記錄封閉空間輪廓的機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了記錄封閉空間輪廓的機器人。一個實施例提供一種用于記錄封閉空間輪廓的機器人，其包括：第一傳感器，測量機器人距前方邊界的第一距離；第二傳感器，測量機器人距后方邊界的第二距離；第三傳感器，測量機器人與左側(cè)或右側(cè)邊界的第三距離；控制器，與所述三個傳感器連接，并且通過對第一距離和第二距離中的一者與預(yù)設(shè)距離進行第一比較、對第三距離與預(yù)設(shè)距離進行第二比較來調(diào)整所述機器人的行進軌跡；所述記錄所述行進軌跡。
【專利說明】
記錄封閉空間輪廓的機器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型總體涉及機器人領(lǐng)域，尤其涉及用于在封閉空間內(nèi)行進并記錄行進軌跡的機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]機器人可根據(jù)指令從室內(nèi)的一處移動到另一處?？梢匝刂吔绲淖呦?例如，轉(zhuǎn)彎拐角處)而調(diào)整行進方向的機器人可沿著室內(nèi)封閉空間的輪廓進行巡視或記錄行進軌跡。
[0003]為了隨邊界的走向而調(diào)整行進軌跡，需要配備多種傳感器來識別一個或多個方向上的邊界并進行路線規(guī)劃。在典型的場景中，機器人通常需要配備視覺、聲吶、紅外、激光燈傳感設(shè)備。在機器人行進過程中，需要通過攝像頭來識別邊界，并且需要結(jié)合多種傳感設(shè)備對周圍環(huán)境進行測量以得出準(zhǔn)確的識別結(jié)果，從而進行路線規(guī)劃。該方案對識別的準(zhǔn)確度要求很高，同時，對多種傳感器測量的數(shù)據(jù)進行分析、融合對處理能力提出了很大的挑戰(zhàn)。
[0004]因此，需要一種通過簡單的傳感器配置就可實現(xiàn)記錄封閉空間的邊界輪廓的機器人。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]以下提供一個或多個方面的簡要概述以提供對本公開的多個方面的基本理解。然而，應(yīng)當(dāng)注意，以下概述不是構(gòu)想到的所有方面的詳盡綜述，并且既不旨在陳述本公開所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素，也不試圖限定本公開的任何或所有方面的范圍。相反，以下概述的唯一目的在于，以簡化形式給出本公開的一個或多個方面的一些概念，以作為稍后闡述的【具體實施方式】的前序。
[0006]根據(jù)一個實施例，提供用于記錄封閉空間輪廓的機器人，所述機器人包括第一傳感器、第二傳感器、第三傳感器、控制器和記錄器。其中，所述第一傳感器設(shè)置于所述機器人的前側(cè)，測量從所述機器人的所述前側(cè)、沿所述機器人的行進方向、至前方邊界的第一距離;所述第二傳感器設(shè)置于所述機器人的后側(cè)，測量從所述機器人的所述后側(cè)、沿與所述機器人的行進方向相反的方向、至后方邊界的第二距離;所述第三傳感器設(shè)置于所述機器人的左側(cè)或右側(cè)，測量從所述機器人的所述左側(cè)或右側(cè)、沿與所述機器人的行進方向垂直的方向、至左側(cè)或右側(cè)邊界的第三距離;所述控制器與所述三個傳感器連接，并且通過對所述第一距離和所述第二距離中的一者與預(yù)設(shè)距離進行第一比較、對所述第三距離與所述預(yù)設(shè)距離進行第二比較來調(diào)整所述機器人的行進軌跡;所述記錄所述行進軌跡。
[0007]在進一步的實施例中，所述控制器在所述第一比較或所述第二比較的結(jié)果為不相等時，使所述機器人通過轉(zhuǎn)向、前進和后退動作中的一個或多個來調(diào)整所述行進軌跡，使得所述行進軌跡與相應(yīng)的邊界保持所述預(yù)設(shè)距離。
[0008]在進一步的實施例中，在所述第一比較和所述第二比較的結(jié)果首次均為相等時，所述控制器指示所述記錄器記錄所述機器人的初始位置并且開始記錄所述機器人的行進軌跡。
[0009]在進一步的實施例中，在所述第一比較確定了所述第一距離大于所述預(yù)設(shè)距離且所述第二比較確定了所述第三距離等于所述預(yù)設(shè)距離時，所述控制器指示所述機器人不改變行進軌跡繼續(xù)前進。
[0010]在進一步的實施例中，在所述第一比較確定了所述第一距離小于所述預(yù)設(shè)距離時，所述控制器指示所述機器人:向未設(shè)置所述第三傳感器的一側(cè)轉(zhuǎn)動，直到所述第三距離為轉(zhuǎn)動過程中的最小值;以及前進第一調(diào)整距離。
[0011]在進一步的實施例中，在所述第二比較確定了所述機器人在前進所述第一調(diào)整距離過程中的所述第三距離小于所述預(yù)設(shè)距離時，所述控制器指示所述機器人:向未設(shè)置所述第三傳感器的一側(cè)轉(zhuǎn)過90°;前進，直到所述第二距離等于所述預(yù)設(shè)距離；以及往回向設(shè)置了所述第三傳感器的一側(cè)轉(zhuǎn)過90°。
[0012]在進一步的實施例中，在所述第一比較確定了所述第一距離大于所述預(yù)設(shè)距離且所述第二比較確定了所述第三距離大于所述預(yù)設(shè)距離時，所述控制器指示所述機器人:后退，直到所述第三距離減小到等于所述預(yù)設(shè)距離；向設(shè)置了第三傳感器的一側(cè)轉(zhuǎn)過預(yù)設(shè)角，前進第二調(diào)整距離至第一位置處。
[0013]在進一步的實施例中，在所述第二比較確定了所述第一位置處的所述第三距離大于所述預(yù)設(shè)距離時，所述控制器指示所述機器人:向設(shè)置了所述第三傳感器的一側(cè)轉(zhuǎn)動，直到所述第三距離為轉(zhuǎn)動過程中的最小值;進一步向設(shè)置了所述第三傳感器的一側(cè)轉(zhuǎn)過90°;前進，直到所述第一距離等于所述預(yù)設(shè)距離；以及往回向未設(shè)置所述第三傳感器的一側(cè)轉(zhuǎn)過90。ο
[0014]在進一步的實施例中，在所述第二比較確定了所述第一位置處的所述第三距離小于所述預(yù)設(shè)距離時，所述控制器指示所述機器人:向未設(shè)置所述第三傳感器的一側(cè)轉(zhuǎn)動，直到所述第三距離為轉(zhuǎn)動過程中的最小值;進一步向未設(shè)置所述第三傳感器的一側(cè)轉(zhuǎn)過90°;前進，直到所述第三距離等于所述預(yù)設(shè)距離；以及往回向設(shè)置了所述第三傳感器的一側(cè)轉(zhuǎn)過90。ο
[0015]在進一步的實施例中，所述第一調(diào)整距離小于所述預(yù)設(shè)距離。
[0016]在進一步的實施例中，所述第二調(diào)整距離大于所述預(yù)設(shè)距離，并且所述預(yù)設(shè)角小于 90°。
[0017]在進一步的實施例中，所述機器人具有預(yù)設(shè)的記錄結(jié)束判斷參數(shù)，并且在達(dá)到所述記錄結(jié)束判斷參數(shù)時停止行進并結(jié)束記錄，所述記錄結(jié)束判斷參數(shù)包括記錄持續(xù)時間和最大記錄次數(shù)中的任一者或兩者。
[0018]另一實施例提供了一種利用機器人來記錄封閉空間輪廓的方法，包括以下步驟:參數(shù)初始化、位置初始化、行進調(diào)整以及記錄。其中，在參數(shù)初始化步驟中，設(shè)定預(yù)設(shè)距離、預(yù)設(shè)角、第一調(diào)整距離和第二調(diào)整距離;在位置初始化步驟中，使所述機器人的行進方向平行于左側(cè)或右側(cè)邊界，且所述機器人距左側(cè)或右側(cè)邊界的距離為所述預(yù)設(shè)距離;在行進調(diào)整步驟中，使所述機器人行進，并且在行進過程中執(zhí)行第一比較和第二比較，其中，從所述機器人的前側(cè)、沿所述機器人的行進方向、至前方邊界的距離為第一距離，從所述機器人的后側(cè)、沿與所述機器人的行進方向相反的方向、至后方邊界的距離為第二距離，并且從所述機器人的左側(cè)或右側(cè)、沿與所述機器人的行進方向垂直的方向、至左側(cè)或右側(cè)邊界的距離為第三距離，所述第一比較對應(yīng)于所述第一距離和所述第二距離中的一者與所述預(yù)設(shè)距離之間的比較，而所述第二比較對應(yīng)于所述第三距離與所述預(yù)設(shè)距離之間的比較;并且基于所述第一比較和所述第二比較的結(jié)果來調(diào)整行進軌跡;在記錄步驟中，記錄所述行進軌跡。
[0019]在進一步的實施例中，所述行進調(diào)整步驟進一步包括以下步驟:響應(yīng)于所述第一比較或所述第二比較的結(jié)果為不相等，使所述機器人通過轉(zhuǎn)向、前進和后退動作中的一個或多個動作來調(diào)整所述行進軌跡，使得所述行進軌跡與相應(yīng)的邊界保持所述預(yù)設(shè)距離。
[0020]在進一步的實施例中，所述調(diào)整步驟進一步包括:響應(yīng)于所述第一比較確定了所述第一距離大于所述預(yù)設(shè)距離，并且所述第二比較確定了所述第三距離等于所述預(yù)設(shè)距離，不改變所述行進軌跡。
[0021]在進一步的實施例中，所述調(diào)整步驟進一步包括:響應(yīng)于所述第一比較確定了所述第一距離小于所述預(yù)設(shè)距離，使所述機器人:向與感測到所述第三距離的那側(cè)相反的側(cè)轉(zhuǎn)動，直到所述第三距離為轉(zhuǎn)動過程中的最小值，并且前進所述第一調(diào)整距離。
[0022]在進一步的實施例中，所述調(diào)整步驟進一步包括:響應(yīng)于所述第二比較確定了所述機器人在前進所述第一調(diào)整距離過程中的所述第三距離小于所述預(yù)設(shè)距離，使所述機器人:向與感測到所述第三距離的那側(cè)相反的側(cè)轉(zhuǎn)過90°;前進，直到所述第二距離等于所述預(yù)設(shè)距離；以及往回向感測到所述第三距離的那側(cè)轉(zhuǎn)過90°。
[0023]在進一步的實施例中，所述調(diào)整步驟進一步包括:響應(yīng)于所述第一比較確定了所述第一距離大于所述預(yù)設(shè)距離，并且所述第二比較確定了所述第三距離大于所述預(yù)設(shè)距離，使所述機器人:后退，直到所述第三距離減小到等于所述預(yù)設(shè)距離；向感測到所述第三距離的那側(cè)轉(zhuǎn)過所述預(yù)設(shè)角，前進所述第二調(diào)整距離至第一位置處。
[0024]在進一步的實施例中，所述調(diào)整步驟進一步包括:響應(yīng)于所述第二比較確定了所述第一位置處的所述第三距離大于所述預(yù)設(shè)距離，使所述機器人:向感測到所述第三距離的那側(cè)轉(zhuǎn)動，直到所述第三距離為轉(zhuǎn)動過程中的最小值;進一步向感測到所述第三距離的那側(cè)轉(zhuǎn)過90°;前進，直到所述第一距離等于所述預(yù)設(shè)距離；以及往回向與感測到所述第三距離的那側(cè)相反的側(cè)轉(zhuǎn)過90°。
[0025]在進一步的實施例中，所述調(diào)整步驟進一步包括:響應(yīng)于所述第二比較確定了所述第一位置處的所述第三距離小于所述預(yù)設(shè)距離，使所述機器人:向與感測到所述第三距離的那側(cè)相反的側(cè)轉(zhuǎn)動，直到所述第三距離為轉(zhuǎn)動過程中的最小值;進一步向與感測到所述第三距離的那側(cè)相反的側(cè)轉(zhuǎn)過90°;前進，直到所述第三距離等于所述預(yù)設(shè)距離；以及往回向感測到所述第三距離的那側(cè)轉(zhuǎn)過90°。
[0026]在進一步的實施例中，所述第一調(diào)整距離小于所述預(yù)設(shè)距離。
[0027]在進一步的實施例中，所述第二調(diào)整距離大于所述預(yù)設(shè)距離，并且所述預(yù)設(shè)角小于 90°。
[0028]在進一步的實施例中，所述參數(shù)初始化步驟還包括設(shè)定記錄結(jié)束判斷參數(shù)的步驟，并且在達(dá)到所述記錄結(jié)束判斷參數(shù)時，結(jié)束所述記錄步驟，所述記錄結(jié)束判斷參數(shù)包括記錄持續(xù)時間和最大記錄次數(shù)中的任一者或兩者。
[0029]本公開僅使用三個傳感器就可獲得機器人相對于邊界執(zhí)行調(diào)整動作所需的數(shù)據(jù)，大大減小了對機器人處理能力的要求，簡化了機器人的結(jié)構(gòu)和設(shè)計。
【附圖說明】
[0030]在結(jié)合以下附圖閱讀對本公開的多個實施例的詳細(xì)描述之后，能夠更好地理解本公開的上述特征和優(yōu)點。在附圖中，以相同或類似的附圖標(biāo)記來指定各附圖所共有的相同或類似的元件。
[0031]圖1示出根據(jù)本公開的一些實施例的機器人100的結(jié)構(gòu)框圖。
[0032]圖2示出根據(jù)本公開的一些實施例的、示出圖1中的三個傳感器的位置的機器人100的俯視不意圖。
[0033]圖3示出機器人100記錄沿封閉空間的邊界的行進軌跡的方法300的實施例的流程圖。
[0034]圖4A-4T示出機器人100在行進過程中執(zhí)行調(diào)整動作的多個實施例。
【具體實施方式】
[0035]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本公開作詳細(xì)描述。注意，以下結(jié)合附圖和具體實施例描述的諸方面僅是示例性的，而不應(yīng)被理解為對本公開的保護范圍進行任何限制。
[0036]本公開涉及用于測量封閉空間輪廓的機器人和方法。在本實用新型中，術(shù)語“封閉空間”是指由直線邊界線相連組成的空間。此類封閉空間例如是室內(nèi)空間。
[0037]圖1示出根據(jù)本公開的一些實施例的機器人100的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，機器人100包括第一傳感器110、第二傳感器120、第三傳感器130、控制器140以及記錄器150。控制器140根據(jù)傳感器110、120、130中的一個或多個的測量結(jié)果來調(diào)整機器人100的行進軌跡。
[0038]在一些實施例中，傳感器110、120、130可以是距離測量器，用于測量機器人100在行進過程中與封閉空間的邊界之間的距離。
[0039]在一些實施例中，記錄器150可用于記錄機器人100行進的軌跡，從而實現(xiàn)測繪的目的。
[0040]圖2示出根據(jù)本公開的一些實施例的、示出圖1中的三個傳感器的位置的機器人100的俯視不意圖。
[0041]參見圖2，在一些實施例中，傳感器110設(shè)置在機器人100的前側(cè)，用于測量機器人100與前方的邊界之間的距離(S卩，從機器人100的前側(cè)、沿行進方向、至前方邊界的距離)；傳感器120設(shè)置在機器人100的后側(cè)，用于測量機器人100與后方的邊界之間的距離(S卩，從機器人100的后側(cè)、沿與行進方向相反的方向、至后方邊界的距離))，并且傳感器130設(shè)置在機器人100的左側(cè)或右側(cè)，用于測量機器人100與左側(cè)或右側(cè)方向上的邊界之間的距離(SP，從機器人100的左側(cè)或右側(cè)、沿與行進方向垂直的方向，至左側(cè)或右側(cè)邊界的距離)。值得注意的是，圖2僅用于示出傳感器110、120、130在機器人100上位置設(shè)置，控制器140和記錄器150的位置設(shè)置可以是任意的。
[0042]在優(yōu)選實施例中，將傳感器110、120、130設(shè)置為高度基本相同，使得測量結(jié)果更準(zhǔn)確。
[0043]圖3示出機器人100記錄沿封閉空間的邊界的行進軌跡的方法300的實施例的流程圖。圖4A-4T示出機器人100在行進過程中執(zhí)行調(diào)整動作的多個實施例。以下描述針對傳感器110、120、130分別位于機器人100的前側(cè)、后側(cè)以及左側(cè)的情形。也就是說，在以下描述中，從俯視視角看機器人相對于封閉空間的各邊界的運動，機器人100總是以左側(cè)對著封閉空間的各邊界，并且沿著封閉空間輪廓的內(nèi)側(cè)順時針行進。應(yīng)當(dāng)理解，該描述僅是示例性的，并且機器人100沿輪廓內(nèi)側(cè)逆時針行進的實施例與之類似，不再贅述。在圖4A-4T中，分別以向量m、n3、n2示出機器人100的前側(cè)、左側(cè)和后側(cè)，并以向量V示出機器人100的運動方向。111與V同向?qū)?yīng)于機器人100前進的場景，而m與V反向?qū)?yīng)于機器人100后退的場景。在圖4A-4T中，為使圖示清晰，可根據(jù)需要示出m、n3、n2中的任一者、任兩者或三者，應(yīng)當(dāng)理解，在至少示出一者的情況下，這三個向量的位置都是確定的。
[0044]在方法300開始之前，可將機器人100放置在封閉空間內(nèi)的任一位置。對于該放置，機器人100的朝向以及距封閉空間的任一邊界的距離都是任意的。
[0045]方法300開始于參數(shù)初始化310處，機器人100被設(shè)置預(yù)設(shè)參數(shù)。在一些實施例中，預(yù)設(shè)參數(shù)可以是預(yù)設(shè)距離d、預(yù)設(shè)角a、第一調(diào)整距離In和第二調(diào)整距離匕。在優(yōu)選實施例中，預(yù)設(shè)參數(shù)還可包括記錄結(jié)束判斷參數(shù)。
[0046]預(yù)設(shè)距離d表示機器人100在行進過程中與邊界之間保持的距離。當(dāng)傳感器110測得的機器人100與邊界之間的距離小于d時，機器人100將調(diào)整運動以避開邊界。
[0047]預(yù)設(shè)角a表示機器人100為避開邊界而轉(zhuǎn)過的角度。在一些實施例中，預(yù)設(shè)角a可以是小于90°的角，例如，30°、45。、60。，等等。
[0048]第一、第二調(diào)整距離hhhs表示機器人100調(diào)整完自身的轉(zhuǎn)向之后，為確定轉(zhuǎn)向是否調(diào)整到位而繼續(xù)向前試探地行進的距離。在一些實施例中，第一調(diào)整距離In可以小于預(yù)設(shè)距離d，并且第二調(diào)整距離h2可以大于預(yù)設(shè)距離d。
[0049]記錄結(jié)束判斷參數(shù)用于控制機器人100的行進和記錄是否結(jié)束。在一個實施例中，記錄結(jié)束判斷參數(shù)可以是記錄持續(xù)時間。在另一實施例中，記錄結(jié)束判斷參數(shù)可以是最大記錄次數(shù)，即機器人100遍歷封閉空間的邊界輪廓的總?cè)?shù)。在其他實施例中，記錄結(jié)束判斷參數(shù)可以是記錄持續(xù)時間和最大記錄次數(shù)兩者，使得當(dāng)這兩個參數(shù)中的任一者達(dá)到或兩者都達(dá)到時，機器人100停止行進并結(jié)束記錄。
[0050]在完成了參數(shù)初始化310之后，方法300繼續(xù)進行到位置初始化320。
[0051]在位置初始化320步驟中，對于被放置在封閉空間中的任意位置401處的機器人100，位于機器人100前側(cè)的第一傳感器110測量機器人100與前方的邊界450之間的距離。如圖4A所示，當(dāng)機器人100的前側(cè)距前方的邊界450的距離大于d時，機器人100從位置401處向前行進，直到第一傳感器110測量到機器人100距邊界450的距離為d為止，機器人100在位置402處停止前進?；蛘?，如圖4B所示，當(dāng)機器人100距邊界450的距離小于d時，機器人100從初始位置401后退，直到第一傳感器110測量到機器人100距邊界450的距離為d為止，機器人100在位置402處停止后退。
[0052]隨后，在位置402處，機器人100順時針轉(zhuǎn)過參數(shù)初始化時設(shè)定的預(yù)設(shè)角a。在轉(zhuǎn)動過程中，第二傳感器120持續(xù)地測量機器人100的左側(cè)n3距邊界450的距離。在該測量過程中，存在一個最小距離lo(如圖4C中所示)，該最小距離1對應(yīng)于機器人100的左側(cè)m距邊界450的距離為最小時的轉(zhuǎn)向角ao。在機器人100轉(zhuǎn)到預(yù)設(shè)角a之后，往回轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)向角ao的方向上。此時，機器人100位于位置402處，其前側(cè)m平行于邊界450，并且左側(cè)n3距邊界450為預(yù)設(shè)距離d，如圖4D所示。
[0053]隨后，如圖4E中所示，機器人100向前行進第一調(diào)整距離In。在該前進過程中，第二傳感器120持續(xù)地測量機器人100的左側(cè)m與邊界450之間的距離Ιο。如果該距離1等于預(yù)設(shè)距離d(即在方法300之前，機器人100被放置為前側(cè)m垂直于邊界450)，則機器人100不進行轉(zhuǎn)向調(diào)整。如果該距離1小于預(yù)設(shè)距離d(即在方法300之前，機器人100被放置為前側(cè)m相對于邊界450是傾斜的)，則機器人100順時針轉(zhuǎn)過90°，使得機器人100的前側(cè)m背離邊界450，并且向前行進，直到第三傳感器130測量到后側(cè)n2距邊界450的距離為預(yù)設(shè)距離d為止，此時，機器人100位于位置404處。隨后，機器人100逆時針轉(zhuǎn)過90°，使其前側(cè)m再次平行于邊界450，并且左側(cè)μ距邊界450為預(yù)設(shè)距離d，如圖4G中所示。
[0054]通過該位置初始化320步驟，可使機器人100保持左側(cè)m距邊界450為預(yù)設(shè)距離而前進。由此，機器人100在后續(xù)的行進過程中保持與左側(cè)的邊界之間的距離為預(yù)設(shè)距離d，從而記錄反映封閉空間輪廓的行進軌跡。
[0055]在完成了位置初始化320步驟之后，方法300繼續(xù)進行到行進調(diào)整330。在行進調(diào)整330步驟中，機器人100的第一傳感器110測量前側(cè)m與前方的邊界之間的距離，當(dāng)該距離減小到預(yù)設(shè)距離d時，機器人100通過順時針轉(zhuǎn)向來調(diào)整行進方向，從而總是沿著封閉空間的邊界且距邊界預(yù)設(shè)距離來行進。以下結(jié)合圖4H-4T描述機器人100遇到幾種典型的邊界交界時執(zhí)行調(diào)整動作的一些實施例。
[0056]參考圖4H-4K，需要機器人100執(zhí)行調(diào)整動作的場景可可歸結(jié)為由第一邊界460與第二邊界470交界而形成的角落。從第一邊界460逆時針轉(zhuǎn)動到第二邊界470的角度不同，機器人100對相應(yīng)的角落執(zhí)行的調(diào)整動作也有所不同。以下分別討論第一邊界460與第二邊界所成的角度為O?180°、180?270°時機器人100執(zhí)行的調(diào)整動作。
[0057]參見圖4H-4I，示出第一邊界460與第二邊界470所成的角度在O?90°范圍內(nèi)的實施例。在該實施例中，機器人100可以是已經(jīng)過位置初始化320步驟的，即機器人100平行于第一邊界460且距第一邊界460距離為預(yù)設(shè)距離d而前進。當(dāng)機器人100的第一傳感器110測量到與機器人100與前方的第二邊界470之間的距離減小到預(yù)設(shè)距離d時，機器人100在位置405處停止前進。隨后，機器人100順時針轉(zhuǎn)過預(yù)設(shè)角a，在轉(zhuǎn)動過程中，第二傳感器120持續(xù)地測量機器人100的左側(cè)m距第二邊界470的距離。在該距離測量過程中，存在一個最小距離I1，該最小距離I1對應(yīng)于機器人100的左側(cè)m距第二邊界470的距離為最小時的預(yù)設(shè)角m。在機器人100轉(zhuǎn)到預(yù)設(shè)角a之后，往回轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)向角為&1的方向上。此時，機器人100的前偵Um平行于第二邊界470。隨后，機器人100向前行進第一調(diào)整距離In至位置406處，如圖4H中所示。在該前進過程中，第三傳感器130持續(xù)地測量機器人100的左側(cè)m與第二邊界470之間的距離I1。如圖41中所示，該距離I1小于預(yù)設(shè)距離d，因此，機器人100順時針轉(zhuǎn)過90°，使得機器人100的前側(cè)m背離第二邊界470。隨后，機器人100向前行進，直到到達(dá)位置407，即第二傳感器120測量到后側(cè)n2距第二邊界470的距離等于預(yù)設(shè)距離d為止。此時，機器人100逆時針轉(zhuǎn)過90°，使其前側(cè)m再次平行于第二邊界470，并且左側(cè)m距第二邊界470為預(yù)設(shè)距離d。此時，機器人100完成了針對第一邊界460與第二邊界470交界形成的角落而執(zhí)行的調(diào)整動作。
[0058]圖4J示出第一邊界460與第二邊界470之間成90?180°范圍內(nèi)的角的角落的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，機器人100針對此類角落執(zhí)行的調(diào)整動作與圖4H-4I中所示的實施例中所描述的調(diào)整動作相同，在此不再贅述。
[0059]圖4K示出第一邊界460與第二邊界470之間成直角角落的實施例。機器人100針對此類角落執(zhí)行的調(diào)整動作與圖4H-4I中所示的實施例中描述的調(diào)整動作類似。區(qū)別在于，當(dāng)機器人100在位置405處順時針轉(zhuǎn)向后，其右側(cè)m距第二邊界470的距離為預(yù)設(shè)距離d。在這種情況下，機器人100從位置405前進第一調(diào)整距離In至位置406的過程中，其左側(cè)m距第二邊界470的距離始終保持為預(yù)設(shè)距離d。因此，機器人100不需要再調(diào)整為遠(yuǎn)離第二邊界470。也就是說，當(dāng)前在位置406處的機器人100已完成了調(diào)整動作。
[0060]圖4L-40示出示出第一邊界460與第二邊界470之間成180?270°范圍內(nèi)的角的角落的一些實施例。參見圖4L，圖4L示出第一邊界460與第二邊界470所成的角度在180?270°范圍內(nèi)的實施例。在該實施例中，機器人100如果不改變行進方向一直前進，則其前側(cè)m距前方的邊界的距離大于預(yù)設(shè)距離d，并且左側(cè)n3距離左側(cè)的邊界的距離將大于預(yù)設(shè)距離d。也就是說，第一邊界460與第二邊界470實際上形成向外擴展的角落。相應(yīng)地，機器人100如果不改變行進方向，將遠(yuǎn)離封閉空間的輪廓，因此，機器人100應(yīng)當(dāng)相對于封閉空間“向外地”調(diào)整行進方向。當(dāng)機器人100從位置408(位置408距第一邊界460與第二邊界470之間的交界處的距離為預(yù)設(shè)距離d)處繼續(xù)向前行進到位置409的過程中，第三傳感器130測量到機器人100的左側(cè)m距第二邊界470的距離大于預(yù)設(shè)距離d。響應(yīng)于此測量，機器人100后退至位置408處。隨后，如圖4M中所示，機器人100逆時針轉(zhuǎn)過預(yù)設(shè)角a，并向前行進第二調(diào)整距離h2至位置410處，該位置410使得機器人100的左側(cè)n3面向第二邊界470。隨后，如圖4~所示，機器人100逆時針轉(zhuǎn)過預(yù)設(shè)角a，在轉(zhuǎn)動過程中，第二傳感器120持續(xù)地測量機器人100的左側(cè)m距第二邊界470的距離。在該距離掃描的過程中，存在一個最小距離12，該最小距離I2對應(yīng)于機器人100的左側(cè)n3距第二邊界470的距離為最小時的預(yù)設(shè)角a2。在機器人100轉(zhuǎn)到預(yù)設(shè)角a之后，往回轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)向角為&2的方向上。此時，機器人100的前側(cè)m平行于第二邊界470。隨后，如圖40中所示，機器人100順時針轉(zhuǎn)過90°，使得機器人100的前側(cè)m背離第二邊界470。隨后，機器人100向前行進，直到到達(dá)位置411，即第二傳感器120測量到后側(cè)n2距第二邊界470的距離等于預(yù)設(shè)距離d為止。此時，機器人到達(dá)位置411處。隨后，機器人100逆時針轉(zhuǎn)動90°，使得其前側(cè)m與第二邊界470平行，并且其左側(cè)距該第二邊界470的距離為預(yù)設(shè)距離d。至此，機器人100完成了“搜尋”外擴的邊界的動作。
[0061 ] 圖4P-4R示出示出第一邊界460與第二邊界470之間成180?270°范圍內(nèi)的角的角落的另一些實施例。圖4P-4R示出的實施例與圖4M-40示出的實施例類似，區(qū)別在于，機器人100需要面向第二邊界470前進來調(diào)整與第二邊界470之間的距離。參見圖4P，當(dāng)機器人100類似于圖4L所示退回到位置408后，機器人100逆時針轉(zhuǎn)過預(yù)設(shè)角a，并向前行進第二調(diào)整距離h2至位置410處，該位置410使得機器人100的左側(cè)n3面向第二邊界470。隨后，如圖4Q所示，機器人100逆時針轉(zhuǎn)過預(yù)設(shè)角a，在轉(zhuǎn)動過程中，第二傳感器120持續(xù)地測量機器人101的左側(cè)n3距第二邊界470的距離。在該距離測量過程中，存在一個最小距離13，該最小距離I3對應(yīng)于機器人100的左側(cè)m距第二邊界470的距離為最小時的轉(zhuǎn)向角a3。在機器人100轉(zhuǎn)到預(yù)設(shè)角a之后，往回轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)向角為a3的方向上。此時，機器人100的前側(cè)m平行于第二邊界470。隨后，如圖4R中所示，機器人100逆時針轉(zhuǎn)過90°，使得機器人100的前側(cè)m面向第二邊界470。隨后，機器人100向前行進，直到到達(dá)位置411，即第一傳感器110測量到前側(cè)m距第二邊界470的距離為預(yù)設(shè)距離d為止。此時，機器人到達(dá)位置411處。隨后，機器人100順時針轉(zhuǎn)動90°，使得其前側(cè)m與第二邊界407平行，并且其左側(cè)m距該第二邊界407的距離為預(yù)設(shè)距離d。至此，機器人100完成了 “搜尋”外擴的邊界的動作。
[0062]圖4S和圖4T分別示出第一邊界460與第二邊界470之間成270°角落以及270?360°范圍內(nèi)的角的角落的其他實施例。機器人100針對這兩種情況執(zhí)行的調(diào)整動作可歸結(jié)于圖4L-40或圖4Ρ-4Γ^?述的情況中的一種，在此不再贅述。
[0063]已針對封閉空間直線段邊界形成的角落的各種情況討論了機器人100的行進動作。對于實際的邊界組成的封閉空間，機器人100可執(zhí)行上述動作的組合或執(zhí)行上述動作的僅子集來沿著封閉空間的各邊界來行進，從而記錄行進軌跡以實現(xiàn)測繪的目的。
[0064]往回參見圖3，在完成了行進調(diào)整330操作之后，方法300繼續(xù)進行到記錄結(jié)束判斷340處。在該記錄結(jié)束判斷340步驟中，機器人100判斷是否達(dá)到了最大記錄條件。在一個實施例中，如果達(dá)到了最大記錄結(jié)束判斷參數(shù)(例如，記錄持續(xù)時間和最大記錄次數(shù)中的任一者或兩者)，則方法300結(jié)束。否則，方法300往回進行到行進調(diào)整330。也就是說，機器人100從位置409處沿與第二邊界470平行的方向繼續(xù)前進。
[0065]本公開通過僅使用三個傳感器就可獲得機器人相對邊界執(zhí)行調(diào)整動作所需的數(shù)據(jù)，這大大減小了對機器人處理能力的要求，簡化了機器人的結(jié)構(gòu)和設(shè)計。
[0066]上文中已針對根據(jù)本公開的各實施例描述了本公開的多個方面，應(yīng)當(dāng)理解，以上各實施例僅是示例性而非限制性的，并且可組合以上多個實施例以形成新的替代實施例，或者可僅執(zhí)行一個實施例的子集來實踐本公開。提供對本公開的以上描述是為使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員都能夠?qū)嵺`或使用本公開。然而，對以上描述作出的各種修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說都將是顯而易見的，且本文中所定義的普適原理可被應(yīng)用到其他變體中而不背離本公開的精神或范圍。由此，本公開不旨在限于本文中所描述的多個實施例，而是應(yīng)被授予與本文中所公開的原理和新穎性特征相一致的最廣范圍。
【主權(quán)項】
1.一種用于記錄封閉空間輪廓的機器人，包括: 第一傳感器，設(shè)置于所述機器人的前側(cè)，測量從所述機器人的所述前側(cè)、沿所述機器人的行進方向、至前方邊界的第一距離； 第二傳感器，設(shè)置于所述機器人的后側(cè)，測量從所述機器人的所述后側(cè)、沿與所述機器人的行進方向相反的方向、至后方邊界的第二距離； 第三傳感器，設(shè)置于所述機器人的左側(cè)或右側(cè)，測量從所述機器人的所述左側(cè)或右側(cè)、沿與所述機器人的行進方向垂直的方向、至左側(cè)或右側(cè)邊界的第三距離； 控制器，與所述三個傳感器連接，并且通過對所述第一距離和所述第二距離中的一者與預(yù)設(shè)距離進行第一比較、對所述第三距離與所述預(yù)設(shè)距離進行第二比較來調(diào)整所述機器人的行進軌跡；以及 記錄器，記錄所述行進軌跡。
【文檔編號】B25J9/16GK205674209SQ201620266968
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年3月31日 公開號201620266968.3, CN 201620266968, CN 205674209 U, CN 205674209U, CN-U-205674209, CN201620266968, CN201620266968.3, CN205674209 U, CN205674209U
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】深圳光啟合眾科技有限公司