專利名稱：用于對(duì)機(jī)器人清潔工充電的外部充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人清潔工、一種利用該機(jī)器人清潔工的系統(tǒng)以及一種重新連接到一個(gè)外部充電裝置上的方法，較具體地涉及一種機(jī)器人清潔工、一種系統(tǒng)和一種有效地重新連接到一個(gè)外部充電裝置上的方法。
背景技術(shù)：
一般地說(shuō)，機(jī)器人清潔工是一種能在無(wú)人操作的情況下自動(dòng)地在一個(gè)清潔區(qū)上行走并通過吸取清潔區(qū)表面上的塵土和異物來(lái)執(zhí)行清潔操作的機(jī)器人。
由于機(jī)器人清潔工能有規(guī)律地探測(cè)諸如家俱、辦公用品和墻壁等障礙物并測(cè)量它們的距離，所以它能在控制不與障礙物相碰撞的情況下來(lái)清潔清潔區(qū)。
這種機(jī)器人清潔工裝備了能為其運(yùn)行提供所需電力的電池。該電池由一個(gè)外部充電裝置充電。
于是，當(dāng)電池需要充電時(shí)，機(jī)器人清潔工必須能自動(dòng)地確定外部充電裝置的位置并返回到該裝置處進(jìn)行充電。
為此，機(jī)器人清潔工通常利用一個(gè)從外部充電裝置接收到的高頻信號(hào)來(lái)探測(cè)后者的位置。
不過，這種方法存在一些缺點(diǎn)，即高頻信號(hào)的強(qiáng)度可能被例如反射波和干擾波等外部因素改變，而這種強(qiáng)度的改變可能會(huì)使機(jī)器人清潔工不能以能連接到外部充電裝置上所需的精度來(lái)找到其位置。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服上述相關(guān)技術(shù)的問題或缺點(diǎn)而提出的，因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種機(jī)器人清潔工，一種利用該機(jī)器人清潔工的系統(tǒng)，以及一種用于重新連接到一個(gè)外部充電裝置上的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能讓一個(gè)機(jī)器人清潔工容易訪問并連接到其上的外部充電裝置。
上述目的通過一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的能在與一個(gè)外部裝置進(jìn)行無(wú)線通信的同時(shí)進(jìn)行操作的機(jī)器人清潔工來(lái)實(shí)現(xiàn)，該機(jī)器人清潔工包括一個(gè)用來(lái)驅(qū)動(dòng)多個(gè)輪子的驅(qū)動(dòng)部分；至少一個(gè)安裝在機(jī)器人清潔工主體上的攝像機(jī)，該攝像機(jī)用于拍攝外部環(huán)境；以及一個(gè)控制器，該控制器用于借助攝像機(jī)拍攝的圖像來(lái)識(shí)別外部充電裝置與機(jī)器人清潔工的連接位置并存儲(chǔ)拍攝到的圖像，還用于控制驅(qū)動(dòng)部分使得當(dāng)機(jī)器人清潔工連接在外部充電裝置上并接收到一個(gè)操作開始信號(hào)時(shí)能從外部充電裝置處運(yùn)動(dòng)到一個(gè)目的地處，還用于在機(jī)器人清潔工返回到外部充電裝置的過程中，通過把攝像機(jī)當(dāng)前拍攝到的當(dāng)前圖像與一個(gè)代表機(jī)器人清潔工與外部充電裝置的連接位置的存儲(chǔ)圖像進(jìn)行比較，確定出一條通向上述連接位置的路徑。
攝像機(jī)包含一個(gè)安裝在機(jī)器人清潔工主體上的上方攝像機(jī)，用于拍攝相對(duì)于機(jī)器人清潔工運(yùn)動(dòng)方向位于機(jī)器人清潔工垂直上方的物體?？刂破鲝臋C(jī)器人清潔工的上方攝像機(jī)接收當(dāng)機(jī)器人清潔工連接在外部充電裝置上時(shí)的外部充電裝置的上方圖像，把接收到的圖像作為連接位置圖像存儲(chǔ)下來(lái)，并且當(dāng)機(jī)器人清潔工在返回外部充電裝置時(shí)通過把由上方攝像機(jī)拍攝到的圖像與連接位置的存儲(chǔ)圖像進(jìn)行比較，確定出一條回到外部充電裝置處的路徑。
機(jī)器人清潔工最好還包含一個(gè)電力探測(cè)部分，用于探測(cè)安裝在其主體上并能以可卸方式與外部充電裝置相連接的電池的電力大小。當(dāng)控制器從電力探測(cè)部分接收到一個(gè)充電請(qǐng)求信號(hào)時(shí)將停止機(jī)器人清潔工的工作，并控制驅(qū)動(dòng)部分使機(jī)器人清潔工能返回到外部充電裝置處。
機(jī)器人清潔工還含有一個(gè)安裝在其主體上的前方攝像機(jī)，用于拍攝機(jī)器人清潔工運(yùn)動(dòng)方向前方的圖像，而控制器則接收由前方攝像機(jī)拍攝到的外部充電裝置的前方圖像，并把該圖像作為機(jī)器人清潔工與外部充電裝置的連接位置的圖像存儲(chǔ)下來(lái)，當(dāng)機(jī)器人清潔工在返回外部充電裝置的過程中，控制器通過把前方攝像機(jī)拍攝到的圖像與機(jī)器人清潔工/外部充電裝置的連接位置的存儲(chǔ)圖像進(jìn)行比較，確定出一條通向外部充電裝置的路徑。
上述目的也還由一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器人清潔工系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)包括一個(gè)與一個(gè)機(jī)器人清潔工進(jìn)行無(wú)線通信的遙控器，其中的機(jī)器人清潔工含有一個(gè)由多個(gè)輪子組成的驅(qū)動(dòng)部分和至少一個(gè)安裝在其主體上并能拍攝外部環(huán)境的攝像機(jī)。遙控器接收攝像機(jī)拍攝的用于識(shí)別機(jī)器人清潔工與一個(gè)外部充電裝置的連接位置的圖像并存儲(chǔ)該接收到的圖像；在機(jī)器人清潔工連接于外部充電裝置上的情況下當(dāng)接收到一個(gè)操作開始信號(hào)時(shí)將控制驅(qū)動(dòng)部分使得機(jī)器人清潔工能從外部充電裝置處運(yùn)動(dòng)到一個(gè)目的地；并且通過把攝像機(jī)所拍攝到的當(dāng)前圖像與機(jī)器人清潔工與外部充電裝置的連接位置圖像進(jìn)行比較來(lái)控制機(jī)器人清潔工使得其能連接到外部充電裝置上。
遙控器最好能從上方攝像機(jī)接收當(dāng)機(jī)器人清潔工連接在外部充電裝置上時(shí)的外部充電裝置的上方圖像，并把接收到的圖像作為充電連接位置圖像存儲(chǔ)下來(lái)。
遙控器還最好能在接收到一個(gè)由電力探測(cè)部分產(chǎn)生并由機(jī)器人清潔工發(fā)送來(lái)的充電請(qǐng)求信號(hào)時(shí)停止機(jī)器人清潔工的工作，并控制驅(qū)動(dòng)部分使得機(jī)器人清潔工能返回到外部充電裝置處。
上述目的也還由一個(gè)外部充電裝置實(shí)現(xiàn)，該裝置用于對(duì)一個(gè)在執(zhí)行清潔操作時(shí)與外部充電裝置有無(wú)線通信聯(lián)系并具有一個(gè)能拍攝外部環(huán)境的攝像機(jī)的機(jī)器人清潔工進(jìn)行充電。根據(jù)本發(fā)明，外部充電裝置含有一個(gè)主體，其上安裝了一個(gè)用來(lái)與機(jī)器人清潔工的電池的充電端頭相連接的供電端頭；一個(gè)制作在主體上某個(gè)位置處的導(dǎo)引件，以供機(jī)器人清潔工的攝像機(jī)拍攝；以及一個(gè)制作在導(dǎo)引件上某個(gè)位置處的充電位置導(dǎo)引標(biāo)記，以供機(jī)器人清潔工的攝像機(jī)拍攝。
外部充電裝置最好包含一個(gè)承座部分，其中制作了凹槽，用于當(dāng)機(jī)器人清潔工處于其充電端頭連接在供電端頭上的位置時(shí)接納機(jī)器人清潔工的部分輪子。
導(dǎo)引件平行于承座部分，位于比后者高一個(gè)預(yù)定高度的位置上，而充電位置導(dǎo)引標(biāo)記則制作在其下表面上。
此外，根據(jù)本發(fā)明的外部充電裝置還含有一個(gè)從承座部分向上延伸一個(gè)預(yù)定高度的導(dǎo)引壁，用于讓機(jī)器人清潔工進(jìn)入或退出承座部分。導(dǎo)引件和充電導(dǎo)引標(biāo)記延伸了一段對(duì)應(yīng)于導(dǎo)引壁與承座部分之間的距離的預(yù)定長(zhǎng)度，以供機(jī)器人清潔工的攝像機(jī)拍攝。
充電位置導(dǎo)引標(biāo)記以線型圖形的方式延伸一個(gè)預(yù)定的長(zhǎng)度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，導(dǎo)引件以一個(gè)預(yù)定的高度垂直于主體制作在主體上，而充電位置導(dǎo)引標(biāo)記則形成在導(dǎo)引件的一個(gè)能使導(dǎo)引標(biāo)記被機(jī)器人清潔工的攝像機(jī)拍攝的位置上。
導(dǎo)引件位于機(jī)器人清潔工座落在承座部分時(shí)面對(duì)著機(jī)器人清潔工的前方攝像機(jī)的位置上。
此外，根據(jù)本發(fā)明，上述目的也還由一種能讓機(jī)器人清潔工返回到一個(gè)外部充電裝置處的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，該方法包括以下步驟當(dāng)連接在外部充電裝置上的機(jī)器人清潔工接收到一個(gè)操作開始信號(hào)時(shí)，由機(jī)器人清潔工的一個(gè)攝像機(jī)拍攝一個(gè)用于識(shí)別充電位置的圖像，該圖像用于讓機(jī)器人清潔工能識(shí)別出它連接在外部充電裝置上時(shí)的連接位置；通過使機(jī)器人清潔工運(yùn)行來(lái)執(zhí)行指定的工作；以及，當(dāng)機(jī)器人清潔工需要充電或者完成了指定工作時(shí)，借助于把攝像機(jī)當(dāng)前拍攝到的當(dāng)前圖像與用于識(shí)別充電位置的存儲(chǔ)圖像進(jìn)行比較確定出一條通向外部充電裝置的路徑，并讓機(jī)器人清潔工返回到外部充電裝置處。
通過參考附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明的上述目的和特點(diǎn)將更為清晰，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)機(jī)器人清潔工在除去罩蓋后的透視圖；圖2是說(shuō)明利用了圖1機(jī)器人清潔工的一個(gè)機(jī)器人清潔工系統(tǒng)的方框圖；圖3是圖2中的中央控制單元的方框圖；圖4是說(shuō)明一個(gè)外部充電裝置對(duì)圖1機(jī)器人清潔工進(jìn)行充電的一個(gè)例子的透視圖；圖5是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例的外部充電裝置的透視圖；圖6是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例的外部充電裝置的透視圖；以及圖7是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器人清潔工返回外部充電裝置的處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參考附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
圖1是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器人清潔工在除去了罩蓋時(shí)的透視圖，圖2是說(shuō)明一個(gè)利用了圖1機(jī)器人清潔工的機(jī)器人清潔工系統(tǒng)的方框圖。
參見附圖，機(jī)器人清潔工10包含一個(gè)吸塵部分11，一個(gè)傳感部分12，一個(gè)前方攝像機(jī)13，一個(gè)上方攝像機(jī)14，一個(gè)驅(qū)動(dòng)部分15，一個(gè)發(fā)射接收部分17，一個(gè)控制部分18，和一個(gè)電池19。
吸塵部分11形成在清潔工的主體10a上，它通過吸氣操作吸取地面上所對(duì)面積內(nèi)的塵土。吸塵部分11可以用眾知的方法制作。例如，吸塵部分11可以含有一個(gè)吸塵馬達(dá)(未示出)和一個(gè)塵土室，其中收集了通過驅(qū)動(dòng)吸塵馬達(dá)而從地面上所對(duì)面積內(nèi)經(jīng)過一個(gè)吸塵管所吸取到的塵土。
傳感部分12含有一些障礙物傳感器12a和一個(gè)距離傳感器12b，各個(gè)障礙物傳感器12a互相間以預(yù)定的間隔設(shè)置在主體的表面上，它們能夠發(fā)送和接收信號(hào)；距離傳感器12b用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)距離。
每個(gè)障礙物傳感器12a都有一個(gè)用于發(fā)射紅外射線的紅外發(fā)光元件12a1和多個(gè)能接收反射光的光接收元件。多個(gè)光接收元件以垂直方式沿著障礙物傳感器12a的外周邊排列?；蛘?，障礙物傳感器12a也可以用能發(fā)射超聲波和接收反射波的超聲傳感器組成。障礙物傳感器12a可以用來(lái)測(cè)量到墻壁的距離。
距離傳感器12b由能探測(cè)輪子15a至15d的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)的轉(zhuǎn)動(dòng)探測(cè)傳感器組成。例如，轉(zhuǎn)動(dòng)探測(cè)傳感器可以是一個(gè)能探測(cè)馬達(dá)15e至15f的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)的編碼器。
前方攝像機(jī)13安裝在主體10a上，用來(lái)拍攝前方物體和把拍攝到的圖像輸出給控制部分18。
或者，也可以用一個(gè)全景或傾斜攝像機(jī)來(lái)拍攝前方和上方的物體。
驅(qū)動(dòng)部分15含有一對(duì)安裝在前部?jī)蓚?cè)的前輪15a、15b，一對(duì)安裝在后部?jī)蓚?cè)的后輪15c、15d，一對(duì)驅(qū)動(dòng)后輪15c和15d的馬達(dá)15e和15f，以及一個(gè)把后輪15c和15d所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力傳送給前輪15a和15b的傳送帶15g。根據(jù)來(lái)自控制部分18的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)部分15以一個(gè)方向驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15e而以相反的方向驅(qū)動(dòng)另一個(gè)馬達(dá)15f。通過用不同的轉(zhuǎn)速來(lái)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)15e和15f便可以產(chǎn)生相反方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。
或者，驅(qū)動(dòng)部分15也可以構(gòu)筑成用履帶結(jié)構(gòu)來(lái)替代輪子。
發(fā)射接收部分17通過天線17a向外發(fā)送數(shù)據(jù)，從天線17a接收信號(hào)并把接收到的信號(hào)傳送給控制部分18。
電池19安裝在主體10a上，其安裝方式使得它能通過電池充電端頭(未示出)被一個(gè)外部充電裝置30充電。電池充電端頭安裝在主體10a的外表面上，其安裝方式使得它能連接到外部充電裝置30上和從其上脫開。
一個(gè)電池電力探測(cè)部分20探測(cè)電池19的電力，并當(dāng)探測(cè)結(jié)果表明電力不足時(shí)將發(fā)出一個(gè)充電請(qǐng)求信號(hào)。
外部充電裝置30的結(jié)構(gòu)使得它能通過一條電纜連接到普通的交流電源上從而得到供電，然后通過供電端頭把電提供給機(jī)器人清潔工10。
圖4示出外部充電裝置30的一個(gè)例子。
如圖4所示，外部充電裝置30在其主體上有一個(gè)承座部分33。機(jī)器人清潔工10即坐落在該承座部分33上。
承座部分33有一個(gè)前向開口部分，機(jī)器人清潔工10即通過該開口部分進(jìn)入和退出。在承座部分33中還形成有凹槽34，用來(lái)部分地接納機(jī)器人清潔工10的輪子15。當(dāng)機(jī)器人清潔工處于正常坐落位置時(shí)，凹槽34與輪子15的位置是對(duì)應(yīng)的。
供電端頭位在承座部分33的后壁上，使得當(dāng)機(jī)器人清潔工10處于正常坐落位置時(shí)供電端頭將與機(jī)器人清潔工10的電池19的充電端頭連接起來(lái)。供電端頭通過一個(gè)內(nèi)部變壓器和電力電纜連接到電源線35上。內(nèi)部變壓器可以省略。
圖5示出外部充電裝置30的另一個(gè)例子，其結(jié)構(gòu)使得能更容易地確定充電位置和更容易進(jìn)入外部充電裝置。該圖中使用與前面各圖中同樣的代號(hào)來(lái)代表同樣的元件。
參見圖5，外部充電裝置30含有一個(gè)上方導(dǎo)引件36，該導(dǎo)引件平行于承座部分33，但比后者高一個(gè)預(yù)定距離。
此外，導(dǎo)引壁32從承座部分33的側(cè)壁向前伸出，并且是向外傾斜的，使得開口寬度逐漸增大，從而能讓機(jī)器人清潔工10能更容易地進(jìn)入到承座部分33中。
為了能把導(dǎo)引件36支持在承座部分33上方一個(gè)預(yù)定距離處并與后者平行，所以導(dǎo)引件36具有字母“L”的形狀。
為了讓機(jī)器人清潔工10的上方攝像機(jī)14能在從導(dǎo)引壁32到承座部分33這段距離內(nèi)進(jìn)行拍攝，平行于承座部分33的導(dǎo)引件36的水平部分需從一個(gè)對(duì)應(yīng)于承座部分33的位置一直延伸到一個(gè)對(duì)應(yīng)于導(dǎo)引壁32的位置。
在導(dǎo)引件36的下表面上以線型形式形成了一個(gè)上方充電位置標(biāo)記，這樣將使上方攝像機(jī)14在拍攝中易于識(shí)別。上方充電位置標(biāo)記將有助于引導(dǎo)機(jī)器人清潔工10進(jìn)入承座部分33。上方導(dǎo)引標(biāo)記36的顏色與導(dǎo)引件36下表面其他部分的顏色不同，使得在圖像處理中可以把上方導(dǎo)引標(biāo)記37與其他部分區(qū)分開來(lái)。例如，導(dǎo)引標(biāo)記37可以是黑色的，而其余面積則是白色的。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)外部充電裝置的透視圖。該圖中用與前面各圖相同的代號(hào)來(lái)代表相同的元件。
參見圖6，外部充電裝置30含有一個(gè)垂直地形成在承座部分33的表面上的垂直導(dǎo)引件38。
垂直導(dǎo)引件38從承座部分33向上升起一個(gè)預(yù)定的高度，面對(duì)著坐落在承座部分33上的機(jī)器人清潔工10的前方攝像機(jī)13。
為了在前方攝像機(jī)13拍攝時(shí)易于識(shí)別圖像，還為了讓機(jī)器人清潔工10易于確定充電位置，在垂直導(dǎo)引件38的中心附近形成了一個(gè)圓形充電位置導(dǎo)引標(biāo)記39。
充電位置導(dǎo)引標(biāo)記39的顏色與垂直導(dǎo)引件38其余部分的顏色不同。
控制部分18對(duì)通過發(fā)射接收部分17接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，并相應(yīng)地去控制各個(gè)器件。如果在主體10a上設(shè)有一個(gè)含有多個(gè)按鍵的用于設(shè)定各個(gè)器件的功能的按鍵輸入裝置(未示出)，則控制部分18將對(duì)通過按鍵輸入裝置輸入的信號(hào)進(jìn)行處理。
當(dāng)機(jī)器人清潔工10不工作時(shí)，控制部分18將控制各個(gè)器件使得機(jī)器人清潔工10在連接于外部充電裝置30上并被后者充電的同時(shí)還處于待用狀態(tài)。通過讓不工作時(shí)的機(jī)器人清潔工10連接在外部充電裝置30上，電池19將得以保持一定的電力。
當(dāng)接收到操作開始信號(hào)時(shí)，連接在外部充電裝置30上的控制部分18將把由上方攝像機(jī)14所拍攝到的外部充電裝置30上方的物體的圖像和/或由前方攝像機(jī)13所拍攝到的外部充電裝置30前方的物體的圖像存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器16中。
也就是說(shuō)，當(dāng)采用圖4或圖5的外部充電裝置時(shí)，控制部分18將把上方攝像機(jī)14所拍攝到的上方設(shè)備或飾品、或者上方導(dǎo)引標(biāo)記37的圖像存儲(chǔ)下來(lái)。
當(dāng)采用圖6的外部充電裝置時(shí)，控制部分18將把當(dāng)機(jī)器人清潔工10處于與外部充電裝置30相連接的狀態(tài)下的和/或當(dāng)機(jī)器人清潔工10處于從外部充電裝置30退出了一個(gè)預(yù)定距離的狀態(tài)下的、由面對(duì)著圓形充電位置導(dǎo)引標(biāo)記39的前方攝像機(jī)13所拍攝到的圓形充電位置導(dǎo)引標(biāo)記39的圖像存入存儲(chǔ)器16。
操作開始信號(hào)中的操作或者是指清潔操作，或者是指借助于攝像機(jī)12和14的監(jiān)視操作。
當(dāng)機(jī)器人清潔工10返回外部充電裝置30時(shí)，控制部分18把由上方攝像機(jī)14和/或由前方攝像機(jī)13拍攝到的當(dāng)前圖像與存儲(chǔ)的充電位置圖像進(jìn)行比較，以確定充電位置是否正確，并相應(yīng)地控制驅(qū)動(dòng)部分15使得機(jī)器人清潔工10能正確地坐落到外部充電裝置30上。
也就是說(shuō)，當(dāng)機(jī)器人清潔工10返回外部充電裝置30時(shí)，控制部分18通過比較存儲(chǔ)的外部充電裝置30的上方和/或前方圖像與機(jī)器人清潔工10當(dāng)前攝取的上方和/或前方圖像來(lái)識(shí)別機(jī)器人清潔工10相對(duì)于外部充電裝置30的距離和方向。相應(yīng)地，控制部分18將控制驅(qū)動(dòng)部分15使得機(jī)器人清潔工10能從當(dāng)前位置返回到目的地，即返回到外部充電裝置30。在運(yùn)動(dòng)到目的地的路徑上，控制部分18根據(jù)由編碼器測(cè)得的運(yùn)動(dòng)距離和對(duì)當(dāng)前攝取到的上方和/或前方圖像與存儲(chǔ)圖像的比較結(jié)果所獲得的關(guān)于當(dāng)前位置的信息來(lái)控制驅(qū)動(dòng)部分15，使得機(jī)器人清潔工10能跟蹤通往目的地的路徑。
在上述各個(gè)例子中，控制部分18直接拍攝和存儲(chǔ)外部充電裝置30的上方和/或前方圖像，并利用存儲(chǔ)的和當(dāng)前攝取的圖像讓機(jī)器人清潔工返回到外部充電裝置30處。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，為了減少機(jī)器人清潔工10的圖像處理負(fù)擔(dān)，提供了一種機(jī)器人清潔工系統(tǒng)，以便在外部進(jìn)行機(jī)器人清潔工10的返回處理，例如對(duì)上方和/或前方圖像進(jìn)行外部的存儲(chǔ)和分析。
于是，把機(jī)器人清潔工10構(gòu)筑成能無(wú)線地發(fā)送由攝像機(jī)13和14所拍攝到的圖像，并能根據(jù)無(wú)線地從外部接收到的控制信號(hào)進(jìn)行操作。此外還提供了一個(gè)遙控器40，用來(lái)在諸如操作控制、返回到充電裝置30等方面的處理上無(wú)線地控制機(jī)器人清潔工10。
遙控器40含有一個(gè)無(wú)線中繼器41和一個(gè)中央控制單元50。
無(wú)線中繼器41對(duì)從機(jī)器人清潔工10接收到的無(wú)線信號(hào)進(jìn)行處理，然后通過導(dǎo)線把經(jīng)處理的信號(hào)傳送給中央控制單元50，其后無(wú)線中繼器41通過天線42把從中央控制單元50接收到的信號(hào)無(wú)線地發(fā)送給機(jī)器人清潔工10。
如圖3所示，可以用一個(gè)通用計(jì)算機(jī)來(lái)作為中央控制單元50。在圖3中，中央控制單元50包含一個(gè)中央處理單元(CPU 51)，一個(gè)只讀存儲(chǔ)器(ROM 52)，一個(gè)隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(RAM，53)，一個(gè)顯示器54，一個(gè)輸入裝置55，一個(gè)存儲(chǔ)器56，和一個(gè)通信裝置57。
存儲(chǔ)器56含有一個(gè)機(jī)器人清潔工驅(qū)動(dòng)器56a，它能控制機(jī)器人清潔工10和處理從機(jī)器人清潔工10發(fā)送來(lái)的信號(hào)。
機(jī)器人清潔工驅(qū)動(dòng)器56a被激勵(lì)時(shí)將在顯示器54上提供一個(gè)菜單，供用戶設(shè)定機(jī)器人清潔工的控制。當(dāng)用戶從菜單中作出某一選擇時(shí)，機(jī)器人清潔工驅(qū)動(dòng)器56a的處理將使機(jī)器人清潔工10能執(zhí)行用戶所選擇的項(xiàng)目。菜單最好被分成兩大類，例如清潔操作和監(jiān)視操作，每個(gè)大類都帶有一個(gè)次級(jí)選項(xiàng)菜單，提供諸如目標(biāo)區(qū)選擇清單、操作方法等可為所用設(shè)備支持的多個(gè)選項(xiàng)。
當(dāng)在預(yù)定的時(shí)間或者通過輸入裝置55向機(jī)器人清潔工10輸入一個(gè)操作開始信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)器56a將從機(jī)器人清潔工10接收由處于連接在外部充電裝置30上的待用狀態(tài)的機(jī)器人清潔工10的上方攝像機(jī)14和/或前方攝像機(jī)13所拍攝到的外部充電裝置30的上方和/或前方圖像，并把該圖像存入存儲(chǔ)器56。其后，驅(qū)動(dòng)器56a控制機(jī)器人清潔工10使其能執(zhí)行所命令的工作。根據(jù)通過無(wú)線中繼器41從驅(qū)動(dòng)器56a接收到的控制信息，機(jī)器人清潔工10的控制部分18將控制驅(qū)動(dòng)部分15和/或吸塵部分11，并把由上方攝像機(jī)14和/或前方攝像機(jī)13所拍攝到的機(jī)器人清潔工10的上方和/或前方的圖像通過無(wú)線中繼器41發(fā)送給中央控制單元50。
當(dāng)從機(jī)器人清潔工10接收到電池充電請(qǐng)求信號(hào)或者確定了工作已經(jīng)完成時(shí)，驅(qū)動(dòng)器56a將控制機(jī)器人清潔工10使它能返回到外部充電裝置30處。在控制過程中，驅(qū)動(dòng)器56a將把存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器56中的外部充電裝置30的上方和/或前方圖像與由上方攝像機(jī)14和/或前方攝像機(jī)13所拍攝和發(fā)送的機(jī)器人清潔工10的當(dāng)前上方和/或前方的圖像進(jìn)行比較，確定出一個(gè)通向外部充電裝置30的路徑，并控制機(jī)器人清潔工10返回到外部充電裝置30的正確位置上。
下面將參考圖7更詳細(xì)地說(shuō)明確定對(duì)通向外部充電裝置30的路徑的處理。
在下面的說(shuō)明中，假定初始狀態(tài)是機(jī)器人清潔工10處于待用狀態(tài)，并且連接在外部充電裝置30上。
首先，判斷是否接收到了操作開始信號(hào)(步驟S100)。
當(dāng)判定已經(jīng)接收到了操作開始信號(hào)時(shí)，拍攝并存儲(chǔ)充電位置的圖像，以供機(jī)器人清潔工10在需要識(shí)別外部充電裝置30的位置時(shí)使用(步驟S110)。
這里，“充電位置圖像”是指當(dāng)機(jī)器人清潔工10連接在外部充電裝置30上時(shí)所拍攝到的外部充電裝置30上方和/或前方的圖像。當(dāng)采用圖5和圖6的外部充電裝置時(shí)，上方導(dǎo)引標(biāo)記37或圓形導(dǎo)引標(biāo)記39的圖像將被用作充電位置圖像。
在完成了充電位置圖像的拍攝和存儲(chǔ)之后，將執(zhí)行所命令的操作(步驟S120)。也就是說(shuō)，如果所命令的是清潔操作，則將驅(qū)動(dòng)機(jī)器人清潔工10使之脫離與外部充電裝置30的連接，并按一個(gè)預(yù)定路徑運(yùn)動(dòng)。在機(jī)器人清潔工10運(yùn)動(dòng)的過程中，其吸塵部分11將被驅(qū)動(dòng)，從被清潔表面上吸入異物。如果所命令的是監(jiān)視操作，則將驅(qū)動(dòng)機(jī)器人清潔工10使之脫離與外部充電裝置30的連接，并運(yùn)動(dòng)到一個(gè)被監(jiān)視的目的地，在那里用攝像機(jī)13和14拍攝目標(biāo)物體并發(fā)送或記錄拍攝結(jié)果。
接著，判斷操作是否已經(jīng)完成(步驟S130)。
當(dāng)步驟S130判定操作尚未完成時(shí)，判斷是否需要充電(步驟S140)。
如果判定操作已經(jīng)完成或者需要充電，則執(zhí)行返回充電位置的處理。
在返回模式中，利用自從機(jī)器人清潔工10脫離外部充電裝置30之后就一直在測(cè)量著的關(guān)于機(jī)器人清潔工10的運(yùn)動(dòng)的軌跡信息和/或自從機(jī)器人清潔工10在脫離外部充電裝置30之后就一直被攝像機(jī)13和14拍攝和存儲(chǔ)的機(jī)器人清潔工10的周圍的圖像，計(jì)算出一個(gè)返回路徑，也即計(jì)算出外部充電裝置30的距離和方向。然后根據(jù)計(jì)算得到的關(guān)于機(jī)器人清潔工10的路徑信息，控制驅(qū)動(dòng)部分15使之返回外部充電裝置30處。
在機(jī)器人清潔工10離開/返回外部充電裝置30的過程中，最好能利用通過比較由編碼器測(cè)得的運(yùn)行距離、攝像機(jī)13和14所拍攝到的當(dāng)前圖像、以及存儲(chǔ)圖像而獲得和識(shí)別出的信息，來(lái)確定機(jī)器人清潔工10的位置。
在機(jī)器人清潔工10返回外部充電裝置30的處理中，判斷攝像機(jī)13和14是否捕捉到了存儲(chǔ)的充電位置圖像(步驟S160)。較具體地說(shuō)，判斷在上方攝像機(jī)14或前方攝像機(jī)13所拍攝到的圖像中是否全部地或部分地包含了光電位置的上方圖像或者充電位置導(dǎo)引標(biāo)記37和39的圖像。
如果判定當(dāng)前圖像中沒有包含充電位置圖像，則將調(diào)整機(jī)器人清潔工10返回充電位置的路徑(步驟S170)。
調(diào)整返回路徑包括諸如讓機(jī)器人清潔工10轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)預(yù)定角度或前進(jìn)一個(gè)預(yù)定距離這樣的處理。
步驟S150至S170將重復(fù)進(jìn)行，直到當(dāng)前圖像中包含了充電位置圖像。
當(dāng)經(jīng)過了上述處理后判定出當(dāng)前圖像包含了充電位置圖像時(shí)，將使機(jī)器人清潔工10連接到外部充電裝置30上(步驟S180)。
下面是采用圖4或圖5外部充電裝置30時(shí)的例子。在該情形中，當(dāng)在步驟S160中由上方攝像機(jī)14捕捉和拍攝到了外部充電裝置30的上方或上方導(dǎo)引標(biāo)記37的存儲(chǔ)圖像時(shí)，將根據(jù)關(guān)于外部充電裝置30上方圖像或上方導(dǎo)引標(biāo)記37圖像的信息使機(jī)器人清潔工10前進(jìn)到承座部分33中。較具體地說(shuō)，當(dāng)機(jī)器人清潔工10接近到達(dá)外部充電電裝置30處從而捕捉到了存儲(chǔ)在攝像機(jī)14中的外部充電裝置30上方或上方導(dǎo)引標(biāo)記37的圖像的某些部分時(shí)，機(jī)器人清潔工10將會(huì)在根據(jù)屏幕上當(dāng)前拍攝到的關(guān)于導(dǎo)引標(biāo)記位置的信息來(lái)調(diào)節(jié)其路徑的同時(shí)，逐漸地進(jìn)入外部充電裝置30的承座部分33。所以，上方圖像或上方導(dǎo)引標(biāo)記37能夠在屏幕上跟蹤出一條預(yù)定的路徑。
下面是采用圖6外部充電裝置30時(shí)情況。在該情形中，當(dāng)前方攝像機(jī)13在步驟S160中捕捉到了充電位置導(dǎo)引標(biāo)記37時(shí)，將根據(jù)下面將說(shuō)明的在步驟S180中得到的關(guān)于導(dǎo)引標(biāo)記37的圖像信息來(lái)執(zhí)行機(jī)器人清潔工10與外部充電裝置30的連接處理。也就是說(shuō)，把充電位置圓形導(dǎo)引標(biāo)記39的當(dāng)前圖像與標(biāo)記39的存儲(chǔ)圖像在大小、失真程度和屏幕中的位置等方面進(jìn)行比較，使機(jī)器人清潔工10沿著一條能讓圓形導(dǎo)引標(biāo)記39的當(dāng)前圖像與其存儲(chǔ)圖像相匹配的返回路徑往返回到充電位置上(步驟S180)。
當(dāng)攝像機(jī)13捕捉到了充電位置圖像時(shí)，根據(jù)當(dāng)前拍攝到的充電位置圖像在屏幕上的位置信息來(lái)執(zhí)行機(jī)器人清潔工10在承座部分33中的前進(jìn)和定位將變得容易，并且可減少出錯(cuò)率。
如上所述，利用根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器人清潔工10、機(jī)器人清潔工系統(tǒng)，和確定通向外部充電裝置30的路徑的方法，離開了外部充電裝置30的機(jī)器人清潔工10將能在完成了它的清潔操作或需要充電時(shí)利用原先存儲(chǔ)的充電位置圖像和攝像機(jī)拍攝到的當(dāng)前位置圖像來(lái)返回到外部充電裝置30處。于是，可以減少因外部干擾信號(hào)而經(jīng)常發(fā)生的位置識(shí)別出錯(cuò)率，還可以減少確定通向充電裝置的路徑的錯(cuò)誤和機(jī)器人清潔工10連接到外部充電裝置30上的錯(cuò)誤。
上面已示出和說(shuō)明了本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例。然而，本發(fā)明并不受限于這里所說(shuō)明的這些優(yōu)選實(shí)施例，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們可以在不脫離權(quán)利要求書中所聲稱的本發(fā)明要點(diǎn)的情況下對(duì)本發(fā)明作出修改。
權(quán)利要求
1.一個(gè)用于對(duì)機(jī)器人清潔工充電的外部充電裝置，其中的機(jī)器人清潔工在執(zhí)行清潔操作的同時(shí)與外部充電裝置進(jìn)行無(wú)線通信，機(jī)器人清潔工含有一個(gè)用于拍攝外部環(huán)境的攝像機(jī)，該外部充電裝置包括主體，其上安裝了用于與機(jī)器人清潔工的一個(gè)電池的充電端頭相連接的供電端頭；設(shè)置在主體上一定位置處的導(dǎo)引件，該位置使得導(dǎo)引件能被機(jī)器人清潔工的攝像機(jī)拍攝；以及形成在該導(dǎo)引件的一定位置上的充電位置導(dǎo)引標(biāo)記，該位置使得導(dǎo)引標(biāo)記能被機(jī)器人清潔工的攝像機(jī)拍攝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的外部充電裝置，其中主體包括一個(gè)承座部分，在該承座部分中形成了凹槽，用于在機(jī)器人清潔工位于其充電端頭與供電端頭相連接的位置上時(shí)容納機(jī)器人清潔工的部分輪子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的外部充電裝置，其中導(dǎo)引件從所述承座部分平行地向上形成一個(gè)預(yù)定的高度并在其下表面上形成有充電位置導(dǎo)引標(biāo)記。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的外部充電裝置，它還包括一個(gè)從所述承座部分延伸出一個(gè)預(yù)定高度的導(dǎo)引壁，用于引導(dǎo)機(jī)器人清潔工進(jìn)入和退出該承座部分，其中導(dǎo)引件和充電位置導(dǎo)引標(biāo)記都延伸一個(gè)對(duì)應(yīng)于從導(dǎo)引壁到承座部分的距離的預(yù)定長(zhǎng)度，以供機(jī)器人清潔工的攝像機(jī)拍攝。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的外部充電裝置，其中充電位置導(dǎo)引標(biāo)記以線型圖形的形式延伸一個(gè)預(yù)定長(zhǎng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的外部充電裝置，其中導(dǎo)引件以一個(gè)預(yù)定的高度垂直于主體地形成在主體上，并且充電位置導(dǎo)引標(biāo)記形成在導(dǎo)引件的一個(gè)能被機(jī)器人清潔工的前方攝像機(jī)拍攝到的位置上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的外部充電裝置，其中導(dǎo)引件形成在當(dāng)機(jī)器人清潔工坐落在機(jī)器人清潔工的承座部分上時(shí)面對(duì)著機(jī)器人清潔工的前方攝像機(jī)的一個(gè)位置上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的外部充電裝置，其中充電位置導(dǎo)引標(biāo)記是圓形的。
全文摘要
一種用于對(duì)機(jī)器人清潔工充電的外部充電裝置，其中的機(jī)器人清潔工在執(zhí)行清潔操作的同時(shí)與外部充電裝置進(jìn)行無(wú)線通信，機(jī)器人清潔工含有一個(gè)用于拍攝外部環(huán)境的攝像機(jī)，該外部充電裝置包括主體，其上安裝了用于與機(jī)器人清潔工的一個(gè)電池的充電端頭相連接的供電端頭；設(shè)置在主體其上一位置上的導(dǎo)引件，該位置使得導(dǎo)引件能被機(jī)器人清潔工的攝像機(jī)拍攝；以及個(gè)形成在導(dǎo)引件的某一位置上的充電位置導(dǎo)引標(biāo)記，該位置使得導(dǎo)引標(biāo)記能被機(jī)器人清潔工的攝像機(jī)拍攝。
文檔編號(hào)B25J13/08GK1660007SQ20051006391
公開日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2002年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月18日
發(fā)明者宋貞坤, 高將然, 金光秀 申請(qǐng)人:三星光州電子株式會(huì)社