充电器、基于地图构建寻找充电器的方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及即时定位与地图构建领域,尤其涉及一种充电器、基于地图构建寻找充电器的方法及其装置。
背景技术
机器人一般使用充电电池提供电力。当电池的电力快消耗尽时,机器人需进行充电以维持工作。
现有的存在一种技术能让机器人自动寻找充电设备及自行对接充电。这种技术能减少人手对机器人进行充电的动作。现有的机器人自动寻找充电设备的方法主要有如下两种:
第一种:机器人不构建地图,每次机器人电量快用完要回充电站充电的话就得盲目寻找,一般采用沿墙走的方式,采用这种方式通常会出现机器人电量用完了还未找到充电器。
第二种:机器人构建地图,每次机器人都从充电器出发点(参考点)开始遍历房间,机器人在电量快用完时通过构建的地图回到充电器充电,但是采用这种方式如果用户在此过程移动了充电器,机器人还是会回原来充电器所在位置,可能会导致机器人无法找到。此外,还有一个不足是,在机器人开始工作之前充电器就已经移动到其他位置,那么以充电器为出发点(参考点)构建的地图就会失效,只能重新构建,这样机器人构建的地图就无法优化和更新。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种充电器、基于地图构建寻找充电器的方法、装置及系统,能有效解决现有技术中一旦充电器移动而导致机器人无法找到以及因为充电器移动而导致以充电器为参考点构建的地图失效而只能重新构建的问题。
为了实现上述目的,本发明实施例提供了一种基于地图构建寻找充电器的方法,适用于对设置充电器的待定位区域进行实时地图构建,该方法包括步骤:
以充电器所在的位置作为坐标系的坐标原点,移动所述可移动电子设备从所述坐标原点出发并遍历整个待定位区域,在遍历过程中,基于所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算并记录所述可移动电子设备每一次检测到障碍物时的障碍物位置的坐标值;
完成遍历后,基于记录的坐标原点以及每一个障碍物位置的坐标值进行构建地图;
当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,基于所述充电器位置移动后的坐标值更新所构建的地图。
本发明实施例对应提供了一种基于地图构建寻找充电器的装置,适用于对设置充电器的待定位区域进行实时地图构建,所述定位及地图构建装置设于可移动电子设备上,包括:
编码器,用于在所述可移动电子设备以充电器所在的位置作为坐标系的坐标原点出发并遍历整个待定位区域的过程中,实时记录所述可移动电子设备相对所述坐标原点的移动方向和移动距离;
障碍物检测部件,用于检测障碍物;
第一计算单元,用于每当所述障碍物检测部件感测检测到障碍物时,基于所述编码器记录的相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算得到每一所述障碍物位置的坐标值,并将计算到的坐标值发送给坐标系构建及记录单元;
坐标系构建及记录单元,用于记录充电器的坐标值以及每一障碍物的坐标值;
地图构建单元,基于所述坐标系构建及记录单元记录的坐标原点以及每一个障碍物位置的坐标值进行构建地图;
无线接收/发射单元,用于当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,将所述充电器发生位置移动后的坐标值发送给所述坐标系构建及记录单元以更新充电器的坐标值,从而促发所述地图构建单元更新所构建的地图。
本发明实施例还提供了一种基于地图构建寻找充电器的方法,适用于对设置充电器的待定位区域进行实时地图构建,该方法包括步骤:
以任意初始位置作为坐标系的坐标原点,移动所述可移动电子设备从所述坐标原点出发并遍历整个待定位区域,在遍历过程中,基于所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算并记录所述可移动电子设备检测到充电器以及障碍物时的充电器和障碍物位置的坐标值,并将所述充电器的坐标值发送给所述充电器;
完成遍历后,基于记录的坐标原点以及充电器、障碍物位置的坐标值进行构建地图;
当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,基于所述充电器位置移动后的坐标值更新所构建的地图。
本发明实施例还对应提供了一种基于地图构建寻找充电器的装置,适用于对设置充电器的待定位区域进行实时地图构建,所述定位及地图构建装置设于可移动电子设备上,包括:
编码器,用于在所述可移动电子设备以任意起始位置作为坐标系的坐标原点出发并遍历整个待定位区域的过程中,实时记录所述可移动电子设备相对所述坐标原点的移动方向和移动距离;
障碍物检测部件,用于检测障碍物;
充电器检测部件,用于检测充电器;
第一计算单元,用于每当所述障碍物检测部件检测到障碍物或充电器检测部件检测到充电器时,基于所述编码器记录的相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算得到所述充电器或障碍物位置的坐标值,并将计算到的坐标值发送给坐标系构建及记录单元;
坐标系构建及记录单元,用于记录充电器的坐标值以及每一障碍物的坐标值;
地图构建单元,基于所述坐标系构建及记录单元记录的坐标原点以及充电器、障碍物位置的坐标值进行构建地图;
无线接收/发射单元,用于将所述第一计算单元计算得到的充电器坐标值发送给所述充电器,以及用于接收所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值,并将所述充电器发生位置移动后的坐标值发送给所述坐标系构建及记录单元以更新充电器的坐标值,从而促发所述地图构建单元更新所构建的地图。
本发明实施例提供了一种基于地图构建寻找充电器的方法,适用于对设有至少一个定位标签的待定位区域进行实时地图构建,所述充电器位于所述待定位区域内,且所述充电器上也设有一个所述定位标签,每一所述定位标签信息包括用于区别其绝对位置的唯一编码信息,该方法包括步骤:
以可移动电子设备初次沿一定的运动轨迹移动时获取到的第一个定位标签信息时的所述第一个定位标签的位置作为坐标系的坐标原点,并记录所述第一个定位标签信息及其坐标值;
以所述坐标原点作为起始点移动所述可移动电子设备并遍历整个待定位区域,在遍历过程中,基于所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算所述可移动电子设备每一次获取到的除所述第一个定位标签外的其他定位标签信息时的其他定位标签的位置的坐标值,并记录其他定位标签信息及对应的坐标值;
当所述可移动电子设备获取到任意一个所述定位标签信息时,基于所述定位标签信息中的唯一编码信息确定该定位标签是否位于充电器上,从而得到所述充电器的位置坐标值,并将所述充电器的坐标值发送给所述充电器;
完成遍历后,基于记录的所有定位标签的信息及其坐标值构建地图;
当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,基于所述充电器位置移动后的坐标值更新所构建的地图。
本发明实施例还对应提供了一种基于地图构建寻找充电器的装置,适用于对设有至少一个定位标签的待定位区域进行实时地图构建,所述充电器位于所述待定位区域内,且所述充电器上也设有一个所述定位标签,每一所述定位标签信息包括用于区别其绝对位置的唯一编码信息,所述定位及地图构建装置为可移动电子设备,所述可移动电子设备包括:
定位标签信息读取器,用于读取所述定位标签信息;
坐标系构建及记录单元,用于在所述可移动电子设备初次沿一定的运动轨迹移动通过所述定位标签信息读取器获取到的第一个定位标签信息时,将所述第一个定位标签的位置作为坐标系的坐标原点,并记录所述定位标签信息及对应的坐标值;
编码器,用于在所述可移动电子设备以所述坐标原点作为起始点并遍历整个待定位区域的过程中,实时记录所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离;
第一计算单元,用于在遍历过程中,基于所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算所述可移动电子设备每一次获取到的除所述第一个定位标签外的其他定位标签信息时的其他定位标签的位置的坐标值,并将其他定位标签信息及对应的坐标值一同发送给所述坐标系构建及记录单元;
充电器位置判断单元,用于根据所述可移动电子设备获取到的每一个定位标签信息时的所述定位标签信息中的唯一编码信息确定是否为所述充电器的定位标签,从而获取所述充电器的位置的坐标值;
无线接收/发射单元,用于将所述充电器的坐标值发送给所述充电器;
地图构建单元,基于所述坐标系构建及记录单元记录的定位标签信息及其坐标值构建地图;
所述无线接收/发射单元还用于当接收所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,将所述充电器发生位置移动后的坐标值发送给所述坐标系构建及记录单元以更新充电器的坐标值,从而促发所述地图构建单元更新所构建的地图。
本发明实施例还提供了一种基于地图构建寻找充电器的系统,包括充电器以及如上所述的基于地图构建寻找充电器的装置;所述充电器包括:
充电单元,用于对所述可移动电子设备中的电池充电;
无线发射/接收单元,用于接收可移动电子设备发送的充电器的坐标值;
存储单元,用于存储所述充电器的坐标值;
陀螺仪传感器或/和电子罗盘以及加速度计,用于在充电器发生移动时,实时记录所述充电器的角速度或/和角度以及加速度;
微控制器,基于所述陀螺仪传感器或/和电子罗盘以及加速度计记录所述充电器的角速度或/或角度以及加速度计算得到充电器移动的距离、方向,以及根据存储单元中存储的充电器移动前的坐标值和所述充电器移动的距离、方向计算得到充电器移动后的坐标值;
所述无线发射/接收单元还用于将所述充电器移动后的坐标值发送给所述可移动电子设备。
本发明实施例还提供了一种充电器,适用于放置在通过可移动电子设备进行实时地图构建的待定位区域的任意位置上,用于对所述可移动电子设备进行充电,所述充电器包括:
充电单元,用于对所述可移动电子设备中的电池充电;
存储单元,用于存储所述充电器发生移动前的坐标值;
陀螺仪传感器或/和电子罗盘以及加速度计,用于在充电器发生移动时,实时记录所述充电器的角速度或/和角度以及加速度;
微控制器,基于所述陀螺仪传感器或/和电子罗盘以及加速度计记录所述充电器的角速度或/或角度以及加速度计算得到充电器移动的距离、方向,以及根据存储单元中存储的充电器移动前的坐标值和所述充电器移动的距离、方向计算得到充电器移动后的坐标值;
无线发射/接收单元,用于将所述充电器移动后的坐标值发送给所述可移动电子设备。
与现有技术相比,本发明公开的充电器、基于地图构建寻找充电器的方法、装置及系统,通过地图构建的方式,利用可移动电子设备对设置充电器的待定位区域进行实时地图构建后,当可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,基于所述充电器位置移动后的坐标值更新所构建的地图。因此,在完成了地图构建后,可移动电子设备可随时根据充电器在地图上的位置而寻找充电器以进行充电。并且,当充电器的位置改变后(例如,发生移动),可移动电子设备会接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值,并基于所述充电器发生位置移动后的坐标值更新所构建的地图,然后根据更新后的地图来寻找充电器。因此,利用本发明的基于地图构建寻找充电器的方法及其装置,在充电器发生移动后,可移动电子设备依然能够准确找到充电器进行充电,而且,在充电器的位置发生变化后,只需要在已经构建的地图上更新充电器的位置即可,无需重新构建,具有成本低、操作简单且有效的技术效果。
附图说明
图1是本发明实施例1中一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。
图2是本发明实施例2中一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。
图3是本发明实施例3中一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。
图4是本发明实施例4中一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。
图5是本发明实施例5中一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。
图6是本发明实施例6中一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。
图7是本发明实施例7中一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。
图8是本发明实施例8中一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。
图9是本发明实施例9中一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。
图10是本发明实施例10中一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。
图11是本发明实施例11中一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。
图12是本发明实施例12中一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。
图13是本发明实施例13中一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。
图14是本发明实施例14中一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。
图15是本发明实施例15中一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。
图16是本发明实施例16中一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。
图17是本发明实施例17中一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。
图18是本发明实施例18中一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。
图19是本发明实施例19中一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。
图20是本发明实施例20中一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。
图21是本发明实施例21中一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。
图22是本发明实施例22中一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。
图23是本发明实施例23中一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。
图24是本发明实施例24中一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。
图25是本发明实施例25中一种基于地图构建寻找充电器的系统的结构框图。
图26是本发明实施例26中一种充电器的结构框图。
图27a~27c显示了三种不同的色块标签表示方式,从而作为区别其绝对位置的唯一编码信息。
图28显示了将定位标签固定在墙壁上的结构示意图。
图29显示将定位标签置于固定在墙壁上的固定槽内的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
参见图1,是本发明实施例1提供的一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。该基于地图构建寻找充电器的方法适用于利用可移动电子设备对设置有充电器的待定位区域进行实时地图构建,该可移动电子设备可为例如:机器人。
该方法包括步骤:
S11、以充电器所在的位置作为坐标系的坐标原点,移动所述可移动电子设备从所述坐标原点出发并遍历整个待定位区域,在遍历过程中,基于所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算并记录所述可移动电子设备每一次检测到障碍物时的障碍物位置的坐标值;
S12、完成遍历后,基于记录的坐标原点以及每一个障碍物位置的坐标值进行构建地图;
S13、当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,基于所述充电器位置移动后的坐标值更新所构建的地图。
在步骤S11中,在待定位及地图构建的区域的任意位置放置该充电器,在第一次遍历开始前,可以将可移动电子设备放在充电器的位置上开始移动,也可以使可移动电子设备沿一定的运动轨迹移动,直至该可移动电子设备通过红外传感器检测到充电器的位置后,再将充电器的位置作为由X轴和Y轴构成的坐标系中的坐标原点开始遍历,并记录所述充电器的坐标值(坐标原点)。优选的,所述可移动电子设备同时还将所述充电器的坐标值(坐标原点)发送给所述充电器进行存储。
可以理解的,为了方便计算和构图,将所述充电器的位置作为由X轴和Y轴构成的坐标系的坐标原点。但是,所述充电器的位置并不局限于只能作为由X轴和Y轴构成的坐标系的坐标原点,也可以是标记为其他参照点,具备参考作用即可,以方便记录其他点的信息。
在步骤S11中,当确定以充电器的位置为坐标原点时,将所述坐标原点作为运动的起始点移动所述可移动电子设备以遍历整个待定位区域。并且在所述可移动电子设备从所述起始点开始移动的同时,启动实时计算所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离(例如,可通过机器人的驱动轮轴上安装的编码器来实时记录机器人所移动路径以及相对位置和角度,从而能够通过计算获得可移动电子设备相对所述起始点的位置(包括距离和方向),从而得到可移动电子设备的坐标值。从而可移动电子设备在遍历过程中,还计算并记录每一次检测到障碍物时的障碍物位置的坐标值。我们知道,记录的信息越多,所构建的地图越丰富和详细。例如,由于可移动电子设备检测到障碍物时,会将障碍物的坐标值记录,当可移动电子设备置于室内环境遍历完整个房间后,便可以将所有障碍物的坐标连续记录下来,外围的同时围成一个圈的障碍物则可以认为是墙壁,这样,就将整个房间的无障碍区域,有障碍区域,墙壁区分开,这就构建了整个房间的地图。
在遍历过程中,可通过以下方式来计算所述可移动电子设备每一次检测到障碍物时的障碍物位置的坐标值:
利用碰撞传感器来感应障碍物,当碰撞传感器感测碰到障碍物时,将所述可移动电子设备当前的坐标值作为所述障碍物位置的坐标值;
利用激光传感器/红外传感器来探测障碍物,当激光传感器/红外传感器探测到障碍物时,根据激光/红外距离计算原理计算出障碍物相对当前所述可移动电子设备的位置,从而计算出所述障碍物位置的坐标值。
另外,本实施例还增设了碰撞策略,即,在所述可移动电子设备的遍历过程中碰到障碍物时,根据预设的碰撞策略,使所述可移动电子设备绕开所述障碍物而继续前进。在本发明的一个优选实施例中,所述预定的碰撞策略包括:当可移动电子设备通过(例如,碰撞传感器部件)感测到发生碰撞时,所述可移动电子设备将进行智能分析以确定进一步的移动方式。例如,所述可移动电子设备可以根据待定位区域的具体环境格局选择后退大于0且小于20厘米并且向右或左旋转1-10°。当所述可移动电子设备处于狭小空间中时,所述可移动电子设备可以选择后退大于0且小于2厘米。更进一步地,在连续3次旋转1°后的再次碰撞点均在一个平面时,所述可移动电子设备则选择旋转更大的角度,例如旋转角度2°甚至10°。
可以理解的,除了这里公开的碰撞策略外,本实施例的碰撞策略还可以采用其他方式,并不局限于此。
因此,通过预设的碰撞策略,继续移动所述可移动电子设备以获取其他障碍物的坐标值,直至遍历完整个待定位区域时,才完成一次遍历。可以理解的,所述可移动电子设备完成一次遍历后,记录该待定位区域的全部特征信息(包括定位标签的位置及每一个障碍物位置的位置信息)。
在所述步骤S12中,待所述可移动电子设备完成一次遍历后,基于记录的坐标原点以及每一个障碍物位置的坐标值来构建地图。可以理解的,所构建的地图为2D地图,所述可移动电子设备(例如,机器人)可以按照构建完成后的地图进行导航。
在所述步骤S13中,当所述充电器发生移动后,可移动电子设备会接收到(例如,通过无线方式)所述充电器在发生位置移动后发送的位置移动后的坐标值(该充电器带有能实时计算出充电器相对移动前的位置的距离和方向的设备,从而计算得到充电器移动后的坐标值),例如,可在选的实施方式中,所述充电器在发生位置移动后,通过以下步骤计算得到自身位置移动后的坐标值:
基于充电器移动的角速度或/和角度以及加速度估算获得充电器移动的距离、方向;
根据充电器移动前的坐标值和所述移动的距离、方向计算得到充电器位置移动后的坐标值。
因此,可移动电子设备会基于所述充电器发生位置移动后的坐标值更新所构建的地图(即将充电器移动后的坐标值在所构建的地图上标注,而充电器移动前的坐标值在地图上仅仅作为坐标原点),从而使得可移动电子设备在需要充电时可根据更新后的地图寻找充电器。
在本发明的另一优选实施例中,为了进一步提高所构建地图的精确度,可基于所述可移动电子设备的角速度或/和角度以及加速度对所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离进行纠正,从而校正每一个得到的坐标值。例如,如果通过机器人的驱动轮轴上安装的编码器来实时记录机器人相对所述起始点的移动方向和移动距离时,由于打滑、两驱动轮和地面接触点之间距离的不确定等原因,使得编码器的测算过程存在累积误差。因此,本实施例的可移动电子设备优选的,例如采用陀螺仪传感器或/和电子罗盘以及加速度计来分别实时记录所述可移动电子设备的角速度或/和角度以及加速度,然后,基于所述陀螺仪传感器或/和电子罗盘以及加速度计实时记录的角速度或/和角度以及加速度,以对编码器实时记录的所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离进行纠正,从而使得基于纠正后的所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离而计算得到每一个坐标值更为准确,从而使得基于坐标值构建的地图更为精确。
可见,利用本实施例的基于地图构建寻找充电器的方法,在充电器发生移动后,可移动电子设备依然能够准确找到充电器进行充电,而且,在充电器的位置发生变化后,只需要在已经构建的地图上更新充电器的位置即可,无需重新构建地图,具有成本低、操作简单且有效的技术效果。
参见图2,是本发明实施例2提供的另一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。该基于地图构建寻找充电器的方法适用于利用可移动电子设备对设置有充电器的待定位区域进行实时地图构建,该可移动电子设备可为例如:机器人。
该方法包括步骤:
S21、以充电器所在的位置作为坐标系的坐标原点,移动所述可移动电子设备从所述坐标原点出发并遍历整个待定位区域,在遍历过程中,基于所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算并记录所述可移动电子设备每一次检测到障碍物时的障碍物位置的坐标值;
S22、完成遍历后,基于记录的坐标原点以及每一个障碍物位置的坐标值进行构建地图;
S23、当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,所述可移动电子设备移动到所述位置移动后的坐标值所对应的位置上;以所述可移动电子设备获取到的充电器位置的坐标值作为充电器位置移动后的更正坐标值;并基于充电器位置移动后的更正坐标值更新所构建的地图。
可以理解的,本实施例的步骤S21~S22与图1所示的步骤S11~S12基本一致,在此不再赘述。
本实施例与实施例1不同的是,在本实施例的步骤S23中,当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,并不是直接使用所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值来更新所构建的地图。因为充电器仅仅是通过陀螺仪传感器或/和电子罗盘以及加速度计来实时记录所述充电器的角速度或/和角度以及加速度,从而计算得到充电器移动的距离、方向,从而计算得到充电器移动后的坐标值,得到的位置坐标值通常会有误差,导致可移动电子设备得到的充电器坐标通常也是有误差的。因此,在本实施例中,通过如下方式来减少这种误差,即:
当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,所述可移动电子设备移动到所述位置移动后的坐标值所对应的位置上(该位置往往存在一定误差),此时,可通过以下方式来寻找/确定充电器的较为精确的位置。例如,可移动电子设备上设有激光发射/接收传感器,当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,所述可移动电子设备移动到所述位置移动后的坐标值所对应的位置上;并以所述激光发射/接收传感器检测到充电器时的充电器位置坐标值作为充电器位置移动后的更正坐标值;基于充电器位置移动后的更正坐标值更新所构建的地图;或,
可移动电子设备上设有红外发射/接收传感器或/和摄像头,当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,所述可移动电子设备移动到所述位置移动后的坐标值所对应的位置上;并通过所述红外发射/接收传感器或/和摄像头引导可移动电子设备到达充电器更精确位置上,将此时可移动电子设备的位置坐标值作为充电器位置移动后的更正坐标值;基于充电器位置移动后的更正坐标值更新所构建的地图。
可以理解的,所述可移动电子设备还将充电器位置移动后的更正坐标值发送给所述充电器进行存储。
可见,实施本实施例,不但可以获得实施例1对应的效果,而且还能在实施例1的基础上获得更精确的充电器位置坐标值,从而使得所更新的地图更准确,使得可移动电子设备能够根据地图更准确的寻找到充电器。
参见图3,是本发明实施例3提供的一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。该基于地图构建寻找充电器的方法适用于利用可移动电子设备对设置有充电器的待定位区域进行实时地图构建,且该待定位区域上设有至少两个定位标签,每一个定位标签对应设置在所述待定位区域的特定位置上,每一所述定位标签信息包括用于区别其绝对位置的唯一编码信息;该可移动电子设备可为例如:机器人。
该方法包括步骤:
S31、以充电器所在的位置作为坐标系的坐标原点,移动所述可移动电子设备从所述坐标原点出发并遍历整个待定位区域,在遍历过程中,基于所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算并记录所述可移动电子设备每一次检测到障碍物时的障碍物位置的坐标值,计算所述可移动电子设备每一次获取到的定位标签信息时的定位标签的位置的坐标值,并记录定位标签信息及对应的坐标值;
S32、完成遍历后,基于记录的坐标原点以及每一个障碍物位置的坐标值以及所有定位标签的信息及其坐标值进行构建地图;
S33、当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,基于所述充电器位置移动后的坐标值更新所构建的地图。
可以理解的,本实施例的步骤S32~S33与图1所示的步骤S12~S13基本一致,在此不再赘述。
本实施例与实施例1不同的是,在待定位及地图构建的区域的至少两个特定位置/任意位置放置两个定位标签,其中,在步骤S31中,本实施例的可移动电子设备可通过定位标签信息读取器来读取定位标签信息。
在可实现的一个实施例中,每一所述定位标签采用RFID标签,通过每个RFID自身所带有唯一号码(或者是使用RFID读写器向每个RFID写入一个唯一号码)作为所述定位标签的唯一编码信息。对应的,RFID标签一般和RFID标签信息读取器配合使用,在RFID标签信息读取器的信号和能量激励下,RFID标签能将信息传递给RFID标签信息读取器上。因此,本实施例的可移动电子设备可通过RFID标签信息读取器来读取RFID标签信息。
下面,详细描述可移动电子设备如何通过RFID标签信息读取器来读取RFID标签信息时确定该RFID标签的具体位置。
方式一:每一所述RFID标签采用无源RFID,限定所述可移动电子设备只有在距离每一所述RFID标签最近的位置时,所述可移动电子设备上的RFID标签信息读取器才能感应(获取)到每一所述RFID标签的标签信息。
这样,当所述可移动电子设备上的RFID标签信息读取器能够获取到该RFID标签的标签信息时,说明所述可移动电子设备的位置距离所述RFID标签已经足够近(彼此之间的距离可忽略不计),从而将所述可移动电子设备获取到该RFID标签时,将可移动电子设备此时所处的位置视为该RFID标签的位置。
可以理解的,可通过/调整可移动电子设备上的RFID标签信息读取器的读取范围(范围尽量小)来实现上述方式一的方案。
方式二:每一所述RFID标签采用有源RFID,所述可移动电子设备在移动过程中,当所述可移动电子设备上的RFID标签信息读取器感应到(达到一定的读取范围)任意一个所述RFID标签的标签信息时,使所述可移动电子设备往RFID标签的RSSI逐渐增大的方向移动,可以理解的,RFID标签信息读取器可能感应到不少于一个RFID标签的标签信息,则将可移动电子设备往RSSI较大的一个RFID标签方向移动。直至所述可移动电子设备感应到的所述RFID标签的RSSI等于或大于预设的最大RSSI值时或直至所述可移动电子设备碰到所述RFID标签(可通过碰撞传感器部件来感测碰撞)时,将所述可移动电子设备此时的位置作为所述RFID标签的位置。
在可实现的另一个实施例中,每一所述定位标签采用色块标签,所述唯一编码信息可通过多种不同颜色或不同形状或不同形状不同颜色结合或不同灰度颜色块表示。参考图27a~图27c,在图27a中,通过不同颜色(形状可以相同)来区分不同的色块标签,例如,红色代表色块标签1,黄色代表色块标签2,蓝色代表色块标签3……;在图27b中,通过不同形状(颜色可以相同)来区分不同的色块标签,例如,圆形代表色块标签1,三角形代表色块标签2,正方形代表色块标签3……;在图27c中,通过不同形状不同颜色结合来区分不同的色块标签,例如圆形+红色代表色块标签1,三角形+黄色代表色块标签2,蓝色+正方形代表色块标签3……。
可以理解的,上述只是给出了较为简单易懂的色块标签的说明,但并非局限于此。例如,每一个色块标签可以由多个小色块构成,每一个小色块又可以通过多种不同颜色或不同形状或不同形状不同颜色结合或不同灰度颜色块表示。因此,色块标签的构成是有多种方式的,具体是需要定位的待定位区域的环境需要色块标签数量来决定采用哪个方式更方便。
当采用色块标签作为定位标签时,可移动电子设备可通过颜色传感器/摄像头来读取色块标签信息。下面,详细描述可移动电子设备如何通过颜色传感器/摄像头来读取色块标签信息时确定该色块标签的具体位置。
方式一:限定所述可移动电子设备只有在距离每一所述色块标签最近的位置时,所述可移动电子设备上的颜色传感器/摄像头才能感应(获取)到每一所述色块标签的标签信息。
这样,当所述可移动电子设备上的颜色传感器/摄像头能够获取到该色块标签的标签信息时,说明所述可移动电子设备的位置距离所述色块标签已经足够近(彼此之间的距离可忽略不计),从而将所述可移动电子设备获取到该色块标签时,将可移动电子设备此时所处的位置视为该色块标签的位置。
可以理解的,可通过调整可移动电子设备上的颜色传感器/摄像头的读取范围(范围尽量小)或者调整所述色块标签的大小(足够小)来实现上述方式一的方案。
方式二:所述可移动电子设备在移动过程中,当所述可移动电子设备上的颜色传感器感应到(达到一定的读取范围)任意一个所述色块标签的标签信息时,使所述可移动电子设备往感应到的色块标签的标签信息强度逐渐增大的方向移动,直至感应到的色块标签的标签信息强度等于或大于预设的最大值时或直至所述可移动电子设备碰到所述色块标签时,将所述可移动电子设备此时的位置作为所述色块标签的位置。可以理解的,在所述可移动电子设备移动过程中,颜色传感器可能感应到不少于一个色块标签的标签信息,则将可移动电子设备往读取信息较强的一个色块标签方向移动。
方式三:当使用摄像头来读取色块标签信息时,根据色块标签里面图案在CCD上投影的像素数量来确定色块标签相对于可移动电子设备的位置,从而计算出所述色块标签的坐标值。
可以理解,本实施例的定位标签并不局限于上述的RFID标签或色块标签,也可以通过其他标签形式来表示。
可以理解的,本实施例的定位标签具有如下作用:用于定位待定位区域的特定位置。在本实施例中,优选采用两个以上的定位标签对待定位区域进行定位,且每一个定位标签对应设置在所述待定位区域的特定位置上。而且每一特定位置上的定位标签信息中包含用于区别其绝对位置的唯一编码信息。例如,当将至少两个定位标签分别放置在待定位区域的不同特定位置(例如,房间1,房间2……)上时,需要通过所述定位标签信息中的唯一编码信息来确定并区分该定位标签所处的特定位置(绝对位置),例如,该定位标签位于房间1还是房间2等。例如,对于无源RFID标签,每个标签一般都会带有自身的唯一号码(或者是使用RFID读写器向每个RFID写入一个唯一号码),可将该自身带有的唯一号码(或者是使用RFID读写器向每个RFID写入一个唯一号码)作为区别其绝对位置的唯一编码信息,并将无源RFID标签置于对应的特定位置上,以便对该特定位置进行识别。因此,通过获取每一个定位标签信息中的唯一编码信息时,经过识别能够确定该定位标签所处的绝对位置。
可以理解的,本实施例的方法适用于对室内的待定位区域进行实时地图构建。在对室内环境进行定位时,优选在该室内的每一个房间门框的左侧和/或右侧墙壁上放置一个所述定位标签111,可以理解的,所述定位标签111可通过磁铁等方式吸附固定在墙壁上。优选的,可在房间门框的左侧和/或右侧墙壁上固定有固定槽100,将所述定位标签111放置在所述固定槽100内,如图28~图29所示。
这样,基于记录的每一个定位标签信息及其坐标值完成地图构建后,所述可移动电子设备可以基于每一个定位标签信息中的唯一编码信息来实现绝对位置的导航和分辨。例如,需要机器人遍历一趟房间2的时候,可以基于放置在该房间2的门框的左侧和/或右侧墙壁上的定位标签的唯一编码信息来确定房间2的绝对位置(即该定位标签位置),并基于该定位标签位置在构建的地图上的相对坐标值(相对坐标原点的方向和距离),从而导航可移动电子设备从到达该房间2。另外,基于每一个定位标签信息中的唯一编码信息,也能够让可移动电子设备(机器人)知道其“身在何处”。参见图4,是本发明实施例4提供的一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。该基于地图构建寻找充电器的方法适用于利用可移动电子设备对设置有充电器的待定位区域进行实时地图构建,且该待定位区域上还设有至少两个定位标签,每一个定位标签对应设置在所述待定位区域的特定位置上,每一所述定位标签信息包括用于区别其绝对位置的唯一编码信息;该可移动电子设备可为例如:机器人。
该方法包括步骤:
S41、以充电器所在的位置作为坐标系的坐标原点,移动所述可移动电子设备从所述坐标原点出发并遍历整个待定位区域,在遍历过程中,基于所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算并记录所述可移动电子设备每一次检测到障碍物时的障碍物位置的坐标值,计算所述可移动电子设备每一次获取到的定位标签信息时的定位标签的位置的坐标值,并记录定位标签信息及对应的坐标值;
S42、完成遍历后,基于记录的坐标原点以及每一个障碍物位置的坐标值以及所有定位标签的信息及其坐标值进行构建地图;
S43、以所述坐标原点作为起始点使所述可移动电子设备多次遍历整个待定位区域,并基于每次遍历得到的每一个定位标签的坐标值,运用纠正算法对每一个所述定位标签的坐标值进行纠正;并基于纠正后的坐标值校正所构建的地图;
S44、当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,基于所述充电器位置移动后的坐标值更新所构建的地图。
可见,本实施例在实施例3的基础上,进一步增加了通过多次遍历获得的定位标签的坐标值并通过纠正算法来纠正定位标签的位置,即步骤S43。
具体的,由于编码器的累计误差或等其他原因,通过一次遍历获得的定位标签的坐标值不可避免会存在误差,从而导致构建的地图不精确。因此,本实施例在构建地图后,通过可移动电子设备多次遍历的方式多次获取每一个定位标签的坐标值,然后采用递推等算法对每个定位标签的坐标值进行纠正,可移动电子设备遍历次数越多,计算出的定位标签的坐标值就会越准确,直到最后几乎将误差减小到可忽略不计。最后,基于纠正后的坐标值校正所构建的地图。
因此,本实施例通过采用多次遍历以多次获取每一个定位标签的坐标值,然后采用递推等算法对每个定位标签的坐标值进行纠正,并基于纠正后的坐标值校正所构建的地图的技术方案,进一步消除了可移动电子设备的累计误差,从而提高了所述构建地图的精确度。
参见图5,是本发明实施例5提供的一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。该基于地图构建寻找充电器的装置为可移动电子设备/安装在可移动电子设备上,适用于利用可移动电子设备对设置有充电器的待定位区域进行实时地图构建,该可移动电子设备可为例如:机器人。
该基于地图构建寻找充电器的装置包括:
编码器51,用于在所述可移动电子设备以充电器所在的位置作为坐标系的坐标原点出发并遍历整个待定位区域的过程中,实时记录所述可移动电子设备相对所述坐标原点的移动方向和移动距离;
障碍物检测部件52,用于检测障碍物;
第一计算单元53,用于每当所述障碍物检测部件感测检测到障碍物时,基于所述编码器51记录的相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算得到每一所述障碍物位置的坐标值,并将计算到的坐标值发送给坐标系构建及记录单元;
坐标系构建及记录单元54,用于记录充电器的坐标值以及每一障碍物的坐标值;
地图构建单元55,基于所述坐标系构建及记录单元54记录的坐标原点以及每一个障碍物位置的坐标值进行构建地图;
无线接收/发射单元56,用于当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,将所述充电器发生位置移动后的坐标值发送给所述坐标系构建及记录单元以更新充电器的坐标值,从而促发所述地图构建单元55更新所构建的地图。
关于本实施例的基于地图构建寻找充电器的装置的工作原理和过程,可以参考其实施例1,在此不再赘述。
在另一实施例中,当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,并不是直接使用所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值来更新所构建的地图。因为充电器仅仅是通过陀螺仪传感器或/和电子罗盘以及加速度计来实时记录所述充电器的角速度或/和角度以及加速度,从而计算得到充电器移动的距离、方向,从而计算得到充电器移动后的坐标值,得到的位置坐标值通常会有误差,导致可移动电子设备得到的充电器坐标通常也是有误差的。因此,可通过如下方式来减少这种误差
可移动电子设备还包括激光发射/接收传感器,当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,所述可移动电子设备移动到所述位置移动后的坐标值所对应的位置上;并以所述激光发射/接收传感器检测到充电器时的充电器位置坐标值作为充电器位置移动后的更正坐标值;基于充电器位置移动后的更正坐标值更新所构建的地图;或
可移动电子设备还包括红外发射/接收传感器或/和摄像头,当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,所述可移动电子设备移动到所述位置移动后的坐标值所对应的位置上;并通过所述红外发射/接收传感器或/和摄像头引导可移动电子设备到达充电器更精确位置上,将此时可移动电子设备的位置坐标值作为充电器位置移动后的更正坐标值;基于充电器位置移动后的更正坐标值更新所构建的地图。
参见图6,是本发明实施例6提供的一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。该基于地图构建寻找充电器的装置为可移动电子设备/安装在可移动电子设备上,适用于利用可移动电子设备对设置有充电器的待定位区域进行实时地图构建,该可移动电子设备可为例如:机器人。
该基于地图构建寻找充电器的装置包括:
编码器61,用于在所述可移动电子设备以充电器所在的位置作为坐标系的坐标原点出发并遍历整个待定位区域的过程中,实时记录所述可移动电子设备相对所述坐标原点的移动方向和移动距离;
陀螺仪传感器或/和电子罗盘62,用于实时记录所述可移动电子设备的角速度或/和角度;
加速度计63,用于实时记录所述可移动电子设备的加速度;
第一纠正单元64,基于所述可移动电子设备的角速度或/和角度以及加速度,对所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离进行纠正;
障碍物检测部件65,用于检测障碍物;
第一计算单元66,用于每当所述障碍物检测部件感测检测到障碍物时,基于所述编码器61记录的相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算得到每一所述障碍物位置的坐标值,并将计算到的坐标值发送给坐标系构建及记录单元;
坐标系构建及记录单元67,用于记录充电器的坐标值以及每一障碍物的坐标值;
地图构建单元68,基于所述坐标系构建及记录单元67记录的坐标原点以及每一个障碍物位置的坐标值进行构建地图;
无线接收/发射单元69,用于当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,将所述充电器发生位置移动后的坐标值发送给所述坐标系构建及记录单元以更新充电器的坐标值,从而促发所述地图构建单元68更新所构建的地图。
可见,本实施例在实施例5的基础上,增加了陀螺仪传感器或/和电子罗盘以及加速度计来分别实时记录所述可移动电子设备的角速度或/和角度以及加速度对所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离进行纠正,并基于纠正的移动方向和移动距离计算坐标值,从而校正每一个得到的坐标值。其中,所述陀螺仪包括但不限于绕线陀螺、静电陀螺、激光陀螺、光纤陀螺、微机械陀螺等。
因此,本实施例可以有效消除安装编码器的驱动轮由于打滑、两驱动轮和地面接触点之间距离的不确定等原因,使得编码器的测算过程存在的累积误差。从而使得基于纠正后的所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离而计算得到每一个坐标值更为准确,进而使得基于坐标值构建的地图更为精确。
参见图7,是本发明实施例7提供的一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。该基于地图构建寻找充电器的装置为可移动电子设备/安装在可移动电子设备上,适用于利用可移动电子设备对设置有充电器的待定位区域进行实时地图构建,且该待定位区域上设有至少两个定位标签,每一个定位标签对应设置在所述待定位区域的特定位置上,每一所述定位标签信息包括用于区别其绝对位置的唯一编码信息;该可移动电子设备可为例如:机器人。
该基于地图构建寻找充电器的装置包括:
编码器71,用于在所述可移动电子设备以充电器所在的位置作为坐标系的坐标原点出发并遍历整个待定位区域的过程中,实时记录所述可移动电子设备相对所述坐标原点的移动方向和移动距离;
障碍物检测部件72,用于检测障碍物;
第一计算单元73,用于每当所述障碍物检测部件感测检测到障碍物时,基于所述编码器71记录的相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算得到每一所述障碍物位置的坐标值,并将计算到的坐标值发送给坐标系构建及记录单元;
第二计算单元74,用于在遍历过程中,基于所述编码器71记录的相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算所述可移动电子设备每一次获取到的定位标签信息时的定位标签的位置的坐标值,并将所述定位标签信息及对应的坐标值一同发送给所述坐标系构建及记录单元;
坐标系构建及记录单元75,用于记录充电器的坐标值以及每一障碍物的坐标值以及所有定位标签的信息及其坐标值;
地图构建单元76,基于所述坐标系构建及记录单元75记录的坐标原点以及每一个障碍物位置的坐标值以及所有定位标签的信息及其坐标值进行构建地图;
无线接收/发射单元77,用于当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,将所述充电器发生位置移动后的坐标值发送给所述坐标系构建及记录单元以更新充电器的坐标值,从而促发所述地图构建单元76更新所构建的地图。
关于本实施例的基于地图构建寻找充电器的装置的工作原理和过程,可以参考其实施例3,在此不再赘述。
参见图8,是本发明实施例8提供的一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。该基于地图构建寻找充电器的装置为可移动电子设备/安装在可移动电子设备上,适用于利用可移动电子设备对设置有充电器的待定位区域进行实时地图构建,且该待定位区域上设有至少两个定位标签,每一个定位标签对应设置在所述待定位区域的特定位置上,每一所述定位标签信息包括用于区别其绝对位置的唯一编码信息;该可移动电子设备可为例如:机器人。
该基于地图构建寻找充电器的装置包括:
编码器81,用于在所述可移动电子设备以充电器所在的位置作为坐标系的坐标原点出发并遍历整个待定位区域的过程中,实时记录所述可移动电子设备相对所述坐标原点的移动方向和移动距离;
障碍物检测部件82,用于检测障碍物;
第一计算单元83,用于每当所述障碍物检测部件感测检测到障碍物时,基于所述编码器81记录的相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算得到每一所述障碍物位置的坐标值,并将计算到的坐标值发送给坐标系构建及记录单元;
第二计算单元84,用于在遍历过程中,基于所述编码器81记录的相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算所述可移动电子设备每一次获取到的定位标签信息时的定位标签的位置的坐标值,并将所述定位标签信息及对应的坐标值一同发送给所述坐标系构建及记录单元;
坐标系构建及记录单元85,用于记录充电器的坐标值以及每一障碍物的坐标值以及所有定位标签的信息及其坐标值;
地图构建单元86,基于所述坐标系构建及记录单元85记录的坐标原点以及每一个障碍物位置的坐标值以及所有定位标签的信息及其坐标值进行构建地图;
第二纠正单元87,用于在所述可移动电子设备以所述坐标原点作为起始点使所述可移动电子设备多次遍历整个待定位区域,并基于每次遍历得到的每一个定位标签的坐标值,运用纠正算法对每一个所述定位标签的坐标值进行纠正;并将纠正后的坐标值发送给所述地图构建单元以对所构建的地图进行校正;
无线接收/发射单元88,用于当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,将所述充电器发生位置移动后的坐标值发送给所述坐标系构建及记录单元以更新充电器的坐标值,从而促发所述地图构建单元86更新所构建的地图。
本实施例的基于地图构建寻找充电器的装置在实施例7的基础上增加了第二纠正单元87,通过可移动电子设备多次遍历的方式多次获取每一个定位标签的坐标值,然后采用递推等算法对每个定位标签的坐标值进行纠正,可移动电子设备遍历次数越多,纠正出的定位标签的坐标值就会越准确,直到最后几乎将误差减小到可忽略不计。最后,地图构建单元86基于纠正后的坐标值校正所构建的地图。从而消除了可移动电子设备只遍历一次存在的累计误差,提高了所述构建地图的精确度。
参见图9,是本发明实施例9提供的一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。该基于地图构建寻找充电器的方法适用于利用可移动电子设备对设置有充电器的待定位区域进行实时地图构建,该可移动电子设备可为例如:机器人。
该方法包括步骤:
S91、以任意初始位置作为坐标系的坐标原点,移动所述可移动电子设备从所述坐标原点出发并遍历整个待定位区域,在遍历过程中,基于所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算并记录所述可移动电子设备检测到充电器以及障碍物时的充电器和障碍物位置的坐标值,并将所述充电器的坐标值发送给所述充电器;
S92、完成遍历后,基于记录的坐标原点以及充电器、障碍物位置的坐标值进行构建地图;
S93、当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,基于所述充电器位置移动后的坐标值更新所构建的地图。
本实施例与实施例1的不同在于,本实施例的方法并不局限于以充电器的位置作为坐标原点来构建地图,而是以待定位区域中的任意位置为坐标系的坐标原点(可移动电子设备可记录该位置的坐标点信息),移动所述可移动电子设备从所述坐标原点出发并遍历整个待定位区域。在而遍历过程中,基于所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算并记录所述可移动电子设备检测到充电器以及障碍物时的充电器和障碍物位置的坐标值,并将所述充电器的坐标值发送给所述充电器。然后,当所述充电器发生移动后,可移动电子设备会接收到(例如,通过无线方式)所述充电器在发生位置移动后发送的位置移动后的坐标值(该充电器带有能实时计算出充电器相对移动前的位置的距离和方向的设备,从而计算得到充电器移动后的坐标值),例如,可在选的实施方式中,所述充电器在发生位置移动后,通过以下步骤计算得到自身位置移动后的坐标值:
基于充电器移动的角速度或/和角度以及加速度估算获得充电器移动的距离、方向;
根据充电器移动前的坐标值和所述移动的距离、方向计算得到充电器位置移动后的坐标值。
因此,可移动电子设备会基于所述充电器发生位置移动后的坐标值更新所构建的地图(即将充电器移动后的坐标值在所构建的地图上标注,并在地图上删除充电器移动前的坐标值,从而使得可移动电子设备在需要充电时可根据更新后的地图寻找充电器。
参见图10,是本发明实施例10提供的一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。该基于地图构建寻找充电器的方法适用于利用可移动电子设备对设置有充电器的待定位区域进行实时地图构建,该可移动电子设备可为例如:机器人。
该方法包括步骤:
S101、以任意初始位置作为坐标系的坐标原点,移动所述可移动电子设备从所述坐标原点出发并遍历整个待定位区域,在遍历过程中,基于所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算并记录所述可移动电子设备检测到充电器以及障碍物时的充电器和障碍物位置的坐标值,并将所述充电器的坐标值发送给所述充电器;
S102、完成遍历后,基于记录的坐标原点以及充电器、障碍物位置的坐标值进行构建地图;
S103、当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,所述可移动电子设备移动到所述位置移动后的坐标值所对应的位置上;以所述可移动电子设备获取到的充电器位置的坐标值作为充电器位置移动后的更正坐标值;并基于充电器位置移动后的更正坐标值更新所构建的地图。
本实施例与实施例9不同的是,在本实施例中,当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,并不是直接使用所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值来更新所构建的地图。因为充电器仅仅是通过陀螺仪传感器或/和电子罗盘以及加速度计来实时记录所述充电器的角速度或/和角度以及加速度,从而计算得到充电器移动的距离、方向,从而计算得到充电器移动后的坐标值,得到的位置坐标值通常会有误差,导致可移动电子设备得到的充电器坐标通常也是有误差的。因此,在本实施例中,通过如下方式来减少这种误差,即:
当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,所述可移动电子设备移动到所述位置移动后的坐标值所对应的位置上(该位置往往存在一定误差),此时,可通过以下方式来寻找/确定充电器的较为精确的位置。例如,可移动电子设备上设有激光发射/接收传感器,当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,所述可移动电子设备移动到所述位置移动后的坐标值所对应的位置上;并以所述激光发射/接收传感器检测到充电器时的充电器位置坐标值作为充电器位置移动后的更正坐标值;基于充电器位置移动后的更正坐标值更新所构建的地图;或,
可移动电子设备上设有红外发射/接收传感器或/和摄像头,当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,所述可移动电子设备移动到所述位置移动后的坐标值所对应的位置上;并通过所述红外发射/接收传感器或/和摄像头引导可移动电子设备到达充电器更精确位置上,将此时可移动电子设备的位置坐标值作为充电器位置移动后的更正坐标值;基于充电器位置移动后的更正坐标值更新所构建的地图。
可以理解的,所述可移动电子设备还将充电器位置移动后的更正坐标值发送给所述充电器进行存储。
可见,实施本实施例,不但可以获得实施例9对应的效果,而且还能在实施例9的基础上获得更精确的充电器位置坐标值,从而使得所更新的地图更准确,使得可移动电子设备能够根据地图更准确的寻找到充电器。
参见图11,是本发明实施例11提供的一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。该基于地图构建寻找充电器的方法适用于利用可移动电子设备对设置有充电器的待定位区域进行实时地图构建,且该待定位区域上设有至少两个定位标签,每一个定位标签对应设置在所述待定位区域的特定位置上,每一所述定位标签信息包括用于区别其绝对位置的唯一编码信息;该可移动电子设备可为例如:机器人。
该方法包括步骤:
S111、以任意初始位置作为坐标系的坐标原点,移动所述可移动电子设备从所述坐标原点出发并遍历整个待定位区域,在遍历过程中,基于所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算并记录所述可移动电子设备检测到充电器以及障碍物时的充电器和障碍物位置的坐标值,计算所述可移动电子设备每一次获取到的定位标签信息时的定位标签的位置的坐标值,记录定位标签信息及对应的坐标值,并将所述充电器的坐标值发送给所述充电器;
S112、完成遍历后,基于记录的坐标原点以及充电器、障碍物位置的坐标值以及所有定位标签的信息及其坐标值进行构建地图;
S113、当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,基于所述充电器位置移动后的坐标值更新所构建的地图。
本实施例与实施例9不同的是,在待定位及地图构建的区域的至少两个特定位置/任意位置放置两个定位标签,其中,在步骤S111中,本实施例的可移动电子设备可通过定位标签信息读取器来读取定位标签信息。具体的方式可参考实施例1,在此不再赘述。
参见图12,是本发明实施例12提供的一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。该基于地图构建寻找充电器的方法适用于利用可移动电子设备对设置有充电器的待定位区域进行实时地图构建,且该待定位区域上设有至少两个定位标签,每一个定位标签对应设置在所述待定位区域的特定位置上,每一所述定位标签信息包括用于区别其绝对位置的唯一编码信息;该可移动电子设备可为例如:机器人。
该方法包括步骤:
S121、以任意初始位置作为坐标系的坐标原点,移动所述可移动电子设备从所述坐标原点出发并遍历整个待定位区域,在遍历过程中,基于所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算并记录所述可移动电子设备检测到充电器以及障碍物时的充电器和障碍物位置的坐标值,计算所述可移动电子设备每一次获取到的定位标签信息时的定位标签的位置的坐标值,记录定位标签信息及对应的坐标值,并将所述充电器的坐标值发送给所述充电器;
S122、完成遍历后,基于记录的坐标原点以及充电器、障碍物位置的坐标值以及所有定位标签的信息及其坐标值进行构建地图;
S123、以所述坐标原点作为起始点使所述可移动电子设备多次遍历整个待定位区域,并基于每次遍历得到的每一个定位标签的坐标值,运用纠正算法对每一个所述定位标签的坐标值进行纠正;并基于纠正后的坐标值校正所构建的地图;
S124、当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,基于所述充电器位置移动后的坐标值更新所构建的地图。
可见,本实施例在实施例11的基础上,进一步增加了通过多次遍历获得的定位标签的坐标值并通过纠正算法来纠正定位标签的位置,即步骤S123。
具体的,由于编码器的累计误差或等其他原因,通过一次遍历获得的定位标签的坐标值不可避免会存在误差,从而导致构建的地图不精确。因此,本实施例在构建地图后,通过可移动电子设备多次遍历的方式多次获取每一个定位标签的坐标值,然后采用递推等算法对每个定位标签的坐标值进行纠正,可移动电子设备遍历次数越多,计算出的定位标签的坐标值就会越准确,直到最后几乎将误差减小到可忽略不计。最后,基于纠正后的坐标值校正所构建的地图。
因此,本实施例通过采用多次遍历以多次获取每一个定位标签的坐标值,然后采用递推等算法对每个定位标签的坐标值进行纠正,并基于纠正后的坐标值校正所构建的地图的技术方案,进一步消除了可移动电子设备的累计误差,从而提高了所述构建地图的精确度。
参见图13,是本发明实施例13提供的一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。该基于地图构建寻找充电器的装置为可移动电子设备/安装在可移动电子设备上,适用于利用可移动电子设备对设置有充电器的待定位区域进行实时地图构建,该可移动电子设备可为例如:机器人。
该基于地图构建寻找充电器的装置包括:
编码器131,用于在所述可移动电子设备以任意起始位置作为坐标系的坐标原点出发并遍历整个待定位区域的过程中,实时记录所述可移动电子设备相对所述坐标原点的移动方向和移动距离;
障碍物检测部件132,用于检测障碍物;
充电器检测部件133,用于检测充电器;
第一计算单元134,用于每当所述障碍物检测部件检测到障碍物或充电器检测部件检测到充电器时,基于所述编码器记录的相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算得到所述充电器或障碍物位置的坐标值,并将计算到的坐标值发送给坐标系构建及记录单元;
坐标系构建及记录单元135,用于记录充电器的坐标值以及每一障碍物的坐标值;
地图构建单元136,基于所述坐标系构建及记录单元记录的坐标原点以及充电器、障碍物位置的坐标值进行构建地图;
无线接收/发射单元137,用于将所述第一计算单元计算得到的充电器坐标值发送给所述充电器,以及用于接收所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值,并将所述充电器发生位置移动后的坐标值发送给所述坐标系构建及记录单元以更新充电器的坐标值,从而促发所述地图构建单元更新所构建的地图。
关于本实施例的基于地图构建寻找充电器的装置的工作原理和过程,可以参考其实施例9,在此不再赘述。
在另一实施例中,当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,并不是直接使用所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值来更新所构建的地图。因为充电器仅仅是通过陀螺仪传感器或/和电子罗盘以及加速度计来实时记录所述充电器的角速度或/和角度以及加速度,从而计算得到充电器移动的距离、方向,从而计算得到充电器移动后的坐标值,得到的位置坐标值通常会有误差,导致可移动电子设备得到的充电器坐标通常也是有误差的。因此,可通过如下方式来减少这种误差“
可移动电子设备还包括激光发射/接收传感器,当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,所述可移动电子设备移动到所述位置移动后的坐标值所对应的位置上;并以所述激光发射/接收传感器检测到充电器时的充电器位置坐标值作为充电器位置移动后的更正坐标值;基于充电器位置移动后的更正坐标值更新所构建的地图;或,
可移动电子设备还包括红外发射/接收传感器或/和摄像头,当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,所述可移动电子设备移动到所述位置移动后的坐标值所对应的位置上;并通过所述红外发射/接收传感器或/和摄像头引导可移动电子设备到达充电器更精确位置上,将此时可移动电子设备的位置坐标值作为充电器位置移动后的更正坐标值;基于充电器位置移动后的更正坐标值更新所构建的地图。
参见图14,是本发明实施例14提供的一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。该基于地图构建寻找充电器的装置为可移动电子设备/安装在可移动电子设备上,适用于利用可移动电子设备对设置有充电器的待定位区域进行实时地图构建,该可移动电子设备可为例如:机器人。
该基于地图构建寻找充电器的装置包括:
编码器141,用于在所述可移动电子设备以任意起始位置作为坐标系的坐标原点出发并遍历整个待定位区域的过程中,实时记录所述可移动电子设备相对所述坐标原点的移动方向和移动距离;
陀螺仪传感器或/和电子罗盘142,用于实时记录所述可移动电子设备的角速度或/和角度;
加速度计143,用于实时记录所述可移动电子设备的加速度;
第一纠正单元144,基于所述可移动电子设备的角速度或/和角度以及加速度,对所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离进行纠正;
障碍物检测部件145,用于检测障碍物;
充电器检测部件146,用于检测充电器;
第一计算单元147,用于每当所述障碍物检测部件检测到障碍物或充电器检测部件检测到充电器时,基于所述编码器记录的相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算得到所述充电器或障碍物位置的坐标值,并将计算到的坐标值发送给坐标系构建及记录单元;
坐标系构建及记录单元148,用于记录充电器的坐标值以及每一障碍物的坐标值;
地图构建单元149,基于所述坐标系构建及记录单元记录的坐标原点以及充电器、障碍物位置的坐标值进行构建地图;
无线接收/发射单元140,用于将所述第一计算单元计算得到的充电器坐标值发送给所述充电器,以及用于接收所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值,并将所述充电器发生位置移动后的坐标值发送给所述坐标系构建及记录单元以更新充电器的坐标值,从而促发所述地图构建单元更新所构建的地图。
可见,本实施例在实施例13的基础上,增加了陀螺仪传感器或/和电子罗盘以及加速度计来分别实时记录所述可移动电子设备的角速度或/和角度以及加速度对所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离进行纠正,并基于纠正的移动方向和移动距离计算坐标值,从而校正每一个得到的坐标值。其中,所述陀螺仪包括但不限于绕线陀螺、静电陀螺、激光陀螺、光纤陀螺、微机械陀螺等。
因此,本实施例可以有效消除安装编码器的驱动轮由于打滑、两驱动轮和地面接触点之间距离的不确定等原因,使得编码器的测算过程存在的累积误差。从而使得基于纠正后的所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离而计算得到每一个坐标值更为准确,进而使得基于坐标值构建的地图更为精确。
参见图15,是本发明实施例15提供的一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。该基于地图构建寻找充电器的装置为可移动电子设备/安装在可移动电子设备上,适用于利用可移动电子设备对设置有充电器的待定位区域进行实时地图构建,且该待定位区域上设有至少两个定位标签,每一个定位标签对应设置在所述待定位区域的特定位置上,每一所述定位标签信息包括用于区别其绝对位置的唯一编码信息;该可移动电子设备可为例如:机器人。
该基于地图构建寻找充电器的装置包括:
编码器151,用于在所述可移动电子设备以任意起始位置作为坐标系的坐标原点出发并遍历整个待定位区域的过程中,实时记录所述可移动电子设备相对所述坐标原点的移动方向和移动距离;
障碍物检测部件152,用于检测障碍物;
充电器检测部件153,用于检测充电器;
第一计算单元154,用于每当所述障碍物检测部件检测到障碍物或充电器检测部件检测到充电器时,基于所述编码器记录的相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算得到所述充电器或障碍物位置的坐标值,并将计算到的坐标值发送给坐标系构建及记录单元;
第二计算单元155,用于在遍历过程中,基于所述编码器记录的相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算所述可移动电子设备每一次获取到的定位标签信息时的定位标签的位置的坐标值,并将所述定位标签信息及对应的坐标值一同发送给所述坐标系构建及记录单元;
坐标系构建及记录单元156,用于记录充电器的坐标值以及每一障碍物的坐标值以及所有定位标签的信息及其坐标值;
地图构建单元157,基于所述坐标系构建及记录单元记录的坐标原点以及充电器、障碍物位置的坐标值以及所有定位标签的信息及其坐标值进行构建地图;
无线接收/发射单元158,用于将所述第一计算单元计算得到的充电器坐标值发送给所述充电器,以及用于接收所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值,并将所述充电器发生位置移动后的坐标值发送给所述坐标系构建及记录单元以更新充电器的坐标值,从而促发所述地图构建单元更新所构建的地图。
关于本实施例的基于地图构建寻找充电器的装置的工作原理和过程,可以参考其对应的实施例11,在此不再赘述。
参见图16,是本发明实施例16提供的一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。该基于地图构建寻找充电器的装置为可移动电子设备/安装在可移动电子设备上,适用于利用可移动电子设备对设置有充电器的待定位区域进行实时地图构建,且该待定位区域上设有至少两个定位标签,每一个定位标签对应设置在所述待定位区域的特定位置上,每一所述定位标签信息包括用于区别其绝对位置的唯一编码信息;该可移动电子设备可为例如:机器人。
该基于地图构建寻找充电器的装置包括:
编码器161,用于在所述可移动电子设备以任意起始位置作为坐标系的坐标原点出发并遍历整个待定位区域的过程中,实时记录所述可移动电子设备相对所述坐标原点的移动方向和移动距离;
障碍物检测部件162,用于检测障碍物;
充电器检测部件163,用于检测充电器;
第一计算单元164,用于每当所述障碍物检测部件检测到障碍物或充电器检测部件检测到充电器时,基于所述编码器记录的相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算得到所述充电器或障碍物位置的坐标值,并将计算到的坐标值发送给坐标系构建及记录单元;
第二计算单元165,用于在遍历过程中,基于所述编码器记录的相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算所述可移动电子设备每一次获取到的定位标签信息时的定位标签的位置的坐标值,并将所述定位标签信息及对应的坐标值一同发送给所述坐标系构建及记录单元;
坐标系构建及记录单元166,用于记录充电器的坐标值以及每一障碍物的坐标值以及所有定位标签的信息及其坐标值;
地图构建单元167,基于所述坐标系构建及记录单元记录的坐标原点以及充电器、障碍物位置的坐标值以及所有定位标签的信息及其坐标值进行构建地图;
第二纠正单元168,用于在所述可移动电子设备以所述坐标原点作为起始点使所述可移动电子设备多次遍历整个待定位区域,并基于每次遍历得到的每一个定位标签的坐标值,运用纠正算法对每一个所述定位标签的坐标值进行纠正;并将纠正后的坐标值发送给所述地图构建单元以对所构建的地图进行校正;
无线接收/发射单元169,用于将所述第一计算单元计算得到的充电器坐标值发送给所述充电器,以及用于接收所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值,并将所述充电器发生位置移动后的坐标值发送给所述坐标系构建及记录单元以更新充电器的坐标值,从而促发所述地图构建单元更新所构建的地图。
本实施例的基于地图构建寻找充电器的装置在实施例15的基础上增加了第二纠正单元,通过可移动电子设备多次遍历的方式多次获取每一个定位标签的坐标值,然后采用递推等算法对每个定位标签的坐标值进行纠正,可移动电子设备遍历次数越多,纠正出的定位标签的坐标值就会越准确,直到最后几乎将误差减小到可忽略不计。最后,地图构建单元基于纠正后的坐标值校正所构建的地图。从而消除了可移动电子设备值遍历一次存在的累计误差,提高了所述构建地图的精确度。
参见图17,是本发明实施例17提供的一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。该基于地图构建寻找充电器的方法适用于利用可移动电子设备对设有至少一个定位标签的待定位区域进行实时地图构建,所述充电器位于所述待定位区域内,且所述充电器上也设有一个所述定位标签,每一所述定位标签信息包括用于区别其绝对位置的唯一编码信息,该可移动电子设备可为例如:机器人。
本实施例的基于地图构建寻找充电器的方法包括步骤:
S171、以可移动电子设备初次沿一定的运动轨迹移动时获取到的第一个定位标签信息时的所述第一个定位标签的位置作为坐标系的坐标原点,并记录所述第一个定位标签信息及其坐标值;
S172、以所述坐标原点作为起始点移动所述可移动电子设备并遍历整个待定位区域;
S173、在遍历过程中,基于所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算所述可移动电子设备每一次获取到的除所述第一个定位标签外的其他定位标签信息时的其他定位标签的位置的坐标值,并记录其他定位标签信息及对应的坐标值;
S174、当所述可移动电子设备获取到任意一个所述定位标签信息时,基于所述定位标签信息中的唯一编码信息确定该定位标签是否位于充电器上,从而得到所述充电器的位置坐标值,并将所述充电器的坐标值发送给所述充电器;
S175、完成遍历后,基于记录的所有定位标签的信息及其坐标值构建地图;
S176、当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,基于所述充电器发生位置移动后的坐标值更新所构建的地图。
在步骤S171中,在待定位及地图构建的区域的至少一个特定位置/任意位置放置一个定位标签,并将充电器也放置在待定位及地图构建的区域内,且在充电器内也放置一个定位标签。可以理解的,可在可移动电子设备中预存所述充电器上的定位标签的唯一编码信息。需要对该整个区域进行定位和构建地图,则需要通过可移动电子设备遍历整个区域才能获得区域中的相关信息。在第一次遍历开始前,可使可移动电子设备沿一定的运动轨迹移动,直至该可移动电子设备感应到第一个定位标签信息时,则将该第一个定位标签的位置作为由X轴和Y轴构成的坐标系中的坐标原点,并记录所述第一个定位标签信息及其坐标值(坐标原点)。
可以理解的,为了方便计算和构图,将获取到的所述第一个定位标签信息时的所述第一个定位标签的位置作为由X轴和Y轴构成的坐标系的坐标原点。但是,所述第一个定位标签信息时的所述第一个定位标签的位置并不局限于只能作为由X轴和Y轴构成的坐标系的坐标原点,也可以是标记为其他参照点,具备参考作用即可,以方便记录其他点的信息。其中,在该步骤中,本实施例的可移动电子设备可通过定位标签信息读取器来读取定位标签信息。
在可实现的一个实施例中,每一所述定位标签采用RFID标签,通过每个RFID自身所带有唯一号码(或者是使用RFID读写器向每个RFID写入一个唯一号码)作为所述定位标签的唯一编码信息。对应的,RFID标签一般和RFID标签信息读取器配合使用,在RFID标签信息读取器的信号和能量激励下,RFID标签能将信息传递给RFID标签信息读取器上。因此,本实施例的可移动电子设备可通过RFID标签信息读取器来读取RFID标签信息。
下面,详细描述可移动电子设备如何通过RFID标签信息读取器来读取RFID标签信息时确定该RFID标签的具体位置。
方式一:每一所述RFID标签采用无源RFID,限定所述可移动电子设备只有在距离每一所述RFID标签最近的位置时,所述可移动电子设备上的RFID标签信息读取器才能感应(获取)到每一所述RFID标签的标签信息。
这样,当所述可移动电子设备上的RFID标签信息读取器能够获取到该RFID标签的标签信息时,说明所述可移动电子设备的位置距离所述RFID标签已经足够近(彼此之间的距离可忽略不计),从而将所述可移动电子设备获取到该RFID标签时,将可移动电子设备此时所处的位置视为该RFID标签的位置。
可以理解的,可通过/调整可移动电子设备上的RFID标签信息读取器的读取范围(范围尽量小)来实现上述方式一的方案。
方式二:每一所述RFID标签采用有源RFID,所述可移动电子设备在移动过程中,当所述可移动电子设备上的RFID标签信息读取器感应到(达到一定的读取范围)任意一个所述RFID标签的标签信息时,使所述可移动电子设备往RFID标签的RSSI逐渐增大的方向移动,可以理解的,RFID标签信息读取器可能感应到不少于一个RFID标签的标签信息,则将可移动电子设备往RSSI较大的一个RFID标签方向移动。直至所述可移动电子设备感应到的所述RFID标签的RSSI等于或大于预设的最大RSSI值时或直至所述可移动电子设备碰到所述RFID标签(可通过碰撞传感器部件来感测碰撞)时,将所述可移动电子设备此时的位置作为所述RFID标签的位置。
在可实现的另一个实施例中,每一所述定位标签采用色块标签,所述唯一编码信息可通过多种不同颜色或不同形状或不同形状不同颜色结合或不同灰度颜色块表示。参考图27a~图27c,在图27a中,通过不同颜色(形状可以相同)来区分不同的色块标签,例如,红色代表色块标签1,黄色代表色块标签2,蓝色代表色块标签3……;在图27b中,通过不同形状(颜色可以相同)来区分不同的色块标签,例如,圆形代表色块标签1,三角形代表色块标签2,正方形代表色块标签3……;在图27c中,通过不同形状不同颜色结合来区分不同的色块标签,例如圆形+红色代表色块标签1,三角形+黄色代表色块标签2,蓝色+正方形代表色块标签3……。
可以理解的,上述只是给出了较为简单易懂的色块标签的说明,但并非局限于此。例如,每一个色块标签可以由多个小色块构成,每一个小色块又可以通过多种不同颜色或不同形状或不同形状不同颜色结合或不同灰度颜色块表示。因此,色块标签的构成是有多种方式的,具体是需要定位的待定位区域的环境需要色块标签数量来决定采用哪个方式更方便。
当采用色块标签作为定位标签时,可移动电子设备可通过颜色传感器/摄像头来读取色块标签信息。下面,详细描述可移动电子设备如何通过颜色传感器/摄像头来读取色块标签信息时确定该色块标签的具体位置。
方式一:限定所述可移动电子设备只有在距离每一所述色块标签最近的位置时,所述可移动电子设备上的颜色传感器/摄像头才能感应(获取)到每一所述色块标签的标签信息。
这样,当所述可移动电子设备上的颜色传感器/摄像头能够获取到该色块标签的标签信息时,说明所述可移动电子设备的位置距离所述色块标签已经足够近(彼此之间的距离可忽略不计),从而将所述可移动电子设备获取到该色块标签时,将可移动电子设备此时所处的位置视为该色块标签的位置。
可以理解的,可通过调整可移动电子设备上的颜色传感器/摄像头的读取范围(范围尽量小)或者调整所述色块标签的大小(足够小)来实现上述方式一的方案。
方式二:所述可移动电子设备在移动过程中,当所述可移动电子设备上的颜色传感器感应到(达到一定的读取范围)任意一个所述色块标签的标签信息时,使所述可移动电子设备往感应到的色块标签的标签信息强度逐渐增大的方向移动,直至感应到的色块标签的标签信息强度等于或大于预设的最大值时或直至所述可移动电子设备碰到所述色块标签时,将所述可移动电子设备此时的位置作为所述色块标签的位置。可以理解的,在所述可移动电子设备移动过程中,颜色传感器可能感应到不少于一个色块标签的标签信息,则将可移动电子设备往读取信息较强的一个色块标签方向移动。
方式三:当使用摄像头来读取色块标签信息时,根据色块标签里面图案在CCD上投影的像素数量来确定色块标签相对于可移动电子设备的位置,从而计算出所述色块标签的坐标值。
可以理解,本实施例的定位标签并不局限于上述的RFID标签或色块标签,也可以通过其他标签形式来表示。
在步骤S172~S173中,当确定以所述第一个定位标签的位置为坐标原点时,将所述坐标原点作为运动的起始点移动所述可移动电子设备以遍历整个待定位区域。并且在所述可移动电子设备从所述起始点开始移动的同时,启动实时计算所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离(例如,可通过机器人的驱动轮轴上安装的编码器来实时记录机器人所移动路径以及相对位置和角度,从而能够通过计算获得可移动电子设备相对所述起始点的位置(包括距离和方向),从而得到可移动电子设备的坐标值。从而在遍历过程中,可以获取可移动电子设备检测到除所述第一个定位标签外的其他定位标签信息时的其他定位标签的位置的坐标值。具体的获取方式可以参考步骤S171。
在所述步骤S174中,当所述可移动电子设备每一次获取到的包括所述第一个定位标签外的其他定位标签信息时,会基于所述其他定位标签信息中的唯一编码信息来确定是否是所述充电器上的定位标签(通过判断所获取到的定位标签信息中的唯一编码信息是否与预存的唯一编码信息一致,即可判断所获取到的定位标签是否为充电器上的定位标签),若是,则将该定位标签的坐标值作为充电器的坐标值,并将所述充电器的坐标值发送给所述充电器(这样做的目的是为了让充电器知道自己移动前的具体位置坐标,以方便计算移动后的位置的坐标值)。
在所述步骤S175中,待所述可移动电子设备完成一次遍历后,基于记录的所有定位标签的信息及其坐标值来构建地图。可以理解的,所构建的地图为2D地图,所述可移动电子设备(例如,机器人)可以按照构建完成后的地图进行导航。
在所述步骤S176中,当所述充电器发生移动后,可移动电子设备会接收到(例如,通过无线方式)所述充电器在发生位置移动后发送的位置移动后的坐标值(该充电器带有能实时计算出充电器相对移动前的位置的距离和方向的设备,从而计算得到充电器移动后的坐标值),因此,可移动电子设备会基于所述充电器发生位置移动后的坐标值更新所构建的地图(即将充电器移动后的坐标值在所构建的地图上标注,同时在地图上删除充电器移动前的坐标值),从而使得可移动电子设备在需要充电时可根据更新后的地图寻找充电器。
可以理解的,本实施例的定位标签具有如下作用:一是用于定位充电器(充电器上的定位标签),二是用于定位待定位区域的特定位置。在本实施例中,除了所述充电器上的定位标签外,本实施例的方法优选采用两个以上的定位标签对待定位区域进行地位,且每一个定位标签对应设置在所述待定位区域的特定位置上。而且每一特定位置上的定位标签信息中包含用于区别其绝对位置的唯一编码信息。例如,当将至少两个定位标签分别放置在待定位区域的不同特定位置(例如,房间1,房间2……)上时,需要通过所述定位标签信息中的唯一编码信息来确定并区分该定位标签所处的特定位置(绝对位置),例如,该定位标签位于房间1还是房间2等。例如,对于无源RFID标签,每个标签一般都会带有自身的唯一号码(或者是使用RFID读写器向每个RFID写入一个唯一号码),可将该自身带有的唯一号码(或者是使用RFID读写器向每个RFID写入一个唯一号码)作为区别其绝对位置的唯一编码信息,并将无源RFID标签置于对应的特定位置上,以便对该特定位置进行识别。因此,通过获取每一个定位标签信息中的唯一编码信息时,经过识别能够确定该定位标签所处的绝对位置。
可以理解的,本实施例的方法适用于对室内的待定位区域进行实时地图构建。在对室内环境进行定位时,优选在该室内的每一个房间门框的左侧和/或右侧墙壁上放置一个所述定位标签111,可以理解的,所述定位标签111可通过磁铁等方式吸附固定在墙壁上。优选的,可在房间门框的左侧和/或右侧墙壁上固定有固定槽100,将所述定位标签111放置在所述固定槽100内,如图28~图29所示。
这样,基于记录的每一个定位标签信息及其坐标值完成地图构建后,所述可移动电子设备可以基于每一个定位标签信息中的唯一编码信息来实现绝对位置的导航和分辨。例如,需要机器人遍历一趟房间2的时候,可以基于放置在该房间2的门框的左侧和/或右侧墙壁上的定位标签的唯一编码信息来确定房间2的绝对位置(即该定位标签位置),并基于该定位标签位置在构建的地图上的相对坐标值(相对坐标原点的方向和距离),从而导航可移动电子设备从到达该房间2。同样的,机器人需要充电时也可根据充电器上的定位标签的唯一编码信息来确定充电器的绝对位置(即该定位标签位置),并基于该定位标签位置在构建的地图上的相对坐标值(相对可移动电子设备当前位置的方向和距离),从而导航可移动电子设备从到达该充电器的位置以进行充电操作。
另外,基于每一个定位标签信息中的唯一编码信息,也能够让可移动电子设备(机器人)知道其“身在何处”。
在本发明的另一优选实施例中,为了进一步提高所构建地图的精确度,可基于所述可移动电子设备的角速度或/和角度以及加速度对所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离进行纠正,从而校正每一个得到的坐标值。例如,如果通过机器人的驱动轮轴上安装的编码器来实时记录机器人相对所述起始点的移动方向和移动距离时,由于打滑、两驱动轮和地面接触点之间距离的不确定等原因,使得编码器的测算过程存在累积误差。因此,本实施例的可移动电子设备优选的,例如采用陀螺仪传感器或/和电子罗盘以及加速度计来分别实时记录所述可移动电子设备的角速度或/和角度以及加速度,然后,基于所述陀螺仪传感器或/和电子罗盘以及加速度计实时记录的角速度或/和角度以及加速度,以对编码器实时记录的所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离进行纠正,从而使得基于纠正后的所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离而计算得到每一个坐标值更为准确,从而使得基于坐标值构建的地图更为精确。
可见,利用本实施例的基于地图构建寻找充电器的方法,在充电器发生移动后,可移动电子设备依然能够准确找到充电器进行充电,而且,在充电器的位置发生变化后,只需要在已经构建的地图上更新充电器的位置即可,无需重新构建地图,具有成本低、操作简单且有效的技术效果。
参考图18,是本发明实施例18提供的一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。该基于地图构建寻找充电器的方法适用于利用可移动电子设备对设有至少一个定位标签的待定位区域进行实时地图构建,所述充电器位于所述待定位区域内,且所述充电器上也设有一个所述定位标签,每一所述定位标签信息包括用于区别其绝对位置的唯一编码信息,该可移动电子设备可为例如:机器人。本实施例的基于地图构建寻找充电器的方法包括步骤:
S181、以可移动电子设备初次沿一定的运动轨迹移动时获取到的第一个定位标签信息时的所述第一个定位标签的位置作为坐标系的坐标原点,并记录所述第一个定位标签信息及其坐标值;
S182、以所述坐标原点作为起始点移动所述可移动电子设备并遍历整个待定位区域;
S183、在遍历过程中,基于所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算所述可移动电子设备每一次获取到的除所述第一个定位标签外的其他定位标签信息时的其他定位标签的位置的坐标值以及每一次检测到障碍物时的障碍物位置的坐标值,并记录其他定位标签信息及对应的坐标值以及障碍物位置的坐标值;
S184、当所述可移动电子设备获取到任意一个所述定位标签信息时,基于所述定位标签信息中的唯一编码信息确定该定位标签是否位于充电器上,从而得到所述充电器的位置坐标值,并将所述充电器的坐标值发送给所述充电器;
S185、完成遍历后,基于记录的所有定位标签的信息及其坐标值以及障碍物位置的坐标值构建地图;
S186、当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,基于所述充电器发生位置移动后的坐标值更新所构建的地图。
可以理解的,本实施例的步骤S181~S182、S184及S186与图17所示的步骤S171~S173、S174及S176基本一致,在此不再赘述。
本实施例与实施例17不同的是,可移动电子设备在遍历过程中,还计算并记录每一次检测到障碍物时的障碍物位置的坐标值。我们知道,记录的信息越多,所构建的地图越丰富和详细。例如,由于可移动电子设备检测到障碍物时,会将障碍物的坐标值记录,当可移动电子设备置于室内环境遍历完整个房间后,便可以将所有障碍物的坐标连续记录下来,外围的同时围成一个圈的障碍物则可以认为是墙壁,这样,就将整个房间的无障碍区域,有障碍区域,墙壁区分开,这就构建了整个房间的地图。
在遍历过程中,可通过以下方式来计算所述可移动电子设备每一次检测到障碍物时的障碍物位置的坐标值:
利用碰撞传感器来感应障碍物,当碰撞传感器感测碰到障碍物时,将所述可移动电子设备当前的坐标值作为所述障碍物位置的坐标值;
利用激光传感器/红外传感器来探测障碍物,当激光传感器/红外传感器探测到障碍物时,根据激光/红外距离计算原理计算出障碍物相对当前所述可移动电子设备的位置,从而计算出所述障碍物位置的坐标值。
另外,本实施例还增设了碰撞策略,即,在所述可移动电子设备的遍历过程中碰到障碍物时,根据预设的碰撞策略,使所述可移动电子设备绕开所述障碍物而继续前进。在本发明的一个优选实施例中,所述预定的碰撞策略包括:当可移动电子设备通过(例如,碰撞传感器部件)感测到发生碰撞时,所述可移动电子设备将进行智能分析以确定进一步的移动方式。例如,所述可移动电子设备可以根据待定位区域的具体环境格局选择后退大于0且小于20厘米并且向右或左旋转1-10°。当所述可移动电子设备处于狭小空间中时,所述可移动电子设备可以选择后退大于0且小于2厘米。更进一步地,在连续3次旋转1°后的再次碰撞点均在一个平面时,所述可移动电子设备则选择旋转更大的角度,例如旋转角度2°甚至10°。
可以理解的,除了这里公开的碰撞策略外,本实施例的碰撞策略还可以采用其他方式,并不局限于此。
因此,通过预设的碰撞策略,继续移动所述可移动电子设备以获取其他障碍物的坐标值,直至遍历完整个待定位区域时,才完成一次遍历。可以理解的,所述可移动电子设备完成一次遍历后,记录该待定位区域的全部特征信息(包括定位标签的位置及每一个障碍物位置的位置信息)。
参考图19,是本发明实施例19提供的一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。该基于地图构建寻找充电器的方法适用于利用可移动电子设备对设有至少一个定位标签的待定位区域进行实时地图构建,所述充电器位于所述待定位区域内,且所述充电器上也设有一个所述定位标签,每一所述定位标签信息包括用于区别其绝对位置的唯一编码信息,该可移动电子设备可为例如:机器人。
本实施例的基于地图构建寻找充电器的方法包括步骤:
S191、以可移动电子设备初次沿一定的运动轨迹移动时获取到的第一个定位标签信息时的所述第一个定位标签的位置作为坐标系的坐标原点,并记录所述第一个定位标签信息及其坐标值;
S192、以所述坐标原点作为起始点移动所述可移动电子设备并遍历整个待定位区域;
S193、在遍历过程中,基于所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算所述可移动电子设备每一次获取到的除所述第一个定位标签外的其他定位标签信息时的其他定位标签的位置的坐标值,并记录其他定位标签信息及对应的坐标值;
S194、当所述可移动电子设备获取到任意一个所述定位标签信息时,基于所述定位标签信息中的唯一编码信息确定该定位标签是否位于充电器上,从而得到所述充电器的位置坐标值,并将所述充电器的坐标值发送给所述充电器;
S195、完成遍历后,基于记录的所有定位标签的信息及其坐标值构建地图;
S196、当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,所述可移动电子设备移动到所述位置移动后的坐标值所对应的位置上;以所述可移动电子设备获取到的充电器的定位标签信息时的充电器的定位标签位置的坐标值作为充电器位置移动后的更正坐标值;并基于充电器位置移动后的更正坐标值更新所构建的地图。
可以理解的,本实施例的步骤S191~S195与图17所示的步骤S171~S175基本一致,在此不再赘述。
本实施例与实施例17不同的是,在本实施例中,当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,并不是直接使用所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值来更新所构建的地图。因为充电器仅仅是通过陀螺仪传感器或/和电子罗盘以及加速度计来实时记录所述充电器的角速度或/和角度以及加速度,从而计算得到充电器移动的距离、方向,从而计算得到充电器移动后的坐标值,得到的位置坐标值通常会有误差,导致可移动电子设备得到的充电器坐标通常也是有误差的。因此,在本实施例中,通过如下方式来减少这种误差,即:
当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,所述可移动电子设备移动到所述位置移动后的坐标值所对应的位置上(该位置往往存在一定误差),此时,可通过充电器上的定位标签来寻找/确定充电器的精确位置。例如,当定位标签采用有源RFID时,使可移动电子设备往RFID标签的RSSI逐渐增大的方向移动,直至所述可移动电子设备感应到的所述RFID标签的RSSI等于或大于预设的最大RSSI值时或直至所述可移动电子设备碰到所述RFID标签(可通过碰撞传感器部件来感测碰撞)时,将所述可移动电子设备此时的位置作为所述RFID标签的位置);又例如,当定位标签采用色块标签时,使所述可移动电子设备往感应到(使用颜色传感器)的色块标签的标签信息强度逐渐增大的方向移动,直至感应到的色块标签的标签信息强度等于或大于预设的最大值时或直至所述可移动电子设备碰到所述色块标签时,将所述可移动电子设备此时的位置作为所述色块标签的位置;或者,当使用摄像头来读取色块标签信息时,根据色块标签里面图案在CCD上投影的像素数量来确定色块标签相对于可移动电子设备的位置,从而计算出所述色块标签的更正坐标值。然后,可移动电子设备再基于充电器位置移动后的更正坐标值更新所构建的地图。并且,可移动电子设备将充电器位置移动后的更正坐标值发送(例如,通过无线方式)给充电器。
可见,实施本实施例,不但可以获得实施例17对应的效果,而且还能在实施例17的基础上获得更精确的充电器位置坐标值,从而使得所更新的地图更准确,使得可移动电子设备能够根据地图更准确的寻找到充电器。
参考图20,是本发明实施例20提供的一种基于地图构建寻找充电器的方法的流程示意图。
该基于地图构建寻找充电器的方法适用于利用可移动电子设备对设有至少一个定位标签的待定位区域进行实时地图构建,所述充电器位于所述待定位区域内,且所述充电器上也设有一个所述定位标签,每一所述定位标签信息包括用于区别其绝对位置的唯一编码信息,该可移动电子设备可为例如:机器人。
本实施例的基于地图构建寻找充电器的方法包括步骤:
S201、以可移动电子设备初次沿一定的运动轨迹移动时获取到的第一个定位标签信息时的所述第一个定位标签的位置作为坐标系的坐标原点,并记录所述第一个定位标签信息及其坐标值;
S202、以所述坐标原点作为起始点移动所述可移动电子设备并遍历整个待定位区域;
S203、在遍历过程中,基于所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算所述可移动电子设备每一次获取到的除所述第一个定位标签外的其他定位标签信息时的其他定位标签的位置的坐标值,并记录其他定位标签信息及对应的坐标值;
S204、当所述可移动电子设备获取到任意一个所述定位标签信息时,基于所述定位标签信息中的唯一编码信息确定该定位标签是否位于充电器上,从而得到所述充电器的位置坐标值,并将所述充电器的坐标值发送给所述充电器;
S205、完成遍历后,基于记录的所有定位标签的信息及其坐标值构建地图;
S206、以所述坐标原点作为起始点使所述可移动电子设备多次遍历整个待定位区域,并基于每次遍历得到的每一个定位标签的坐标值,运用纠正算法对每一个所述定位标签的坐标值进行纠正;并基于纠正后的坐标值校正所构建的地图;
S207、当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,基于所述充电器发生位置移动后的坐标值更新所构建的地图。
可见,本实施例在实施例17的基础上,进一步增加了通过多次遍历获得的定位标签的坐标值并通过纠正算法来纠正定位标签的位置,即步骤S206。
具体的,由于编码器的累计误差或等其他原因,通过一次遍历获得的定位标签的坐标值不可避免会存在误差,从而导致构建的地图不精确。因此,本实施例在构建地图后,通过可移动电子设备多次遍历的方式多次获取每一个定位标签的坐标值,然后采用递推等算法对每个定位标签的坐标值进行纠正,可移动电子设备遍历次数越多,计算出的定位标签的坐标值就会越准确,直到最后几乎将误差减小到可忽略不计。最后,基于纠正后的坐标值校正所构建的地图。
因此,本实施例通过采用多次遍历以多次获取每一个定位标签的坐标值,然后采用递推等算法对每个定位标签的坐标值进行纠正,并基于纠正后的坐标值校正所构建的地图的技术方案,进一步消除了可移动电子设备的累计误差,从而提高了所述构建地图的精确度。
可以理解的,也可在上述实施例18或19中增加多次遍历以对每一个定位标签的坐标值进行纠正的步骤,即步骤S206。
参见图21,是本发明实施例21提供的一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。该基于地图构建寻找充电器的装置为可移动电子设备/安装在可移动电子设备上,适用于利用可移动电子设备对设有至少一个定位标签的待定位区域进行实时地图构建,所述充电器位于所述待定位区域内,且所述充电器上也设有一个所述定位标签,每一所述定位标签信息包括用于区别其绝对位置的唯一编码信息,该可移动电子设备可为例如:机器人。
该基于地图构建寻找充电器的装置包括:
定位标签信息读取器211,用于读取所述定位标签信息;
坐标系构建及记录单元212,用于在所述可移动电子设备初次沿一定的运动轨迹移动通过所述定位标签信息读取器获取到的第一个定位标签信息时,将所述第一个定位标签的位置作为坐标系的坐标原点,并记录所述定位标签信息及对应的坐标值;
编码器213,用于在所述可移动电子设备以所述坐标原点作为起始点并遍历整个待定位区域的过程中,实时记录所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离;
第一计算单元214,用于在遍历过程中,基于编码器记录的所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算所述可移动电子设备每一次获取到的除所述第一个定位标签外的其他定位标签信息时的其他定位标签的位置的坐标值,并将其他定位标签信息及对应的坐标值一同发送给所述坐标系构建及记录单元;
充电器位置判断单元215,用于根据所述可移动电子设备获取到的每一个定位标签信息时的所述定位标签信息中的唯一编码信息确定是否为所述充电器的定位标签,从而获取所述充电器的坐标值;
无线接收/发射单元216,用于将所述充电器的坐标值发送给所述充电器;
地图构建单元217,基于所述坐标系构建及记录单元记录的定位标签信息及其坐标值构建地图;
所述无线接收/发射单元216还用于当接收所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,将所述充电器发生位置移动后的坐标值发送给所述坐标系构建及记录单元以更新充电器的坐标值,从而促发所述地图构建单元更新所构建的地图。
关于本实施例的基于地图构建寻找充电器的装置的工作原理和过程,可以参考其实施例17,在此不再赘述。
同样的,每一所述定位标签可采用RFID标签或色块标签,而定位标签信息读取器对应为RFID标签信息读取器或颜色传感器/摄像头。关于可移动电子设备如何通过读取定位标签信息确定该定位标签的具体位置,可参考上述实施例17。
在本实施例中,优选的,所述基于地图构建寻找充电器的装置还包括充电器编码信息预存单元,该充电器编码信息预存单元与充电器位置判断单元连接,用于预存所述充电器上的定位标签的唯一编码信息。例如,当我们将充电器也放置在待定位及地图构建的区域内,并且在充电器内也放置一个定位标签,可将该定位标签的唯一编码信息预先存入该充电器编码信息预存单元中。这样,在第一次遍历开始前,可使可移动电子设备沿一定的运动轨迹移动,直至该定位标签信息读取器读取到第一个定位标签时,通过充电器位置判断单元判断该定位标签的唯一编码信息与充电器编码信息预存单元内的唯一编码信息是否一致,若是,则确定为充电器上的定位标签信息,将该第一个定位标签的位置作为由X轴和Y轴构成的坐标系中的坐标原点,并记录所述第一个定位标签信息及其坐标值(坐标原点);否则,在确定了坐标原点后的遍历过程中,每当可移动电子设备上的定位标签信息读取器读取到一个定位标签时,通过充电器位置判断单元判断该定位标签的唯一编码信息与充电器编码信息预存单元内的唯一编码信息是否一致(通过对比),来确定充电器的位置,从而得到充电器的坐标值。可以理解的,若确定了充电器的位置后,在后面的过程中通过定位标签信息读取器读取到定位标签时,无需再进行判断是否为充电器上的定位标签。利用本实施例的基于地图构建寻找充电器的装置,在充电器发生移动后,可移动电子设备依然能够准确找到充电器进行充电,而且,在充电器的位置发生变化后,只需要在已经构建的地图上更新充电器的位置即可,无需重新构建地图,具有成本低、操作简单且有效的技术效果。
另外,在本发明的另一优选实施例中,当所述无线接收/发射单元216接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,所述可移动电子设备移动到达所述位置移动后的坐标值对应的位置;此时,可通过充电器上的定位标签来寻找/确定充电器的精确位置。即所述定位标签信息读取器获取到的充电器的定位标签信息时的充电器的定位标签位置的坐标值作为充电器位置移动后的更正坐标值;然后基于充电器位置移动后的更正坐标值更新所构建的地图。从而使得所更新的地图更准确,使得可移动电子设备能够根据地图更准确的寻找到充电器。
参见图22,是本发明实施例22提供的一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。该基于地图构建寻找充电器的装置为可移动电子设备/安装在可移动电子设备上,适用于利用可移动电子设备对设有至少一个定位标签的待定位区域进行实时地图构建,所述充电器位于所述待定位区域内,且所述充电器上也设有一个所述定位标签,每一所述定位标签信息包括用于区别其绝对位置的唯一编码信息,该可移动电子设备可为例如:机器人。
该基于地图构建寻找充电器的装置:
定位标签信息读取器221,用于读取所述定位标签信息;
坐标系构建及记录单元222,用于在所述可移动电子设备初次沿一定的运动轨迹移动通过所述定位标签信息读取器获取到的第一个定位标签信息时,将所述第一个定位标签的位置作为坐标系的坐标原点,并记录所述定位标签信息及对应的坐标值;
编码器223,用于在所述可移动电子设备以所述坐标原点作为起始点并遍历整个待定位区域的过程中,实时记录所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离;
障碍物检测部件224,用于检测障碍物;
第一计算单元225,用于在遍历过程中,基于编码器记录的所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算所述可移动电子设备每一次获取到的除所述第一个定位标签外的其他定位标签信息时的其他定位标签的位置的坐标值,并将其他定位标签信息及对应的坐标值一同发送给所述坐标系构建及记录单元;
第二计算单元226,用于每当所述障碍物检测部件感测检测到障碍物时,基于所述编码器记录的相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算得到每一所述障碍物位置的坐标值,并将计算到的坐标值发送给所述坐标系构建及记录单元。
充电器位置判断单元227,用于根据所述可移动电子设备获取到的每一个定位标签信息时的所述定位标签信息中的唯一编码信息确定是否为所述充电器的定位标签,从而获取所述充电器的坐标值;
无线接收/发射单元228,用于将所述充电器的坐标值发送给所述充电器;
地图构建单元229,基于所述坐标系构建及记录单元记录的坐标原点、定位标签信息及其坐标值以及每一所述障碍物位置的坐标值构建地图;
所述无线接收/发射单元228还用于当接收所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,将所述充电器发生位置移动后的坐标值发送给所述坐标系构建及记录单元以更新充电器的坐标值,从而促发所述地图构建单元更新所构建的地图。
其中,所述障碍物检测部件可包括碰撞传感器/激光传感器/红外传感器:
利用碰撞传感器来感应障碍物,当碰撞传感器感测碰到障碍物时,将所述可移动电子设备当前的坐标值作为所述障碍物位置的坐标值;
所述碰撞传感器包括但不限于偏心锤式传感器、滚球式碰撞传感器、滚轴式膨胀传感器、水银开关式碰撞传感器、有压阻效应式碰撞传感器、压电效应式碰撞传感器和微动开关等。
利用激光传感器/红外传感器来探测障碍物,当激光传感器/红外传感器探测到障碍物时,根据激光/红外距离计算原理计算出障碍物相对当前所述可移动电子设备的位置,从而计算出所述障碍物位置的坐标值。
在本实施例中,优选的,所述可移动电子设备还包括:碰撞策略单元,用于在所述可移动电子设备的遍历过程中碰到障碍物时,根据预设的碰撞策略,使所述可移动电子设备绕开所述障碍物而继续前进。
有关该碰撞策略单元的工作原理和方式可参考实施例17的相关描述。
在本发明的另一优选实施例中,参考图23,该实施例23的基于地图构建寻找充电器的装置为可移动电子设备/安装在可移动电子设备上,适用于利用可移动电子设备对设有至少一个定位标签的待定位区域进行实时地图构建,所述充电器位于所述待定位区域内,且所述充电器上也设有一个所述定位标签,每一所述定位标签信息包括用于区别其绝对位置的唯一编码信息,该可移动电子设备可为例如:机器人。
该基于地图构建寻找充电器的装置:
定位标签信息读取器231,用于读取所述定位标签信息;
坐标系构建及记录单元232,用于在所述可移动电子设备初次沿一定的运动轨迹移动通过所述定位标签信息读取器获取到的第一个定位标签信息时,将所述第一个定位标签的位置作为坐标系的坐标原点,并记录所述定位标签信息及对应的坐标值;
编码器233,用于在所述可移动电子设备以所述坐标原点作为起始点并遍历整个待定位区域的过程中,实时记录所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离;
陀螺仪传感器或/和电子罗盘234,用于实时记录所述可移动电子设备的角速度或/和角度;
加速度计235,用于实时记录所述可移动电子设备的加速度;
第一纠正单元236,基于所述可移动电子设备的角速度或/和角度以及加速度,对所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离进行纠正;
第一计算单元237,用于在遍历过程中,基于纠正后的所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算所述可移动电子设备每一次获取到的除所述第一个定位标签外的其他定位标签信息时的其他定位标签的位置的坐标值,并将其他定位标签信息及对应的坐标值一同发送给所述坐标系构建及记录单元;
充电器位置判断单元238,用于根据所述可移动电子设备获取到的每一个定位标签信息时的所述定位标签信息中的唯一编码信息确定是否为所述充电器的定位标签,从而获取所述充电器的坐标值;
无线接收/发射单元239,用于将所述充电器的坐标值发送给所述充电器;
地图构建单元230,基于所述坐标系构建及记录单元记录的坐标原点、定位标签信息及其坐标值构建地图;
所述无线接收/发射单元239还用于当接收所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,将所述充电器发生位置移动后的坐标值发送给所述坐标系构建及记录单元以更新充电器的坐标值,从而促发所述地图构建单元更新所构建的地图。
可见,本实施例在实施例21的基础上,增加了陀螺仪传感器或/和电子罗盘以及加速度计来分别实时记录所述可移动电子设备的角速度或/和角度以及加速度对所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离进行纠正,并基于纠正的移动方向和移动距离计算坐标值,从而校正每一个得到的坐标值。其中,所述陀螺仪包括但不限于绕线陀螺、静电陀螺、激光陀螺、光纤陀螺、微机械陀螺等。
因此,本实施例可以有效消除安装编码器的驱动轮由于打滑、两驱动轮和地面接触点之间距离的不确定等原因,使得编码器的测算过程存在的累积误差。从而使得基于纠正后的所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离而计算得到每一个坐标值更为准确,进而使得基于坐标值构建的地图更为精确。
可以理解的,本本实施例也可在实施例22的基础上,增加陀螺仪传感器或/和电子罗盘以及加速度计来分别实时记录所述可移动电子设备的角速度或/和角度以及加速度对所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离进行纠正。
参考图24,是本发明实施例24提供的一种基于地图构建寻找充电器的装置的结构框图。该基于地图构建寻找充电器的装置为可移动电子设备/安装在可移动电子设备上,适用于利用可移动电子设备对设有至少一个定位标签的待定位区域进行实时地图构建,所述充电器位于所述待定位区域内,且所述充电器上也设有一个所述定位标签,每一所述定位标签信息包括用于区别其绝对位置的唯一编码信息,该可移动电子设备可为例如:机器人。
该基于地图构建寻找充电器的装置:
定位标签信息读取器241,用于读取所述定位标签信息;
坐标系构建及记录单元242,用于在所述可移动电子设备初次沿一定的运动轨迹移动通过所述定位标签信息读取器获取到的第一个定位标签信息时,将所述第一个定位标签的位置作为坐标系的坐标原点,并记录所述定位标签信息及对应的坐标值;
编码器243,用于在所述可移动电子设备以所述坐标原点作为起始点并遍历整个待定位区域的过程中,实时记录所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离;
第一计算单元244,用于在遍历过程中,基于编码器记录的所述可移动电子设备相对所述起始点的移动方向和移动距离,计算所述可移动电子设备每一次获取到的除所述第一个定位标签外的其他定位标签信息时的其他定位标签的位置的坐标值,并将其他定位标签信息及对应的坐标值一同发送给所述坐标系构建及记录单元;
充电器位置判断单元245,用于根据所述可移动电子设备获取到的每一个定位标签信息时的所述定位标签信息中的唯一编码信息确定是否为所述充电器的定位标签,并用于根据所述可移动电子设备在遍历过程中获取到的所述其他定位标签信息中的唯一编码信息确定所述充电器的坐标值;
无线接收/发射单元246,用于将所述充电器的坐标值发送给所述充电器;
地图构建单元247,基于所述坐标系构建及记录单元记录的坐标原点、定位标签信息及其坐标值构建地图;
第二纠正单元248,用于在所述可移动电子设备以所述坐标原点作为起始点多次遍历整个待定位区域后,并基于每次遍历得到的每一个定位标签的坐标值,运用纠正算法对每一个所述定位标签的坐标值进行纠正;并将纠正后的坐标值发送给所述地图构建单元以对所构建的地图进行校正;
所述无线接收/发射单元246还用于当接收所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,将所述充电器发生位置移动后的坐标值发送给所述坐标系构建及记录单元以更新充电器的坐标值,从而促发所述地图构建单元更新所构建的地图。
本实施例的基于地图构建寻找充电器的装置在实施例21的基础上增加了第二纠正单元248,通过可移动电子设备多次遍历的方式多次获取每一个定位标签的坐标值,然后采用递推等算法对每个定位标签的坐标值进行纠正,可移动电子设备遍历次数越多,纠正出的定位标签的坐标值就会越准确,直到最后几乎将误差减小到可忽略不计。最后,地图构建单元基于纠正后的坐标值校正所构建的地图。从而消除了可移动电子设备值遍历一次存在的累计误差,提高了所述构建地图的精确度。
可以理解的,也可在上述实施例22~23中增加本实施例的第二纠正单元,以对每一个所述定位标签的坐标值进行纠正,从而提高地图构建的准确度。
参考图25,本发明实施例还公开了一种基于地图构建寻找充电器的系统,包括充电器20以及如图5~图8、图13~图16、图21~图24所示的任意实施例的基于地图构建寻找充电器的装置(可移动电子设备)10。其中,所述充电器20置于待定位区域内。如图26所示,该充电器20包括:
充电单元261,用于对所述可移动电子设备中的电池充电;
无线发射/接收单元262,用于接收可移动电子设备发送的充电器的坐标值;
存储单元263,用于存储所述充电器发生移动前的坐标值;
陀螺仪传感器或/和电子罗盘264,用于在充电器发生移动时,实时记录所述充电器的角速度或/和角度;
加速度计265,用于在充电器发生移动时,实时记录所述充电器的加速度
微控制器266,基于所述陀螺仪传感器或/和电子罗盘以及加速度计记录所述充电器的角速度或/或角度以及加速度计算得到充电器移动的距离、方向,以及根据存储单元263中存储的充电器移动前的坐标值和所述充电器移动的距离、方向计算得到充电器移动后的坐标值;
所述无线发射/接收单元262还用于将所述充电器移动后的坐标值发送给所述可移动电子设备。
在本实施例中,当可移动电子设备在对待定位区域进行地图构建而确定充电器的位置的坐标值时,通过无线方式将充电器的坐标值发送给充电器20。充电器20通过无线发射/接收单元262接收该坐标值并存储于所述存储单元263中。当充电器20发生移动后,通过所述陀螺仪传感器或/和电子罗盘以及加速度计实时记录的充电器的角速度或/或角度以及加速度计算得到充电器移动的距离、方向,以及根据存储单元263中存储的充电器移动前的坐标值和所述充电器移动的距离、方向计算得到充电器移动后的坐标值,然后通过无线发射/接收单元262将充电器移动后的坐标值发送给可移动电子设备,这样,可移动电子设备可根据充电器移动后的坐标值来更新已构建的地图。
优选的,所述充电器上设有定位标签,当所述可移动电子设备接收到所述充电器在发生位置移动后所发送的位置移动后的坐标值时,所述可移动电子设备移动到达所述位置移动后的坐标值对应的位置;此时,可通过充电器上的定位标签来寻找/确定充电器的精确位置。即通过可移动电子设备上的定位标签信息读取器获取到的充电器的定位标签信息时的充电器的定位标签位置的坐标值作为充电器位置移动后的更正坐标值;然后基于充电器位置移动后的更正坐标值更新所构建的地图。从而使得所更新的地图更准确,使得可移动电子设备能够根据地图更准确的寻找到充电器。
优选的,本实施例的所述充电器还包括振动传感器,该振动传感器用于感应所述充电器是否发生移动;当振动传感器感应到所述充电器发生移动时,所述微控制器会检测到所述振动传感器信号发生变化,通过所述微控制器激活处于待机状态下的所述陀螺仪传感器或/和电子罗盘以及加速度计。这样,在其他情况下,可通过微控制器控制所述陀螺仪传感器或/和电子罗盘以及加速度计处于待机状态,从而节省电能。
需要说明的是,在本说明书中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后,还需要说明的是,上述一系列处理不仅包括以这里所述的顺序按时间序列执行的处理,而且包括并行或分别地、而不是按时间顺序执行的处理。通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现,当然也可以全部通过软件来实施。基于这样的理解,本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。