CN106248074A - 一种用于确定机器人位置的路标、设备及区分标签的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于确定机器人位置的路标、设备以及区分路标中不同功能的标签的方法，其中所述路标由一个以上的不同功能的标签组成，所述标签由一个以上的标记组成，所述标记上涂覆有可激发出特定波长的光的转换材料，或者由所述转换材料制成。可以采用激发光激发所述转换材料以使其发出发射光，通过采集该发射光对路标进行识别，可以有效减少识别路标时受到的干扰。

Description

一种用于确定机器人位置的路标、设备及区分标签的方法
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别涉及到一种用于确定机器人位置的路标、设备以及区分路标中不同功能的标签的方法。
背景技术
机器人在移动时，需要确定自己在地图中的位置以进行路径规划，常用的确定位置的方法是采用人工路标。
常用的人工路标包括被动式路标和主动式路标。其中主动式路标是指路标内设有光源，机器人通过采集光源发射的光能够有效识别路标，但是这种路标由于内置光源，通常需要连接电源，使得路标的设置复杂、价格昂贵。
被动式路标通常是通过光滑的反射表面，对自然光或者其他投射光源进行反射，机器人采集该反射光对路标进行识别。但是，利用自然光源的被动式路标无法在光线不足的场合使用，例如晚上，这种利用自然光源的被动式路标就无法使用。即使利用其他投射光源的被动式路标可以解决以上问题，但是也会受到自然光的干扰，且室内存在其他与路标类似的反射物时，机器人会将这些反射物也当作是路标的一部分，导致路标识别的难度增加或者识别错误。
因此，现有技术中的路标设置复杂、价格昂贵，或者是容易受到干扰。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的路标设置复杂、价格昂贵，或者是容易受到干扰的技术问题。
为解决上述问题，本发明提供一种用于确定机器人位置的路标，所述路标由一个以上的不同功能的标签组成，所述标签由一个以上的标记组成，所述标记上涂覆有可激发出特定波长的光的转换材料，或者由所述转换材料制成。
进一步，所述路标包括：
编码标签，所述编码标签由一个以上的标记组成，用于确定单独路标，以将单独路标与其他路标进行区分；
坐标标签，所述坐标标签由一个以上的标记组成，用于确定组成编码标签的各标记的位置信息。
进一步，所述坐标标签由在任意位置的标记和位于以所述标记为中心的X轴和Y轴上的至少两个标记组成。
进一步，所述路标为二维码形式的路标或者条形码形式的路标。
进一步，所述路标为基于形状信息的路标、基于数字的路标、基于字母的路标或者基于图案的路标。
进一步，所述路标还包括：
校验标签，所述校验标签由一个以上的标记组成，所述校验标签用于校验对单独路标的识别是否正确。
进一步，所述转换材料为上转换发光材料或者为下转换发光材料。
进一步，所述转换材料为荧光材料。
进一步，所述荧光材料为长余辉荧光材料。
进一步，不同功能的标签上涂覆不同的转换材料，或者由不同的转换材料制成。
进一步，各标记上涂覆有两种以上不同的转换材料，或者由两种以上不同的转换材料制成。
进一步，不同功能的标签上涂覆的转换材料至少有一种为不同的转换材料；或者，
制成不同功能的标签的转换材料中至少有一种为不同的转换材料。
进一步，所述转换材料具有粗糙的表面。
进一步，所述转换材料为以通式Si6-zAlzOzN8-z表示的β型塞隆为基质材料，基质中固溶有Eu和R元素的材料；其中0.2≤z≤2.0，R元素为Y，Sc，La，Gd，Lu中的一种或者两种，Eu和R元素的摩尔组成满足以下条件：0.8≤(Eu/Eu+R)＜1。
进一步，所述转换材料为通式为M2Y8(GeO4)6S2：xHo3+的材料，其中x的取值为0.01～0.06。
进一步，所述转换材料为化学式为Ca2.83Sc2Si3O12：0.1Ce3+，0.07Nd3+的材料。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
可以采用激发光激发所述转换材料以使其发出发射光，通过采集该发射光对路标进行识别，可以有效减少识别路标时受到的干扰。
本发明还提供一种用于确定机器人位置的设备，包括：
上述的路标，所述路标设置于机器人所处的空间内；
光源，所述光源将光投射至所述路标上，使所述转换材料激发出特定波长的光；
照相机，所述照相机拍摄所述路标，并获得二进制图像；
路标检测器，所述路标检测器根据所述照相机采集到的路标图像，识别所述路标；
位置检测器，所述位置检测器通过所述路标检测器识别的路标确定机器人的位置。
进一步，还包括：
滤光片，所述转换材料激发出来的发射光可透过所述滤光片，所述照相机采集透过所述滤光片的光拍摄所述路标。
进一步，所述滤光片的数量为两个以上；或者，
所述滤光片具有多个部分，各部分透过不同的光。
进一步，所述滤光片的数量为两个以上，采用手动方式进行切换；或者，采用机械自动方式进行切换。
进一步，还包括：
光线传感器，所述光线传感器可以检测机器人周围的光线。
进一步，所述光源的数量为两个以上，各光源发出的光的波长不同；或者，
所述光源为可调节波长的光源。
进一步，所述光源、照相机、滤光片、路标检测器与位置检测器均设置在所述机器人上，所述路标设置在室内空间的天花板上。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
所述光源投射光至所述转换材料以使其发出发射光，通过照相机采集该发射光获得路标的二进制图像，并通过路标检测器识别所述路标，最终位置检测器通过所述路标检测器识别的路标确定机器人的位置。可以有效减少识别路标时受到的干扰。
本发明还提供一种区分路标中不同功能的标签的方法，不同功能的标签上涂覆有不同的转换材料，或者由不同的转换材料制成，所述转换材料可激发出特定波长的光，该方法包括：
(1)投射一激发光至所述路标上，使所述路标中的一种转换材料激发出发射光；
(2)选择一滤光片，步骤1中的发射光可透过所述滤光片；
(3)采用照相机采集步骤2中透过所述滤光片的发射光，得到对应的标签的图像，并对该标签进行标示；
(4)重复步骤1至步骤3，直至所述路标中所有的不同功能的标签都被采集和标示；
(5)将采集到的所有标签的图像合并成一张图像。
进一步，步骤5之后还包括：
对步骤5得到的图像进行识别以确定到机器人所在的位置。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本技术方案对不同的标签采用分步采集，可以有效区分不同的标签，避免采用复杂的算法进行区分。
附图说明
图1为本发明第一实施例所述的二维码形式的路标示意图；
图2为本发明第二实施例所述的条形码形式的路标示意图；
图3为本发明第三实施例所述的基于形状信息的路标的示意图；
图4为本发明第三实施例所述的基于数字/字母的路标的示意图；
图5为本发明第六实施例所述一种机器人位置确定装置的原理框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
在本发明中，采用“以上”对数值进行描述时，该数值包含该端点所表示的数值，例如，“一个以上”的意思为：一个，或者大于一个的其他数值。
为确定机器人所在的位置，通常会根据机器人所处空间的大小和环境等状况，在所述空间内设置一个以上的路标，且各路标互不相同，每一路标代表所述空间的某一特定位置，通过识别所述路标，就可以知道机器人所在的位置，达到定位的目的，为机器人导航提供基础。
在本发明中，所述路标由一个以上的不同功能的标签组成，所述标签按照功能的不同进行划分，例如，在二维码形式的路标中，可以包括编码标签和坐标标签；在基于图案的路标中，所述标签可以仅有一种。
所述标签由一个以上的标记组成，标记为路标中的最小组成单元。例如，在二维码形式的路标中，所述坐标标签可以由三个标记组成，以确定直角坐标系的原点以及X轴和Y轴。
在本发明中，定义转换材料A为以通式Si6-zAlzOzN8-z表示的β型塞隆为基质材料，基质中固溶有Eu和R元素的材料；其中0.2≤z≤2.0，R元素为Y，Sc，La，Gd，Lu中的一种或者两种，Eu和R元素的摩尔组成满足以下条件：0.8≤(Eu/Eu+R)＜1。这种转换材料在蓝光激发下，发出510-550nm之间的绿光。该材料已在申请号为CN201410742644.8的中国专利中揭露。
定义转换材料B为通式为M2Y8(GeO4)6S2：xHo3+的材料，其中x的取值为0.01～0.06；这种转换材料可在红外光至绿光的长波辐射激发下，激发出绿光的发射光。该材料已在申请号为CN201410109812.X的中国专利中揭露。
定义转换材料C为化学式为Ca2.83Sc2Si3O12∶0.1Ce3+，0.07Nd3+的材料，所述转换材料受蓝光激发时，可激发出红外光。该材料在硅酸盐学报2010年10月第38卷第10期中，作者是：万文娇，肖全兰，杨创涛和孟建新，名称为《Ca3Sc2Si3O12：Ce3+，Nd3+近红外荧光粉的制备和发光性质》中所披露。
第一实施例
本实施例提供一种用于确定机器人位置路标，所述路标由一个以上的不同功能的标签组成，所述标签由一个以上的标记组成，所述标记上涂覆有可激发出特定波长的光的转换材料。
参考图1，所述路标包括编码标签1和坐标标签2，所述路标的编码标签1和坐标标签2是所述路标中具有不同功能的两个标签。
所述编码标签1和所述坐标标签2的标记上涂覆所述的转换材料，所述编码标签1的标记上和所述坐标标签2的标记上涂覆的转换材料可以相同，也可以不同。
在本实施例中，所述编码标签1和所述坐标标签2的标记涂覆相同的转换材料。
相同的转换材料是指这些转换材料可以在相同的激发光激发下，发射出相同的发射光。
在本实施例中，所述转换材料仅涂覆在所述路标的正面，所述正面即是所述机器人能够采集到所述路标的一面。当所述路标设置在机器人所处空间的天花板上时，所述正面为朝下的一面。
在其他实施例中，所述转换材料也可以涂覆在所述路标的正面及其他面上。
在其他实施例中，所述路标也可以设置在机器人所处空间的其他位置上，例如墙上，或者底板上，只要所述机器人可以采集到所述路标即可。
图1中所示的路标为矩阵式二维码形式的路标。
在其他实施例中，所述二维码形式的路标也可设置为正多边形二维码形式的路标，或者其他不规则图形二维码形式的路标。
所述编码标签1由一个以上标记组成，用于确定单独路标，以将单独路标与其他路标进行区分。所述单独路标是所有路标中的某一特定路标。
组成编码标签1的标记的数量和位置确定该路标的身份，机器人所处的空间中，每个路标的身份都不同，即组成编码标签1的标记不存在数量和位置完全相同的情况。
由于所述编码标签1通过其标记的位置和数量确定路标的身份，因此所述编码标签1中各标记的位置就非常重要。
在本实施例中，所述坐标标签2由一个以上标记组成，其作用就是用于确定编码标签1中各标记的位置信息。
所述编码标签1中的标记的位置和数量确定后，需要对其进行编码。
本实施例中，二维码形式的路标采用常见的二维码编码方式，比如字符编码、字节编码，编码顺序也采用常见的从左往右编码、从上往下编码。
由于二维码的编码方式已经非常成熟，其编码方式可参考现有技术，诸如华为技术有限公司的申请号为CN200810142574.7的中国专利，专利名称为《二维码编码方法、解码方法及装置与终端》；诸如中国科学院信息工程研究所的申请号为CN201410738445.X的中国专利，专利名称为《一种二维码编码及解码方法》；诸如无锡普智联科高新技术有限公司的申请号为CN201220269220.0的中国专利，专利名称为《基于二维码的室内移动机器人定位系统》。
在本实施例中，所述坐标标签2由在任意位置的标记和位于以所述标记为中心的X轴和Y轴上的至少两个标记组成。通过坐标标签2确定了一个直角坐标系，所述编码标签2中的标记的位置由所述直角坐标系确定。
在其他实施例中，所述坐标标签可以有其他形式，只要所述坐标标签能使机器人确定所述编码标签的各标记的位置信息，进而通过对编码标签的识别确定单独路标，机器人因而能够确定其位置即可。
在本实施例中，所述路标还包括校验标签3。所述校验标签3由一个以上的标记组成，所述标记上涂覆有可被激发出特定波长的光的转换材料，所述校验标签3用于校验对单独路标的识别是否正确。
所述编码标签1的标记、所述坐标标签2的标记和校验标签3的标记上涂覆的转换材料可以相同，也可以不同。
在本实施例中，所述编码标签1的标记、所述坐标标签2的标记和校验标签3的标记上涂覆相同的转换材料。
在本实施例中，每一个路标中均设置有一个与该路标相匹配的校验标签3，对所述单独路标识别的正确性具有一定的纠错能力。也就是说，所述的校验标签3与所述路标的身份存在一定的关系，若识别到的路标身份与识别到的校验标签3的关系不匹配时，就说明路标识别存在错误，需要重新识别该路标。
所述转换材料可以为上转换发光材料或者为下转换发光材料。
所述上转换发光材料，即反-斯托克斯发光(Anti-Stokes)材料，该材料在受到低能量的激发光激发后，发出高能量的发射光，换句话说，就是波长长的频率低的激发光激发所述材料而发出波长短的频率高的发射光。比如可见光激发出紫外光，黄色光激发出蓝色光，或者红外线激发出可见光。如转换材料B。
所述下转换发光材料，即符合斯托克斯定律的材料，该材料在受到高能量的激发光激发后，发出低能量的发射光，换句话说，就是波长短的频率高的激发光激发所述材料而发出波长长的频率低的发射光。比如紫外线激发出可见光，或者蓝光激发出黄色光，或者可见光激发出红外线。如转换材料A。
在本实施例中，所述转换材料为荧光材料。
所述编码标签1的标记、所述坐标标签2的标记和校验标签3的标记上涂覆的转换材料为转换材料A，或者转换材料B，或者转换材料C。
在本实施例中，转换材料优先采用转换材料C，因为其发射光为红外光，可以进一步减少自然光所带来的干扰。
在其他实施例中，所述荧光材料还可以为长余辉荧光材料。所述长余辉荧光材料是一类吸收如可见光、紫外光或X-ray等激发光源的能量后，即使该激发光源停止，但仍可继续发出光的物质。
如申请号为CN201310109607.9的中国专利中提及的荧光粉，其基体材料为ZnZAlYSixO(Z+1.5Y+2X)或ZnZAlYGexO(Z+1.5Y+2X)或ZnZGaYSixO(Z+1.5Y+2X)，其中，1≤X≤5，1≤Y≤5，1≤Z≤5；基体材料中掺杂0.001～5mol％的Cr3+和0.001～20mol％的M，其中M为碱金属元素、碱土金属元素、稀土元素中的一种或者两种。
采用长余辉荧光材料时，可以在光线充足的白天充分吸收光线能量，在光线不足的清晨、黄昏或者晚上时，仍可以持续发光，以满足机器人识别所述路标的要求。
由于路标上均涂覆有转换材料，且为相同的转换材料，只要在机器人上设置光源，且该光源可发出该转换材料的激发光，那么就能够激发所述转换材料，使其发出相应的发射光，机器人采集该发射光，可以有效识别路标身份以达到定位的目的。当然，如果转换材料可以通过自然光激发出发射光，那么机器人上也可以不设置光源。
而且，由于转换材料的激发光与转换材料的发射光波长不同，可以有效排除光源所发出的光的干扰。因为，在采用路标反射光源所发出的光，然后采集该反射光以识别所述路标的技术方案中，若路标附近存在其他具有反射功能的材料时，容易导致误判该具有反射功能的材料也为路标的一部分，特别是在该具有反射功能的材料的形状大小与路标的标记的形状大小相近时，这种误判的可能性就更大，会导致路标身份识别的难度增大，甚至识别错误。
由于转换材料需要在激发光的激发下发出发射光，因此转换材料应当尽可能的吸收所述激发光，而不是反射激发光，所以，路标上涂覆的转换材料应当具有粗糙的表面，以减少激发光的反射，并增加激发光的吸收。
以上描述均以标记上涂覆所述转换材料为例进行相关的介绍，在其他实施例中，所述路标也可以直接由所述转换材料制成。也可以是一部分标记由所述转换材料制成，一部分标记上涂覆所述转换材料。
第二实施例
本实施例提供一种机器人位置确定路标，参考图2，本实施例与第一实施例不同的是，在本实施例中，所述路标为条形码形式的路标，而不是第一实施例中的二维码形式的路标。
条形码包括起始字符22、数据字符21与终止字符22’组成。有些条形码在数据字符21与终止字符22’之间还设置有校验字符23。
所述起始字符22是第一位字符，具有特殊结构，当扫描器读取到该字符时，便开始正式读取代码。
所述数据字符21是条形码的主要内容，每一个条形码都具有内容不同的数据字符21。
所述校验字符23检验读取到的数据是否正确。不同编码规则可能会有不同的校验规则。
所述终止字符22’是最后一位字符，也具有特殊的结构，用于告知代码扫描完毕。
所述起始字符22和所述终止字符22’相当于第一实施例中所述的坐标标签，数据字符21相当于第一实施例中所述的编码标签，而所述校验字符23相当于第一实施例中所述的校验标签。
本实施例的其他信息可以参考第一实施例中相关的内容。
第三实施例
本实施例提供一种机器人位置确定路标，参考图3和图4，本实施例与第一实施例和第二实施例不同的是，在本实施例中，所述路标为基于形状信息的路标、基于数字的路标、基于字母的路标或者基于图案的路标。
在本实施例中，所述路标可以仅包含编码标签。
本实施例采用的路标的相关信息科参考2012年4月的北京工业大学刘晓龙的硕士研究生论文，该论文的题目为《基于被动式红外路标的移动机器人室内定位技术研究与嵌入式实现》。
所述基于形状信息的路标参考图3，其原理是利用了机器人视觉系统可以比较快速和准确的进行颜色信息提取的特点。
所述基于数字或字母的路标，参考图4，这种人工路标系统在利用颜色信息的同时，还增加了由多个数字或字母组成的文字信息。用颜色信息仍然是为了利用机器人视觉系统可以比较快速和准确的对颜色信息进行提取的特点，而增加文字信息是为了扩展路标系统的表达能力，提高可以区分的路标个数，以满足大范围复杂系统的需要。
所述基于特殊图案的人工路标采用类似于条形码或二维码的不同图案作为人工路标，因而也可以提供较多的路标个数供机器人在大范围复杂环境中进行定位的需要。
本实施例的其他信息可以参考第一实施例和第二实施例中相关的内容。
第四实施例
本实施例提供一种机器人位置确定路标，本实施例与第一实施例、第二实施例和第三实施例不同的是，不同功能的标签上涂覆不同的转换材料，但是相同功能的标签的各标记上涂覆相同的转换材料。
以第一实施例中的二维码形式的路标为例，参考图1，所述编码标签1与坐标标签2上涂覆不同的转换材料。
本发明中所述不同的转换材料包括：
(1)该不同的转换材料的激发光不同，但发射光相同；
(2)该不同的转换材料的激发光不同，发射光也不同；
(3)该不同的转换材料的激发光相同，但发射光不同。
激发光相同，发射光也相同的转换材料，不是本发明描述中的不同的转换材料。
在本实施例中，所述编码标签1上涂覆的转换材料B，所述坐标标签2上涂覆转换材料A，调节转换材料B和转换材料A中的相关参数，可以使转换材料B和转换材料A在不同的激发光下激发出相同的发射光。
本实施例中所述相同的发射光或者相同的激发光是指波长相近，属于基本相同的颜色波段，并不是指波长相等。
在其他实施例中，也可以在所述编码标签1上涂覆的转换材料C，所述坐标标签2上涂覆转换材料A，调节转换材料A中的相关参数，可以使转换材料C和转换材料A在相同的激发光下激发出不同的发射光。
在其他实施例中，也可以在所述编码标签1上涂覆的转换材料C，所述坐标标签2上涂覆转换材料B，调节转换材料B中的相关参数，可以使转换材料C和转换材料B在不同的激发光下激发出不同的发射光。
在现有技术中，即使不同功能的标签采用不同的形状来进行区分，也会由于机器人在某些位置拍摄路标时使采集到的标签的形状发生改变而难以确定，或者由于照相机的像素问题而导致标签的形状难以区分，无法达到有效区分不同功能的标签的目的。因此，现有技术中通常采用算法来实现不同功能的标签的区分，这种方式会导致识别路标的速度减慢，而且通常需要排除相关的干扰信息。
在本实施例中，不同功能的标签采用不同的转换材料，例如编码标签1上涂覆的转换材料和坐标标签2上涂覆的转换材料不同，那么可以通过分别采集编码标签1上涂覆的转换材料的发射光和坐标标签2上涂覆的转换材料的发射光达到区分编码标签1和坐标标签2的目的，方法简单，效率高。
现有技术中，为了区分校验标签3，通常需要将校验标签3设置在某些特定的位置，以防止识别的失误。
同样的，所述校验标签3与该路标的其他部分可以涂覆不同的转换材料，在本实施例中，即所述校验标签3、编码标签1和坐标标签2上涂覆的转换材料均不同。
以上描述中，同一功能的标签上涂覆相同的转换材料，在其他实施例中，即使同一功能的标签上也可以涂覆不同的转换材料，例如组成编码标签1的部分标记与组成编码标签1的其他标记可以涂覆不同的转换材料。
以上描述为编码标签1、坐标标签2和校验标签3的标记上都采用涂覆转换材料，在其他实施例中也可以编码标签1、坐标标签2和校验标签3都由所述转换材料制成，也可以部分标记上涂覆所述转换材料，部分标记由所述转换材料制成。
第五实施例
本实施例提供一种机器人位置确定路标，本实施例与第一实施例、第二实施例、第三实施例和第四实施例不同的是，各标记上涂覆有两种以上不同的转换材料。
标记上仅涂覆一种转换材料存在以下情况：
若标记上涂覆的转换材料的发射光为红外光，在早晨或者傍晚太阳光偏红，机器人所处的空间内的红光占大部分时，那么转换材料的发射光会受到红光的干扰非常大，严重干扰路标的识别。
本实施例中，在标记上涂覆有两种以上不同的转换材料，可以在一种发射光干扰较大的情况下采用另一种转换材料的发射光，有利于减少干扰，提高路标识别的准确性。
例如，在同一个标记上既涂覆转换材料B，又涂覆转换材料C，调节转换材料B的相关参数，使其激发光为黄光，发射光为绿光。那么在蓝光激发转换材料C发出的红外光容易受到干扰的情况下，可以采用黄光激转换材料B发出绿光。
当然，也可以在同一个标记上涂覆三种或者更多种不同的转换材料以进一步提高在识别路标过程中的抗干扰能力。
在本实施例中，所述的两种以上的转换材料可以层叠涂覆在标记上，也可以部分层叠的涂覆在标记上，也可以相互紧邻或者相互间隔的涂覆在标记的不同位置上。
以上描述中，所有标记上涂覆的转换材料相同，例如所有标记上都涂覆转换材料B和转换材料C。
在其他实施例中，不同功能的标签上涂覆的转换材料至少有一种为不同的转换材料。以第一实施例中二维码形式的路标为例，参考图1，组成编码标签1的各标记上涂覆有两种以上不同的转换材料，且该转换材料与该路标其他部分的转换材料至少有一种不同；组成坐标标签2的各标记上涂覆有两种以上不同的转换材料，且该转换材料与该路标其他部分的转换材料至少有一种不同。
同样的，组成校验标签3的各标记上涂覆有两种以上不同的转换材料，且该转换材料与该路标其他部分的转换材料至少有一种不同。
该不同的转换材料可用于区分不同功能的标签。
上述的这种技术方案既可以有效防止其他光线的干扰，又可以起到区分不同功能的标签的作用。
以上描述均采用标记上涂覆转换材料，在其他实施例中也可以是所述标记都由所述转换材料制成，也可以部分标记上涂覆所述转换材料，部分标记由所述转换材料制成。
本实施中其他信息可以参考第一实施例、第二实施例、第三实施例和第四实施例中相关的描述。
第六实施例
参考图5，本实施例提供一种用于确定机器人位置的设备，包括第一实施例至第五实施例中任一所述的路标，以及光源、照相机、路标检测器和位置检测器。
在本实施例中，所述光源、照相机、路标检测器与位置检测器均设置在所述机器人上，所述路标设置在机器人所处空间的天花板上。
在其他实施例中，所述路标也可以设置在其他机器人可以采集到的地方。
在本实施例中，所述设备还包括滤光片，所述转换材料激发出来的发射光可透过所述滤光片，所述照相机采集透过所述滤光片的光拍摄所述路标。可以减少其他光线的干扰。
在本实施例中，可以参考第一实施例、第二实施例和第三实施例，所述路标上涂覆一种转换材料，例如都涂覆转换材料A。那么所述光源将光投射至所述路标上，使所述转换材料激发出特定波长的光，也就是所述光源投射蓝光至所述路标，所述路标激发出绿光，采用可以透过绿光的滤光片，使所述照相机采集透过滤光片的绿光以获得路标的二进制图像。
同样的，若路标上都涂覆转换材料B，调节B中的参数，使其激发光为黄光，发射光为绿光，所述光源投射黄光至所述路标，所述路标激发出绿光，采用可以透过绿光的滤光片，使所述照相机采集透过滤光片的绿光以获得路标的二进制图像。
同样的，若路标上都涂覆转换材料C，其激发光为蓝光，发射光为红外光，所述光源投射蓝光至所述路标，所述路标激发出红外光，采用可以透过红外光的滤光片，使所述照相机采集透过滤光片的红外光以获得路标的二进制图像。
获得路标的二进制图像后，所述路标检测器根据所述照相机采集到的路标图像，识别所述路标；所述位置检测器通过所述路标检测器识别的路标确定机器人的位置。
在其他实施例中，也可以参考第四实施例，不同功能的标签上涂覆不同的转换材料。参考图1，例如所述编码标签1、所述坐标标签2和所述校验标签3上涂覆不同的转换材料。如果这些转换材料的激发光不同，那么为了使所有的转换材料都能被激发，则所述光源的数量为两个以上，各光源发出的光的波长不同；或者，所述光源为可调节波长的光源。
所述光源应当至少能发出所有转换材料的激发光。若所有转换材料的激发光相同，那么光源也可以仅发出该激发光。若所有转换材料的激发光均不同，那么光源至少应可以发出三种光，且与这些转换材料的激发光相对应。
相应的，也应当采用可透过这些转换材料的发射光的滤光片。当所述编码标签1、所述坐标标签2和所述校验标签3上涂覆不同的转换材料，该不同的转换材料的发射光均不同时，应当采用三种滤光片，对应透过该三种发射光。若该不同的转换材料的发射光相同时，所述滤光片也可以仅为一种，对应透过该发射光。
所述滤光片为两个以上时，可以采用手工切换的方式进行，或者采用机械自动方式进行切换。
所述滤光片也可以仅为一个，但该滤光片的不同部分可以透过不同的光，例如滤光片的一部分透过红外光，一部分透过绿光。
在其他实施例中，可以参考第五实施例，每个标记上涂覆有两种以上不同的转换材料。那么光源也应当可以发出这些转换材料相对应的激发光，同样的，滤光片也应当可以透过这些转换材料所对应的发射光。
总而言之，所述光源和所述滤光片应当与路标上涂覆的转换材料相对应，光源可发出所述转换材料的激发光，而所述滤光片可以透过所述转换材料的发射光。
在本实施例中，所述设备包括光线传感器，所述光线传感器可以检测机器人周围的光线。检测各种波段的光线的强弱，以确定激发哪种转换材料。例如，光线传感器检测到机器人所处的空间内红光较多，那么这时采用激发转换材料C以发射出红外光时就会有较大的干扰，可以通过光线传感器获取的信息决定采用激发何种转换材料，以尽可能的降低其他光线的干扰。
以上描述均采用标记上涂覆转换材料，在其他实施例中也可以是所述标记都由所述转换材料制成，也可以部分标记上涂覆所述转换材料，部分标记由所述转换材料制成。
本实施例的其他相关信息可以对应参考第一实施例至第五实施例中相关的描述。
第七实施例
本实施例提供一种区分路标中不同功能的标签的方法。
所述路标具有一个以上不同功能的标签，且所述不同功能的标签涂覆有不同的所述转换材料。
所述方法包括：
(1)投射一激发光至路标上，使所述路标中的一种转换材料激发出发射光。
参考第六实施例，光源发出一激发光至路标上，所述激发光可以激发所述路标上的至少一种转换材料，使其发射出发射光。
由于不同功能的标签涂覆有不同的所述转换材料，所以一定的转换材料对应一定的标签。
所述光源可以根据转换材料激发光的不同采用可以发出相对应的光，所述光源可以根据需要激发某一标签上的转换材料，以使该转换材料激发出发射光。
例如，参考图1，若在编码标签1上涂覆转换材料A；在坐标标签2上涂覆转换材料B，并调节转换材料B的相关参数，使其激发光为黄光；在校验标签3上涂覆转换材料C；那么，若需要采集坐标标签2的图像，就应当使光源发出黄光，这时，转换材料B在黄光的激发下发出绿光的发射光，由于转换材料A和转换材料C无法被黄光激发，所以不会发出相应的发射光。
同理，若要采集编码标签1或校验标签3，则光源应当发出蓝光；这时，由于两者的激发光相同，无法通过激发光进行判别是编码标签1或校验标签3，其区别应当通过滤光片来进行。
(2)选择一滤光片，步骤1中的发射光可透过所述滤光片。
标签的转换材料激发出发射光后，应当采集该发射光，以得到相应的标签的图像。
例如，在采集坐标标签2的图像时，由于坐标标签2的激发光为黄光，发射光为绿光，所以采用透过绿光的滤光片进行滤光，这时只有坐标标签2的图像能够被采集。而编码标签1和校验标签3由于不被黄光激发，不会有发射光，因此编码标签1和校验标签3的图像不会被采集。这时，只要对采集的图像加上标示，就能识别路标中的坐标标签2，而不需要通过复杂的算法来实现。
同样的，在采集编码标签1时，可以采用蓝光激发所述转换材料，滤光片采用可透过绿光的滤光片，这时，坐标标签2上的转换材料A不会被激发，而校验标签3上的转换材料C虽可以被激发，但该转换材料C的发射光为红外光，不能透过所述滤光片，因此只能采集到编码标签1的图像。这时，只要对采集的图像加上标示，就能识别路标中的编码标签1，而不需要通过复杂的算法来实现。
同样的，在采集校验标签3时，可以采用蓝光激发所述转换材料，滤光片采用可透过红外光的滤光片，这时，坐标标签2上的转换材料A不会被激发，而编码标签1上的转换材料A虽可以被激发，但该转换材料A的发射光为绿光，不能透过所述滤光片，因此只能采集到校验标签3的图像。这时，只要对采集的图像加上标示，就能识别路标中的校验标签3，而不需要通过复杂的算法来实现。
(3)采用照相机采集步骤2中透过所述滤光片的发射光，得到对应的标签的图像，并对该标签进行标示。
由于照相机只能采集到透过所述滤光片的光，因此可以对不同功能的标签进行分步采集，并进行标示，达到区分不同功能的标签的目的。
(4)重复步骤1至步骤3，直至所述路标中所有的不同功能的标签都被采集和标示。
由于路标中具有一种以上不同功能的标签，因此，当路标中的标签的种类为两种以上时，需要分步采集各标签，相关方法与步骤1至步骤3相同，只要重复步骤1至步骤3，但光源发出的光以及滤光片做相应的调整就可以完成所有标签的图像采集。
(5)将采集到的所有标签的图像合并成一张图像。
由于路标中各标签是分步采集的，也就是各标签具有一单独的图像，这样是无法对路标进行整体识别的。因此，需要对上述采集的所有单独的图像进行合并，以得到一张完整的路标图像。另外，由于各标签已经被标示，因此无需通过算法进去区分，达到了得到路标整体图像的目的，又可以有效区分不同的标签。
在本实施例中，步骤5之后还包括对步骤5得到的图像进行识别以确定到机器人所在的位置。
以上描述均采用标记上涂覆转换材料，在其他实施例中也可以是所述标记都由所述转换材料制成，也可以部分标记上涂覆所述转换材料，部分标记由所述转换材料制成。
本实施例的其他相关信息可以对应参考第一实施例至第六实施例中相关的描述。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (25)

1.一种用于确定机器人位置的路标，其特征在于，所述路标由一个以上的不同功能的标签组成，所述标签由一个以上的标记组成，所述标记上涂覆有可激发出特定波长的光的转换材料，或者由所述转换材料制成。
2.根据权利要求1所述的路标，其特征在于，所述路标包括：
编码标签，所述编码标签由一个以上的标记组成，用于确定单独路标，以将单独路标与其他路标进行区分；
坐标标签，所述坐标标签由一个以上的标记组成，用于确定组成编码标签的各标记的位置信息。
3.根据权利要求2所述的路标，其特征在于，所述坐标标签由在任意位置的标记和位于以所述标记为中心的X轴和Y轴上的至少两个标记组成。
4.根据权利要求2所述的路标，其特征在于，所述路标为二维码形式的路标或者条形码形式的路标。
5.根据权利要求1所述的路标，其特征在于，所述路标为基于形状信息的路标、基于数字的路标、基于字母的路标或者基于图案的路标。
6.根据权利要求2-5任一所述的路标，其特征在于，所述路标还包括：
校验标签，所述校验标签由一个以上的标记组成，所述校验标签用于校验对单独路标的识别是否正确。
7.根据权利要求1所述的路标，其特征在于，所述转换材料为上转换发光材料或者为下转换发光材料。
8.根据权利要求7所述的路标，其特征在于，所述转换材料为荧光材料。
9.根据权利要求8所述的路标，其特征在于，所述荧光材料为长余辉荧光材料。
10.根据权利要求1所述的路标，其特征在于，不同功能的标签上涂覆不同的转换材料，或者由不同的转换材料制成。
11.根据权利要求1所述的路标，其特征在于，各标记上涂覆有两种以上不同的转换材料，或者由两种以上不同的转换材料制成。
12.根据权利要求11所述的路标，其特征在于，不同功能的标签上涂覆的转换材料至少有一种为不同的转换材料；或者，
制成不同功能的标签的转换材料中至少有一种为不同的转换材料。
13.根据权利要求1所述的路标，其特征在于，所述转换材料具有粗糙的表面。
14.根据权利要求1所述的路标，其特征在于，所述转换材料为以通式Si6-zAlzOzN8-z表示的β型塞隆为基质材料，基质中固溶有Eu和R元素的材料；其中0.2≤z≤2.0，R元素为Y，Sc，La，Gd，Lu中的一种或者两种，Eu和R元素的摩尔组成满足以下条件：0.8≤(Eu/Eu+R)＜1。
15.根据权利要求1所述的路标，其特征在于，所述转换材料为通式为M2Y8(GeO4)6S2：xHo3+的材料，其中x的取值为0.01～0.06。
16.根据权利要求1所述的路标，其特征在于，所述转换材料为化学式为Ca2.83Sc2Si3O12：0.1Ce3+，0.07Nd3+的材料。
17.一种用于确定机器人位置的设备，包括：
权利要求1-16中任一所述的路标，所述路标设置于机器人所处的空间内；
光源，所述光源将光投射至所述路标上，使所述转换材料激发出特定波长的光；
照相机，所述照相机拍摄所述路标，并获得二进制图像；
路标检测器，所述路标检测器根据所述照相机采集到的路标图像，识别所述路标；
位置检测器，所述位置检测器通过所述路标检测器识别的路标确定机器人的位置。
18.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，还包括：
滤光片，所述转换材料激发出来的发射光可透过所述滤光片，所述照相机采集透过所述滤光片的光拍摄所述路标。
19.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述滤光片的数量为两个以上；或者，
所述滤光片具有多个部分，各部分透过不同的光。
20.根据权利要求19所述的设备，其特征在于，所述滤光片的数量为两个以上，采用手动方式进行切换；或者，采用机械自动方式进行切换。
21.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，还包括：
光线传感器，所述光线传感器可以检测机器人周围的光线。
22.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，所述光源的数量为两个以上，各光源发出的光的波长不同；或者，
所述光源为可调节波长的光源。
23.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，所述光源、照相机、滤光片、路标检测器与位置检测器均设置在所述机器人上，所述路标设置在室内空间的天花板上。
24.一种区分路标中不同功能的标签的方法，不同功能的标签上涂覆有不同的转换材料，或者由不同的转换材料制成，所述转换材料可激发出特定波长的光，其特征在于，该方法包括：
(1)投射一激发光至所述路标上，使所述路标中的一种转换材料激发出发射光；
(2)选择一滤光片，步骤1中的发射光可透过所述滤光片；
(3)采用照相机采集步骤2中透过所述滤光片的发射光，得到对应的标签的图像，并对该标签进行标示；
(4)重复步骤1至步骤3，直至所述路标中所有的不同功能的标签都被采集和标示；
(5)将采集到的所有标签的图像合并成一张图像。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，步骤5之后还包括：
对步骤5得到的图像进行识别以确定到机器人所在的位置。
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