使用傳感器融合的環(huán)境內(nèi)的定位的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開總體上設(shè)及標(biāo)識(shí)移動(dòng)平臺(tái)在環(huán)境中的姿態(tài)。更具體地講，本公開設(shè)及一種 形成并融合各自包括不確定性的度量的數(shù)據(jù)流W生成移動(dòng)平臺(tái)在環(huán)境內(nèi)的姿態(tài)估計(jì)的方 法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 在一些情況下，可能可取的是有一種可像人一樣更自由地在環(huán)境內(nèi)移動(dòng)的移動(dòng)機(jī) 器人。通?？捎糜趲椭苿?dòng)機(jī)器人在環(huán)境內(nèi)移動(dòng)的物理界標(biāo)（例如，涂料、膠帶或磁體）可 約束移動(dòng)機(jī)器人僅跟隨預(yù)定義的路線。另外，安裝該些類型的物理界標(biāo)可能比期望的更耗 時(shí)和昂貴。為了在環(huán)境內(nèi)更自由地移動(dòng)，移動(dòng)機(jī)器人可能需要執(zhí)行定位，該包括標(biāo)識(shí)移動(dòng)機(jī) 器人在環(huán)境內(nèi)的姿態(tài)。如本文所用，"姿態(tài)"包括相對(duì)于參考坐標(biāo)系的位置、取向或該二者。
[0003] 移動(dòng)機(jī)器人可使用外部傳感器系統(tǒng)來執(zhí)行定位。然而，在一些情況下，移動(dòng)機(jī)器人 與外部傳感器系統(tǒng)之間的視線可能被制造環(huán)境內(nèi)的其它物體、機(jī)器人和/或人阻擋。作為 一個(gè)示例，在飛機(jī)制造環(huán)境中，當(dāng)移動(dòng)機(jī)器人在飛機(jī)的機(jī)翼下面、在機(jī)翼內(nèi)部、在諸如起重 機(jī)或柱子的工廠物體附近和/或在限制區(qū)域中的操作時(shí)，視線可能喪失。一旦喪失視線，移 動(dòng)機(jī)器人就可能停止接收姿態(tài)更新，并且可能需要暫停操作直至視線恢復(fù)為止。在沒有定 位的情況下，移動(dòng)機(jī)器人可能無法如期望那樣精確地穿過環(huán)境進(jìn)行導(dǎo)航。
[0004] 另外，在動(dòng)態(tài)環(huán)境中，推車、飛機(jī)、工作站、車輛、設(shè)備平臺(tái)、其它類型的裝置、操作 員或者其一些組合可能移動(dòng)。結(jié)果，移動(dòng)機(jī)器人可能無法僅僅依賴于它的周圍來移動(dòng)穿過 該種類型的環(huán)境或者充滿了雜物或者沒有有效分開或結(jié)構(gòu)化的環(huán)境。目前可用的移動(dòng)機(jī)器 人可能無法W期望的性能和效率的水平來操作或者在該些不同類型的環(huán)境中像期望那樣 安全地在人操作者周圍機(jī)動(dòng)。
[0005] 另外，在一些情況下，用于定位的設(shè)備或裝置可能比期望的更昂貴、更大或者更 重。在某些情況下，W期望的精度水平執(zhí)行定位所需的處理可能比期望的更耗時(shí)或者需要 更多處理資源。因此，將可取的是有一種考慮了上述問題中的至少一些問題W及其它可能 問題的方法和設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 在一個(gè)例示性實(shí)施方式中，一種設(shè)備可包括多個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)、修改器和姿態(tài)估計(jì)器。 所述多個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)可被配置為生成多個(gè)數(shù)據(jù)流。所述多個(gè)數(shù)據(jù)流可包括多個(gè)第一類型的數(shù) 據(jù)流W及多個(gè)第二類型的數(shù)據(jù)流。所述修改器可被配置為對(duì)所述多個(gè)第二類型的數(shù)據(jù)流 中的每一個(gè)應(yīng)用概率分布，W形成多個(gè)修改的數(shù)據(jù)流。所述姿態(tài)估計(jì)器可由移動(dòng)平臺(tái)機(jī)載 (onboard)，并且可被配置為接收并融合所述多個(gè)第一類型的數(shù)據(jù)流和所述多個(gè)修改的數(shù) 據(jù)流，W生成移動(dòng)平臺(tái)相對(duì)于移動(dòng)平臺(tái)周圍的環(huán)境的具有期望的精度水平的姿態(tài)估計(jì)。
[0007] 在另一例示性實(shí)施方式中，一種移動(dòng)平臺(tái)可包括基座、與所述基座相連的控制器 W及與所述基座相連的移動(dòng)系統(tǒng)。所述控制器還可被配置為從多個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)流， 其中數(shù)據(jù)流可包括多個(gè)第一類型的數(shù)據(jù)流w及多個(gè)第二類型的數(shù)據(jù)流。所述控制器可包括 修改器和姿態(tài)估計(jì)器。所述修改器可被配置為對(duì)所述多個(gè)第二類型的數(shù)據(jù)流中的每一個(gè)應(yīng) 用概率分布，W形成多個(gè)修改的數(shù)據(jù)流。所述姿態(tài)估計(jì)器可被配置為接收所述多個(gè)第一類 型的數(shù)據(jù)流W及所述多個(gè)修改的數(shù)據(jù)流。所述姿態(tài)估計(jì)器還可被配置為將所述多個(gè)數(shù)據(jù)流 融合在一起W生成移動(dòng)平臺(tái)相對(duì)于移動(dòng)平臺(tái)周圍的環(huán)境的具有期望的精度水平的姿態(tài)估 計(jì)。所述移動(dòng)系統(tǒng)可被配置為由所述控制器基于所述姿態(tài)估計(jì)來控制W使移動(dòng)平臺(tái)在所述 環(huán)境內(nèi)移動(dòng)。
[000引在另一例示性實(shí)施方式中，可提供一種在環(huán)境內(nèi)引導(dǎo)移動(dòng)平臺(tái)的方法?？衫枚?個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)生成多個(gè)第一類型的數(shù)據(jù)流W及多個(gè)第二類型的數(shù)據(jù)流。可對(duì)所述多個(gè)第二類 型的數(shù)據(jù)流中的每一個(gè)應(yīng)用概率分布，W形成多個(gè)修改的數(shù)據(jù)流。所述多個(gè)第一類型的數(shù) 據(jù)流W及所述多個(gè)修改的數(shù)據(jù)流可被融合W生成移動(dòng)平臺(tái)相對(duì)于移動(dòng)平臺(tái)周圍的環(huán)境的 具有期望的精度水平的姿態(tài)估計(jì)。
[0009] 所述特征和功能可在本公開的各種實(shí)施方式中獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)或者可在其它實(shí)施方 式中被組合，其中進(jìn)一步的細(xì)節(jié)可參照W下描述和附圖看出。
【附圖說明】
[0010] 例示性實(shí)施方式的特性帶來的新穎特征在所附權(quán)利要求書中被闡述。然而，通過 參考本公開的例示性實(shí)施方式的W下詳細(xì)描述并結(jié)合附圖閱讀，將最佳地理解例示性實(shí)施 方式W及其優(yōu)選使用模式、其它目的和特征，附圖中：
[0011] 圖1是根據(jù)例示性實(shí)施方式的框圖形式的環(huán)境的例示；
[0012] 圖2是根據(jù)例示性實(shí)施方式的框圖形式的多個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的例示；
[0013] 圖3是根據(jù)例示性實(shí)施方式的機(jī)載的多個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的組件W及機(jī)外（off-board) 的多個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的組件的例示；
[0014] 圖4是根據(jù)例示性實(shí)施方式的制造環(huán)境的例示；
[0015] 圖5是根據(jù)例示性實(shí)施方式的移動(dòng)機(jī)器人的例示；
[0016] 圖6是根據(jù)例示性實(shí)施方式的流程圖形式的生成移動(dòng)平臺(tái)在環(huán)境中的姿態(tài)估計(jì) 的處理的例示.
[0017] 圖7是根據(jù)例示性實(shí)施方式的流程圖形式的在制造環(huán)境內(nèi)引導(dǎo)移動(dòng)機(jī)器人的處 理的例示；
[001引圖8是根據(jù)例示性實(shí)施方式的框圖形式的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的例示；
[0019] 圖9是根據(jù)例示性實(shí)施方式的框圖形式的飛機(jī)制造和服務(wù)方法的例示擬及
[0020] 圖10是根據(jù)例示性實(shí)施方式的框圖形式的飛機(jī)的例示。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 例示性實(shí)施方式認(rèn)識(shí)并考慮到不同的因素。例如，例示性實(shí)施方式認(rèn)識(shí)并考慮到 可能可取的是有該樣一種方法和設(shè)備，其能夠針對(duì)制造環(huán)境內(nèi)的多個(gè)移動(dòng)平臺(tái)更精確且快 速地執(zhí)行定位。另外，例示性實(shí)施方式認(rèn)識(shí)并考慮到可能可取的是有該樣一種方法和設(shè)備， 其在移動(dòng)機(jī)器人上生成移動(dòng)機(jī)器人在環(huán)境內(nèi)的姿態(tài)估計(jì)。
[0022] 因此，例示性實(shí)施方式提供一種利用傳感器融合在移動(dòng)機(jī)器人上來生成移動(dòng)機(jī)器 人的姿態(tài)估計(jì)的方法和設(shè)備。由例示性實(shí)施方式提供的方法和設(shè)備可減少生成姿態(tài)估計(jì)所 需的時(shí)間，同時(shí)增加估計(jì)的精度。另外，由例示性實(shí)施方式提供的解決方案可比一些目前可 用的解決方案更簡單并且更具成本效益。
[0023] 現(xiàn)在參照附圖，具體地講，參照圖1，根據(jù)例示性實(shí)施方式描繪了環(huán)境的例示。在此 例示性示例中，環(huán)境100可W是可使用多個(gè)移動(dòng)平臺(tái)102的任何環(huán)境。如本文所用，"多個(gè)" 項(xiàng)目可W是一個(gè)或更多個(gè)項(xiàng)目。該樣，多個(gè)移動(dòng)平臺(tái)102可包括一個(gè)或更多個(gè)移動(dòng)平臺(tái)。
[0024] 在一個(gè)例示性示例中，環(huán)境100可采取正在制造對(duì)象103的制造環(huán)境101的形式。 對(duì)象103可采取多個(gè)不同的形式。例如（但不限于），對(duì)象103可采取n、蒙皮板（skin panel)、飛機(jī)的機(jī)翼、飛機(jī)的機(jī)身、建筑物的結(jié)構(gòu)部件、部件的組裝件或者一些其它類型的 對(duì)象。
[0025] 如所描繪的，移動(dòng)平臺(tái)104可W是多個(gè)移動(dòng)平臺(tái)102中的移動(dòng)平臺(tái)的一個(gè)實(shí)現(xiàn)方 式的示例。在此例示性示例中，移動(dòng)平臺(tái)104可采取移動(dòng)機(jī)器人106的形式。當(dāng)然，根據(jù)實(shí) 現(xiàn)方式，移動(dòng)平臺(tái)104可采取能夠至少部分地在環(huán)境100內(nèi)自主移動(dòng)的任何類型的平臺(tái)、結(jié) 構(gòu)、裝置或?qū)ο蟮男问健?br>[0026] 如所描繪的，移動(dòng)機(jī)器人106可包括基座108、移動(dòng)系統(tǒng)110、多個(gè)工具112和控制 器114。移動(dòng)系統(tǒng)110、多個(gè)工具112和控制器114可與基座108相連。如本文所用，當(dāng)一 個(gè)部件與另一部件"相連"時(shí)，在描繪的示例中所述相連是物理相連。
[0027] 例如（但不限于），通過將第一部件（例如，移動(dòng)系統(tǒng)110)固定到第二部件（例 如，基座108)、粘結(jié)到第二部件、安裝到第二部件、焊接到第二部件、緊固到第二部件和/或 W-些其它合適的方式連接到第二部件，第一部件可被視為與第二部件相連。第一部件還 可利用第=部件來連接到第二部件。另外，通過將第一部件作為第二部件的一部分和/或 作為第二部件的延伸來形成，第一部件可被視為與第二部件相連。
[002引移動(dòng)系統(tǒng)110可用于使移動(dòng)機(jī)器人106在環(huán)境100內(nèi)移動(dòng)。例如（但不限于），移 動(dòng)系統(tǒng)110可用于使移動(dòng)機(jī)器人106在環(huán)境101內(nèi)移動(dòng)。根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式，移動(dòng)系統(tǒng)110可 包括多個(gè)輪子、多個(gè)漉子、多個(gè)腿、多個(gè)全向輪化olonomicwheel)或者能夠提供移動(dòng)的其 它類型的裝置中的至少一個(gè)。
[0029] 如本文所用，與一列項(xiàng)目一起使用的短語"……中的至少一個(gè)"意指可使用所列項(xiàng) 目中的一個(gè)或更多個(gè)的不同組合，可僅需要所列項(xiàng)目中的一個(gè)。所述項(xiàng)目可W是特定對(duì)象、 東西或類別。換言之，"……中的至少一個(gè)（者）"意指項(xiàng)目的任何組合，或者可從列表中使 用多個(gè)項(xiàng)目，但是并不要求列表中的所有項(xiàng)目。
[0030] 例如，"項(xiàng)目A、項(xiàng)目B和項(xiàng)目C中的至少一個(gè)"可意指項(xiàng)目A;項(xiàng)目A和項(xiàng)目B;項(xiàng) 目B;項(xiàng)目A、項(xiàng)目B和項(xiàng)目C;或者項(xiàng)目B和項(xiàng)目C。在一些情況下，"項(xiàng)目A、項(xiàng)目B和項(xiàng)目 C中的至少一個(gè)"可意指（例如，但不限于）兩個(gè)項(xiàng)目A、一個(gè)項(xiàng)目B和十個(gè)項(xiàng)目C;四個(gè)項(xiàng) 目B和走個(gè)項(xiàng)目C;或者一些其它合適的組合。
[0031] 在此例示性示例中，多個(gè)工具112可用于在環(huán)境100內(nèi)執(zhí)行多個(gè)操作116。多個(gè)操 作116中的至少一個(gè)可對(duì)對(duì)象103執(zhí)行。多個(gè)操作116可包括（例如，但不限于）鉆孔操 作、緊固操作、砂光操作、涂裝操作、機(jī)加工操作、測試操作、成像操作或者一些其它類型的 操作中的至少一個(gè)。該樣，多個(gè)工具112可包括（例如，但不限于）鉆孔裝置、緊固裝置、砂 光工具、涂裝工具、流體分配系統(tǒng)、密封劑施加裝置、機(jī)加工裝置、銳削裝置、測試裝置、成像 裝置、掃描儀、標(biāo)記器、筆、標(biāo)簽施加器或者一些其它類型的工具中的至少一個(gè)。
[0032] 在此例示性示例中，控制器114可被配置為控制多個(gè)工具112中的至少一個(gè)的操 作。另外，控制器114可被配置為控制移動(dòng)系統(tǒng)110。具體地講，控制器114可控制移動(dòng)系 統(tǒng)110W使移動(dòng)機(jī)器人106在環(huán)境100中沿著路徑117移動(dòng)。路徑117可W至少部分地沿 著環(huán)境100的地面115。如本文所用，地面115可包括地板表面、橋面、由一個(gè)或更多個(gè)托盤 形成的表面、平臺(tái)表面、升降機(jī)地板、傳送帶表面、一些其它類型的表面或者其一些組合。
[0033] 路徑117可W是動(dòng)態(tài)更新的路徑，因?yàn)殡S著移動(dòng)機(jī)器人106移動(dòng)穿過環(huán)境100,控 制器114可更新路徑117。隨著移動(dòng)機(jī)器人106移動(dòng)穿過環(huán)境100,控制器114可更新路徑 117,W在W下至少一個(gè)方面幫助移動(dòng)機(jī)器人106 ;例如（但不限于）避開障礙物、圍繞環(huán)境 100內(nèi)新放置或移動(dòng)的對(duì)象移動(dòng)、對(duì)將由移動(dòng)機(jī)器人106執(zhí)行的多個(gè)操作116的變化作出響 應(yīng)、圍繞位于環(huán)境100中或者在環(huán)境100內(nèi)四處移動(dòng)的操作員機(jī)動(dòng)、或者對(duì)環(huán)境100內(nèi)的一 些其它類型的新情況或變化的情況作出響應(yīng)?？刂破?14可使用定位來幫助對(duì)移動(dòng)機(jī)器人 106進(jìn)行導(dǎo)航。
[0034] 如所描繪的，控制器114可包括（例如，但不限于）姿態(tài)估計(jì)器118和修改器120。 姿態(tài)估計(jì)器118可生成移動(dòng)機(jī)器人106的姿態(tài)估計(jì)122。姿態(tài)估計(jì)122可W是移動(dòng)機(jī)器人 106在環(huán)境100內(nèi)的姿態(tài)的估計(jì)。如本文所用，動(dòng)機(jī)器人106的姿態(tài)可包括相對(duì)于環(huán)境100 的參考坐標(biāo)系124的移動(dòng)機(jī)器人106的位置或移動(dòng)機(jī)器人106的取向中的至少一個(gè)。因此， 姿態(tài)估計(jì)122可包括相對(duì)于環(huán)境100的參考坐標(biāo)系124的移動(dòng)機(jī)器人106的位置估計(jì)121 和取向估計(jì)123中的至少一個(gè)。
[0035] 移動(dòng)機(jī)器人106可被配置為在環(huán)境100中利用六個(gè)自由度來移動(dòng)。因此，姿態(tài)估計(jì) 122可W是移動(dòng)機(jī)器人106的六自由度化Do巧姿態(tài)的估計(jì)。在一些情況下，姿