專利名稱：：用于機器人的定位和制約的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種用于機器人的定位和制約的方法及系統(tǒng)。
背景技術：
：在現(xiàn)有技術中，曾提出多種系統(tǒng)用于將機器人制約在特定的物理空間中，以執(zhí)行某些工作。典型地設計這些系統(tǒng)以用于大量的機器人的應用，例如維護草皮、清潔地板、檢查、運輸以及娛樂，需要機器人在一局限的范圍內運轉以執(zhí)行工作。例如，一吸塵機器人在一房間內工作，在完成第一個房間的吸塵之前，可能會不經意地從一個房間漫游到另一房間。一種解決的方法是限制該機器人在第一個房間內，通過關閉所有的房門從身體上避免該機器人離開第一個房間。但是在很多房子里，房間由開放的走廊隔開，房門或其它物理的障礙物不易放置在機器人的出口路徑上。同樣地，使用者可能希望該機器人僅在一獨立開放空間的部分區(qū)域工作，因而讓該機器人工作在整個房間會降低效率。因此具有一種裝置用來制約一區(qū)域，使機器人工作在其中。現(xiàn)有技術的一種方法為提供一種復雜的系統(tǒng)，用于機器人的導航及定位，使該機器人不是沿一既定的路線移動，就是根據(jù)存在存儲器中的地圖監(jiān)視現(xiàn)在所在的位置。這些系統(tǒng)需要復雜精密的硬件，例如精密的傳感器，重要的計算機存儲器以及計算能力，典型地不適用于該機器人工作區(qū)域的變更。同樣的，該機器人無法單純地從一棟建筑物搬到另一棟建筑物，或甚至從房間到房間，而無需再設計程序或再訓練。例如，美國專利第4700427(Knepper)公開了一種方法，需要一種裝置用來產生一機器人移動的路徑，該路徑可為一手動控制的路徑指導或自動圖像功能。若“常改變使用場所”或“變換房間”，則需要大量的數(shù)據(jù)存儲器以儲存每一位置的相關數(shù)據(jù)。類似地，美國專利第4119900號(Kremnitz)公開的方法和系統(tǒng)需要強大的計算及傳感器，不斷地確定在給定的空間中該機器人的位置。其它有關機器人系統(tǒng)的例子，需要輸入有關該機器人工作空間的數(shù)據(jù)，包括方法和系統(tǒng)，披露在美國專利第5109566號(Kobayashietal.)及第5284522號(Kobayashietal.)中。類似地，某些現(xiàn)有技術的系統(tǒng)不僅需對該用于特定或特殊的空間中的機器人進行訓練及設計程序，還需對該機器人要工作的空間做準備或改變，如美國專利第5341540號(Soupertetal.)披露一系統(tǒng)，其中在一優(yōu)選實施例中，需要該機器人系統(tǒng)包括一定位系統(tǒng)而并且安裝該機器人的區(qū)域具有“放置在一固定的參考點的信號標”。而此系統(tǒng)可避免未知的障礙物，并通過信號標傳來的信號使其返回其原先程序設計的路徑，該系統(tǒng)需要重要的使用者設定和內建的計算能力。美國專利第5353224號(Leeetal.)、5537017(Feitenetal.)、5548511(Bancroft)以及5634237(Paranjpe)公開了包括一個或多個上述的缺點的類似的系統(tǒng)。另一方法用于將機器人制約在一特定區(qū)域中，包括提供一裝置以定義該區(qū)域的整個邊界。例如美國專利第6300737號(Bergvalletal.)披露一電子定界系統(tǒng)(electronicborderingsystem)，其中一纜線放置在地面或地下以分隔內部區(qū)域、外部區(qū)域。同樣地，在美國專利第6255793號(Pelessetal.)中披露的系統(tǒng)需要安裝一金屬線，使其通電并定出邊界。而這些系統(tǒng)提供一種用于制約的有效裝置，安裝困難并且無法攜帶在各房間之間，而并且若不放在地下或地毯下，可能會難看或使人絆倒。同樣重要的是，若線或其它的制約裝置故障，這樣的系統(tǒng)可能維修困難，因為當該系統(tǒng)置在地下或地毯下，難以決定故障的位置。
發(fā)明內容本發(fā)明提供了一種機器人制約系統(tǒng)，包括一便攜式障礙信號傳送器(portablebarriersignaltransmitter)，其中該障礙信號主要沿一軸傳送，該軸定義出一障礙；一可移動的機器人，該機器人包括一裝置用來轉至少一方向，一障礙信號檢測器，以及一控制單元，控制上述的轉向裝置，由此，該控制單元執(zhí)行一算法用以避免上述的障礙信號檢測上述的障礙信號，上述的算法包括將該機器人轉向的步驟直到不再檢測到障礙信號為止。本發(fā)明還提供了一種機器人制約系統(tǒng)，包括一便攜式障礙信號傳送器，其中該障礙信號主要沿一軸傳送，該軸定義出一障礙；一可移動的機器人；該可移動的機器人，包括用來回轉到至少一個方向的裝置，一障礙信號檢測器，以及控制上述的裝置以回轉的一控制單元；由此，該控制單元執(zhí)行一算法，使一旦檢測到該障礙信號，即行回避該障礙信號，該算法包括使該機器人相對于最近一次的行進方向做反方向回轉，直到不再檢測到障礙信號為止的步驟。本發(fā)明還提供了一種將機器人制約在空間中的方法，包括下列步驟(a)提供一可移動障礙信號以作為主要線形邊界；(b)在該機器人的頂端提供一傳感器，該傳感器檢測該障礙信號；(c)在該機器人上提供機動性的裝置，使該機器人可回轉到至少一方向上；以及(d)通過將機器人移動到一新的方向上而避免上述傳感器檢測到上述的障礙信號。因此，本發(fā)明具有多個目的和優(yōu)點。本發(fā)明的目的為提供一種簡化并且便攜式系統(tǒng)和方法用以將機器人制約在一給定的范圍內。本發(fā)明的另一個目的為提供一種可直覺地安裝的障礙系統(tǒng)，并且包括一裝置用以可視地指出該障礙物。本發(fā)明的另一個目的為提供一種系統(tǒng)，使機器人從一障礙物的任意一側接近時，會轉向以避免撞上該障礙物。本發(fā)明的另一個目的為提供一種機器人制約系統(tǒng)，無論從任何角度接近障礙物，均可工作。本發(fā)明的優(yōu)選實施例的另一個目的為提供一系統(tǒng)大體上不受陽光影響，不會造成其它裝置的干擾，并且不會被其它裝置所干擾。本發(fā)明的優(yōu)選實施例用于機器人，近似在美國專利第4306329號(Yokoi)、第5293955號(Lee)、第5369347號(Yoo)、第5440216號(Kim)、第5613261號(Kawakamietal.)、第5787545號(Colens)、第5815880號(Nakanishi)、第6076226號(Reed)所披露的室內的清潔裝置。本領域技術人員應該認識到本發(fā)明可用于很多需要做制約的機器人應用中。此外，盡管在以下所述的優(yōu)選實施例用于一無導航系統(tǒng)的機器人，本領域技術人員應該認識到本發(fā)明在應用中可以使用較復雜的機器人。本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點可通過參考附圖的以下詳細說明及權利要求書得以了解。圖1A表示本發(fā)明的一實施例，該機器人制約系統(tǒng)具有處于無動力狀態(tài)的障礙信號傳送器；圖1B表示本發(fā)明的一實施例，該機器人制約系統(tǒng)具有處于有動力狀態(tài)的障礙信號傳送器；圖2A表示障礙信號傳送器的優(yōu)選實施例的示意圖；圖2B表示障礙信號傳送器優(yōu)選實施例的電路圖；圖3A表示用于本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的一可移動機器人的側視圖；圖3B表示用于本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的一可移動機器人的俯視圖；圖4表示一全方位障礙信號傳送器的優(yōu)選實例的側視圖；圖5表示圖3A和3B所示的機器人的硬件方塊圖；圖6表示另一種使用多障礙信號傳送器的機器人的實施例；圖7A和圖7B為本發(fā)明優(yōu)選實施例的避開障礙算法的流程圖；圖8A-C為本發(fā)明優(yōu)選實施例的系統(tǒng)和方法的示意圖；以及圖9A-B為本發(fā)明另一個實施例的系統(tǒng)和方法的示意圖。符號說明10～客廳；12～飯廳；14、15～內墻；16～長沙發(fā)；17～電視；18～吧臺；19～桌椅；20～機器人；22、23～輪子；24～馬達；25～清潔機構；26～可充電電池；27～微處理器；28～光學傳感器；30～障礙信號傳送器(機器人制約傳送器)；31～機器人制約傳送器外殼；32～第一紅外線發(fā)射器；34～第二紅外線發(fā)射器；36～動力開關；38～動力設定鈕；42～紅外線光束；50～機器制約檢測器；52～鏡頭；53～鏡頭內壁；54～鏡頭外壁；55～紅外線檢測器；57～塑料水平板；58～柱；210～機器人制約傳送器；212～主發(fā)射器；214～檢測器；220～機器人；230～反射器(回歸反射材料)；242～光束；具體實施方式參考圖1A和1B，客廳10和飯廳12以內墻14和15分隔開。該客廳和/或飯廳可包括不同的家具，例如長沙發(fā)16，電視17，吧臺18以及桌椅19。該房間包括一可移動的機器人20和一障礙信號傳送器裝置30，用于此特定目的也稱為機器人制約傳送器30(robotconfinement(RCON)transmitter)。在圖1A和1B中，該機器人放置在客廳10中，并且該機器人制約傳送器30位于分隔客廳10和飯廳12的區(qū)域中，靠著內墻14，并指向內墻15。如下文中詳述，圖1B表示同樣配置的房間，機器人制約傳送器30處在有動力狀態(tài)發(fā)射信號，例如紅外光束42從機器人制約傳送器30射向內墻15。該光束42主要沿一軸向引導以在客廳10和飯廳12之間產生一邊界或障礙物。此處所述的系統(tǒng)和方法，都依靠一便攜式機器人制約傳送器單元30以及一可移動的機器人20。首先獨立描述每一零件，然后討論本發(fā)明優(yōu)選實施例的操作。機器人制約傳送器圖2A表示該機器人制約傳送器30的優(yōu)選實施例。該機器人制約傳送器30包括一第一紅外線發(fā)射器32，一第二紅外線發(fā)射器34，一動力開關36以及一可變的動力設定鈕38。該機器人制約傳送器外殼31也裝載電池(未表示出)以及必要的電子組件用于不同的構件上。圖2B表示該機器人制約傳送器30的實施例所必需的電子組件的電路圖。在圖2A中，一使用者會在開始操作該機器人20的同時，用電源開關36啟動該機器人制約傳送器30。使用者也可選擇一可變的動力設定鈕38。在其它實施例中，很多輸入裝置可用于啟動該單元及/或選擇一動力設定，例如小鍵盤，把手開關等。一較高的動力可用于提供一較長的障礙，用于分隔一單獨的房間，較低的動力設定可用于在一單獨的門口提供一障礙。因為不同材料的反射性質例如被漆成白色的墻壁，最好限制該機器人制約傳送器30的動力至必要的最小值以提供所需的障礙。在另一個實施例中，一控制系統(tǒng)可用于啟動和關閉一個或多個機器人制約傳送器和/或機器人，使多個房間或空間的清潔在受控制的狀態(tài)。例如，一“智能型房屋”控制系統(tǒng)可直接和一個或多個機器人制約傳送器聯(lián)系，使工作空間得以循環(huán)。在另一實施例中，該機器人20可傳送一信號給機器人制約傳送器以將其開啟。在該優(yōu)選實施例中，使用兩個紅外線發(fā)射器32、34。該第一紅外線發(fā)射器32-主發(fā)射器，被啟動以提供一來自機器人制約傳送器30的給定長度的被引導的障礙42。在此實施例中，該光束42為一經調制的、狹窄的紅外線光束。在該優(yōu)選實例中，使用一校準的紅外線發(fā)射器，例如Waitronyp/nIE-320H。該發(fā)射器的特性為本領域技術人員所熟悉。但是，如下所述，該光束42必須有足夠的寬度。該最小光束寬度最好大于在特殊機器人上檢測器的回轉半徑。該第二紅外線發(fā)射器34-次級發(fā)射器，被啟動以接近在該機器人制約傳送器30提供一擴散區(qū)44，以避免該機器人20穿過該光束42在其最接近該機器人制約傳送器30的最窄的區(qū)域，并且避免該機器人20直接接觸到機器人制約傳送器30。在該優(yōu)選實施例中，和該機器人制約檢測器的透鏡部分相同的一透鏡，用于該次級發(fā)射器34。在其它的實施例中，一單獨的主動發(fā)射器有效地連接到適當?shù)墓鈱W組件，可用于產生多發(fā)射點，包括此處所披露的發(fā)射系統(tǒng)。因為來自陽光或其它紅外線裝置的潛在的干擾，大部分的紅外線裝置，如遙控器，個人數(shù)字助理以及其它紅外線通訊裝置，調制其發(fā)射信號。在此，這些發(fā)射器32和34將該光束調至38kHz。此外，紅外線裝置調制該光束，以提供一序列的串行位流(serialbitstream)到受控制的單元，以告知該單元如何動作。在本發(fā)明的一實施例中，調制該光束到一頻率，例如500Hz，和一般的紅外線串行位流的頻率不同，以避免其它紅外線裝置的干擾。盡管該優(yōu)選實施例使用一紅外線信號，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可使用其它信號，如電磁能，以達到該目的，其包括無線電波、X射線、微波等。這類型的電波具有很大的缺點，例如，無線電波在產生方向性上較難并且較昂貴，而可見光遭受許多來源的干擾，可能對使用者造成困擾，但是它也同樣難以產生方向性并且容易產生散射及反射。機器人如圖3A和3B所示，在該優(yōu)選實施例中，該機器人20包括安裝在一底盤上的一大體上圓形的外殼21，該底盤包含安裝在一中心線的相反兩側的二個輪子23和23，其中該二個輪子22和23的每一個輪子都可以獨立被驅動使該機器人回轉。在該優(yōu)選實施例中，這些輪子安裝成可使該機器人大體上轉至定位的狀態(tài)。該機器人20的該優(yōu)選實施例還包括馬達24，清潔機構25，可充電電池26，微處理器27，以及不同而有觸覺的光學傳感器28。在圖5中表示該機器人硬件的方塊圖，和圖3A和3B所示類似。該硬件圍繞一WinbondW78XXX系列8位處理器。該處理器由儲存在只讀存儲器中的軟件控制。圖5所示的系統(tǒng)包括不同的控制功能，馬達驅動器以及不同的傳感器(例如，物理障礙傳感器，峭壁傳感器，該機器人制約檢測器/傳感器)。對本發(fā)明而言，該機器人也具有一機器人制約檢測器50，其在該優(yōu)選實施例中為唯一標準紅外線接收器模塊，該紅外線接收器模塊包括一光電二極管以及相關的放大和檢測電路，安裝在一全方位的透鏡下方，該全方位參考在另一個平面。在一優(yōu)選實施例中，該紅外線接收器模塊為EastDynamicCorporationp/nIRM-8601S。但是，任何的紅外線接收器模塊，不論是做調制或是檢測波長峰值，其長度如同該機器人制約檢測器一樣長，并且可改變以配合該接收器。如圖3A和3B所示該機器人制約檢測器安裝在該機器人20的最高點，并朝向該機器人的前方，該前方由該機器人的主要行進方向所定義，如圖3B中箭頭所指。盡管該機器人制約檢測器應安裝在該機器人的最高點以避免陰影的影響，在某些應用中最好將該機器人20和/或該機器人制約檢測器50的高度降到最低以避免操作上的困難，并使該機器人20通過家具或其它障礙物的下方。在某些實施例中，當該機器人經過一堅固的突出物時，該機器人制約檢測器50可用彈簧安裝以使該檢測器陷入該機器人的機體中。圖4表示該機器人制約檢測器50的最佳實施例的細節(jié)，該機器人制約檢測器包括一鏡頭52，使來自所有方向的障礙信號(或光線)42經過鏡頭外壁54進入，并將該信號聚焦在焦點55上。同時，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可用于有陽光的場所。因為直接陽光的照射會容易使該紅外線檢測器55飽和，必須努力將陽光排除在該機器人制約檢測器50之外。因此，在該優(yōu)選實施例中，使用一不透明的塑料水平板57，由一柱58支撐著。使用在該優(yōu)選實施例中的鏡頭52，主要為一圓筒型的裝置，設計用來接受垂直于該透鏡軸的光線，并隔絕大體上位于垂直該透鏡軸的平面上方或下方的光線。該鏡頭將水平的光線，主要聚焦于安裝在透鏡下方的紅外線檢測器55上。在該優(yōu)選實施例中，該透鏡的幾何形狀通過繞著其焦點轉動的一拋物線決定，該焦點即該接收器55的主動組件的位置。該鏡頭內壁53由該延伸的拋物線決定。該光線由該稱全內部反射(totalinternalreflection)現(xiàn)象而反射，該現(xiàn)象由該透鏡材料和該鏡頭內壁53材料內部之間的不連續(xù)所決定。該優(yōu)選實施例以透明的高分子碳化合物構成，因其低成本以及折射率。該機器人制約檢測器50以其全方位的特性，使一系統(tǒng)僅具單一機器人制約檢測器50，無論來自機器人制約傳送器的電波以任何角度入射，也工作得一樣好。若該機器人制約檢測器50對來自某些角度的光束42和44反應遲鈍，則該機器人20可能會穿過該制約光束42和44，當該機器人20接近這些光束時，因此這些光束為該機器人制約檢測器50的死角。此外，在該優(yōu)選實例中，該機器人制約傳送器30以電池為動力，這使該裝在機器人上的檢測器50需要高的敏感度，以提高該發(fā)射器30的電池壽命。如此，該機器人制約檢測器系統(tǒng)應設計為盡可能收集來自發(fā)射器的紅外線。該優(yōu)選實施例的機器人制約檢測器系設計為以某個強度點以上的調制紅外線給以觸發(fā)。若該紅外線的級別低于該給定的閾值，該機器人制約檢測器以無探測值計算，因此不啟動任何控制指令。本領域技術人員將會認識到在另一種實施例中，可使用多個機器人制約檢測器50。圖6表示這樣的一個實施例，使用六個裝在側邊的傳感器50。每一個傳感器應該定位成使其具有和安裝在頂端的傳感器一致的視角。因為一單獨全方位機器人制約檢測器，由于光學性能的緣故，應安裝在該機器人的最頂端，多個檢測器的不協(xié)調會降低該機器人性能。如上所述，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可用于很多現(xiàn)有技術中的機器人，包括設計來做室內清潔的機器人。系統(tǒng)和方法的操作如圖8A-C所示，一紅外線射線用來分隔空間(客廳10及飯廳12)為兩個不同的區(qū)域。該機器人具有一安裝在該機器人的前方頂端的傳感器，用來檢測此光束42。如圖8B所示，每當一可測量級別的紅外線輻射為該檢測器所檢測到，觸發(fā)該機器人的紅外線回避行為(IRavoidancebehavior)。在一優(yōu)選實施例中，此行為會使該機器人在原地自轉向左，直到該紅外線信號降至可檢測級別以下(圖8C)。然后該機器人恢復先前的運動。自轉向左在某些系統(tǒng)是需要的，在現(xiàn)有技術的下列操作中，該機器人可能嘗試將所有對象保持在其右方。該機器人的制約行為和其它行為相符，和它因檢測到該制約光束42而自轉向左一樣。在此實施例中，該紅外線檢測器作為一斜度檢測器，當該機器人遇到一具有較高強度的紅外線區(qū)域時，該機器人原地自轉。因為該紅外線檢測器安裝在該機器人的頂端，并且因為該機器人不向后移動，該傳感器總是在該機器人其它組件之前看到增強的紅外線。因此原地自轉會使該傳感器轉移到一紅外線強度減弱區(qū)。當該機器人再向前移動時，隨著該傳感器，該機器人必定移動到一紅外線強度減弱區(qū)域-遠離該光束。在另一優(yōu)選實施例中，該房間制約行為作為在一嚴格優(yōu)先權行為系統(tǒng)中的單一行為，該系統(tǒng)控制該機器人的運動。每一行為都指定一優(yōu)先權，并且具有最高優(yōu)先權的行為，可在任何時間要求控制該機器人并具有對該機器人的完全控制。這些行為可包括前進，遇障礙回轉，螺旋形升降等。該制約行為具有最高優(yōu)先權的行為之一。當房間制約檢測器檢測到發(fā)自房間制約傳送器的信號時，該制約行為要求控制該機器人。一優(yōu)選實施例的流程圖，表示該制約行為的控制邏輯，如圖7A圖所示。該機器人決定該機器人制約檢測器是否檢測到一信號(步驟10)。若檢測到一信號，則該機器人選擇一回轉方向(步驟120)。該機器人開始朝該選定的方向回轉(步驟130)。一旦不再檢測到信號，該機器人繼續(xù)回轉一額外的距離(步驟140)。在步驟120的該優(yōu)選實施例中，該方向由一算法所選定，該算法圖示在圖7B中。該機器人的控制邏輯，保持追蹤該機器人和該光束之間斷斷續(xù)續(xù)的互動，該機器人先將增量加1(步驟122)，在第奇數(shù)的交互作用中，該機器人選擇隨機選擇一新的回轉方向，(步驟124和126)，在第偶數(shù)次的交互作用中，該機器人會用最近一次的回轉方向。在另一實施例中，該機器人能一直回轉在單一的方向，或隨機選擇一方向。當該機器人一直回轉在單一方向時，該機器人可能被困在一個循環(huán)中回轉離開該光束，無意中遇到房間中另一障礙物，轉向后朝向該光束，又檢測到該光束，轉開、又遇到、等等無窮盡。同時，當該機器人只回轉單一的方向時，會優(yōu)先關閉一端的光束。該機器人的工作是平均地完成整個房間的工作，例如清潔，只回轉單一的方向是不理想的。若該方向僅隨機選定，當遇到該光束不只一次時，該機器人會來回轉動。在步驟140的優(yōu)選實施例中，該機器人從信號消失點處多回轉20度。在該優(yōu)選實施例中，任意選定的回轉量視特殊的機器人和應用情形而定。該多出的回轉量，避免使該機器人在離開該光束后，立即又遭遇該制約光束。對不同的應用而言，該多余的回轉量(線性移動或回轉)可為一既定的距離或時間，或者以另外的方式，包括一隨機組件。在其它的實施例中，該機器人制約檢測器能決定該光束的級別梯度。此數(shù)據(jù)可用于將該機器人送到所檢測到最低級別的方向上，并避免該機器人整個籠罩在光束中，而做360度的回轉，無檢測器可使其離開該光束。在此實施例中，若該機器人回轉360度而無法離開該光束，則該控制邏輯會給予一“梯度行為”最高優(yōu)先權。該梯度行為將該機器人的行進方向分成固定數(shù)目并且有角度的區(qū)段，每一段包括掃過一相等角度的區(qū)域。當在每一有角度的段落作檢測數(shù)量的取樣時，該機器人以固定速度回轉。(對一使用紅外線信號的系統(tǒng)而言，檢測數(shù)量僅單純和該信號的強度有關。)在該機器人回轉超過360度之后，該梯度行為命令該機器人以最少的檢測量回轉朝向有角度的區(qū)段。當該機器人導向正確的行進方向后，該梯度行為命令該機器人向前行進一既定的距離，例如該機器人寬度的一半，然后控制權由該梯度行為釋放出來。若必要，重復此程序，直到該機器人移進紅外線強度低于檢測強度點的區(qū)域中。本領域技術人員將會認識到該發(fā)射器/檢測器系統(tǒng)也可用于引導該機器人在數(shù)條路線上。例如，該光束42可用于使該機器人平行在光束的邊緣執(zhí)行工作，例如，清潔和該房間制約光束的邊緣垂直的地板。在本發(fā)明的另一實施例中，該機器人制約傳送器可包括一信號發(fā)射器和一信號檢測器。如圖9A所示，該機器人制約傳送器210包括一主發(fā)射器212以及一檢測器214。該機器人制約傳送器210放置在該障礙的一端，而一反射器230放置在該障礙的另一端。無論該反射器相對于該光束的位置為何，該反射器將光束反射回發(fā)射器，該反射器可為一自行車的反射鏡。如圖9A所示，主發(fā)射器產生光束242，光束242的部分由反射器230反射回并為檢測器214所檢測到。在本實施例中，如圖9A和圖9B所示，由該主發(fā)射器發(fā)出的紅外線輻射可由兩種方法的任一種作調制而構成信號A或信號B。在正常操作時，由主發(fā)射器212發(fā)出的光束242被回歸反射材料230(retro-reflectivematerial)反射返回進入該檢測器214。當上述情況為真時，該機器人制約傳送器播送信號A，為該機器人220所接收。如圖9B所示，若該機器人或其它物體進入該發(fā)射器212和該回歸反射材料230之間，則無信號返回該接收器214，并且該機器人制約傳送器210播送信號B，為該機器人220所接收。該機器人220則使用此數(shù)據(jù)改善其性能。該機器人回轉遠離該光束如上所述，僅在該機器人接收到信號B時。當該機器人檢測到信號A時，不做任何動作。對某些應用而言，圖9A和圖9B所示的實施例，提供了改良的性能。例如，在清潔工作的應用中，清潔工作的完整已獲得改善，因該機器人會做清潔直到連接該制約裝置和該回歸反射材料的線為止。并且，同樣，該實施例也比較不受光束障礙的影響。若家具或其它障礙物部分堵住該光束，該機器人會回轉開以避免穿過光束。最后，一指示器，如一LED，可加入該機器人制約傳送器中，當該裝置運轉和正確針對工作時用以指示。在其它的實施例中，該機器人制約傳送器可用于定義一環(huán)型的制約區(qū)域。例如，可使用一具有兩個全方位發(fā)射器的機器人制約傳送器，其中，該第一發(fā)射器可播送標準的調制光束，而該第二發(fā)射器會發(fā)出和第一發(fā)射器輸出相位差180度的射線，但是功率較小。當檢測不到紅外線時，該機器人會以設計的程序做轉向。當該機器人離該發(fā)射器更遠時，最后會失去該光束，并返回其中。當其愈接近時，從第二發(fā)射器發(fā)出的射線會堵住來自該第一發(fā)射器的射線，產生無調制的紅外線，使該檢測器無法檢測，而該機器人會再回到該環(huán)形區(qū)域內。在其它的實施例中，該機器人制約傳送器可作為“根據(jù)地”。例如，當該機器人的電池電壓降至一既定的級別以下時，該機器人可使用梯度檢測行為使該機器人回到根據(jù)地。這使得使用者當完成清潔工作時容易地找尋該機器人，而不會使機器人隨意停在角落或家具下方等等。雖然以上的說明包括許多特性，但并非用于限制本發(fā)明的范圍，僅為提供本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例的圖示。本發(fā)明的其它實施例包含在下列的權利要求書的范圍內。權利要求1.一種機器人制約系統(tǒng)，包括一便攜式障礙信號傳送器，其中該障礙信號主要沿一軸傳送，該軸定義出一障礙；一可移動的機器人；該可移動的機器人，包括用來回轉到至少一個方向的裝置，一障礙信號檢測器，以及控制上述裝置以回轉的一控制單元；由此，該控制單元執(zhí)行一算法，使一旦檢測到該障礙信號即行回避該障礙信號，該算法包括使該機器人轉向的步驟，直到不再檢測到該障礙信號為止。2.如權利要求1所述的機器人制約系統(tǒng)，其中該算法還包括在不再檢測到該障礙信號后，做至少一既定量回轉的步驟。3.如權利要求2所述的機器人制約系統(tǒng)，其中該算法還包括決定是否朝一般的順時針或反時針方向回轉的步驟。4.如權利要求3所述的機器人制約系統(tǒng)，其中該決定是否朝一般的順時針或反時針方向回轉的步驟，還包括隨機選定方向的功能。5.如權利要求4所述的機器人制約系統(tǒng)，其中該決定是否朝一般的順時針或反時針方向回轉的步驟，還包括在隨機選定方向前，朝同一方向回轉兩次。6.如權利要求3所述的機器人制約系統(tǒng)，其中該決定是否朝一般的順時針或反時針方向回轉的步驟，還包括檢測多個方位上的障礙信號的步驟。7.如權利要求6所述的機器人制約系統(tǒng)，其中該算法還包括回轉到障礙信號最小的方向的步驟。8.如權利要求1所述的機器人制約系統(tǒng)，其中該靜止的障礙信號傳送器包括兩個信號發(fā)射器，其中該第一發(fā)射器為校準方向的，而該第二發(fā)射器為大體上全方位的。9.如權利要求1所述的機器人制約系統(tǒng)，其中該障礙信號傳送器發(fā)射一紅外線頻率的調制信號。10.如權利要求9所述的機器人制約系統(tǒng)，其中該障礙信號檢測器為大體上全方位的。11.如權利要求10所述的機器人制約系統(tǒng)，其中該障礙信號檢測器位于該機器人的頂端，使該檢測器大體上在陰影之外。12.如權利要求1所述的機器人制約系統(tǒng)，其中該機器人還包括多個障礙信號檢測器。13.如權利要求1所述的機器人制約系統(tǒng)，其中該便攜式障礙信號傳送器還包括一反射檢測器，其中，該障礙信號傳送器傳送多個信號，至少一該信號未被該反射檢測器檢測到。14.如權利要求1所述的機器人制約系統(tǒng)，其中該障礙信號具有至少該機器人的回轉半徑的寬度。15.一種機器人制約系統(tǒng)，包括一便攜式障礙信號傳送器，其中該障礙信號主要沿一軸傳送，該軸定義出一障礙；一可移動的機器人；該可移動的機器人，包括用來回轉到至少一個方向的裝置，一障礙信號檢測器，以及控制上述的裝置以回轉的一控制單元；由此，該控制單元執(zhí)行一算法，使一旦檢測到該障礙信號，即行回避該障礙信號，該算法包括使該機器人相對于最近一次的行進方向做反方向回轉，直到不再檢測到障礙信號為止的步驟。16.一種將機器人制約在空間中的方法，包括下列步驟(a)提供一可移動障礙信號以作為主要線形邊界；(b)在該機器人的頂端提供一傳感器，該傳感器檢測該障礙信號；(c)在該機器人上提供機動性的裝置，使該機器人可回轉到至少一方向上；以及(d)通過將機器人移動到一新的方向上而避免上述傳感器檢測到上述的障礙信號。17.如權利要求16所述的將機器人制約在空間中的方法，其中該障礙信號為一紅外線頻率的調制信號。18.如權利要求17所述的將機器人制約在空間中的方法，其中該傳感器大體上是全方位的。19.如權利要求18所述的將機器人制約在空間中的方法，其中該障礙信號具有至少該機器人的回轉半徑的寬度。全文摘要本發(fā)明公開了一種系統(tǒng)和方法，用來將機器人制約在一特定的空間中。該系統(tǒng)包括一便攜式障礙信號傳送器，該便攜式障礙信號傳送器主要沿一軸傳送信號；一可移動的機器人，可使一旦檢測到該障礙信號即行回避該障礙信號。在一優(yōu)選實施例中，該障礙信號以一紅外線的頻率發(fā)射，并且該機器人包括一全方位的信號檢測器。一旦檢測到該信號，該機器人回轉到由一障礙回避算法選定的方向上，直到不再檢測到該障礙信號為止。文檔編號A47L9/28GK1434359SQ0310350公開日2003年8月6日申請日期2003年1月24日優(yōu)先權日2002年1月24日發(fā)明者約瑟夫·L·瓊斯,菲力普·R·馬斯申請人:伊羅巴特公司