控儀系統(tǒng)和路徑補(bǔ)償方法，能夠通過(guò)用于補(bǔ)償該工作路徑的觀測(cè)攝像機(jī)13和14正確地測(cè)量該旋轉(zhuǎn)角度而不必提供例如加速計(jì)或陀螺儀的昂貴裝置，從而節(jié)省了制造成本。
雖然已經(jīng)參照確定的實(shí)施例具體地展示和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在不背離所附的權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍的條件下可以作出各種形式和細(xì)節(jié)上的改變。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)自控儀，包括移動(dòng)主體；驅(qū)動(dòng)部分，在該主體之內(nèi)用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)輪子；安裝在該主體上的觀測(cè)攝像機(jī)，拍攝與該移動(dòng)主體能夠行進(jìn)的一個(gè)方向相垂直的一個(gè)上位圖像(upper image)；和控制器，與該驅(qū)動(dòng)部分和該觀測(cè)攝像機(jī)操作耦合，使用通過(guò)極性變換(polar-mapping)由該觀測(cè)攝像機(jī)拍攝的從該觀測(cè)攝像機(jī)獲得的極性變換圖像數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，所說(shuō)的控制器使用該計(jì)算的轉(zhuǎn)動(dòng)角度來(lái)驅(qū)動(dòng)該驅(qū)動(dòng)部分。
2.權(quán)利要求1的移動(dòng)自控儀，其中該控制器通過(guò)把由該觀測(cè)攝像機(jī)拍攝的一個(gè)圖像進(jìn)行極性變換所獲得的當(dāng)前極性變換圖像數(shù)據(jù)與先前儲(chǔ)存的極性變換圖像數(shù)據(jù)相比較而計(jì)算該旋轉(zhuǎn)角度。
3.權(quán)利要求1的移動(dòng)自控儀，其中該移動(dòng)自控儀還包括一個(gè)真空吸塵器，具有抽氣部分，儲(chǔ)存吸入的灰塵或雜質(zhì)的灰塵收集部分，以及產(chǎn)生一個(gè)抽氣力的抽氣電機(jī)部分。
4.一種移動(dòng)自控儀系統(tǒng)，包括移動(dòng)自控儀，具有驅(qū)動(dòng)多個(gè)輪子的一個(gè)驅(qū)動(dòng)部分以及安裝在該移動(dòng)自控儀主體上以便拍攝垂直于一個(gè)進(jìn)方向的圖像的一臺(tái)觀測(cè)攝像機(jī)；和與該移動(dòng)自控儀無(wú)線通信的控制器，其中該控制器使用對(duì)由該觀測(cè)攝像機(jī)拍攝的一個(gè)天花板圖像進(jìn)行極性變換而獲得的極性變換圖像數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算一個(gè)旋轉(zhuǎn)角度，所說(shuō)的控制器使用該計(jì)算的旋轉(zhuǎn)角度來(lái)控制該移動(dòng)自控儀的工作路徑。
5.權(quán)利要求4的移動(dòng)自控儀系統(tǒng)，其中該遙控器通過(guò)把由該觀測(cè)攝像機(jī)拍攝的一個(gè)當(dāng)前圖像進(jìn)行極性變換所獲得的當(dāng)前極性變換圖像數(shù)據(jù)與先前儲(chǔ)存的極性變換圖像數(shù)據(jù)相比較而計(jì)算該旋轉(zhuǎn)角度。
6.權(quán)利要求4的移動(dòng)自控儀系統(tǒng)，其中該移動(dòng)自控儀還包括一個(gè)真空吸塵器，具有用于吸入灰塵或雜質(zhì)的抽氣部分，用于儲(chǔ)存吸入的灰塵或雜質(zhì)的灰塵收集部分，以及用于產(chǎn)生一個(gè)抽氣力的抽氣電機(jī)部分。
7.一種用于補(bǔ)償一個(gè)移動(dòng)自控儀的路徑的方法，該方法包括步驟儲(chǔ)存通過(guò)對(duì)一個(gè)觀測(cè)攝像機(jī)拍攝的一個(gè)初始天花板圖像進(jìn)行極性變換所獲得的初始極性變換圖像數(shù)據(jù)；改變?cè)撘苿?dòng)自控儀的行進(jìn)角度，使得該移動(dòng)自控儀根據(jù)至少下述之一轉(zhuǎn)換方向一個(gè)事先編程的工作路徑和一個(gè)障礙物；以及在改變?cè)撘苿?dòng)自控儀的行進(jìn)角度之后，把該初始的極性變換圖像數(shù)據(jù)與通過(guò)極性變換由該觀測(cè)攝像機(jī)拍攝的該當(dāng)前天花板圖像獲得的當(dāng)前極性變換的圖像數(shù)據(jù)相比較，從而調(diào)節(jié)該移動(dòng)自控儀的行進(jìn)角度。
8.權(quán)利要求7的方法，其中該調(diào)整步驟包括步驟通過(guò)極性變換由該觀測(cè)攝像機(jī)拍攝的當(dāng)前天花板圖像來(lái)形成當(dāng)前極性變換圖像數(shù)據(jù)；在水平方向上循環(huán)匹配該當(dāng)前極性變換圖像數(shù)據(jù)和上述初始極性變換圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)該當(dāng)前極性變換圖像數(shù)據(jù)被在該初始極性變換圖像數(shù)據(jù)中的移位距離來(lái)計(jì)算該移動(dòng)自控儀的旋轉(zhuǎn)角度；并且把該移動(dòng)自控儀的計(jì)算的旋轉(zhuǎn)角與下列方向至少之一相比較；根據(jù)一個(gè)預(yù)置工作路徑的行進(jìn)方向和用于回避一個(gè)障礙物的行進(jìn)方向，從而控制該移動(dòng)自控儀的一個(gè)驅(qū)動(dòng)部分來(lái)調(diào)整該移動(dòng)自控儀的行進(jìn)角度。
9.一種用于補(bǔ)償移動(dòng)自控儀的路徑的方法，包括步驟儲(chǔ)存通過(guò)對(duì)一個(gè)觀測(cè)攝像機(jī)拍攝的一個(gè)初始天花板圖像進(jìn)行極性變換所獲得的初始極性變換圖像數(shù)據(jù)；改變?cè)撘苿?dòng)自控儀的行進(jìn)角度，使得該移動(dòng)自控儀至少根據(jù)事先編程的一個(gè)工作路徑和一個(gè)障礙物兩者之一而轉(zhuǎn)換方向；在該自控儀改變行進(jìn)角度的同時(shí)，通過(guò)比較該初始極性變換圖像數(shù)據(jù)與通過(guò)極性變換該由視覺(jué)攝像機(jī)實(shí)時(shí)或以規(guī)則的間隔拍攝的天花板圖像而獲得的實(shí)時(shí)極性變換圖像數(shù)據(jù)，來(lái)確定該移動(dòng)自控儀的行進(jìn)角是否對(duì)應(yīng)于至少下列方向之一；根據(jù)一個(gè)預(yù)置工作路徑的行進(jìn)方向和避免一個(gè)障礙物的行進(jìn)方向；以及當(dāng)該移動(dòng)自控儀的行進(jìn)角度對(duì)應(yīng)于下列方向至少之一時(shí)，停止改變?cè)撘苿?dòng)自控儀的行進(jìn)角度；根據(jù)一個(gè)預(yù)置工作路徑的行進(jìn)方向和用于回避一個(gè)障礙物的行進(jìn)方向。
10.權(quán)利要求9的方法，其中該確定步驟包括步驟通過(guò)極性變換由該觀測(cè)攝像機(jī)實(shí)時(shí)或以規(guī)則的間隔拍攝的該實(shí)時(shí)天花板圖像來(lái)形成實(shí)時(shí)極性變換圖像數(shù)據(jù)；在水平方向上循環(huán)匹配該實(shí)時(shí)極性變換圖像數(shù)據(jù)和該初始極性變換圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)該實(shí)時(shí)極性變換圖像數(shù)據(jù)在該初始極性變換圖像數(shù)據(jù)中的移位距離來(lái)計(jì)算該移動(dòng)自控儀的旋轉(zhuǎn)角度；并且把該計(jì)算的移動(dòng)自控儀的旋轉(zhuǎn)角與下列方向至少之一相比較；根據(jù)一個(gè)預(yù)置工作路徑的行進(jìn)方向和用于回避一個(gè)障礙物的行進(jìn)方向，以便確定比較的值是否對(duì)應(yīng)。
全文摘要
一種移動(dòng)自控儀，使用來(lái)自一臺(tái)觀測(cè)攝像機(jī)拍攝圖像的信息測(cè)量一個(gè)旋轉(zhuǎn)角度。一種移動(dòng)自控儀系統(tǒng)包括該自控儀的主體、用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)輪子的驅(qū)動(dòng)部分；安裝在主體上的觀測(cè)攝像機(jī)，拍攝垂直于行進(jìn)方向的一個(gè)上位圖像；以及一個(gè)控制器，使用通過(guò)極性變換由觀測(cè)攝像機(jī)相對(duì)一個(gè)工作區(qū)的天花板拍攝的天花板圖像獲得的極性變換圖像數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算一個(gè)旋轉(zhuǎn)角度。該控制器使用一個(gè)計(jì)算的旋轉(zhuǎn)角度來(lái)驅(qū)動(dòng)該驅(qū)動(dòng)部分。通過(guò)該觀測(cè)攝像機(jī)測(cè)量該旋轉(zhuǎn)角度并且能夠?qū)⒃撔D(zhuǎn)角度用于補(bǔ)償工作路徑而不需提供例如加速計(jì)或陀螺儀的昂貴裝置，從而節(jié)省制造成本。
文檔編號(hào)B25J5/00GK1696854SQ20041010453
公開(kāi)日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月14日
發(fā)明者李周相, 高將然, 宋貞坤, 林廣洙, 金祺萬(wàn), 丁參鐘 申請(qǐng)人:三星光州電子株式會(huì)社