CN101344790A

CN101344790A - 用于限定机器人工作区域的系统和方法

Info

Publication number: CN101344790A
Application number: CNA2007100252407A
Authority: CN
Inventors: 汤进举; 郑德钦
Original assignee: Ecovacs Robotics Suzhou Co Ltd
Current assignee: Ecovacs Robotics Suzhou Co Ltd
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2007-07-09
Publication date: 2009-01-14

Abstract

本发明是有关一种用于限定机器人工作区域的系统和方法，包括有：一可移动的机器人；该可移动的机器人，包括：一第一信号发射单元，和一第二信号接收单元，以及控制机器人运动的一控制单元；一便携式应答器，包括：一第一信号接收器，用于主要接收一限制区域内的机器人发射的第一发射信号，该限制区域形成一被引导的虚拟定向障碍，当第一信号接收器接收到第一发射信号时，便携式应答器就发射一第二发射信号；由此，当一旦机器人检测器检测到第二发射信号即行回避该虚拟定向障碍，该机器人控制单元执行一算法，该算法包括机器人转向或后退步骤，直到检测器不再接收到第一发射信号为止。

Description

用于限定机器人工作区域的系统和方法

技术领域

本发明涉及机器人工作区域，特别是指一种用于限定机器人工作区域的系统和方法。

背景技术

在现有技术中，多种系统用于将机器人限制在特定的物理空间中，以执行某些工作。例如，维护草皮，清洁地板，检查，运输及娱乐，需要机器人在一定局限的范围内运转来执行工作。

例如，一吸尘机器人在一房间内工作，在完成第一个房间的吸尘之前，可能会不经意的从一个房间跑到另一个房间。一种解决的方法是限制该机器人在第一个房间内，通过关闭所有的房门从物理上避免该机器人离开第一个房间。但是在很多房子里，房间由开放的走廊隔开，房门或其物理的障碍物不易放置在机器人的出口路径上。同样的，消费者可能希望该机器人仅在单独开放房间的部分区域工作，因而让该机器人工作整个房间会降低效率。

现有技术中，如，CN1241080C公开了一种用于机器人定位和制约的方法及系统，其技术核心是有一个便携式障碍信号传送器，沿一轴发射制约射束，形成一被引导的障碍，当机器人检测到该障碍便避开而不超越.这种工作方式只要便携式障碍信号传送器的电池电源开关一开，就发射制约射束，形成被引导的障碍，不论机器人是否接近该障碍，一直在耗电。而，CN1866046A针对上述问题作了稍微改进，公开了一种虚拟墙系统，其技术核心是有一个机器人信号发射器的一側面不断发出信号，另有一虚拟墙产生装置，虚拟墙产生装置接收信号，当它接收到机器人的信号后，定向发射超声波，形成一被引导的障碍，机器人检测到该障碍便避开而不超越.这种工作方式只有机器人接近该障碍时，虚拟墙产生装置才有信号发出，这样，电池消耗减少，使用时间可延长。但是，由于机器人仅向一側发出信号，而虚拟墙产生装置的定向凹口，用户放置时不一定对向机器人发射或接收信号側，造成虚拟墙失效，另外，当机器人不在虚拟墙产生装置的凹口方向行进时，有可能碰撞虚拟墙产生装置而使它移位，对用户又要求将虚拟墙产生装置放到墙角.

针对上述缺点，我司发明人对其进行了改进及实验，具体发明内容如下：

发明内容

本发明的目的是提供一种用于限定机器人工作区域的系统，包括：一可移动的机器人；该可移动的机器人，包括：一第一信号发射单元，用于发射全方位信号，和一第二信号接收单元，用于接收全方位信号，以及控制机器人运动的一控制单元；一便携式应答器，包括：一第一信号接收器，用于主要接收一限制区域内的机器人发射的第一发射信号，该限制区域形成一被引导的虚拟定向障碍，当第一信号接收器接收到第一发射信号时，便携式应答器的第二信号发射器就发射一第二发射信号；由此，当一旦机器人第二接收单元检测到第二发射信号即行回避该定向障碍，该机器人控制单元执行一算法，该算法包括机器人转向步骤，直到第一信号接收器不再接收到第一发射信号为止。

本发明的目的是提供一种用于限定机器人工作区域的系统，包括：一可移动的机器人；该可移动的机器人，包括：一第一信号发射单元，和一第二信号接收单元，以及控制机器人运动的一控制单元；一便携式应答器，包括：一第一信号接收器，用于主要接收一限制区域内的机器人发射的第一发射信号，该限制区域形成一被引导的虚拟定向障碍，当第一信号接收器接收到第一发射信号时，便携式应答器的第二信号发射器就发射一第二发射信号；由此，当一旦机器人第二信号接收单元检测到第二发射信号即行回避该定向障碍，该机器人控制单元执行一算法，该算法包括机器人后退步骤，直到第一信号接收器不再接收到第一发射信号为止。

本发明的目的是提供一种用于限定机器人工作区域的方法，包括下列步骤：(a)提供一第一信号发射单元，用于发射第一发射信号；(b)提供一第一信号接收器，用于主要接收一限制区域内的机器人发射的第一发射信号，该限制区域形成一被引导的虚拟定向障碍；(c)提供一第二信号发射器，当第一信号接收器检测到第一发射信号时，便携式应答器就发射一第二发射信号；(d)该机器人提供一第二信号接收单元，该第二信号接收单元用于接收第二发射信号；(e)在该机器人上提供机动性的装置，使该机器人可回转到至少一个方向上；(f)当一旦机器人第二信号接收单元接收到第二发射信号时，通过将机器人移动到一新的方向上而回避上述被引导的障碍

附图说明

附图1为本发明的实施例一较佳实施例示意图。

其中：10机器人 12第一信号发射单元 13第二信号接收单元

14控制单元 15转向装置

20应答器 21第一信号接收器 22第二信号发射器

23第三信号接收器 24虚拟定向障碍 25定向光导

具体实施方式

实施例一

参见附图1所示，机器人虚拟墙系统主要包括机器人10和应答器20，其中：

该机器人10具有一转向装置15，以及具有一控制单元14连接于该转向装置15，用于控制该转向装置15的转向，以及具有一第一信号发射单元12，用于发射大体上全方位的信号，该第一信号发射单元12分布于该机器人的侧壁，以及具有第二信号接收单元13，用于接收大体上全方位的信号。

该应答器20，具有一第一信号接收器21，用于主要接收一限制区域内的机器人发射的第一发射信号12，该限制区域形成一被引导的虚拟定向障碍24，以及具有一第二信号发射器22，用于发射大体上全方位的信号，当第一信号接收器21检测到第一信号发射单元12发射的信号时，该便携式应答器20的第二信号发射器22就发射该第二发射信号，还包括有一第三信号接收器23，用于接收大体上全方位近距离的信号。

由于来自阳光或其它红外线装置的潜在干扰，大部份的红外线装置，如遥控器，个人数字助理以及其它红外线通讯装置，调制其发射信号。因此，这些第一信号发射单元12的红外线发射频率与第一信号接收器21、第三信号接收器23的红外线接收频率相同，而第二信号接收单元13红外线接收频率与第二信号发射器22的红外线发射频率相同，为了防止各自的红外线频率受到干扰，例如，第一信号发射单元12、第一信号接收器21以及第三信号接收器23的红外线频率为38kHz，而第二信号接收单元13与第二信号发射器22的红外线频率为45KHz，避免相互之间收发信息的干扰。

本发明优选的实施例中，一第一信号发射单元12发射的信号为红外线信号，以及第二信号发射器22的发射信号也为红外线信号，当然本发明的系统和方法也可以使用其它信号，如激光、无线电波，超声波等。

如附图1所示，该虚拟定向障碍24用来分隔空间为两个不同的区域，该应答器20具有一第一信号接收器21，当该第一信号接收器21接收到第一红外线信号时，该第二信号发射器22立即发射红外线信号给该机器人10的第二信号接收单元13，触发该机器人20进行回避。在以优选的实施例中，此行为会使该机器人10在原地自转向左，直到该第一信号接收器21接收的信号降至可检测的级别以下。然后机器人恢复先前运动，在此实施例中，该第一信号接收器21为一定向光导25，该定向光导25形成接收的区域为虚拟定向障碍24，该定向光导25呈喇叭型，当该定向光导25接收到较高强度的第一红外线信号时，该机器人10原地自转，当该机器人10转至该定向光导25接收的第一红外线信号强度减弱区时，该机器人10就向前移动，直至远离该虚拟定向障碍24。

在另一优选实施例中，该机器人10移动至该应答器20附近，为防止该机器人10碰撞该应答器20，该应答器20还提供了一第三信号接收器23，用于接收大体上全方位近距离的第一信号发射单元12发射的红外线信号。当该第三信号接收器23接收到第一信号发射单元12发射较高强度的红外线信号时，该第二信号发射器22立即发射第二红外线信号至该机器人10，当一旦该机器人10的第二信号接收单元13检测到第二发射信号即行回避该应答器20，该机器人10的控制单元14执行一算法，该算法包括机器人10转向或后退步骤，直到第三信号接收单元23不再接收到该第一发射信号为止。

在另一优选实施例中，该机器人10转至该定向光导25接收的第一红外线信号消失时，该机器人10会多回转20度，在该实施例中，任意选定的回转量视特殊的机器人10和应用情况而定。该多出的回转量，避免使该机器人10在离开该虚拟定向障碍24后，立即又遭遇该虚拟定向障碍24，对于不同的应用而言，该多余的回转量(线性移动或回转)可为一既定的距离或时间，或者另外的方式来实现。

在其它实施例中，有多个该应答器20放置于机器人10的工作区域的一条边线的起点或两条边线的交点上，并使该应答器20的一组或多组定向接收信号装置转动到沿边线处，形成虚拟定向障碍24；该机器人10在行进中不断发出全方位的第一红外线信号，当行进到该虚拟定向障碍24附近时，该应答器20定向接收到该第一红外线信号，并且同时应答一第二红外线信号，当该机器人10收到该第二红外线信号时，该机器人10就即刻后退或者转向，直到不再接收到该第二红外线信号为止，这种主从通讯的工作方式以及该应答器20接收询问信号的方向性就限定了该机器人10的工作区域。这种工作方式使该应答器20平时无红外线信号发射，只有当该机器人10到了该虚拟定向障碍24时，该应答器20才有红外线信号发射，使该机器人10不要超越该虚拟定向障碍24。所以，使用该应答器20特别省电，如果该应答器20使用电池供电，则电池的使用时间将大大的延长。另外，该应答器20上可以设置多组第一信号接收器21，并且该第一信号接收器21可以调节，即同时使用多个该虚拟定向障碍24来限制该机器人10的工作区域。

以上所述的仅为本发明的较佳实施例，凡是未脱离本发明技术方案内容的实施例均为本发明保护的范围。

Claims

1.一种用于限定机器人工作区域的系统，包括：

一可移动的机器人；

该可移动的机器人，包括：一第一信号发射单元，和一第二信号接收单元，以及控制机器人运动的一控制单元；

一便携式应答器，包括：至少有一个第一信号接收器，用于主要接收一限制区域内的机器人发射的第一发射信号，该限制区域形成一被引导的虚拟定向障碍，当第一信号接收器接收到第一发射信号时，便携式应答器的第二信号发射器就发射一第二发射信号；

由此，当一旦机器人第二信号接收单元检测到第二发射信号即行回避该虚拟定向障碍，该机器人控制单元执行一算法，该算法包括机器人转向或后退步骤，直到第一信号接收器不再接收到第一发射信号为止。

2.如权利要求1所述的用于限定机器人工作区域的系统，其中该算法还包括在第二信号接收器不再接收到第二发射信号后，做至少一次定量回转的步骤。

3.如权利要求2所述的用于限定机器人工作区域的系统，其中该算法还包括决定是否朝一般的顺时针或逆时针方向回转的步骤。

4.如权利要求3所述的用于限定机器人工作区域的系统，其中该决定是否朝一般的顺时针或逆时针方向回转的步骤，还包括随即选定方向的功能。

5.如权利要求4所述的用于限定机器人工作区域的系统，其中该决定是否朝一般的顺时针或逆时针方向回转的步骤，还包括在随即选定方向向前，朝同一方向回转两次。

6.如权利要求1所述的用于限定机器人工作区域的系统，其中该第一信号接收器有一定向光导，该定向光导为喇叭形。

7.如权利要求1所述的用于限定机器人工作区域的系统，其中该第一信号发射单元，用于发射大体上全方位的信号。

8.如权利要求1所述的用于限定机器人工作区域的系统，其中该第二信号接收单元，用于接收大体上全方位的信号。

9.如权利要求1所述的用于限定机器人工作区域的系统，其中该便携式应答器还包括有一第三信号接收器，用于接收大体上全方位近距离的信号。

10.如权利要求1所述的用于限定机器人工作区域的系统，其中该第一信号

发射单元发射一红外线频率的调制信号。

11.一种用于限定机器人工作区域的方法，包括下列步骤：

(a)该机器人提供一第一信号发射单元，用于发射第一发射信号

(b)该应答器提供一第一信号接收器，用于主要接收一限制区域内的机器人发射的第一发射信号，该限制区域形成一被引导的虚拟定向障碍

(c)该应答器提供一第二信号发射器，当第一信号接收器检测到第一发射信号时，便携式应答器就发射一第二发射信号

(d)该机器人提供一第二信号接收单元，该第二信号接收单元用于接收第二发射信号

(e)在该机器人上提供机动性的装置，使该机器人可回转到至少一个方向上

(f)当一旦机器人第二信号接收单元接收到第二发射信号时，通过将机器人移动到一新的方向上而回避上述被引导的虚拟定向障碍

12.如权利要求10所述的用于限定机器人工作区域的方法，其中该第一发射信号为一红外频率的调制信号。