CN207440618U - 一种机器人互动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机器人互动系统，该系统包含地垫以及机器人，所述地垫铺设在平面上并且具有特征图案，所述机器人放置在地垫上，所述机器人包括电力源、储存单元、影像捕获设备、移动装置以及处理单元，储存单元、影像捕获设备、移动装置以及处理单元与电力源连接，处理单元讯号连接于储存单元、影像捕获设备及移动装置，所述处理单元对比影像捕获设备撷取的比对影像与全局影像，取得比对影像在全局影像中的位置，从而得知机器人在地垫中的位置，当机器人非未于一指定位置时，处理单元下达命令至移动装置，让机器人能够移动到指定位置。

Description

一种机器人互动系统

技术领域

本实用新型涉及一种机器人互动系统，且特别是涉及一种可以在平面上移动的机器人互动系统。

背景技术

随着科技的进步，机器人的指令周期大幅增加，且各零件成本逐渐降低，体积也愈来愈微型化，使得机器人的应用领域愈来愈广。以往只有在大型工业领域中可以见到各样机器人的踪影，现在机器人已经逐渐步入一般人的生活周遭。不论是在商业卖场、教育机构，甚至是在终端使用者的客厅中，协助人们生活中各种活动的进行。

前已经出现一种具有寓教于乐功能的交互式玩乐机器人，除了娱乐功能之外，可以让用户在与机器人的互动过程中，学习到许多知识。此种机器人可以在一定的范围内移动，并且由架设于屋顶或其他高处的投影机，投射画面到地板上，让使用者可以与之互动。例如投射足球场的画面至地板上，让使用者与机器人进行球员与守门员的攻防游戏。

存在以下问题：

一：需要在高处架设投影机，更必要的是需要另外架设可以侦测机器人位置的侦测装置；

二：侦测装置通常架设难度较高，且需要进行联机的设定，无法由终端使用者自行安装；

三：架设不便、架设耗时，以及需要额外空间以及额外费用。

实用新型内容

本实用新型提供一种机器人互动系统，旨在解决高处架设投影机难度高、架设耗时，以及额外占用空间以及成本浪费等问题。

本实用新型提供一种机器人互动系统，该系统包含地垫以及机器人，所述地垫铺设在平面上并且具有特征图案，所述机器人放置在地垫上，所述机器人包括电力源、储存单元、影像捕获设备、移动装置以及处理单元，储存单元、影像捕获设备、移动装置以及处理单元与电力源连接，处理单元讯号连接于储存单元、影像捕获设备及移动装置，所述处理单元对比影像捕获设备撷取的比对影像与全局影像，取得比对影像在全局影像中的位置，从而得知机器人在地垫中的位置，当机器人非未于一指定位置时，处理单元下达命令至移动装置，让机器人能够移动到指定位置。

作为本实用新型的进一步改进，所述特征图案包括一特征路径，当机器人位于特征路径上时，处理单元下达命令至移动装置，让机器人能够沿着路径移动到指定位置；当所述机器人不位于特征路径上时，处理单元下达命令至移动装置，让机器人以最短距离移动至特征路径上。

作为本实用新型的进一步改进，所述特征图案包括一特征路径，当机器人不位于特征路径上时，处理单元下达命令至移动装置，让机器人以最短距离移动至指定位置。

作为本实用新型的进一步改进，所述机器人更包括一接收单元，是经由一无线联机接收来自机器人外部对于指定位置的输入。

作为本实用新型的进一步改进，所述机器人更包括一投影装置，所述投影装置朝所述地垫投射一投影画面，投影装置及影像捕获设备朝地垫的不同部分进行投射及撷取的动作。

作为本实用新型的进一步改进，所述机器人电力源的剩余电力低于一预定值时，处理单元下达命令至移动装置，让机器人能够移动到一停止位置。

作为本实用新型的进一步改进，所述该机器人互动系统更包括另一地垫，用来铺设在平面上，并且具有另一特征图案，其中该两特征图案不相同，该储存单元更储存有该另一特征图案的另一全局影像，该影像捕获设备用来朝向该另一地垫撷取部分的该另一特征图案，以形成另一比对影像，该处理单元用来比对该另一比对影像与该另一全局影像，取得该另一比对影像在该另一全局影像中的位置，从而得知该机器人在该另一地垫上的位置。

本实用新型的有益效果是：该系统自备影像捕获设备，无需高架投影仪、减少占用空间、成约成本、实用性广。

附图说明

图1是本实用新型一种机器人互动系统中机器人互动系统的示意图；

图2是本实用新型一种机器人互动系统中机器人的示意图；

图3是本实用新型一种机器人互动系统中机器人放置在地垫上的侧视图；

图4是本实用新型一种机器人互动系统中全局影像与比对影像的示意图；

图5是本实用新型一种机器人互动系统中机器人位于地垫上另一位置的示意图；

图6是本实用新型一种机器人互动系统中机器人非沿着动作路径移动至指定位置的示意图；

图7是本实用新型一种机器人互动系统中机器人放置在另一地垫上的示意图；

图8是本实用新型一种机器人互动系统中另一实施例的机器人与地垫的侧视图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是用于参照随附图式的方向。因此，前述的方向用语仅是用于说明并非是用于限制本发明。

实施例一：

请参照第1图，其绘示依照本发明一实施例的机器人互动系统的示意图。机器人互动系统100包括一机器人110以及一地垫220。地垫220是用来铺设在平面上，例如铺在地上或墙上，并且让机器人110设置在地垫220上，并在地垫220上移动。地垫220具有一特征图案221，大致上填满整个地垫220。特征图案221中各个位置的花纹或图样，其呈现均不重复，让机器人110在地垫220上，可以根据特征图案221中的花纹或图样，判断出机器人110在地垫220上的位置。

在不同的实施例中，特征图案221可以包括多个标示记号，例如但不限于一维或二维条形码，让机器110人可以据此得知他在地垫220中的位置。需要注意的是，本实施例的第1图中，地垫220的特征图案221仅为举例说明，并非限定特征图案221的内容或其形式。事实上，只要是能够让机器人110可以判断出它在地垫220中的位置者，均可以视为本发明的范围。

本发明的一种机器人互动系统100，该系统100包含地垫220以及机器人110，所述地垫220铺设在平面上并且具有特征图案221，所述机器人110放置在地垫220上，所述机器人220包括电力源119、储存单元113、影像捕获设备111、移动装置118以及处理单元115，储存单元113、影像捕获设备111、移动装置118以及处理单元115与电力源119连接，处理单元115讯号连接于储存单元113、影像捕获设备111及移动装置118，所述处理单元115对比影像捕获111设备撷取的比对影像412与全局影像211，取得比对影像412在全局影像211中的位置，从而得知机器人110在地垫220中的位置，当机器人110非未于一指定位置D1时，处理单元115下达命令至移动装置118，让机器110人能够移动到指定位置D1。

具体的，机器人110更包括一接收单元117，用来接收来自机器人110外部E对于一指定位置D1的输入（指定位置D1标示于第1图中）。较佳地是，接收单元117是经由一无线联机接收来自机器人110外部E对于指定位置D1的输入，以提供机器人110移动的自由度，以及使用者使用上的便利性。

在机器人110得知自己位在地垫220上的位置后，机器人110接下来可以依据软件设定，或者依据用户的命令，在地垫220上依特定方式进行移动，或是移动到地垫220上的某一个位置。

举例来说，当使用者希望机器人110执行回家的动作时，首先可以设定家的位置。使用者可以利用遥控器或远程的无线输入器，经由机器人110的接收单元117来对机器人110下达指令。在本实施例中，将地垫220的特征图案221中右下角的房屋图案的位置，设定为指定位置D1，如第1图所示。再本实施例中，当机器人110比对全局影像211与比对影像212后，可以得知机器人110取得的比对影像212，对应于全局影像211的偏向左上角的位置（如第4图所示）。此时机器人110位在地垫220中偏向左上方的位置，并非位于指定位置D1。也就是说，经由比对比对影像212与全局影像211，机器人110除了可以分辨出是否位在指定位置D1外，更可以明确的判断出自身所在地垫220上的位置。

当机器人110非位于指定位置D1时，处理单元115下达命令至移动装置118，让机器人110能够移动到指定位置D1。当机器人110移动到指定位置D1后，便完成了回家的动作。

另外，如第2图所示，机器人110更包括一电力源119，用来至少供电给储存单元113、影像捕获设备111、移动装置118以及处理单元115。当电力源119的剩余电力低于一预定值时，处理单元115下达命令至移动装置118，让所述机器人能够移动到一停止位置D2。

本实施例中，可以在机器人110的软件中预先设定好停止位置D2，当电力源119电力低于预定值，显示电力不足时，让机器人110停止当下正在执行的所有动作（例如正在进行沿着特征路径P移动的动作），改而执行直接移动到停止位置D2的动作。当机器人110移动到停止位置D2，用户便可以知道机器人110电力不足，需要进行充电的动作。或是可以将机器人110的充电座，设置在地垫220旁靠近停止位置D2的地方，便利进行充电的动作。

另一方面，如第1图所示，本实施例的地垫220的特征图案221更包括一特征路径P，用来让机器人110可以沿着特征路径P移动。当机器人110位于特征路径P上时，处理单元115下达命令至移动装置118，让机器人110能够沿着特征路径P移动到特征路径P的末端。在本实施例中，特征路径P的末端恰好是指定位置D1，机器人110恰好沿着特征路径P移动到指定位置D1。

请参照第5图，其绘示机器人位于地垫上的另一位置的示意图。当机器人110不位于特征路径P上时，机器人110可以根据比对全局影像211与比对影像212的结果，得知机器人110在地垫上的位置，并计算取得机器人110移动到特征路径P的最短距离。第5图中，机器人110(1)及机器人110(2)分别表示同一个机器人110在不同时间点时在地垫220上的位置。机器人110(1)并不位于特征路径P上，处理单元115计算取得机器人110(1)当前位置至特征路径P的最短距离后，处理单元115下达命令至移动装置118，让机器人110(1)依据前述计算出的最短距离移动至特征路径P上。

接着，当机器人110(2)移动至特征路径P上后，处理单元115下达命令至移动装置118，让机器人110(2)能够沿着特征路径P移动到特征路径P的末端。在本实施例中，特征路径P的末端恰好是指定位置D1，机器人110(2)恰好沿着特征路径P移动到指定位置D1。

以上是以机器人110沿特征路径P移动为例进行说明，然而在不同的实施例中，机器人110亦可不沿着特征路径P移动。当机器人110不位于特征路径P上时，机器人110可以根据比对全局影像211与比对影像212的结果，得知机器人110在地垫上的位置，并计算取得机器人110直接移动到指定位置D1的最短距离。

请参照第6图，其绘示机器人非沿着动作路径移动至指定位置的示意图。机器人110(3)及机器人110(4)分别表示同一个机器人110在不同时间点时，在地垫220上的位置。机器人110(3)并不位于特征路径P上，处理单元115计算取得机器人110(3)当前位置至指定位置D1的最短距离后，处理单元115下达命令至移动装置118，让机器人110(3)直接朝向指定位置D1开始移动，并以直线朝指定位置D1移动，并逐渐接近指定位置D1，如机器人110(4)所示，最终抵达指定位置D1。在第6图所示的实施例中，机器人110是沿着直线，非沿着特征路径P移动到指定位置D1。

请参照第7图，是机器人放置于另一地垫上的示意图。本发明的机器人互动系统100，除了包括前述依照第1图、第3图、第5图及第6图的地垫220外，更包括另一地垫220（前述地垫220并未显示在第7图中）。此另一地垫220同样是用来铺设在平面上，并且具有另一特征图案221。两地垫220、220中所具有的两特征图案221、221不相同。机器人110的储存单元113更储存有另一特征图案221的另一全局影像。影像捕获设备111用来朝另一地垫220撷取部分的另一特征图案221，以形成另一比对影像。处理单元115用来比对另一比对影像与另一全局影像，取得另一比对影像在另一全局影像中的位置，从而得知机器人110在另一地垫220上的位置。

根据前述，机器人110在所有地垫220、220上判断位置的方式均相同，不同之处在于根据特征图案221、221的内容提供不同的互动方式。在另一地垫220中，由于另一特征图案221并未包含特征路径，因此机器人110不会依照特征路径来移动。另一特征图案221中仍可以指定特定的图形或位置为指定位置D1，让机器人110移动至指定位置D1。也就是说，本发明的机器人互动系统100中，同样的机器人110可以放置在不同的地垫220、220上，从而提供不同的移动方式，或者不同的互动功能。

请参照第8图，是依据本发明另一实施例的机器人与地垫的侧视图。机器人310与前述第2图中的机器人110，不同之处在于更包括一投影装置314，用来朝地垫320投射一投影画面413。投影装置314及影像捕获设备311是朝地垫320的不同部分进行投射及撷取的动作。更详尽地来说，投影画面413不会与被撷取的部分的所述特征图案（也就是比对影像412）发生交集，亦即投影画面413不会与比对影像412发生重迭。由于比对影像412与判断机器人110位置有关，让投影画面413不会与比对影像412发生重迭，可以避免投影画面413干扰到机器人110判断位置的问题。投影装置413朝向地垫320投射投影画面413，可以让投影画面迭加在地垫320原有的特征图案上，呈现更多的视觉效果给予用户，以提供更多的互动功能。同时能够避免额外架设投影装置的困扰。

该机器人互动系统已经在平面上移动的机器人互动系统中应用，并取得了良好的效果，处理单元对比影像捕获设备撷取的比对影像与全局影像，取得比对影像在全局影像中的位置，从而得知机器人在地垫中的位置，当机器人非未于一指定位置时，控制移动装置，处理单元下达命令至移动装置，让机器人能够移动到指定位置。解决了高处架设投影仪难、占用空间大、成本高等问题。在机器人互动系统自备影像捕获装置，不局限于高处架设投影仪，故该机器人互动系统实用性更广。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种机器人互动系统，其特征在于，该系统包含地垫以及机器人，所述地垫铺设在平面上并且具有特征图案，所述机器人放置在地垫上，所述机器人包括电力源、储存单元、影像捕获设备、移动装置以及处理单元，储存单元、影像捕获设备、移动装置以及处理单元与电力源连接，处理单元讯号连接于储存单元、影像捕获设备及移动装置，所述处理单元对比影像捕获设备撷取的比对影像与全局影像，取得比对影像在全局影像中的位置，从而得知机器人在地垫中的位置，当机器人非未于一指定位置时，处理单元下达命令至移动装置，让机器人能够移动到指定位置。

2.根据权利要求1所述的一种机器人互动系统，其特征在于，所述特征图案包括一特征路径，当机器人位于特征路径上时，处理单元下达命令至移动装置，让机器人能够沿着路径移动到指定位置；当所述机器人不位于特征路径上时，处理单元下达命令至移动装置，让机器人以最短距离移动至特征路径上。

3.根据权利要求1所述的一种机器人互动系统，其特征在于，所述特征图案包括一特征路径，当机器人不位于特征路径上时，处理单元下达命令至移动装置，让机器人以最短距离移动至指定位置。

4.根据权利要求1所述的一种机器人互动系统，其特征在于，所述机器人还包括一接收单元，是经由一无线联机接收来自机器人外部对于指定位置的输入。

5.根据权利要求4所述的一种机器人互动系统，其特征在于，所述机器人还包括一投影装置，所述投影装置朝所述地垫投射一投影画面，投影装置及影像捕获设备朝地垫的不同部分进行投射及撷取的动作。

6.根据权利要求1所述的一种机器人互动系统，其特征在于，所述机器人电力源的剩余电力低于一预定值时，处理单元下达命令至移动装置，让机器人能够移动到一停止位置。

7.根据权利要求1所述的一种机器人互动系统，其特征在于，所述该机器人互动系统更包括另一地垫，用来铺设在平面上，并且具有另一特征图案，其中该两特征图案不相同，该储存单元更储存有该另一特征图案的另一全局影像，该影像捕获设备用来朝向该另一地垫撷取部分的该另一特征图案，以形成另一比对影像，该处理单元用来比对该另一比对影像与该另一全局影像，取得该另一比对影像在该另一全局影像中的位置，从而得知该机器人在该另一地垫上的位置。