CN212326284U - 光学信标 - Google Patents

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Abstract

一种光学信标，可以包括：壳体，至少部分被设置在壳体内部的光学发射器，以及被光学耦接至光学发射器的光学标识符生成器。入射至光学标识符生成器上的光可以被整形为至少一个光学标识符。光学标识符可以与能够由机器人清洁器执行的动作相关联，以使机器人清洁器检测出光学标识符，从而使得机器人清洁器执行动作。

Description

光学信标
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年11月28日提交的题为“用于自动装置的光学信标”、序列号为62/772,394的美国临时申请的权益，该临时申请的全部内容通过引用被完全并入本文。
技术领域
本实用新型总体涉及用于自动装置的光学信标，尤其涉及一种被构造为生成用于向机器人清洁器传递信息的标识符的光学信标。
背景技术
机器人清洁器(例如，机器人真空清洁器)被构造为自动地清洁环境中的表面。例如，机器人真空清洁器的用户可以在环境中放置机器人真空清洁器，并且指示机器人真空清洁器开始清洁操作。当清洁时，机器人真空清洁器会收集碎屑，并将其存放在集尘杯中，以供用户稍后处理。机器人真空清洁器可以被构造为与插接站自动对接，以对为机器人真空清洁器供电的一个或多个电池进行再充电和/或清空集尘杯。
可以将被构造为发射信号的一个或多个信标放置在环境中。机器人清洁器可以被构造为基于所发射的信号的物理特性(例如，强度或者波长)来检测信号。换而言之，可以选择信号的物理特性，使机器人清洁器检测到信号，或者使机器人清洁器不检测信号。响应于检测到信号，可以使机器人清洁器避开信号。基于信号强度的信号检测或不检测都可能会限制信标向机器人清洁器传递信息的能力。
实用新型内容
本实用新型解决了现有技术中，机器人清洁器基于所发射的信号的物理特性来检测信号或不检测信号会限制信标向机器人清洁器传递信息的能力的技术问题。
根据一个方面，提供一种光学信标，可以包括：壳体，至少部分被设置在壳体内部的光学发射器，以及被光学耦接至光学发射器的光学标识符生成器。入射至光学标识符生成器上的光可以被整形为至少一个光学标识符。光学标识符可以与能够由机器人清洁器执行的动作相关联，以使机器人清洁器检测出光学标识符，从而使得机器人清洁器执行动作。
与仅依赖于所生成的信号的物理特性相比，光学标识符的使用可以允许信息以更鲁棒的方式被传递至机器人清洁器。
附图说明
通过阅读以下结合附图的详细描述，将更好地理解本实用新型的其他特征和优点，其中：
图1为根据本实用新型实施例的生成光学标识符的光学信标以及被构造成用来检测光学标识符的机器人清洁器的示意性示例。
图2为根据本实用新型实施例的具有光学信标的多个房间的示意性示例，光学信标生成延伸穿过多个房间之间的开口的光学标识符。
图3为根据本实用新型实施例的光学信标的示意性横截面图，其可以为图1中的光学信标的示例。
图4为根据本实用新型实施例的具有光学信标的多个房间的示意性示例，光学信标生成限定出界定区域的光学标识符。
图5为根据本实用新型实施例的设置有插接站的房间的示意性示例，其中，插接站可以为图4中的光学信标的示例。
图6为根据本实用新型实施例的光学信标的示意性横截面图，其可以为图1中的光学信标的示例。
图7为根据本实用新型实施例的响应于检测到光学标识符(诸如图1中的光学标识符)的至少一部分，而通过使用机器人清洁器(诸如图1中的机器人清洁器)来执行动作的方法的示例的流程图。
图8为根据本实用新型实施例的具有主光学信标以及设置有卫星光学信标的房间的示意性示例。
具体实施方式
本实用新型总体涉及一种信标，其被构造为生成光学标识符，以向机器人清洁器(例如，机器人真空清洁器)传递信息。该信标包括壳体，至少部分被设置在壳体内部的光学发射器，以及被光学耦接至光学发射器的光学标识符生成器，该光学标识符生成器被构造为将由光学发射器所发射的光整形为光学标识符。机器人清洁器被构造为对光学标识符进行检测，使得机器人清洁器执行一个或多个动作(例如，避开某个区域，在某个区域内执行特定的清洁操作，加载与某个区域相对应的地图等等)。
光学标识符的使用可以允许信息(与仅依赖于所生成的信号的物理特性相比)以更鲁棒的方式被传递至机器人清洁器。例如，当使用光学标识符时，光学标识符的形状和/或结构可以用于向机器人清洁器传递信息。在某些情况下，除了光学标识符的形状和/或结构之外，用于生成光学标识符的光的物理特性(例如，波长和/或强度)也可以用于与机器人清洁器通信。相比之下，当不使用光学标识符(例如，仅使用光束)时，向机器人清洁器进行信息传递可能仅仅基于所生成信号的物理特性(例如，所使用的光的强度或波长)。
本文中所使用的光学标识符通常可指是具有一个或多个独特段的光投射。机器人清洁器可以被构造为至少部分地基于独特段的至少一部分来识别与光学标识符相关联的动作。在某些情况下，光学标识符可以包括限定一图案的多个重复的独特段。如此一来，光学标识符通常可被描述为具有当被机器人装置检测到时，能够向机器人装置(例如，机器人清洁器)传递信息的形状和/或结构。
图1示出了发射光(例如，红外光)的光学信标100的示意图，所述光限定至少一个光学标识符102。光学标识符102的至少一部分被示为，当机器人清洁器104总体上朝着光学信标100移动时，横向于机器人清洁器104的运动方向延伸。光学标识符102可以与机器人清洁器104的动作相关联，以使机器人清洁器104在检测到光学标识符102的至少一部分时执行对应的动作。换而言之，光学标识符102与能够由机器人清洁器104所执行的动作相关联，以使机器人清洁器104检测出光学标识符102，从而使得机器人清洁器104执行与其相关联的动作。
机器人清洁器104包括主体105，被构造为促使主体105穿过待清洁表面(例如，地板)的一个或多个驱动轮106(以虚线示出)，被连接至主体105的至少一个摄像机108(例如，定向为向前，向上或向下的单眼或立体摄像机)(以虚线示出)，其被构造为可以通过使用摄像机108检测出光学标识符102的至少一部分，以及被连接到至少一个存储器112(以虚线示出)的至少一个处理器110(以虚线示出)，处理器110被构造为执行被存储于存储器112中的一个或多个指令，所述的一个或多个指令使得机器人清洁器104执行一个或多个动作。例如，当通过使用摄像机108检测到光学标识符102时，处理器110可以使机器人清洁器104执行与检测到的光学标识符102相关联的动作。这些动作可以包括下列动作中的一个或多个：导航动作(例如，使机器人清洁器104避开或进入某个区域的动作，清洁动作(例如，使机器人清洁器改变清洁行为(诸如调整吸力和/或刷辊速度)的动作)，映射动作(例如，加载与检测到的光学标识符102相关联的地图，或将当前地图与检测到的光学标识符102关联)和/或任何其他动作。
在某些情况下，光学信标100可以包括一个或多个电池，其用于为光学信标100供电，使得光学信标100可以生成限定光学标识符的光。所述的一个或多个电池可以为可再充电电池。作为补充或替代，光学信标100可以被构造为(例如，经由家用电源插座)电联接至电网。
图2示出了具有通过墙壁204与第二房间202隔开的第一房间200的平面图的示意性示例。如图所示，可以作为图1中的光学信标100的示例的光学信标206被设置在墙壁204的开口208(例如，门口)处。光学信标206被构造为至少生成第一光学标识符210和第二光学标识符212。第一光学标识符210和第二光学标识符212可以为基本上线性的结构，并且可以在远离光学信标206的方向上延伸。然而，其他结构也是可能的(例如，第一光学标识符和第二光学标识符中的至少一个可以至少部分地围绕光学信标206延伸)。光学标识符210和212中的每一个都可以具有能够由与其相关联的机器人清洁器104所执行的对应动作。
例如，第一光学标识符210可以对应于导航动作(例如，对应于使得机器人清洁器104穿过开口208的动作)，以及第二光学标识符212可以对应于清洁动作(例如，对应于吸力或刷辊旋转速度)或者映射动作(例如，加载与第二光学标识符212相关联的地图)。在某些情况下，多个动作可以与第二光学标识符212相关联，其中，所述的多个动作中的至少一个动作还至少部分基于第一光学标识符210和第二光学标识符212的检测顺序。例如，如果在第一光学标识符210之前检测到第二光学标识符212，则第二光学标识符212可以对应于导航动作(例如，使得机器人清洁器104不通过开口208的动作)。然而，如果在第二光学标识符212之前检测到第一光学标识符210，则第二光学标识符212可以对应于清洁动作。换而言之，光学信标206可以被构造为作为开口208的定向入口。
作为补充或替代，多个动作可以与第一光学标识符210或第二光学标识符212中的至少一个相关联，其中，至少一个动作还与一个或多个预定标准(例如，清洁持续时间，行进距离，剩余电池电量等等)相关联。例如，第一光学标识符210和/或第二光学标识符212可以对应于导航动作(例如，使得机器人清洁器104不穿过开口208的动作)，直到满足预定标准(例如，剩余电池电量低于阈值，清洁持续时间超过阈值，行进距离超过阈值等等)。换而言之，光学信标206可以被构造为防止机器人清洁器104在第一房间200和第二房间202之间穿过，直到满足预定标准为止。
图3示出了光学信标300的示意性横截面图，其可以为图1中的光学信标100的示例。光学信标300可以被构造为生成一个或多个线性光学标识符302(例如，图2中的第一光学标识符210和/或第二光学标识符212)。如图所示，光学信标300包括光学发射器303(例如，发光二极管)，其至少部分地被设置在光学信标300的壳体301内部，并且被构造为向光学标识符生成器304中发射光(例如，红外光)。如此一来，光学发射器303通常可以被描述为被光学耦接至光学标识符生成器304。光学标识符生成器304被构造为将入射至光学标识符生成器304上的光整形为线性光学标识符302。
例如，光学标识符生成器304可以被构造为对穿过其中的光进行整形，以使光沿着表面(如地板、墙壁、天花板，和/或任何其他表面)线性延伸。在这些情况下，光学标识符生成器304包括具有一个或多个不透明部分(非透光部分)以及一个或多个透光部分的材料，使得穿过其中的光被整形以限定光学标识符302。例如，被整形的光可以限定锯齿形状，弯曲形状，斑点图案，和/或任何其他形状/图案。
光学标识符生成器304可以包括具有透光部分和不透明部分的膜，使得光根据由该膜所限定的标识符从光学标识符生成器304中通过。作为补充或替代，光学标识符生成器304可以包括具有多个光发射部分的光导，所述多个光发射部分被构造为相互配合以投射出光学标识符302。作为补充或替代，光学标识符生成器304可以包括衍射光学元件。作为补充或替代，光学标识符生成器304可以包括棱镜。
图4示出了具有第一房间400的平面图的示意性示例，其通过具有开口405(例如，门口)的壁404与第二房间402隔开。如图所示，可以作为图1中的光学信标100的示例的光学信标406被设置在第二房间402内部。光学信标406被构造为生成围绕光学信标406延伸的至少一个光学标识符408，从而限定出界定区域407。例如，光学标识符408可以具有环形形状、方形形状、矩形形状、五边形形状、三角形形状、八边形形状，和/或任何其他形状。
在检测到光学标识符408后，可以使机器人清洁器104执行与光学标识符408相关联的一个或多个动作(例如，导航动作，清洁动作，映射动作，和/或任何其他动作)。例如，光学信标406可以被设置在第二房间402的一部分中，以使界定区域407限定出机器人清洁器104将不行进的区域。作为进一步的示例，光学信标406可以被设置在第二房间402的一部分中，以使界定区域407限定出使得机器人清洁器104执行增强清洁的区域(例如，增加吸力和/或刷辊速度)。
在某些情况下，光学信标406可以被构造为生成多个光学标识符408。正如在图2中所讨论的，由机器人清洁器104所执行的动作可以至少部分地基于机器人清洁器104检测到每个光学标识符408的顺序。
图5示出了设置有插接站502的房间500的示意性平面图，插接站502可以为图4的光学信标406的示例。插接站502可以被构造为电联接至机器人清洁器104，从而可以对机器人清洁器104的一个或多个电池进行再充电。在某些情况下，插接站502可以被构造为从机器人清洁器104的集尘杯中清除碎屑。
如图所示，插接站502可以被构造为至少生成第一光学标识符504和第二光学标识符506。第一光学标识符504可以对应于第一动作(例如，导航动作，清洁动作，映射动作，和/或任何其他动作)，第二光学标识符506可以对应于第二动作(例如，导航动作，清洁动作，映射动作和/或任何其他动作)。在某些情况下，与第一光学标识符504和第二光学标识符506相关联的动作，可以至少部分地基于第一光学标识符504和第二光学标识符506被检测到的顺序。例如，第一光学标识符504可以对应于使机器人清洁器104进入由第一光学标识符504和第二光学标识符506所限定的界定区域508的导航动作。例如，当在第二光学标识符506之前检测到第一光学标识符504时，第二光学标识符506可以指示插接站的类型(例如，插接站是否能够从机器人清洁器的集尘杯中清除碎屑)。然而，当在第一光学标识符504之前检测到第二光学标识符506时，第二光学标识符506可以对应于导航动作(例如，防止机器人清洁器104离开界定区域508的动作)。如此一来，机器人清洁器104可以保持靠近插接站502，以使机器人清洁器104能够与插接站502对接。
作为补充或替代，第一光学标识符504和第二光学标识符506中的至少一个可以与多个动作相关联。所述动作中的至少一个动作还可以与一个或多个预定标准相关联(例如，清洁持续时间，行进距离，剩余电池电量等等)。例如，第二光学标识符506可以对应于导航动作，如果电池电量的测量值低于阈值时，该导航动作将防止机器人清洁器104离开界定区域508。
图6示出了光学信标600的示意性横截面图，其可以为图1的光学信标100的示例。光学信标600被构造为生成围绕光学信标600环形地延伸的光学标识符602。如图所示，光学信标600包括至少部分被设置在光学信标600的壳体601内部的光学发射器604(例如，发光二极管)，并且其被构造为沿着光路606发射光(例如，红外光)。光路606从光学发射器604延伸并入射至光学标识符生成器608上。光路606从光学标识符生成器608延伸并入射至光学信标600的周围环境中。
光学标识符生成器608可以被构造为使得入射至光学标识符生成器608上的光被整形为可被投射到周围环境中的标识符(例如，地板，墙壁，天花板和/或任何其他表面)。例如，光学标识符生成器608可以包括棱镜，锥形反射镜(例如，具有限定将生成的光学标识符的形状的一个或多个非反射部分)，衍射光学元件，和/或任何其他能够生成标识符的光学元件。在某些情况下，光学标识符生成器608可以包括：构造为将光引导至一个或多个棱镜的锥形反射镜，具有限定标识符的不透明部分和透射部分的一个或多个膜，一个或多个衍射光学元件，和/或任何其他能够生成标识符的光学元件。
图7示出了响应于检测到光学标识符(诸如图1中的光学标识符102)的至少一部分，而使用机器人清洁器(诸如图1中的机器人清洁器104)执行动作的示例方法700的流程图。方法700可以包括步骤702。步骤702可以包括使用机器人清洁器的摄像机来检测由光学信标所投射到表面(如地板、墙壁、天花板，和/或任何其他表面)上的光学标识符的至少一部分。例如，光学标识符可以被投射到待清洁表面。
方法700还可以包括步骤704。步骤704可以包括至少部分地基于检测到的标识符的至少一部分与被存储在机器人清洁器存储器中的一个或多个已知的标识符的比较，来确定所检测到的光学标识符是否已知。响应于比较结果表明、检测到的标识符对应于已知标识符，确定与检测到的标识符相关联的至少一个动作(例如，清洁动作，导航动作，映射动作，和/或任何其他动作)。在某些情况下，可以确定检测到的标识符具有与其相关联的多个动作。响应于比较结果表明检测到的标识符并不对应于已知标识符(例如，检测到的标识符为未知的)，机器人清洁器可以被构造为将检测到的标识符与至少一个动作(例如，清洁动作，导航动作，映射动作，和/或任何其他动作)相关联。例如，机器人清洁器可以被构造为询问用户，以确定将哪个动作与检测到的标识符相关联。
方法700还可以包括步骤706。步骤706可以包括确定多个光学标识符中的至少一部分是否在预定的时间段(例如，0.5秒，1秒，2秒，和/或任何其他预定的时间段)内被检测。例如，当检测到多个光学标识符(每一个都是已知的，并且具有与之相关联的至少一个动作)时，机器人清洁器可以被构造为确定与多个光学标识符中的至少一个相关联的动作中的一个或多个动作，是否也同样与第一光学标识符和第二光学标识符被检测到的顺序相关联。如果确定动作也与检测顺序相关联，则可以确定光学标识符被检测到的顺序，并且可以将机器人清洁器构造为执行与检测顺序以及对应的光学标识符相关联的动作。换而言之，可以使机器人清洁器至少部分地基于检测顺序来执行与检测到的标识符相关联的一个或多个动作。如果并未确定动作与检测顺序相关联，则机器人清洁器可以被构造为至少部分地基于检测顺序(例如，响应于询问机器人清洁器的用户)，执行与各个光学标识符相关联的相应动作，和/或将一动作与检测到的标识符中的至少一个相关联。
方法700还可包括步骤708。步骤708可以包括确定预定标准(例如，清洁持续时间，行进距离，剩余电池电量等)是否与检测到的光学标识符所对应的动作相关联。如果预定标准与该动作相关联，则机器人清洁器可以被构造为仅在满足预定标准时才执行该动作。
方法700还可以包括步骤710。步骤710可以包括使机器人清洁器执行与一个或多个光学标识符相关联的一个或多个动作。
方法700可以用至少一种非暂时性计算机可读介质中的指令来实现，以使当指令由一个或多个处理器执行时，方法700可以被实施。在某些情况下，方法700的一个或多个步骤可以用电路(例如，专用集成电路)来实现。如此一来，可以使用软件，固件和/或硬件的任一组合来实施方法700。
图8示出了被设置在房间803内的主信标800以及卫星信标802的示意性示例。主信标800和卫星信标802可以为图1中的光学信标100的示例。主信标800可以被构造为经由电源插座804被电联接至电网。在某些情况下，主信标800可以为被构造为对机器人清洁器104的一个或多个可再充电电池进行再充电的插接站。卫星信标802可以被构造为由一个或多个可再充电电池806(以虚线示出)供电。
主信标800可以被构造为对卫星信标802的一个或多个可再充电电池806进行充电。例如，主信标800可以包括多个主充电触点808，其被构造为电联接至被设置在卫星信标802上的多个卫星充电触点810。作为补充或替代，所述的一个或多个可再充电电池806可通过经由电源电缆将卫星信标802电联接至电源插座804进行再充电。
在某些情况下，机器人清洁器104可以被构造为对卫星信标802进行再充电。例如，如果在执行清洁操作时，机器人清洁器104检测到限定卫星光学标识符812的光的强度下降到阈值以下，则机器人清洁器104可以电联接至卫星信标802，来通过使用机器人清洁器104的一个或多个可再充电电池对卫星信标802的一个或多个可再充电电池806进行再充电(例如，在完成清洁操作之后)。如此一来，不需要机器人清洁器104的用户的参与，就可以对一个或多个可再充电电池806进行再充电。
根据本实用新型的光学信标的示例可以包括：壳体，至少部分被设置在壳体内部的光学发射器，以及被光学耦接至光学发射器的光学标识符生成器。入射至光学标识符生成器上的光可以被整形为至少一个光学标识符。光学标识符与能够由机器人清洁器执行的动作相关联，以使机器人清洁器检测出光学标识符，从而使得机器人清洁器执行所述动作。
在某些情况下，光学标识符生成器可以包括衍射光学元件。在某些情况下，光学标识符生成器可以包括棱镜。在某些情况下，至少一个光学标识符可以包括多个光学标识符，每个光学标识符都具有与其相关联的对应动作。在某些情况下，光学标识符可以基本上为线性的。在某些情况下，光学标识符可以围绕壳体延伸，从而限定出界定区域。在某些情况下，光学标识符可以围绕壳体环形地延伸。在某些情况下，动作可以为清洁动作和导航动作中的至少一个。在某些情况下，光学信标进一步可以包括一个或多个可再充电电池。在某些情况下，可以使用机器人清洁器的插接站对一个或多个可再充电电池进行再充电，插接站经由电源插座被电联接至电网。在某些情况下，可以使用机器人清洁器对一个或多个可再充电电池进行再充电。
根据本实用新型的机器人清洁器的示例可以包括主体，被构造为促使主体穿过待清洁表面的一个或多个驱动轮，被连接至主体的摄像机，以及被构造为执行被存储于至少一个存储器中的一个或多个指令的处理器。在执行一个或多个指令后，处理器可以使机器人清洁器执行以下操作，包括：通过光学信标，检测被投射到所述待清洁表面上的至少一个光学标识符，至少部分地基于检测到的光学标识符的至少一部分与被存储在存储器中的一个或多个已知光学标识符的比较，来确定检测到的光学标识符是否已知，响应于确定所检测到的光学标识符为已知的，确定与所检测到的光学标识符相关联的至少一个动作，并使机器人清洁器执行所确定的操作。
在某些情况下，操作可以进一步包括：响应于确定所检测到的光学标识符为未知的，以使机器人清洁器将至少一个动作与所检测到的光学标识符相关联。在某些情况下，可以检测多个光学标识符，每个光学标识符为已知的，并且各自具有与其相关联的至少一个动作。在某些情况下，多个光学标识符中的至少一个光学标识符可以具有与其相关联的多个动作。在某些情况下，操作进一步包括：确定多个光学标识符的检测顺序。在某些情况下，可以至少部分地基于所述检测顺序，使机器人清洁器执行与光学标识符的至少一个光学标识符相关联的多个动作中的一个或多个动作。在某些情况下，光学标识符可以基本上为线性的。在某些情况下，光学标识符可以围绕光学信标延伸，从而限定出界定区域。在某些情况下，光学标识符可以围绕光学信标环形地延伸。
尽管已经描述了本实用新型的原理，但是本领域技术人员应当理解，该描述仅通过示例的方式进行，并且不作为对本实用新型范围的限制。除了本申请中所示出和所描述的示例性实施例之外，其他实施例也在本实用新型的范围内。本领域普通技术人员的修改和替换被认为在是本实用新型的范围内，本实用新型的范围仅由所附权利要求书来限制。

Claims (11)

1.一种光学信标，其特征在于，包括：
壳体；
光学发射器，所述光学发射器的至少部分被设置在所述壳体内部；以及
光学标识符生成器，被光学耦接至所述光学发射器，入射至所述光学标识符生成器上的光被整形为至少一个光学标识符，所述光学标识符与能够由机器人清洁器执行的动作相关联，以使所述机器人清洁器检测出所述光学标识符，从而使得所述机器人清洁器执行所述动作。
2.根据权利要求1所述的光学信标，其中，所述光学标识符生成器包括衍射光学元件。
3.根据权利要求1所述的光学信标，其中，所述光学标识符生成器包括棱镜。
4.根据权利要求1所述的光学信标，其中，所述至少一个光学标识符包括多个光学标识符，每个光学标识符都具有与该光学标识符相关联的对应动作。
5.根据权利要求1所述的光学信标，其中，所述光学标识符为线性的。
6.根据权利要求1所述的光学信标，其中，所述光学标识符围绕所述壳体延伸，从而限定出界定区域。
7.根据权利要求6所述的光学信标，其中，所述光学标识符围绕所述壳体环形地延伸。
8.根据权利要求1所述的光学信标，其中，所述动作为清洁动作和导航动作中的至少一个。
9.根据权利要求1所述的光学信标，其中，所述光学信标进一步包括一个或多个可再充电电池。
10.根据权利要求9所述的光学信标，其中，所述一个或多个可再充电电池使用所述机器人清洁器的插接站对进行再充电，所述插接站经由电源插座被电联接至电网。
11.根据权利要求9所述的光学信标，其中，使用所述机器人清洁器对所述一个或多个可再充电电池进行再充电。
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