CN105262982A - 机器人控制系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种机器人控制系统。所述机器人控制系统包括：移动机器人，包括至少一个相机；控制器，其中，所述控制器被配置为基于由所述至少一个相机捕捉并被输出到所述控制器的当前图像的数据传输速率，将用于调节将从所述至少一个相机发送到所述控制器的下一图像的分辨率的信号发送到所述移动机器人，其中，所述移动机器人被配置为基于用于调节下一图像的分辨率的信号调节下一图像的分辨率。

Description

机器人控制系统
本申请要求于2014年7月9日提交到韩国知识产权局的第10-2014-0086157号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的公开通过引用完整地包含于此。
技术领域
与示例性实施例一致的设备和方法涉及一种机器人控制系统，更具体地讲，涉及一种将实时取景运动图像数据从移动机器人发送到远程控制中心的控制装置并通过控制装置将实时取景运动图像数据输出到显示装置的机器人控制系统。
背景技术
典型的机器人控制系统包括移动机器人以及包括在远程控制中心中的控制装置。
移动机器人通过无线通信将实时取景运动图像数据发送到远程控制中心的控制器。
控制装置通过与移动机器人的无线通信将实时取景运动图像数据输出到显示装置。此外，根据从用户输入装置输出的驱动信号，控制器将远程控制信号发送到移动机器人。
详细地，移动机器人具有两种操作模式：一种操作模式是自动操作模式，另一种操作模式是远程控制操作模式。
在远程控制操作模式的情况下，移动机器人通过远程控制中心中的用户输入而被远程控制。这里，用于捕捉移动机器人周围环境的图像的相机附着到移动机器人，以使移动机器人的控制器将通过相机获得的实时取景运动图像数据发送到远程控制中心的控制器。因此，远程控制中心的控制器控制显示装置显示表现移动机器人周围环境的实时取景运动图像。同时，用户在观看表现移动机器人周围环境的实时取景运动图像的同时操作用户输入模块。远程控制中心的控制器响应于从用户输入装置输出的驱动信号而产生远程控制信号，并且这种远程控制信号通过远程控制中心的天线被发送到移动机器人。因此，移动机器人响应于发送的远程控制信号而移动。
关于将实时取景运动图像数据从移动机器人发送到远程控制中心的控制器，实时取景运动图像数据的传输速率可能根据周围环境在至少一个信道中突然改变。这里使用的术语“周围环境”表示周围亮度、将被相机捕捉的对象以及将被捕捉的对象的模式。
在实时取景运动图像数据的传输速率突然上升的情况下，由于传输能力的限制，至少部分实时取景运动图像数据可能在传输期间丢失。因此，显示在包括在远程控制中心中的显示装置上的实时取景运动图像数据也会变得失真。也就是说，可能发生会妨碍用户流畅地控制移动机器人的问题。
现有技术中的这种问题通过发明人得出本发明构思而被解决。因此，在应用本发明构思之前，这些问题不能被简单地当作公众所熟知的信息。
发明内容
一个或更多个示例性实施例提供一种通过消除显示在包括在远程控制中心中的显示装置上的图像(诸如实时取景运动图像数据)的失真而使用户流畅地控制移动机器人的机器人控制系统。
本发明构思的示例性实施例的各种方面将在下面的描述中被部分地阐明，并且部分地通过描述将是清楚的，或者可通过实施示例性实施例而被了解。
根据一个或更多个示例性实施例，提供一种可包括移动机器人和控制器的机器人控制系统。
所述控制器可基于由至少一个相机捕捉并被输出到所述控制器的当前图像的数据传输速率，将用于调节将从所述至少一个相机发送到所述控制器的下一图像的分辨率的信号发送到所述移动机器人。
所述移动机器人可基于用于调节下一图像的分辨率的信号调节下一图像的分辨率。
下一图像的分辨率可被调节为与当前图像的数据传输速率成反比。所述至少一个相机可包括多个相机，所述多个相机被配置为分别捕捉多个当前图像并通过多个信道将捕捉的多个当前图像输出到所述控制器，其中，所述多个当前图像中的每个当前图像具有针对所述多个信道中的每个信道的重要程度，其中，下一图像的分辨率基于针对每个信道的重要程度而被调节。下一图像的针对每个信道的分辨率可被调节为与当前图像的针对每个信道的数据传输速率成反比。
因此，即使在当前图像的数据传输速率突然上升的情况下，也可在传输期间防止图像数据丢失。因此，还可防止显示在包括在远程控制中心中的显示器上的图像的失真。也就是说，用户可流畅地控制移动机器人。
附图说明
通过以下结合附图对示例性实施例进行的描述，这些和/或其他方面将变得清楚和更容易理解，在附图中：
图1是示出根据示例性实施例的机器人控制系统的示图；
图2是示出根据示例性实施例的图1的移动机器人的主要配置的示图；
图3是用于解释根据示例性实施例的包括在图1的远程控制中心中的控制器的操作步骤的流程图；
图4是用于解释根据示例性实施例的包括在图2的移动机器人中的控制器的操作步骤的流程图；
图5是示出根据示例性实施例的根据时间与一个信道的实时取景运动图像数据相关联并且通过反复执行图3的步骤S301获得的传输速率的曲线图；
图6示出根据示例性实施例的用于执行图3的步骤S303的查找表(LUT)的示例；
图7示出根据示例性实施例的用于执行图3的步骤S303的LUT的另一示例。
具体实施方式
现在将详细参考附图中示出的示例性实施例，其中，相同的参考标号始终表示相同的元件。就这一点而言，示例性实施例可具有不同的形式，并且不应被解释为限于在这里阐明的描述。因此，以下仅通过参考附图描述示例性实施例，以解释本发明构思的各种方面。
参考描述和用于示出示例性实施例的附图以获得充分的理解、优点以及通过实施方式实现的目的。在描述中，当现有技术的特定详细解释被认为对本领域普通技术人员而言可能是显然时，将省略现有技术的特定详细解释。
尽管参照本发明构思的示例性实施例具体示出和描述本发明构思，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离由权利要求限定的本发明构思的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。
图1是示出根据本发明构思的示例性实施例的机器人控制系统1的示图。图2是示出图1的移动机器人12的主要配置的示图。
参照图1和图2，机器人控制系统1包括用户输入模块112、控制器113和根据示例性实施例的移动机器人12。
包括在远程控制中心11中的用户输入模块112根据用户输入产生驱动信号。用户输入模块112包括转向模块、加速器、制动器和齿轮变速模块。也就是说，驱动信号可以是用于转向、加速、制动和齿轮变速控制的信号。
包括在远程控制中心11中的控制器113(例如，控制计算机)响应于从用户输入模块112输出的驱动信号产生远程控制信号。
然后，移动机器人12根据从控制器113输出的远程控制信号移动。
详细地，用于捕捉移动机器人12周围环境的图像的相机123附着到移动机器人12，并且移动机器人12的控制器201通过无线通信接口206和天线124将从相机123获得的实时取景运动图像数据发送到远程控制中心11的控制器113。
远程控制中心11的控制器113处理从天线114输出的实时取景运动图像数据的信号，并基于处理后的信号在显示器115上显示表现移动机器人12周围环境的运动图像。因此，用户在观看显示在显示器115上的表现移动机器人12周围环境的运动图像的同时操作用户输入模块112。
远程控制中心11的控制器113响应于从用户输入模块112输出的驱动信号产生远程控制信号。产生的远程控制信号通过远程控制中心的天线114被无线地发送到移动机器人12。
然后，移动机器人12根据接收到的远程控制信号移动。也就是说，移动机器人12的控制器201被配置为根据从移动机器人的天线124和无线通信接口206接收到的远程控制信号控制跟踪驱动模块203的操作。
跟踪驱动模块203被配置为根据从控制器201输出的驱动控制信号，使用例如转向模块、加速器、制动器和齿轮变速模块来驱动跟踪机构。也就是说，从控制器201输出并被输入到跟踪驱动模块203的跟踪控制信号可包括用于转向、加速、制动和齿轮变速的控制信号。这里，跟踪驱动模块203的转向模块、加速器、制动器和齿轮变速模块在它们各自的功能上可对应于包括在远程控制中心11中的用户输入模块112的转向模块、加速器、制动器和齿轮变速模块。
在示例性实施例中，用于检测对象的位置的多个传感器121被附着到移动机器人12，并且移动机器人12的控制器201根据关于由传感器121(例如，激光传感器)检测到的对象的位置的信息创建路径，其中，移动机器人12可沿着所述路径行驶。此外，移动机器人的控制器201根据关于由传感器121检测到的对象的位置的信息创建驱动模式期间的驱动导航图。这里使用的术语“驱动导航图”表示诸如“基于网格的感知成本图”的成本图。成本图被配置为首先设置目标区域，然后将其余区域设置为可用行驶区域。
在机器人控制系统1中，远程控制中心11的控制器113根据从移动机器人12输出的图像数据的传输速率将用于调节图像(例如，实时取景运动图像)的分辨率的信号发送到移动机器人。这里，分辨率被调节的图像可以是在下一时间单元从移动机器人12发送到远程控制中心11的图像，并且传输速率被测量的图像数据可以是在当前时间单元由移动机器人12的相机123捕捉并被发送到远程控制中心11的图像数据。此外，分辨率被调节并且传输速率被测量的图像可以不限于运动图像，而是可以涵盖静止图像。
移动机器人12的控制器201根据从控制器113输出的用于调节图像的分辨率的信号调节将被发送到控制器113的实时取景运动图像数据的分辨率。
这里，将被发送到控制器113的实时取景运动图像数据的分辨率被设置为与当前传输速率成反比。
此外，实时取景运动图像数据被配置为具有针对包括在机器人控制系统中的多个信道中的每个信道的重要程度。例如，在附着到移动机器人12的相机123的视频信道中，前方相机具有最高的重要程度，后方相机具有第二高的重要程度，左方相机具有第三高的重要程度，右方相机具有第四高的重要程度。因此，实时取景运动图像数据的分辨率根据针对每个信道的重要程度被设置(参见图7)。
图3是用于解释图1的远程控制中心11的控制器113的操作步骤的流程图。参照图1至图3，远程控制中心的控制器113的操作步骤可如下来解释。也就是说，远程控制中心的控制器113将实时取景运动图像数据输出在显示器115上以执行以下操作，其中，实时取景运动图像数据从移动机器人12的控制器201被输出。
远程控制中心11的控制器113被配置为测量从移动机器人12输出的实时取景运动图像数据针对每个信道的传输速率(步骤S301)。
接下来，远程控制中心11的控制器113根据针对每个信道测量的传输速率将用于调节分辨率的信号发送到移动机器人12(步骤S303)。
同时，远程控制中心11的控制器113确定是否从用户输入模块112输出了任何驱动信号(步骤S305)。
在步骤S305中，如果已经从用户输入模块112输出了驱动信号，则远程控制中心11的控制器113响应于该驱动信号将远程控制信号发送到移动机器人12(步骤S307)。
反复执行步骤S301至S307，直到结束信号被产生(步骤S309)。
图4是用于解释移动机器人12的控制器201的操作步骤的流程图。参照图1、图2和图4，移动机器人12的控制器201的操作步骤可如下来解释。
移动机器人12的控制器201将实时取景运动图像数据发送到远程控制中心11的控制器113，其中，通过根据从远程控制中心11的控制器113输出的远程控制信号移动的相机123来获得实时取景运动图像数据(步骤S401)。
此外，当接收到从远程控制中心11的控制器113输出的用于分辨率调节的信号时(步骤S403)，移动机器人12的控制器201根据接收到的用于分辨率调节的信号来调节将被发送到远程控制中心11的控制器113的实时取景运动图像数据的分辨率(步骤S405)。
反复执行步骤S401至S405，直到结束信号被产生(步骤S407)。
参照图3和图4中示出的操作，关于将实时取景运动图像数据从移动机器人12发送到控制器113，将被发送的运动图像数据的分辨率可根据当前传输速率被自动地调节。例如，将被发送的运动图像数据的分辨率可与当前传输速率成反比地自动调节。
就这一点而言，即使在实时取景运动图像数据的传输速率根据图像被捕捉而突然上升的情况下，也可防止在传输期间由于传输能力的限制而可能发生的数据遗漏。因此，还可防止显示在远程控制中心11的显示器115上的实时取景运动图像数据的失真。也就是说，用户可流畅地控制移动机器人12。
图5是示出根据时间与一个信道的实时取景运动图像数据相关联并且通过反复执行图3的步骤S301获得的传输速率的曲线图。
参照图1、图2和图5，关于将实时取景运动图像数据从移动机器人12发送到远程控制中心11的控制器113，确认与一个信道相关联的传输速率可根据周围环境突然改变。这里，在此使用的术语“周围环境”表示周围亮度、对象以及将被拍摄的对象的模式。例如，测量的传输速率显示在1658至1661秒的时间段和1669至1671秒的时间段期间突然改变。
如在1658至1659秒的时间段期间测量的这种传输速率的突然上升的情况下，数据丢失的问题可能由于传输能力的限制而发生。因此，显示在显示器115上的实时取景运动图像可能变得失真。也就是说，可能发生会妨碍用户流畅地控制移动机器人的问题。
图6示出用于执行图3中的步骤S303的查找表(LUT)的示例。
参照图6，将被发送的实时取景运动图像数据的分辨率被设置为与当前传输速率成反比。
在图6的示例性实施例中，不是根据针对每个信道的重要程度来配置实时取景运动图像数据。例如，在附着到移动机器人12的相机123的视频信道中，前方相机信道、后方相机信道、左方相机信道和右方相机信道的重要程度彼此相同。
因此，针对每个信道的实时取景运动图像数据被配置为仅具有基于任意一个相机信道的传输速率(Mbps：每秒兆比特)的一个分辨率。
图7示出用于执行图3中的步骤S303的LUT的另一示例。
参照图7，将被发送的实时取景运动图像数据的分辨率被设置为与当前传输速率成反比。
在图7的示例性实施例中，实时取景运动图像数据根据针对每个信道的重要程度来配置。例如，在附着到移动机器人12的相机123的视频信道中，前方相机信道(第一信道)具有最高的重要程度，后方相机信道(第二信道)具有第二高的重要程度，左方相机信道(第三信道)具有第三高的重要程度，右方相机信道(第四信道)具有第四高的重要程度。
因此，针对每个信道的实时取景运动图像数据被配置为根据不同的重要程度而具有不同的分辨率。也就是说，实时取景运动图像数据的分辨率基于任意一个相机信道的传输速率(Mbps：每秒兆比特)针对每个信道被不同地设置。
换句话说，针对每个信道的实时取景运动图像数据的分辨率与针对每个信道的实时取景运动图像数据的传输速率成反比，并且与针对每个信道的重要程度成正比。
如上所述，机器人控制系统可在将数据从移动机器人发送到控制装置时，根据当前传输速率自动地调节实时取景运动图像数据的分辨率。例如，将被发送的实时取景运动图像数据的分辨率可与当前传输速率成反比地自动调节。
因此，即使在运动图像数据的传输速率根据图像被捕捉而突然上升的情况下，也可防止在传输期间由于传输能力的限制而可能发生的数据丢失。因此，还可防止显示在远程控制中心11的显示器115上的实时取景运动图像数据的失真。也就是说，用户可流畅地控制移动机器人12。
应该理解，这里描述的示例性实施例应该仅以描述性意义来考虑，而不是出于限制的目的。每个示例性实施例中的特征或方面的描述通常应该被考虑为可用于其他示例性实施例中的其他相似特征或方面。
尽管已经参照附图描述了一个或更多个示例性实施例，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离由权利要求限定的本发明构思的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims (19)

1.一种机器人控制系统，包括：
移动机器人，包括至少一个相机；
控制器，
其中，所述控制器被配置为基于由所述至少一个相机捕捉并被输出到所述控制器的当前图像的数据传输速率，将用于调节将从所述至少一个相机发送到所述控制器的下一图像的分辨率的信号发送到所述移动机器人，
其中，所述移动机器人被配置为基于用于调节下一图像的分辨率的信号调节下一图像的分辨率。
2.如权利要求1所述的机器人控制系统，其中，下一图像的分辨率被调节为与当前图像的数据传输速率成反比。
3.如权利要求1所述的机器人控制系统，其中，所述至少一个相机包括多个相机，所述多个相机被配置为分别捕捉多个当前图像并通过多个信道将捕捉的多个当前图像输出到所述控制器，
其中，所述多个当前图像中的每个当前图像具有针对所述多个信道中的每个信道的重要程度，
其中，下一图像的分辨率基于针对每个信道的重要程度而被调节。
4.如权利要求3所述的机器人控制系统，其中，下一图像的针对每个信道的分辨率被调节为与当前图像的针对每个信道的数据传输速率成反比。
5.如权利要求4所述的机器人控制系统，其中，下一图像的针对每个信道的分辨率被调节为与重要程度成正比。
6.如权利要求1所述的机器人控制系统，还包括：用户输入模块，被配置为根据用户输入来产生驱动信号。
7.如权利要求6所述的机器人控制系统，其中，所述控制器被配置为根据从所述用户输入模块输出的驱动信号来产生远程控制信号，
其中，所述移动机器人被配置为根据从所述控制器输出的远程控制信号来操作。
8.一种控制设备，包括：
通信模块，被配置为接收分别由至少一个相机捕捉的至少一个图像的数据；
控制器，被配置为基于由所述至少一个相机中的每个相机捕捉并且被输出到所述控制器的当前图像的数据传输速率，将用于调节将从所述至少一个相机中的每个相机发送到所述控制器的下一图像的分辨率的至少一个信号发送到所述至少一个相机。
9.如权利要求8所述的控制设备，其中，下一图像的分辨率被调节为与当前图像的数据传输速率成反比。
10.如权利要求8所述的控制设备，其中，所述至少一个相机包括多个相机，所述多个相机被配置为分别捕捉多个当前图像并通过多个信道将捕捉的多个当前图像输出到所述控制器，
其中，所述多个当前图像中的每个当前图像具有针对所述多个信道中的每个信道的重要程度，
其中，下一图像的分辨率基于针对每个信道的重要程度而被调节。
11.如权利要求10所述的控制设备，其中，下一图像的针对每个信道的分辨率被调节为与当前图像的针对每个信道的数据传输速率成反比。
12.如权利要求11所述的控制设备，其中，下一图像的针对每个信道的分辨率被调节为与重要程度成正比。
13.一种控制系统，包括：
如权利要求8所述的控制设备，
所述至少一个相机，被配置为捕捉至少一个图像的数据并将所述至少一个图像的数据发送到所述控制设备，并且基于从所述控制设备接收到的用于调节下一图像的分辨率的信号来调节下一图像的分辨率。
14.一种控制至少一个相机的方法，所述方法包括：
分别从所述至少一个相机接收由所述至少一个相机捕捉的至少一个图像的数据；
基于由所述至少一个相机中的每个相机捕捉并被输出到控制器的当前图像的数据传输速率，将用于调节将从所述至少一个相机中的每个相机发送到所述控制器的下一图像的分辨率的至少一个信号发送到所述至少一个相机。
15.如权利要求14所述的方法，其中，下一图像的分辨率被调节为与当前图像的数据传输速率成反比。
16.如权利要求14所述的方法，其中，所述至少一个相机包括多个相机，所述多个相机被配置为分别捕捉多个当前图像并通过多个信道将捕捉的多个当前图像输出到所述控制器，
其中，所述多个当前图像中的每个当前图像具有针对所述多个信道中的每个信道的重要程度，
其中，下一图像的分辨率基于针对每个信道的重要程度而被调节。
17.如权利要求16所述的方法，其中，下一图像的针对每个信道的分辨率被调节为与当前图像的针对每个信道的数据传输速率成反比。
18.如权利要求17所述的方法，其中，下一图像的针对每个信道的分辨率被调节为与重要程度成正比。
19.如权利要求14所述的方法，还包括：
捕捉所述至少一个图像的数据并将所述至少一个图像的数据发送到所述控制器；
基于从所述控制器接收的用于调节下一图像的分辨率的信号来调节下一图像的分辨率。
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