CN1994689B - 机器人及机器人检测自动化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人，能够自动检测物体的存在，并确定物体的位置和姿态，包括：机器人位置确定装置(B₁)，用于确定机器人的位置；第一物体位置及姿态确定装置(R₁)，用于确定待检测物体的位置及姿态，使机器人位置确定装置(B₁)与第一物体位置及姿态确定装置(R₁)之间的连线与水平面垂直，且二者之间的距离固定不变；以及第二物体位置及姿态确定装置(R₂)，用于确定待检测物体的位置及姿态，能够以固定的半径、绕所述第一物体位置及姿态确定装置(R₁)水平旋转。

Description

机器人及机器人检测自动化方法 

技术领域

本发明涉及一种机器人，该机器人能自动检测到物体的存在，并能确定物体的位置和姿态，以及一种机器人检测自动化方法。 

背景技术

机器人正被越来越广泛地应用在工业生产和家庭生活的各领域中。在家庭中，机器人可以完成各种家务工作，例如照看老人或残疾人。家用机器人的任务之一就是替行动不便者取放物品，当人们给出取放某物品的命令时，机器人应该能够自动找到物品并执行给定的操作。 

为找到要操作的物体，最好使机器人能自主地预先获知物体的位置，而不是让机器人在整个房间内漫无目的地寻找。为了执行取放物体的操作，机器人还需要知道物体的姿态。 

有许多专利申请涉及到机器人如何确定自己的位置，但是关于机器人如何检测物体位置和姿态的专利却较少，而且都是在已知该物体在附近的前提下进一步确定物体的具体位置，这些专利申请大多属于机械领域。 

机器人确定自身位置的一种常见方法是通过使用陀螺仪、方向传感器和速度传感器，记录它对于起点的相对位置，再根据起点的绝对位置得出机器人当前的绝对位置。 

欧洲专利申请公开No.EP1505465A1给出了另一种方法，在已知位置的点上放置信号灯，信号灯以红外线或电磁波的形式发射信号，机器人通过接收3个信号灯的信号来计算自己的位置。 

日本专利申请公开No.JP2004230539公开了机器人确定物体位置的一种方法，将信号灯贴于物体上，能自我定位的机器人在物体周围的三个不同位置上接收来自物体上信号灯的信号，通过将信号强度转换为机器人和物体之间的距离来计算物体的位置。通过这种方法来确定物体位置，精度比较低，而且需要预先建立信号强度和距离之间的关系数据库，通常这种关系随环境而变化，要针对具体环境提前测定。 

另一种使用机器人确定物体位置的方法是使机器人上的两个照相机瞄准物体，根据相关的视觉理论和图像处理方法计算物体的位置，其示例如中国专利申请公开No.CN 1293752A，这种方法复杂且造价昂贵，对光亮敏感。 

另一方面，RFID技术在物流领域正被广泛的用于识别和跟踪物体，最近RFID技术也被用于定位物体。例如，包含位置信息的RFID标签被布置在工作区，移动物体取最近的RFID标签的位置，作为它自己的位置。中国专利申请公开No.CN1637769可作为这种方法的示例；另外还可以采用range-free定位方法，使移动物体把自己的位置限制在几个RFID标签共同覆盖的区域内，这些定位方法的精度相对较低。 

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种机器人，能检测到物体存在并确定其位置姿态，而且易于实现，定位精度较高。 

根据本发明的第一方案，提出了一种机器人，能够自动检测物体的存在，并确定物体的位置和姿态，包括：机器人位置确定装置，用于确定所述机器人的位置；第一物体位置及姿态确定装置，用于确定待检测物体的位置及姿态，使所述机器人位置确定装置与所述第一物体位置及姿态确定装置之间的连线与水平面垂直，且二者之间的距离固定不变；以及第二物体位置及姿态确定装置，用于确定所述待检测物体的位置及姿态，能够以固定的半径、绕所述第一物体位置及姿态确定装置水平旋转。 

优选地，所述机器人还包括：角度传感器，用于记录所述第二物体位置及姿态确定装置绕所述第一物体位置及姿态确定装置转动的角度。 

优选地，所述机器人还包括：倾斜传感器，用于检测所述机器人相对于水平面的倾斜程度，并根据所检测到的倾斜程度，维持所述机 器人位置确定装置与所述第一物体位置及姿态确定装置之间的连线始终与水平面垂直。 

优选地，所述第二物体位置及姿态确定装置绕所述第一物体位置及姿态确定装置旋转的固定半径小于所述待检测物体所发射的电磁波的波长。 

优选地，所述机器人位置确定装置与至少三个位置已知的其他位置确定装置进行通讯，由此计算所述机器人位置确定装置的位置，从而确定所述机器人的位置。 

优选地，所述机器人位置确定装置是信号灯，具有射频收发器和超声波收发器。 

优选地，当所述机器人在房间内移动时，所述第一物体位置及姿态确定装置不断地检测可能存在的待检测物体；当所述第一物体位置及姿态确定装置检测到待检测物体时，所述第一物体位置及姿态确定装置停止检测，同时，所述第二物体位置及姿态确定装置开始绕所述第一物体位置及姿态确定装置进行水平旋转，进行物体检测，并停止在接收信号最强的一点；所述第二物体位置及姿态确定装置在该点发射电磁波，由所述待检测物体响应该电磁波，同样以电磁波的方式进行反馈，所述第一和第二物体位置及姿态确定装置接收该反馈，并记录反馈信号的相位，所述第二物体位置及姿态确定装置记录所述第二物体位置及姿态确定装置发射电磁波的时间及接收到所述待检测物体发射的电磁波的时间；以及根据此时所述机器人位置确定装置的坐标、反馈信号的相位差、以及所述第二物体位置及姿态确定装置发射电磁波到接收到所述待检测物体的反馈电磁波的时间差，确定所述待检测物体的位置。 

优选地，所述第一和第二物体位置及姿态确定装置是射频标识阅读器或红外线标识阅读器或超声波标识阅读器。 

优选地，所述阅读器检测安装在所述待检测物体上的射频标识标签或红外线标识标签或超声波标识标签。 

优选地，所述第一和第二物体位置及姿态确定装置根据安装在所述待检测物体上的标识标签的原始坐标和当前所检测到的坐标，确定所述待检测物体的姿态。 

优选地，安装在所述待检测物体上的标识标签至少为四个，且并不位于同一平面内。 

根据本发明的另一方案，提出了一种用于机器人的物体检测及其位置和姿态确定方法，所述机器人包括：机器人位置确定装置，用于确定所述机器人的位置；第一物体位置及姿态确定装置，用于确定待检测物体的位置及姿态，使所述机器人位置确定装置与所述第一物体位置及姿态确定装置之间的连线与水平面垂直，且二者之间的距离固定不变；以及第二物体位置及姿态确定装置，用于确定所述待检测物体的位置及姿态，能够以固定的半径、绕所述第一物体位置及姿态确定装置水平旋转，所述方法包括以下步骤：所述第一物体位置及姿态确定装置连续检测可能存在的待检测物体，并在检测到待检测物体时停止检测；所述第二物体位置及姿态确定装置开始绕所述第一物体位置及姿态确定装置进行水平旋转，接收所述待检测的物体发射的信号并停止在接收信号最强的点；所述第二物体位置及姿态确定装置在所述停止的点发射电磁波并记录发射时间；所述待检测物体响应该电磁波并反馈电磁波；所述第一和第二物体位置及姿态确定装置接收反馈的电磁波，并记录反馈信号的相位，所述第二物体位置及姿态确定装置记录接收到反馈电磁波的时间，根据此时所述机器人位置确定装置的坐标、反馈信号的相位差、以及所述第二物体位置及姿态确定装置发射电磁波到接收到所述待检测物体的反馈电磁波的时间差，确定所述待检测物体的位置；以及所述第一和第二物体位置及姿态确定装置根据安装在所述待检测物体上的标识标签的原始坐标和当前所检测到的坐标，确定所述待检测物体的姿态。 

优选地，所述第二物体位置及姿态确定装置绕所述第一物体位置及姿态确定装置旋转的固定半径小于所述待检测物体所发射的所述电磁波的波长。 

根据本发明的另一方案，提出了一种机器人检测自动化方法，使机器人具有自动检测物体的存在并确定物体的位置和姿态的能力，所述方法包括：确定用于确定所述机器人的位置的机器人位置确定装置的空间位置点(B₁)；根据所述机器人位置确定装置的空间位置点(B₁)，确定用于确定待检测物体的位置及姿态的第一物体位置及姿态确定装 置的空间位置点(R₁)，使所述机器人位置确定装置的空间位置点(B₁)与所述第一物体位置及姿态确定装置的空间位置点(R₁)之间的连线与水平面垂直，且二者之间的距离固定不变；以及确定用于确定所述待检测物体的位置及姿态的第二物体位置及姿态确定装置的空间位置点(R₂)，所述第二物体位置及姿态确定装置的空间位置点(R₂)位于以所述第一物体位置及姿态确定装置的空间位置点(R₁)为圆心且与水平面平行的圆上。 

本发明中的机器人可以根据行动不便者的命令自行完成拿取行动不便者所需物品的动作。 

附图说明

下面将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述，其中： 

图1是示出了根据本发明的机器人上的信号灯和两个RFID阅读器的布置的示意图； 

图2是用于解释如何通过两个RFID阅读器检测并确定标签位置的示意图； 

图3A至3C是示出了典型形状物体上的标签分布的示意图；以及 

图4是示出了根据本发明的机器人检测自动化方法的流程图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作具体说明。应该指出，所描述的实施例仅是为了说明的目的，而不是对本发明范围的限制。所描述的各种数值并非用于限定本发明，这些数值可以根据本领域普通技术人员的需要进行任何适当的修改。 

在本发明中，使用RFID技术确定物体的位置和姿态，但应当理解的是，本领域普通技术人员也可以将本发明的技术思想应用于红外线技术和超声波技术等。 

机器人的设置

图1是示出了根据本发明的机器人上的信号灯和两个RFID阅读器的布置的示意图。 

参考图1，本发明中的机器人除了具备常见机器人的必备装置以外，还装配有一个信号灯B₁(机器人位置确定装置)和两个RFID阅读器R₁和R₂(第一和第二物体位置及姿态确定装置)。本发明中的每个物体都贴有四个RFID标签T1～T4，稍后将参照图3，对RFID标签的布置进行详细的描述。 

RFID阅读器R₁和R₂与RFID标签T1～T4通过电磁波进行通讯。如果一个贴有RFID标签的物体处于RFID阅读器的信号覆盖范围内，其RFID标签将自身的标签代码反馈给阅读器。根据该反馈，机器人查询内置的物体数据库就知道贴有该标签的是什么物体。通过这种方法机器人能检测到物体的存在并识别出物体。 

信号灯B₁和一个RFID阅读器R₁安装在机器人上，当机器人水平移动时，信号灯B₁和RFID阅读器R₁的连线B₁R₁与水平面垂直，信号灯B₁和RFID阅读器R₁之间的距离固定。在RFID阅读器R₁的安装点上，有一个短的水平杆，另外一个RFID阅读器R₂安装在水平杆的另一端，水平杆可以绕垂直连线B₁R₁水平转动，所以RFID阅读器R₂总是和RFID阅读器R₁具有相同的高度。RFID阅读器R₁和RFID阅读器R₂之间的距离很短，是一个常量。角度传感器(未示出)记录RFID阅读器R₂绕RFID阅读器R₁转动的角度。机器人上还安装有检测机器人相对于水平面倾斜程度的传感器(未示出)，该数据被用于调整信号灯B₁和RFID阅读器R₂使得连线B₁R₁总保持与水平面垂直以及连接R₁和R₂的短杆保持水平。 

机器人信号灯B₁上的RF收发器和超声波收发器和布置在天花板上至少三个位置已知的信号灯的RF收发器和超声波收发器进行通讯，由此计算获知机器人上信号灯B₁的位置。信号灯B₁通过该方法实现自我定位，其位置被视为机器人的位置。 

机器人系统所用坐标系如图1所示，其中xoy平面为当地空间水平平面，z轴垂直于xoy平面。设信号灯B₁的坐标是(x_B，y_B，H_B)，因为RFID阅读器R₁和信号灯B₁只在垂直方向上相距一个常量ΔB₁R₁，因此RFID阅读器R₁的坐标是(x₁，y₁，H)＝(x_B，y_B，H_B+ΔB₁R₁)，其中ΔB₁R₁可以为 正值也可以为负值。可以设RFID阅读器R₁和RFID阅读器R₂之间的短距离是ΔR₁R₂，RFID阅读器R₂绕RFID阅读器R₁顺时针水平转动，且与y轴正方向形成的夹角是α₁₂，RFID阅读器R₂的坐标(x₂，y₂，H)可由RFID阅读器R₁的坐标计算得出，(x₂，y₂，H)＝(x₁+ΔR₁R₂ sinα₁₂，y₁+ΔR₁R₂ cosα₁₂，H)。因此无论机器人在什么位置，都能由信号灯B₁的位置计算出两个RFID阅读器R₁和R₂的位置。 

物体的检测及其位置的确定

机器人应该预先自动获知所有物体的位置(初始化阶段)，并建立关于物体名称和其位置关系的物体数据库。当人们给出要操作的物体名称时，机器人就能够根据物体名称查询数据库来得到物体位置，然后直接前往该位置操作物体。因此，在初始化阶段，机器人在房间内移动以检测房间中到底有哪些物体并确定它们的位置和姿态。 

按预定的行走规则，机器人可以遍历整个房间，并从房间中所有物体旁经过。当它经过一个物体时，因为它的RFID阅读器R₁和R₂接收到来自附于物体上的RFID标签的反馈，它能意识到该物体的存在，即“发现”了一个物体，通过反馈的标签代码，能进一步识别出该物体。 

图2是用于解释如何通过两个RFID阅读器R₁和R₂检测并确定标签位置的示意图。 

当机器人在房间内移动时，RFID阅读器R₁不断地发射和接收电磁波。如果附近有贴有RFID标签的物体，机器人就能够检测到物体的存在，并根据以下方法进一步确定标签的位置，建立物体名称和其标签位置之间的关系。 

当RFID阅读器R₁接收到一个RFID标签的反馈时，RFID阅读器R₂开始绕RFID阅读器R₁水平旋转并开始收发电磁波。为防止干扰，RFID阅读器R₁不再发射信号。RFID阅读器R₂绕RFID阅读器R₁旋转，并停止在接收信号最强的一点A。假设RFID阅读器R₁所在的点是B，标签所在的点是C，可以证明三角形ΔABC在垂直于水平面的一个垂直平面内。 

RFID阅读器R₂在A点发射电磁波，位于C点的标签接收到该电磁 波并同样以电磁波的方式反馈回它的标签代码。RFID阅读器R₁和R₂都接收到该反馈并记录反馈信号的相位。选择合适的电磁波波长λ，使得λ大于RFID阅读器R₁和R₂之间的距离AB，因此两个相位的差在一个周期内，两个相位角的差记为φ： 

$\mathrm{\φ}=2\mathrm{\π}\frac{\mathrm{CB}-\mathrm{CA}}{\mathrm{\λ}}$ (等式1)， 

其中CB是B、C两点之间的距离，CA是A、C两点之间的距离。RFID阅读器R₂在其发射电磁波时开始计时，收到标签返回的电磁波时计时结束，忽略标签从接收到电磁波到发射反馈电磁波之间的时间延迟，则RFID阅读器R₂记录的时间是电磁波在A、C两点之间的往返时间，根据此时间可以得出A、C两点之间的距离CA。 

因为R₁和R₂之间的距离很短，例如2cm，通常远小于阅读器和标签之间的距离，假设矢量 和z轴正方向的夹角为θ，可以得到以下等式(2)： 

$\mathrm{CB}-\mathrm{CA}=\left|\stackrel{\→}{\mathrm{CB}}\right|-\left|\stackrel{\→}{\mathrm{CA}}\right|\≈\left|{\stackrel{\→}{\mathrm{BA}}}_{\mathrm{xy}}\right|\sin \mathrm{\θ}$ (等式2) 

其中 

是矢量 

在xoy平面上的投影的长度，由于 

平行于xoy平面，因此 $\left|{\stackrel{\→}{\mathrm{BA}}}_{\mathrm{xy}}\right|=\mathrm{\Δ}{R}_1{R}_2=\mathrm{AB}.$

所以，根据等式(1)和(2)，可以得到如下的约等式(3) 

$\mathrm{\φ}\≈2\mathrm{\π}\frac{\mathrm{AB}\sin \mathrm{\θ}}{\mathrm{\λ}}$ (约等式3)。 

在约等式(3)中，φ能被测量出来，所以可从约等式(3)中得到矢量 

和z轴正方向的夹角 $\mathrm{\θ}\≈\arcsin \frac{\mathrm{\φ\λ}}{2\mathrm{\πAB}},$ $\mathrm{CB}=\mathrm{CA}+\frac{\mathrm{\φ\λ}}{2\mathrm{\π}}.$

标签位置C的坐标记为(x₃ y₃，h)，h＝H+CBcosθ。平面ABC和平面yoz的夹角就是RFID阅读器R₂绕RFID阅读器R₁顺时针水平转动与y轴正方向形成的夹角是α₁₂， ${\mathrm{\α}}_{12}=\arctan \frac{x_2-x_1}{y_2-y_1},$ 于是可以得到由下面的等式(4)表示的x₃和y₃： 

x₃＝x₁+CBsinθsinα₁₂

y₃＝y₁+CBsinθcosα₁₂                               (等式4) 

因此使用该方法，可以通过两个RFID阅读器R₁和R₂，检测出RFID标签的位置C。 

物体姿态的检测

如上所述，本发明中的每个物体都贴有四个RFID标签T₁、T₂、T₃、T₄，稍后将参照图3A到3C，对RFID标签的布置进行详细的描述。 

四个标签T₁、T₂、T₃、T₄的坐标都通过上述方法获得。这四个标签不在同一个平面上(其具体布置，将参照图3进行描述)，所以物体上任一点的坐标可由四个标签坐标的线性组合唯一表示，于是物体的姿态也就被唯一的确定下来。 

当机器人第一次获得一个物体上的四个标签的位置后，它建立了物体的初始姿态。物体姿态改变后，可以根据四个标签的初始位置和变换后的新位置建立表示这种姿态变换的函数。将该函数作用于物体上任一点的初始坐标，可以得到物体姿态变换后该点的新坐标。该函数唯一地表示了物体姿态的这种改变。 

设标签T_i(i＝1，2，3，4)的原始坐标为(x_i，y_i，z_i)，在物体姿态变换后，它对应的新坐标为(x_i′，y_i′，z_i′)，使用函数f来表示这种变换，如等式(5)所示。 

$\left[\begin{array}{cccc}{x_1}^{\′}& {x_2}^{\′}& {x_3}^{\′}& {x_4}^{\′}\\ {y_1}^{\′}& {y_2}^{\′}& {y_3}^{\′}& {y_4}^{\′}\\ {z_1}^{\′}& {z_2}^{\′}& {z_3}^{\′}& {z_4}^{\′}\\ 1& 1& 1& 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{x}_1& x_2& x_3& x_4\\ y_1& y_2& y_3& y_4\\ z_1& z_2& z_3& z_4\\ 1& 1& 1& 1\end{array}\right]\·f$ (等式5) 

所以，函数f是一个4×4的矩阵，使用C来表示该矩阵。 

假设： $A=\left[\begin{array}{cccc}{x}_1& x_2& x_3& x_4\\ y_1& y_2& y_3& y_4\\ z_1& z_2& z_3& z_4\\ 1& 1& 1& 1\end{array}\right],$ $B=\left[\begin{array}{cccc}{x_1}^{\′}& {x_2}^{\′}& {x_3}^{\′}& {x_4}^{\′}\\ {y_1}^{\′}& {y_2}^{\′}& {y_3}^{\′}& {y_4}^{\′}\\ {z_1}^{\′}& {z_2}^{\′}& {z_3}^{\′}& {z_4}^{\′}\\ 1& 1& 1& 1\end{array}\right],$

等式(5)可被写做：B＝A·C。 

实际上，C是平移变换和旋转变换的组合，由于物体是刚体，所以物体姿态的变换不包括缩放变换。四个标签不在同一平面内，于是 A和B的行列式都非0，它们都是可逆矩阵。 

于是C＝A^-1·B 

设物体上某一点的初始坐标为(x，y，z)，经过这种变换后它的新坐标(x′，y′，z′)可以由下式得出：(x′，y′，z′，1)^T＝(x，y，z，1)^T·C 

机器人维护一个物体数据库。其中为每一个物体都建立了，例如，以下条目：物体名称，四个标签的标签代码，四个标签的初始位置来表示的物体初始姿态，以及相对于初始姿态的姿态变换矩阵C。这样，物体的姿态可以通过物体上四个RFID标签表示。应该指出，本发明不限于此，而是可以增加或建立其它条目。 

RFID标签在物体上的布置

在物体上布置四个RFID标签的基本方式是：第一，四个RFID标签不在同一平面上。布置标签时，通常更加关注物体在空间中按常规方式放置时所呈现的前面和上面。因为机器人由物体的前面经过，贴在物体前面的RFID标签比贴在物体背面的RFID标签受到更少的阻碍，因此接收自/反馈给RFID阅读器的信号都更强。同样，来自物体上面的RFID标签信号比来自物体底面的标签信号更强。因此，四个标签通常被贴在物体的上面和前面。 

第二，四个标签的分布应覆盖相对尽可能大的区域。如果四个标签比较紧凑地分布在物体的某一区域，在以四个标签坐标表示的、物体上距标签相对较远的点的坐标表达式中，系数会比较大。这四个标签定位的微小误差经大系数放大后，会造成较远点定位上的较大误差。相反，如果四个标签在物体上的分布比较均匀，它们的定位误差对待定位点的影响，从相反方向上会因相互抵消而减小。同时，这样布置也使物体被检测到的概率更大。 

标签布置的这两个方式有时可能冲突，在这种情况下，应根据物体的具体形状选择其中一种为主要方式。 

图3A到3C是示出了典型形状物体上的标签分布的示意图。例如，如果物体的形状类似于球(图3A)，四个标签应分布在球的内接正三棱锥的四个顶点上，其中三个在前面，一个在背面。如果物体近似为 长方体或立方体(图3B)，两个标签应贴在物体前面与上面交线的两个顶点上，另外两个标签应贴在一条体对角线上。如果物体近似于圆柱形(图3C)，三个标签应贴在上面圆面的内接正三角形的三个顶点上，并且其中的两个接近物体前面，第四个标签贴在物体前面靠近底面的一点。 

机器人检测自动化方法

图4是示出了根据本发明的机器人检测自动化方法的流程图。下面将参照图1和图4，对本发明的机器人检测自动化方法进行描述。 

首先，在步骤S401，定位用于确定机器人的位置的信号灯B₁。然后，在步骤S402，根据信号灯B₁的空间位置，定位RFID阅读器R₁，使信号灯B₁的空间位置点与RFID阅读器R₁的空间位置点之间的连线与水平面垂直，且二者之间的距离固定不变。最后，定位RFID阅读器R₂，RFID阅读器R₂的空间位置点位于以RFID阅读器R₁的空间位置点为圆心且与水平面平行的圆上，RFID阅读器R₂可围绕RFID阅读器R₁水平旋转。 

在对信号灯B₁、RFID阅读器R₁和R₂进行上述定位之后，安装有信号灯B₁、RFID阅读器R₁和R₂的机器人可根据前面有关图1～3的描述，实现对物体的存在及其姿态的自动检测。由此，使所述机器人具有自动检测物体的存在并确定物体的位置和姿态的能力，而且易于实现，定位精度较高。 

尽管已经针对典型实施例示出和描述了本发明，本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种其他的改变、替换和添加。因此，本发明不应该被理解为被局限于上述特定实例，而应当由所附权利要求所限定。 

Claims (25)

1.一种机器人，能够自动检测物体的存在，并确定物体的位置和姿态，包括：

机器人位置确定装置(B₁)，用于确定所述机器人的位置；

第一物体位置及姿态确定装置(R₁)，用于确定待检测物体的位置及姿态，使所述机器人位置确定装置(B₁)与所述第一物体位置及姿态确定装置(R₁)之间的连线与水平面垂直，且二者之间的距离固定不变；以及

第二物体位置及姿态确定装置(R₂)，用于确定所述待检测物体的位置及姿态，能够以固定的半径、绕所述第一物体位置及姿态确定装置(R₁)水平旋转。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于还包括：

角度传感器，用于记录所述第二物体位置及姿态确定装置绕所述第一物体位置及姿态确定装置转动的角度。

3.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于还包括：

倾斜传感器，用于检测所述机器人相对于水平面的倾斜程度，并根据所检测到的倾斜程度，维持所述机器人位置确定装置与所述第一物体位置及姿态确定装置之间的连线始终与水平面垂直。

4.根据权利要求1到3之一所述的机器人，其特征在于所述第二物体位置及姿态确定装置绕所述第一物体位置及姿态确定装置旋转的固定半径小于所述待检测物体所发射的电磁波的波长。

5.根据权利要求1到3之一所述的机器人，其特征在于所述机器人位置确定装置与至少三个位置已知的其他位置确定装置进行通讯，由此计算所述机器人位置确定装置的位置，从而确定所述机器人的位置。

6.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于所述机器人位置确定装置是信号灯，具有射频收发器和超声波收发器。

7.根据权利要求1到3之一所述的机器人，其特征在于

当所述机器人在房间内移动时，所述第一物体位置及姿态确定装置不断地检测可能存在的待检测物体；

当所述第一物体位置及姿态确定装置检测到待检测物体时，所述第一物体位置及姿态确定装置停止检测，同时，所述第二物体位置及姿态确定装置开始绕所述第一物体位置及姿态确定装置进行水平旋转，进行物体检测，并停止在接收信号最强的一点；

所述第二物体位置及姿态确定装置在该点发射电磁波，由所述待检测物体响应该电磁波，同样以电磁波的方式进行反馈，所述第一和第二物体位置及姿态确定装置接收该反馈，并记录反馈信号的相位，所述第二物体位置及姿态确定装置记录所述第二物体位置及姿态确定装置发射电磁波的时间及接收到所述待检测物体发射的电磁波的时间；以及

根据此时所述机器人位置确定装置的坐标、反馈信号的相位差、以及所述第二物体位置及姿态确定装置发射电磁波到接收到所述待检测物体的反馈电磁波的时间差，确定所述待检测物体的位置。

8.根据权利要求1到3之一所述的机器人，其特征在于所述第一和第二物体位置及姿态确定装置是射频标识阅读器或红外线标识阅读器或超声波标识阅读器。

9.根据权利要求8所述的机器人，其特征在于所述阅读器检测安装在所述待检测物体上的射频标识标签或红外线标识标签或超声波标识标签。

10.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于所述第一和第二物体位置及姿态确定装置根据安装在所述待检测物体上的标识标签的原始坐标和当前所检测到的坐标，确定所述待检测物体的姿态。

11.根据权利要求10所述的机器人，其特征在于安装在所述待检测物体上的标识标签至少为四个，且并不位于同一平面内。

12.一种用于机器人的物体检测及其位置和姿态确定方法，所述机器人包括：机器人位置确定装置，用于确定所述机器人的位置；第一物体位置及姿态确定装置，用于确定待检测物体的位置及姿态，使所述机器人位置确定装置与所述第一物体位置及姿态确定装置之间的连线与水平面垂直，且二者之间的距离固定不变；以及第二物体位置及姿态确定装置，用于确定所述待检测物体的位置及姿态，能够以固定的半径、绕所述第一物体位置及姿态确定装置水平旋转，

所述方法包括以下步骤：

所述第一物体位置及姿态确定装置连续检测可能存在的待检测物体，并在检测到待检测物体时停止检测；

所述第二物体位置及姿态确定装置开始绕所述第一物体位置及姿态确定装置进行水平旋转，接收所述待检测的物体发射的信号并停止在接收信号最强的点；

所述第二物体位置及姿态确定装置在所述停止的点发射电磁波并记录发射时间；

所述待检测物体响应该电磁波并反馈电磁波；

所述第一和第二物体位置及姿态确定装置接收反馈的电磁波，并记录反馈信号的相位，所述第二物体位置及姿态确定装置记录接收到反馈电磁波的时间；

根据此时所述机器人位置确定装置的坐标、反馈信号的相位差、以及所述第二物体位置及姿态确定装置发射电磁波到接收到所述待检测物体的反馈电磁波的时间差，确定所述待检测物体的位置；以及

所述第一和第二物体位置及姿态确定装置根据安装在所述待检测物体上的标识标签的原始坐标和当前所检测到的坐标，确定所述待检测物体的姿态。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于所述第二物体位置及姿态确定装置绕所述第一物体位置及姿态确定装置旋转的固定半径小于所述待检测物体所发射的所述电磁波的波长。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于安装在所述待检测物体上的标识标签至少为四个，且并不位于同一平面内。

15.一种机器人检测自动化方法，使机器人具有自动检测物体的存在并确定物体的位置和姿态的能力，所述方法包括：

确定用于确定所述机器人的位置的机器人位置确定装置的空间位置点(B₁)；

根据所述机器人位置确定装置的空间位置点(B₁)，确定用于确定待检测物体的位置及姿态的第一物体位置及姿态确定装置的空间位置点(R₁)，使所述机器人位置确定装置的空间位置点(B₁)与所述第一物体位置及姿态确定装置的空间位置点(R₁)之间的连线与水平面垂直，且二者之间的距离固定不变；以及

确定用于确定所述待检测物体的位置及姿态的第二物体位置及姿态确定装置的空间位置点(R₂)，所述第二物体位置及姿态确定装置的空间位置点(R₂)位于以所述第一物体位置及姿态确定装置的空间位置点(R₁)为圆心且与水平面平行的圆上。

16.根据权利要求15所述的机器人检测自动化方法，其特征在于还包括：

记录所述第二物体位置及姿态确定装置绕所述第一物体位置及姿态确定装置转动的角度。

17.根据权利要求15所述的机器人检测自动化方法，其特征在于还包括：

检测所述机器人相对于水平面的倾斜程度，并根据所检测到的倾斜程度，维持所述机器人位置确定装置的空间位置点与所述第一物体位置及姿态确定装置的空间位置点之间的连线始终与水平面垂直。

18.根据权利要求15到17之一所述的机器人检测自动化方法，其特征在于所述圆的半径小于所述待检测物体所发射的电磁波的波长。

19.根据权利要求15到17之一所述的机器人检测自动化方法，其特征在于还包括：

所述机器人位置确定装置与至少三个位置已知的其他位置确定装置进行通讯，由此计算所述机器人位置确定装置的空间位置点的空间坐标，从而确定所述机器人的位置。

20.根据权利要求19所述的机器人检测自动化方法，其特征在于所述机器人位置确定装置是信号灯，具有射频收发器和超声波收发器。

21.根据权利要求15到17之一所述的机器人检测自动化方法，其特征在于还包括：

当所述机器人在房间内移动时，所述第一物体位置及姿态确定装置不断地检测可能存在的待检测物体；

当所述第一物体位置及姿态确定装置检测到待检测物体时，所述第一物体位置及姿态确定装置停止检测，同时，所述第二物体位置及姿态确定装置开始绕所述第一物体位置及姿态确定装置进行水平旋转，进行物体检测，并停止在接收信号最强的一点；

所述第二物体位置及姿态确定装置在该点发射电磁波，由所述待检测物体响应该电磁波，同样以电磁波的方式进行反馈，所述第一和第二物体位置及姿态确定装置接收该反馈，并记录反馈信号的相位，所述第二物体位置及姿态确定装置记录所述第二物体位置及姿态确定装置发射电磁波的时间及接收到所述待检测物体发射的电磁波的时间；以及

根据此时所述机器人位置确定装置的坐标、反馈信号的相位差、以及所述第二物体位置及姿态确定装置发射电磁波到接收到所述待检测物体的反馈电磁波的时间差，确定所述待检测物体的位置。

22.根据权利要求15到17之一所述的机器人检测自动化方法，其特征在于所述第一和第二物体位置及姿态确定装置是射频标识阅读器或红外线标识阅读器或超声波标识阅读器。

23.根据权利要求22所述的机器人检测自动化方法，其特征在于所述阅读器检测安装在所述待检测物体上的射频标识标签或红外线标识标签或超声波标识标签。

24.根据权利要求15所述的机器人检测自动化方法，其特征在于所述第一和第二物体位置及姿态确定装置根据安装在所述待检测物体上的标识标签的原始坐标和当前所检测到的坐标，确定所述待检测物体的姿态。

25.根据权利要求24所述的机器人检测自动化方法，其特征在于安装在所述待检测物体上的标识标签至少为四个，且并不位于同一平面内。

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