CN1354072A - 应用rf模块的活动机器人系统 - Google Patents

Abstract

一个活动机器人系统包括一个RF模块,这个RF模块处于一部控制计算机的控制之下。活动机器人系统包括一个使活动机器人在一个场所周围移动的运行设备;一个用于探测在机器人行进路途上出现的障碍物的障碍物探测设备;一个用于识别活动机器人位置的位置识别设备;一个用于发送和接收一个对运行设备、障碍物探测设备和位置识别设备进行控制的信号的第一收发器,以及一部用于对来自第一收发器的信号进行数据处理并向活动机器人发送一个控制命令的控制计算机。控制计算机包括一个向和从活动机器人的第一收发器发送和接收信号的第二收发器,一个对来自障碍物探测设备和位置识别设备的图象数据进行处理的图象板,以及用于将控制计算机连接到因特网的连接装置。活动机器人在体积上是经过压缩的并可通过因特网被控制。

Description

应用RF模块的活动机器人系统

本发明涉及一个活动机器人系统，特别涉及一个具有一个用于执行运行操作和数据采集操作的活动机器人以及一个用于执行数据处理的独立控制计算机的活动机器人系统。活动机器人和控制计算机通过一个用于进行数据传输和接收的RF模块彼此连接。

一般地，活动机器人都具有独立运行和不借助外界帮助即可避开障碍物的功能。图1是说明活动机器人各种不同特征的方框图。

如图1所示，活动机器人包括一个用于使活动机器人移动的运行设备30，一个用于用于探测在机器人行进路途上出现的障碍物的障碍物探测设备40，一个用于识别活动机器人当前位置的位置识别设备20，一个用于控制活动机器人一般操作的控制设备10以及一个用于为活动机器人的相应部件存储和提供必要电力的电源60。此外，还包括一个可以遥控活动机器人的启动和停止的遥控收发器50。

下面将详细描述具有上述结构的活动机器人的操作。

接收到启动命令后，活动机器人1的控制器10进行初始化并将一个运行命令发送给位置识别设备20和障碍物探测设备40。从控制器10接收到运行命令后，位置识别设备20和障碍物探测设备40会分别操作其摄象机21和43来捕捉图象。在捕捉图象后，位置识别设备20和障碍物探测设备40的图象显示板(vision board)23和46利用阈值设定和细化处理来尽可能小地缩小数据量。然后，该数据被传送到控制器10。接收到来自位置识别设备20和障碍物探测设备40的图象数据后，控制器10在图象处理器11中处理图象数据，识别活动机器人1的当前位置，确定在其移动路径上出现的障碍物，并启动运行设备30。由于上述处理是在活动机器人的操作过程中连续执行的，因而活动机器人1能够不与任何障碍物相撞地完成预定任务。

活动机器人利用图象摄象机(CCD摄象机21和43)来捕捉目标图象以帮助活动机器人1识别其当前位置并探测任何障碍物的出现。从图象摄象机21和43捕获的图象中得出的数据量很大使得这些数据不能以现有的形式被使用。因此，必须通过诸如阈值处理或细化处理之类的适当处理来减小数据量。这些步骤通常由可视板23和45来执行，其中每个可视板都具有一个图象数据处理器。数据在可视板中被处理成图象数据，然后控制器10的图象处理器11根据这种图象数据确定活动机器人1的当前位置以及障碍物的距离和形状。由于用于处理图象摄象机21和43所捕获的图象的机构必须安装在运行的活动机器人1体内，因而活动机器人1就会有体积过于庞大的缺陷。

并且，对于传统活动机器人1的遥控只是控制一个被发送到活动机器人的启动或停止命令。考虑到大众对通过因特网来控制家电的普遍偏爱，不能通过因特网进行控制的传统活动机器人对潜在客户的吸引力越来越小。

本发明已经克服了现有技术中的上述问题。因此，本发明的目的在于提供一个尺寸被压缩的活动机器人系统，该系统可通过因特网来进行控制。这是通过将一个自动运行的活动机器人连接到一台接入因特网的计算机而实现的。该计算机能够通过利用了RF模块的无线通信来处理来自活动机器人的图象数据。

上述目的是通过依据本发明的活动机器人系统而实现的，该系统包括一个使活动机器人在一个场所周围移动的运行设备；一个用于探测在机器人行进路途上出现的障碍物的障碍物探测设备；一个用于识别活动机器人位置的位置识别设备；一个用于发送和接收一个对运行设备、障碍物探测设备和位置识别设备进行控制的信号的第一收发器，以及一部用于对来自第一收发器的信号进行数据处理并向活动机器人发送一个控制命令的控制计算机。

控制计算机包括一个向和从活动机器人的第一收发器发送和接收信号的第二收发器，一个对通过第一收发器接收的障碍物探测设备和位置识别设备的图象数据进行处理的图象板，以及用于将控制计算机连接到因特网的连接装置。

因此，活动机器人系统在尺寸上经过压缩并可通过因特网而被控制。

并且，活动机器人还可以具备一个真空吸尘器，该真空吸尘器具有一个用于抽入污物的吸入口，一个用于将污物收入其中的灰尘收集器和一个用于产生吸力的马达驱动部分。活动机器人还具备一个图象摄象机，以监视一个区域。由此，应用RF模块的活动机器人系统可以充当清洁机器人或门卫机器人。

参照以下结合附图的详细说明，本发明的上述和其它目的和优点将显而易见，其中：

图1是说明一个传统活动机器人的功能的方框图；

图2是示出了依据本发明的利用RF模块的活动机器人系统的示意图；

图3是说明图2所示的活动机器人功能的方框图；

图4是说明用于图2所示活动机器人的控制计算机的功能的方框图；以及

图5是说明本发明利用RF模块的活动机器人系统的操作的流程图。

下面将参照附图描述本发明的最佳实施例，其中相同的元件使用相同的附图标记。

首先参照图2和图3，依据本发明的具有RF模块的活动机器人系统包括一个活动机器人1和一台控制计算机100。

活动机器人1包括一个用于使活动机器人1在一个场所周围移动的运行设备30，一个配有图象摄象机21的位置识别设备，该设备用于识别活动机器人1的当前位置，一个用于探测在机器人运行路径上出现的障碍物的障碍物探测设备40；一个向和从控制计算机100发送和接收图象数据的第一收发器50’；一个用于根据控制计算机100的指令对活动机器人1的各部件进行控制的控制器10’；以及一个用于为活动机器人1的各部件储存和提供必要电力的电源60。

运行设备30包括一对能够前后左右移动的转轮33；一个用于驱动每个转轮33的马达32；以及一个根据来自控制器10’的信号来控制相应马达32的马达驱动器31。

障碍物探测设备40’包括一个用于在活动机器人的路径或移动方向上发射线性光束的线性激光器41；以及一个图象摄象机43，用于识别由位于活动机器人1路径上的障碍物反射回来的线性光束。线性激光器41和图象摄象机43都由控制器10’控制。

第一收发器50’包括一个RF模块51和天线53，并和控制器10’相连接以传送由相应位置识别设备和障碍物探测设备40’的图象摄象机21和43所摄取的图象。第一收发器还接收控制计算机100发出的运行命令。

电源60是一个蓄电池，该蓄电池能够存储预定电量，并在必要的时候向活动机器人1的各部件供电。

控制计算机100包括一个用于向和从活动机器人1发送和接收数据的第二收发器120，一个用于处理来自活动机器人1的图象数据的图象板130，一个用于将控制计算机100接入因特网200的因特网连接装置140，一个用于存储控制计算机100内安装的软件运行所必需的数据的存储设备150，一个用于将必要数据输入给控制计算机100的输入装置160，一个用于总控控制计算机100各部件的主板110，以及一个用于显示主板110的处理结果的显示设备170。

第二收发器120包括一个RF模块121和天线123。第二收发器120从活动机器人1的第一收发器50’向主板110发送数据以及从控制计算机100的主板110向活动机器人1发送指令。

图象板130是一种卡型板，可以插入控制计算机100的一个插槽中。图象板130处理来自活动机器人1的图象数据，使主板110计算活动机器人1的当前位置并通过计算与障碍物的距离来确定障碍物的形状，等等。更具体的说，图象板130通过阈值处理来处理由位置识别设备的图象摄象机21摄取的图象数据并将其发送给主板110。而且，由障碍物探测设备40’的图象摄象机43摄取的、来自线性激光器的线性光束的图象数据也在经过阈值和细化处理之后被传送给主板。

控制计算机100的显示设备170，输入装置160，存储设备150，以及主板110同于用在通用个人计算机中的相应部件。而且，因特网连接装置140通过内置电缆或调制解调器将控制计算机100接入因特网，这也和一般的个人计算机与因特网的连接方式相似。因此，我们将省略对因特网连接的详细描述。

下面将参照图5描述具有RF模块的活动机器人系统的操作过程。

活动机器人1首先从控制计算机100接收一个启动命令。启动命令经由第一收发器50’传送给活动机器人1。响应该启动命令，控制器10’进行初始化并向位置识别设备和障碍物探测设备40’发送一个摄取图象的命令。收到控制器10’的命令后，位置识别设备的图象摄象机21拍下一个最大高度，标上基准标线。障碍物探测设备40’的线性激光器41向正前方发射一束线性光束，图象摄象机43识别反射回来的线性光束并产生在线性光束路径上的目标图象(步骤S10)

控制器10’通过RF模块51和第一收发器50’的天线53将障碍物探测设备40’和位置识别设备的图象摄象机21所生成的图象传送给控制计算机100的第二收发器120(步骤S20)

控制计算机100的第二收发器120接收来自活动机器人1的第一收发器50’的图象，并将这些图象传送给主板110。随后，主板110将这些图象发送给图象板130，在那里处理这些图象。通过临界和细化处理，图象板130将位置识别设备和障碍物探测设备40’的图象摄象机21和43所摄取的图象处理成图象数据，并将这些图象数据送回主板110(步骤S30)。

收到经由图象板130处理的、位置识别设备的图象数据后，主板110通过诸如区域相关等处理获得基线标志的坐标，并确定活动机器人1的当前位置。而且，利用障碍物探测设备40’的图象数据，主板110计算活动机器人1到任何障碍物之间的距离并确定障碍物的形状。在确定了活动机器人1的目标位置和位于活动机器人1之前的障碍物的形状之后，主板110组合这些信息，产生一个用于活动机器人1的诸如停或行走等操作的控制命令，并将控制命令传送到第二收发器120(步骤S40)。

第二收发器120通过RF模块121和天线123将主板110发出的控制命令传送到活动机器人1的第一收发器50’(步骤S50)。

活动机器人1的第一收发器50’接收来自控制计算机100的控制命令，并将控制命令传送到活动机器人1的控制器10’。控制器10’随后操作活动机器人1，同时根据其接收到的控制命令控制位置识别设备和障碍物探测设备40’(步骤S60)。

由于上述过程可以一个预定的时间间隔周期性地重复，所以活动机器人1可以在控制计算机100的控制下执行指定的操作。

而且，由于控制计算机100通过因特网连接装置140与因特网200相连接，所以用户不仅可以在指定的活动机器人1所在区域内对其进行控制，而且可以通过使用另一台计算机210对活动机器人1进行遥控。也就是说，在将另一台计算机210连到因特网和控制计算机100上之后，用户可以运行安装在控制计算机100内的活动机器人操作程序，从而远程遥控活动机器人1。

按照上述方法操作的活动机器人1可以具备其它设备以执行用户希望的操作。

例如：对一个清洁操作来说，活动机器人1可以具备一个真空吸尘器，该真空吸尘器具有一个用于抽入污物的吸入口，一个用于将污物收入其中的灰尘收集器和一个用于产生吸力的马达驱动部分。活动机器人1在自动运行时就会清扫一个指定的区域。

为了防止可能发生的窃贼进入房屋或保护孩子，活动机器人1可包含一个监控摄像机，通过它用户可以对房屋内或附近发生的情况进行实时监控。虽然目前可用的监控摄像机是固定的并且只能监控一个指定区域，但是活动机器人1具有能够监控房屋的每一个角落的优点。

如上所述，在依据本发明的具有RF模块的活动机器人系统中，由于省略了一些体积大的部件，例如活动机器人1中用于处理图象数据的图象板，所以体积被压缩了。此外，由于用户能够通过因特网控制活动机器人1，所以本发明的活动机器人系统允许用户对活动机器人进行遥控。

如上所述，示出和描述了本发明的一个最佳实施例。尽管已对本发明的最佳实施例进行了描述，但是应当理解，本发明并不仅限于该最佳实施例。本领域中的技术人员能够在后面权利要求所限定的本发明构思和范围内对本发明进行各种改进和修改。

Claims (4)

1.一个活动机器人系统，包括：

一个使活动机器人在一个场所周围移动的运行设备；

一个用于探测在机器人行进路途上出现的障碍物的障碍物探测设备；

一个用于识别活动机器人位置的位置识别设备；

一个用于发送和接收一个对运行设备、障碍物探测设备和位置识别设备进行控制的信号的第一收发器，以及

一个用于对来自第一收发器的信号进行数据处理并向活动机器人发送一个控制命令的控制计算机。

2.根据权利要求1中所述的活动机器人系统，其中控制计算机包括：

一个向和从活动机器人的第一收发器发送和接收信号的第二收发器；

一个对来自障碍物探测设备和位置识别设备的图象数据进行处理的图象板，所述图象数据是通过第一收发器接收的；以及

用于将控制计算机连接到因特网的连接装置。

3.根据权利要求1中所述的活动机器人系统，其中活动机器人包括一个真空吸尘器，该真空吸尘器包括：

一个用于抽入污物的吸入口；

一个用于将污物收入其中的灰尘收集器；和

一个用于产生吸力的马达驱动部分。

4.根据权利要求1中所述的活动机器人系统，其中活动机器人还包括一个监控摄像机。

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