CN1765595A - 机器人控制系统及机器人控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种机器人控制系统和机器人控制方法，提供改善的用户在操作该系统上的便利性。机器人控制系统包含无线IP分享器、机器人、便携式无线终端和机器人服务器，该无线IP分享器连接因特网，用于发送和接收图像信号和/或控制信号；该机器人依据通过无线IP分享器接收到的指令独立运行，实施预定任务，该机器人安装有无线通信模块；该便携式无线终端具有运动传感器，用于无线发送操作指令至无线通信模块，或接收图像信号和/或控制信号；该机器人服务器连接至因特网，用于输出机器人的控制屏幕及从机器人接收的图像信号和/或控制信号至便携式无线终端。通过被安装在便携式无线终端上的运动传感器的使用来控制该机器人。

Description

机器人控制系统及机器人控制方法 相关申请的交叉引用
本申请要求在韩国知识产权局于2004年10月29日提出的韩国专利申请第2004-87094号的权益，该申请的内容在此通过引用被合并。
技术领域
本发明涉及机器人控制方法。更具体地，本发明涉及机器人控制系统和机器人控制方法，能够使用户方便地控制诸如清洁机器人和接待机器人之类的服务机器人。
背景技术
服务机器人被广泛用于多种用途，诸如公园清洁、家庭清洁、差使、接待和安全。这种服务机器人通常通过个人计算机上的多个按钮被遥控控制。然而，因为控制信号通过调制解调器发送，所以基于PC的控制要求复杂的控制结构，并伴随降低的移动性能。
同时，JP2002-354139披露了一种试图解决上述问题的使用移动电话的控制系统。根据JP2002-354139，用户用他的移动电话呼叫安装在清洁机器人上的移动电话，使用他的移动电话上的按钮选择清洁操作的位置，然后发送清洁指令。然而，因为移动电话通常是尺寸紧凑的并具有最小数量的按钮，在某种程度上难于设计不同操作功能，从而可操作性降低。
韩国专利第0441087号披露了一种清洁系统，该系统装备有可连接至诸如电冰箱门的表面的清洁机器人控制设备。然而，这个系统要求控制设备连接至与外部通讯网络通讯的电子设备上，因此，降低了可携带性。此外，难于从外面控制清洁机器人。
发明内容
本发明被开发以解决上述缺陷和与常规设计相关的其他问题。本发明的一个方面是提供一种机器人控制系统及其机器人控制方法，能够几乎从任何地方并且方便地控制服务机器人。
本发明的另一个方面是提供一种机器人控制系统及其机器人控制方法，能够为用户提供改进的操作性。
本发明的上述方面和/或其他特征基本上可通过一种机器人控制系统来提供，该机器人控制系统包含无线IP分享器、机器人、便携式无线终端和机器人服务器，该无线IP分享器连接至因特网，用于发送和接收图像信号和/或控制信号；该机器人依据通过无线IP分享器接收到的指令独立运行，从而实施指定任务，该机器人安装有无线通信模块；该便携式无线终端具有运动传感器，用于无线发送操作指令至无线通信模块，或接收图像信号和/或控制信号；该机器人服务器连接至因特网，用于向便携式无线终端输出机器人的控制屏幕及从机器人接收的图像信号和/或控制信号。通过被安装在便携式无线终端上的运动传感器的使用来控制该机器人。
便携式无线终端可包含输出控制屏幕的显示窗口，和按钮单元，运动传感器被安装在便携式无线终端下侧。
便携式无线终端可另外包含操纵杆单元，该操纵杆单元可选择地与便携式无线终端的连接插座连接，并且机器人通过操纵杆单元的使用来被控制。机器人可是清洁机器人。
依据本发明的一个方面，机器人控制方法包含步骤：
a)使用与因特网连接的便携式无线终端输入ID和密码；
b)确定输入的ID和密码是否记录在机器人服务器中；
c)如果ID和密码记录在机器人服务器中，则连接与ID对应的机器人；
d)通过便携式无线终端的显示窗口，输出机器人的控制屏幕；
e)通过使用安装在便携式无线终端上的运动传感器和控制屏幕来输入操作指令；
f)经由连接至因特网的无线IP分享器，发送通过便携式无线终端输入的操作指令至机器人；和
g)经由无线IP分享器，通过便携式无线终端的显示窗口，输出来自机器人的图象信号和/或控制信号。
通过移动便携式无线终端的主体和选择控制屏幕上的菜单，步骤e)输入操作指令。
依据本发明，在远处的机器人可通过便于携带的移动电话和因特网的使用被方便地控制。因此，用户的便利性增加。
再者，因为可通过移动移动电话的主体来控制控制屏幕，所以用户不需要通过按压移动电话上的小按钮来输入操作指令，因此，用户的便利性增加。
附图说明
通过参考附图来说明本发明具体实施例，将使本发明的上述方面和特征更清楚，其中：
图1是说明依据本发明实施例的的机器人控制系统的视图；
图2是依据本发明实施例的的清洁机器人的透视图；
图3是在上盖已移去以显示其内部结构的情况下的清洁机器人的透视图；
图4是依据本发明实施例的的机器人控制系统的框图；
图5和6是说明作为无线终端例子的移动电话结构的透视图；
图7是说明操作图5和6中的移动电话的方法的视图；和
图8是说明依据本发明实施例的的机器人控制方法的框图。
具体实施方式
以下参考附图更详细地说明本发明的具体实施例。
在下面说明中，同一附图标记在不同图中也被用于相同部件。在说明书中解释的内容，诸如详细结构和元件只是用于帮助对发明的深入理解。因此，很显然本发明可在没有那些限定的内容的条件下被实施。还有，不详细描述公知的功能或结构，以免其在不必要的细节上使本发明不清楚。
参考图1，依据本发明的一个方面的机器人控制系统包含清洁机器人70、无线因特网协议(IP)分享器(sharing device)60、移动电话20和机器人服务器50。在本实施例中，清洁机器人70可被多种服务机器人替代，诸如但不限于，安全机器人和差使机器人。移动电话20也可被多种无线终端替代。
参考图2至4，清洁机器人70包含主体74、传感器部分12、灰尘吸入部分82、驱动部分90、上部照相机78、前部照相机76、控制部分102、存储器106、无线通信模块108和可重复充电电池80。
传感器部分12包含沿主体74的表面以预定间隔布置的障碍物传感器85，用于发出信号和接收反射的信号；和测量清洁机器人70的移动距离的移动距离传感器97。
障碍物传感器85包含多个用于发射红外光线的红外光发射元件83，和多个用于接收反射束的光接收元件84。光发射和接收元件83、84沿主体74的外周以基本垂直的模式被布置。每个光发射元件83与光接收元件84配对。障碍物传感器85可选地包含超声传感器，该超声传感器发射超声波和接收反射的超声波。障碍物传感器85还可被用于测量从清洁机器人70至障碍物或墙壁的距离。
移动距离传感器97可包含RPM传感器，该RPM传感器检测驱动部分90的轮子91和92的RPM(每分钟的转数)。例如，RPM传感器可以是检测电动机98的RPM的旋转译码器。
灰尘吸入部分82被配置在主体74上，以从相对的表面上吸入灰尘。灰尘吸入部分82可以多种公知的方法被构造。例如，灰尘吸入部分82可包含吸入电动机(未显示)和灰尘室(未显示)，该灰尘室在其中收集经吸入口或吸入管由吸入电动机吸入的灰尘。
驱动部分90包含在两个前侧的两个前轮91、在两个后侧的两个后轮92、分别驱动后轮92的电动机98和传递后轮92的驱动力给前轮91的同步皮带96。依据来自控制部分102的控制信号，驱动部分90以向前或向后方向独立地旋转各个电动机98。清洁机器人70的运行方向可通过改变各个电动机98的RPM而变化。
前部照相机76被安装在主体74上，以拍摄清洁机器人70前方的图像并发送拍摄的图像给控制部分102。
上部照相机78被安装在清洁机器人70的主体74上，以拍摄清洁机器人70上方的图像并输出获得的图像给控制部分102。CCD(电荷耦合器件)照相机可被用于前和上部照相机74和78。
无线通信模块108发出关于通过前部和上部照相机78和76获得的图像的图像信号，或发出用于清洁机器人70的控制信号给无线IP分享器60，并将经天线104从无线IP分享器60接收的信号发送给控制部分102。无线通信模块108可以是USB无线适配器或PCMCIA(个人计算机存储卡国际协议)无线LAN卡，该卡可兼容地用于无线IP分享器60。
可重复充电电池80被安装在主体74上，以供给电动机98或清洁机器人70的控制部分102操作所必需的电能。
控制部分102处理从移动电话20经由无线通信模块108接收到的信号，从而控制各个组件。当具有用于控制清洁机器人70功能的多个键码的键码输入设备(未显示)被配置在主体74上时，控制部分102处理从键码输入设备输入的键码信号。
为了使用通过上部照相机78拍摄的图像作为位置指示标记，控制部分102从操作区域的顶板(ceiling)提取位置指示标记，并基于提取的位置信息识别清洁机器人70的当前位置。然后控制部分102控制各个部件以基于识别的当前位置执行需要的任务。控制部分102还根据收到的指令，将通过前部照相机76获得的图象转变为图像信号，并发送转变的图象信号给无线通信模块108。因此，图像信号经由因特网输出给访问机器人服务器50的移动电话20，并因此观察清洁机器人70的位置。
无线IP分享器60与因特网线62连接，以从移动电话输出数据至清洁机器人70，并接收清洁机器人70的图象信号或控制信号，该信号经清洁机器人70的无线通信模块108被接收，并发送接收的信号至还经因特网线62连接的机器人服务器50。
清洁机器人70的制造者可将机器人服务器50作为主机，并且机器人服务器50经因特网10可连接多个清洁机器人70。每个机器人服务器70在其中存储多个其他清洁机器人的IP地址、序列号、ID(身份码)和密码。一旦接收由用户通过移动电话20输入的ID和密码，机器人服务器50就查找与输入的ID和密码相匹配的清洁机器人70的IP地址，从而，连接至相应的清洁机器人70。机器人服务器50为每个清洁机器人70设计唯一的ID和密码，并为清洁机器人70分配相应的IP地址和序列号，以使授权用户能访问清洁机器人70。因此通过使用移动电话20输入给定的ID和密码，用户可访问他的机器人。此外，可以安装遥控程序，以使在移动电话20的访问的情况下，用于清洁机器人控制的屏幕可被输出至移动电话20的显示窗口26(见图6)。
移动电话20可无线连接至因特网，并能实现信号的双向通信。移动电话20包含用于输入指令的输入部分，和用于输出图像和控制屏幕的输出部分。
参考图5至7，输入部分包含按钮24和运动传感器34。运动传感器34被形成在移动电话主体21后侧的电池36的上部。电池充电器(未显示)可以可拆卸地安装在移动电话主体21的侧面，或者插座25可被形成在移动电话主体21的侧面，以可拆卸地接收如图6所示的操纵杆单元28。运动传感器34通过光导航系统的使用来检测运动位移，并且在市场上被广泛出售。运动传感器34使用照明系统和透镜来捕获器其面对的图像，并通过数字信号处理确定移动的方向和距离。构造输出部分以使确定的数据经由转换器输出至控制器。
参考图6，输出部分包含显示窗口26。本实施例利用装备在移动电话20中的普通显示窗口来获得本发明的独特的优点。更具体而言，运动传感器34可被设置到普通移动电话20上，以使用户享受更多用户友好的环境。根据用户的选择，操纵杆单元28可被可拆卸地连接至插座25。如图7所示，用户只需将他的移动电话20放置在诸如他的手掌的合适表面，抓住移动电话主体21，并通过显示在显示窗口26的控制屏幕控制清洁机器人70。可选择地，通过使用与移动电话20连接的操纵杆单元28的操纵杆30(见图6)，用户可通过显示在显示窗口26上的控制屏幕控制清洁机器人70。
下面参考图8，详细说明连接至机器人服务器50和清洁机器人70的移动电话20的控制。
首先，用户使用移动电话20上的按钮24输入ID和密码，来连接至服务器50(步骤S1)。
机器人服务器50确认输入的ID和密码是否与已记录的相匹配(步骤S2)。
在确定输入的数据与已记录的数据相匹配时，机器人服务器50查找与输入的ID相对应的IP地址和序列号，并连接至具有匹配IP地址的清洁机器人70(步骤S3)。
同时，机器人服务器50输出用于清洁机器人70的控制屏幕至移动电话20的显示窗口26上(步骤S4)。在当前的清洁机器人70的特定例子中，控制屏幕可包括设置菜单、清洁菜单和安全菜单。
当控制屏幕出现在移动电话20的显示窗口26上时，用户抓住移动电话20的主体21(见图7)，将运动传感器34面向底部，并移动主体21。从而，当运动传感器34检测到移动电话20移动的方向和距离时，用户移动屏幕上的光标到想要的菜单条目，并使用按钮24来选择该条目。因此，用户可方便地输入操作指令(步骤S5)。可选择地，无需使用运动传感器34，而使用与移动电话20连接的操纵杆单元28的操纵杆30(见图6)也可输入操作指令。当使用操纵杆30时，控制屏幕可显示，以便于用户输入操作指令。因为通过主体的运动和控制屏幕，以简化的控制来增加操作清洁机器人70的用户的方便性，所以清洁机器人70可被更方便地操作。
输入的操作指令经由移动电话20和机器人服务器50传递给无线IP分享器60，并经无线IP分享器60传递给清洁机器人70的控制部分102(步骤S6)。当输入的操作指令是移动指令时，控制部分102进行控制，以使清洁机器人依据接收到的信号移动到指定的位置，使用前部照相机76拍照，转换捕获的信号为图象信号，并经由无线通信模块108将转换的信号发送给无线IP分享器60。在无线IP分享器60处接收到的图象信号被通过因特网10和机器人服务器50发送，并通过移动电话的显示窗口26输出(步骤S7)。当输入的操作指令是清洁指令时，控制部分102进行控制，以使清洁机器人移动到指定的位置，实施清洁操作，转换通过前和上部照相机76、78获得的图像为图象信号，并通过移动电话20的显示窗口26输出转变的信号。
依据接收到的图象信号确定清洁机器人70的位置，如果有必要进行附加操作(步骤S8)，则从操作指令输入(S5)起的操作被重复，如果不需要附加操作，则完成控制。
前面实施例和优点仅仅是示范性的，不构成对本发明的限制。本技术教导可容易地应用至其他类型的装置。还有，本发明实施例的描述是为了举例，而不限制权利要求的范围，对本领域技术人员而言，显然可有许多替代、变形和改变。

Claims (14)

1、一种机器人控制系统，包括
连接至因特网的无线IP分享器，该无线IP分享器发送和接收图象信号和/或控制信号；
机器人，该机器人依据从无线IP分享器接收到的控制信号运行，以实施指定的任务，该机器人安装有无线通信模块；
便携式无线终端，该终端具有运动传感器，该便携式无线终端无线发送操作指令至无线通信模块和/或接收来自无线通信模块的图象信号和/或控制信号；和
连接至因特网的机器人服务器，该机器人服务器向便携式无线终端输出机器人的控制屏幕和从机器人接收的图象信号和/或控制信号，其中
通过安装在便携式无线终端上的运动传感器的使用来控制机器人。
2、根据权利要求1所述的机器人控制系统，其中便携式无线终端包括用于输出控制屏幕的显示窗口和按钮单元，其中运动传感器被安装在便携式无线终端的下侧。
3、根据权利要求2所述的机器人控制系统，其中便携式无线终端另外包括操纵杆单元，该操纵杆单元可选择地连接至便携式无线终端的连接插座，通过使用操纵杆单元来控制机器人。
4、根据权利要求2所述的机器人控制系统，其中机器人是清洁机器人。
5、一种机器人控制方法，包括：
a)使用与因特网连接的便携式无线终端输入ID和密码；
b)确定输入的ID和密码是否被记录在机器人服务器中；
c)如果ID和密码记录在机器人服务器中，则连接至与ID对应的机器人；
d)通过便携式无线终端的显示窗口，输出机器人的控制屏幕；
e)使用安装在便携式无线终端上的运动传感器和控制屏幕来输入操作指令；
f)经由连接至因特网的无线IP分享器，将通过便携式无线终端输入的操作指令发送至机器人；和
g)经由无线IP分享器，通过便携式无线终端的显示窗口，输出来自
机器人的图象信号和/或控制信号。
6、根据权利要求5所述的机器人控制方法，其中使用运动传感器输入操作指令包括移动便携式无线终端的主体和在控制屏幕上选择菜单。
7、根据权利要求5所述的机器人控制方法，进一步包括使用操纵杆单元来控制控制屏幕的步骤，该操纵杆单元与便携式无线终端连接。
8、根据权利要求5所述的机器人控制方法，进一步包括机器人实施清洁操作的步骤。
9、一种机器人控制系统，包括
具有无线通信模块的机器人；
与机器人的通信模块无线通信的无线IP分享器；
经由因特网与无线IP分享器通信的机器人服务器；和
便携式无线终端，该终端具有经由因特网与机器人服务器通信的运动传感器，以便通过便携式无线终端的移动来控制机器人。
10、根据权利要求9所述的控制系统，其中便携式无线终端包括用于输出来自机器人服务器的控制屏幕的显示窗口。
11、根据权利要求9所述的控制系统，其中运动传感器被安装在便携式无线终端的下侧。
12、根据权利要求9所述的控制系统，其中便携式无线终端另外包括操纵杆单元，该操纵杆单元可选择地与便携式无线终端的连接插座相连，以使用操纵杆单元控制机器人。
13、根据权利要求9所述的控制系统，其中，所述机器人从清洁机器人、安全机器人、差使机器人及它们的任意组合中选择。
14、根据权利要求9所述的控制系统，其中机器人服务器对于多个机器人中的每一个均包括唯一的ID和密码。
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