一種機(jī)器人定位系統(tǒng)及其反射裝置的識(shí)別方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種機(jī)器人定位系統(tǒng)及其反射裝置識(shí)別方法，包括可移動(dòng)的機(jī)器人和至少兩個(gè)反射裝置，所述機(jī)器人具有激光發(fā)射裝置和接收裝置，所述反射裝置能夠反射接收到的激光，所述反射裝置設(shè)有反光件，每個(gè)反射裝置上的反光件數(shù)量不同；當(dāng)激光發(fā)射裝置發(fā)出的激光掃到任一反射裝置時(shí)，激光接收裝置每接收到該反射裝置一次反射激光就輸出一個(gè)信號(hào)；根據(jù)收到的信號(hào)數(shù)量機(jī)器人可直接確定當(dāng)前掃描到的為哪個(gè)反射裝置。本發(fā)明技術(shù)方案能夠使機(jī)器人在移動(dòng)過程中實(shí)時(shí)快速識(shí)別反射裝置，從而利用反射裝置來(lái)確定自身坐標(biāo)位置，減輕了處理系統(tǒng)的運(yùn)算負(fù)擔(dān)，減小了機(jī)器人定位誤差。
【專利說明】一種機(jī)器人定位系統(tǒng)及其反射裝置的識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)器人定位系統(tǒng)及其定位方法，特別涉及一種激光反射定位系統(tǒng)及其定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，存在多種方式來(lái)確定移動(dòng)機(jī)器人在空間中移動(dòng)時(shí)所在的位置，例如利用GPS定位，超聲波或激光定位。激光定位系統(tǒng)通常在移動(dòng)機(jī)器人上設(shè)置激光發(fā)射裝置和激光接收裝置，在機(jī)器人移動(dòng)區(qū)域內(nèi)設(shè)置多個(gè)激光反射裝置，通過對(duì)已知坐標(biāo)位置的激光反射裝置來(lái)計(jì)算機(jī)器人在移動(dòng)區(qū)域內(nèi)的坐標(biāo)位置，利用設(shè)置反射裝置來(lái)確定移動(dòng)機(jī)器人位置的定位系統(tǒng)，需要知道每個(gè)反射裝置在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，同時(shí)將每個(gè)反射裝置的坐標(biāo)都存儲(chǔ)在機(jī)器人的存儲(chǔ)系統(tǒng)中，然后機(jī)器人在行駛過程中，通過關(guān)聯(lián)已知坐標(biāo)的反射裝置，利用算法算出機(jī)器人在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位置，此種方法中，要讓機(jī)器人能夠識(shí)別相應(yīng)的已知坐標(biāo)的反射裝置常見的是通過計(jì)算和比對(duì)來(lái)讓機(jī)器人識(shí)別，這些計(jì)算和比對(duì)需要大量的運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理，例如專利號(hào)為ZL98810263.3的中國(guó)專利，其揭露了一種通過檢測(cè)匿名反射器的角位來(lái)確定自動(dòng)導(dǎo)向車輛的位置的方法，其比對(duì)角度值來(lái)識(shí)別反射器，此種方式同樣需要大量的運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理，在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，程序設(shè)計(jì)會(huì)復(fù)雜，同時(shí)加重處理芯片的負(fù)擔(dān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決上述問題，提供了一種利用反射裝置的機(jī)器人定位系統(tǒng)及該反射裝置的識(shí)別方法，所述定位系統(tǒng)包括可移動(dòng)的機(jī)器人和至少兩個(gè)反射裝置，所述機(jī)器人具有激光發(fā)射裝置和接收裝置，所述反射裝置能夠反射接收到的激光，所述反射裝置設(shè)有反光件，每個(gè)反射裝置上的反光件數(shù)量不同。
[0004]優(yōu)選的，所述每個(gè)反射裝置上的反光件間隔設(shè)置。
[0005]優(yōu)選的，所述反射裝置布置在機(jī)器人作業(yè)區(qū)域內(nèi)或周邊。
[0006]優(yōu)選的，所述反射裝置具有圓柱形主體，所述反光件環(huán)繞在所述主體表面。
[0007]優(yōu)選的，所述激光發(fā)射裝置發(fā)出的激光能夠覆蓋單個(gè)反射裝置的所有反光件。
[0008]優(yōu)選的，所述激光發(fā)射裝置發(fā)出的激光在水平面周期性轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0009]優(yōu)選的，所述反光件的材料為玻璃微珠。
[0010]一種反射裝置識(shí)別方法，包括可在作業(yè)區(qū)域內(nèi)移動(dòng)的機(jī)器人，所述作業(yè)區(qū)域內(nèi)或者周邊設(shè)有至少兩個(gè)反射裝置，每個(gè)反射裝置上設(shè)有數(shù)量不同的反光件，每個(gè)反射裝置具有的反光件數(shù)量都存儲(chǔ)在機(jī)器人存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)，所述機(jī)器人上設(shè)有激光發(fā)射裝置和接收裝置，激光接收裝置可接收所述反光件反射的激光，反射裝置識(shí)別方法為:當(dāng)激光發(fā)射裝置發(fā)出的激光掃到任一反射裝置時(shí)，激光接收裝置每接收到該反射裝置一次反射激光就輸出一個(gè)信號(hào)；根據(jù)收到的信號(hào)數(shù)量機(jī)器人可直接確定當(dāng)前掃描到的為哪個(gè)反射裝置。
[0011]優(yōu)選的，所述機(jī)器人根據(jù)收到的信號(hào)次數(shù)與存儲(chǔ)系統(tǒng)中反光件數(shù)量比較，反射裝置的反光件數(shù)目與信號(hào)次數(shù)匹配的，掃描到的即為該反射裝置。
[0012]優(yōu)選的，所述反射裝置的坐標(biāo)為已知，并存儲(chǔ)在機(jī)器人存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)。
[0013]本發(fā)明技術(shù)方案能夠使機(jī)器人在移動(dòng)過程中實(shí)時(shí)快速識(shí)別反射裝置，從而利用反射裝置來(lái)確定自身坐標(biāo)位置，減輕了處理系統(tǒng)的運(yùn)算負(fù)擔(dān)，減小了機(jī)器人定位誤差。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明實(shí)施例機(jī)器人示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明實(shí)施例反射裝置示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明實(shí)施例激光射向發(fā)射裝置示意圖。
[0017]圖4是本發(fā)明實(shí)施例激光由反射裝置反射后示意圖。
[0018]圖5是本發(fā)明實(shí)施例機(jī)器人定位系統(tǒng)示意圖。
[0019]圖6是本發(fā)明實(shí)施例機(jī)器人定位系統(tǒng)運(yùn)作示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0021]本實(shí)施例的機(jī)器人定位系統(tǒng)包括一種可移動(dòng)的自動(dòng)割草機(jī)器人，其可對(duì)草坪自動(dòng)進(jìn)行割草處理。如圖1所示，割草機(jī)器人100包括發(fā)出和接收信號(hào)的信號(hào)系統(tǒng)、進(jìn)行運(yùn)算判斷的處理系統(tǒng)、使機(jī)器人移動(dòng)的行走系統(tǒng)，機(jī)器人100包括車體1，車體I具有車輪或履帶(圖中未示出)，使機(jī)器人能夠在地面上移動(dòng)。車體I上設(shè)有信號(hào)系統(tǒng)2，其包括激光發(fā)射裝置21和激光接收裝置22，激光發(fā)射裝置21能夠繞垂直于車體的軸線在水平方向360°以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，使得激光能夠不斷得向車體周圍掃射，同時(shí)發(fā)射裝置21發(fā)出的激光還能夠在垂直于車體的豎直方向周期性擺動(dòng)，使得激光在豎直平面內(nèi)形成扇形掃面區(qū)域(如圖3和4所示)。實(shí)現(xiàn)上述激光的掃射方式在現(xiàn)有技術(shù)中都有揭露，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用現(xiàn)有技術(shù)而實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，例如美國(guó)專利US6556598B1中揭露了一種實(shí)現(xiàn)方式，使得激光能夠同時(shí)在水平和豎直方向掃射。如圖2所示，機(jī)器人定位系統(tǒng)還包括一種反射裝置4，反射裝置4能夠?qū)⒔邮盏降募す夥瓷浠厝?，定位系統(tǒng)包含若干個(gè)反射裝置。反射裝置4包括主體41和反射件42，主體41為圓柱體，本實(shí)施例中，所述反射件42為反射膜，反射膜42成條狀，環(huán)繞設(shè)于主體41的表面，照射在反射膜上的激光能夠被反射回去。反射裝置4上可以具有不同數(shù)量的反射膜，相鄰反射膜之間具有一定的間隔43。如圖3和4所示，激光發(fā)射裝置21發(fā)出的激光EL在豎直平面內(nèi)形成一個(gè)扇形區(qū)域，當(dāng)激光EL照射到反射裝置4上時(shí)，反射膜42會(huì)將接收到的激光反射回去，形成反射光RL，因?yàn)閳D示反射裝置4上設(shè)有5個(gè)反射膜42，因此形成5條反射光RL。因?yàn)殚g隔43不能反射激光，而激光EL是豎直方向周期性掃射的，因此激光接收裝置22接收到5條反射光RL不是連續(xù)的，反射光RL之間具有一定的時(shí)間差，由此接收裝置22可以通過接收到的發(fā)射光RL輸出相應(yīng)的信號(hào)，例如，收到一次反射光則輸出一個(gè)高頻信號(hào)，表示為“1”，則上述接收裝置22收到反射光RL后輸出信號(hào)中有5個(gè)“1”，也就是每個(gè)反光膜對(duì)應(yīng)一個(gè)高頻信號(hào)，定位系統(tǒng)中的每個(gè)反射裝置設(shè)有數(shù)量不同的反射膜，因此每個(gè)反射裝置反射的激光數(shù)量也不同，接收裝置會(huì)輸出不同的高頻信號(hào)，機(jī)器人處理系統(tǒng)根據(jù)收到的高頻信號(hào)數(shù)與存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)反射裝置反射件數(shù)量對(duì)比就能判斷這是哪個(gè)反射裝置21。通過上述方式，機(jī)器人不用經(jīng)過復(fù)雜的程序運(yùn)算就能判斷出當(dāng)前掃描到的是哪個(gè)反射裝置，使機(jī)器人判斷更快速準(zhǔn)確。上述方式只是描述了本發(fā)明的原理和一種實(shí)施方式，只要其是以每個(gè)反射裝置不同的反射次數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)讓機(jī)器人判斷識(shí)別的，都在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0022]下面結(jié)合圖5和圖6描述本實(shí)施例機(jī)器人定位系統(tǒng)的定位方法，如圖5所示，移動(dòng)
機(jī)器人位于作業(yè)區(qū)域內(nèi)，在機(jī)器人周圍設(shè)有5個(gè)反射裝置，分別為M1、M2、M3、M4和M5，相應(yīng)
的Ml具有I個(gè)反射膜42，M2具有2個(gè)反射膜42，M3具有3個(gè)反射膜，M4具有4個(gè)反射膜，
M5具有5個(gè)反射膜。機(jī)器人車體I上的信號(hào)系統(tǒng)2發(fā)射和接收激光L。機(jī)器人所在二維坐
標(biāo)系的原點(diǎn)“O”是一固定點(diǎn)，通?？蓪C(jī)器人充電站所在位置設(shè)為“O”點(diǎn)，Y軸方向?yàn)榈卮?br> 場(chǎng)N極方向，垂直于地磁場(chǎng)N極方向的為X軸，由此M1-M5的坐標(biāo)分別可以表不為(XI, Yl)、
(X2，Y2)、(X3，Y3)、(X4，Y4)和(X5，Y5)。上述M1-M5的坐標(biāo)為已知，被存儲(chǔ)在機(jī)器人的存
儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)，同時(shí)，反射裝置M1-M5的反光膜數(shù)量也存儲(chǔ)在存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)。測(cè)量M1-M5坐標(biāo)的方
法有多種，現(xiàn)有技術(shù)中，如專利EP1450228B1揭露了一種確定反射裝置坐標(biāo)的方法，在此不
再贅述。機(jī)器人I還具有地磁裝置，其可以實(shí)時(shí)感應(yīng)地磁場(chǎng)方向，同時(shí)測(cè)出機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方向
與地磁N極的夾角角度。所述機(jī)器人I設(shè)有旋轉(zhuǎn)編碼器，其可測(cè)出激光方向與機(jī)器人運(yùn)動(dòng)
方向的夾角角度。本實(shí)施例機(jī)器人自主移動(dòng)過程中的定位方法如下，機(jī)器人在往C方向移
動(dòng)，在位置P時(shí)，假設(shè)P點(diǎn)坐標(biāo)為(X，Y)，此時(shí)激光接收裝置22收到反射裝置M2和M5反射
回的激光L2和L5 (由于激光速度極快，發(fā)射光和反射光線之間的角度差忽略不計(jì))，地磁
裝置測(cè)得C方向和N極的夾角為α，旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)得激光L2和C方向的夾角為Y，L5和C
方向的夾角為β。如前所述，接收裝置42接收到L2時(shí)輸出信號(hào)中有兩個(gè)高頻信號(hào)，接收到
L5時(shí)輸出信號(hào)中有五個(gè)高頻信號(hào)，處理系統(tǒng)根據(jù)得到的高頻信號(hào)數(shù)與存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)比
對(duì)就能確定掃描到的反射裝置為M2和Μ5，則關(guān)聯(lián)M2和Μ5即能讓機(jī)器人知道M2和Μ5的坐
標(biāo)值。通過上述測(cè)得的量，根據(jù)方程組
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)器人定位系統(tǒng)，包括可移動(dòng)的機(jī)器人和至少兩個(gè)反射裝置，所述機(jī)器人具有激光發(fā)射裝置和接收裝置，所述反射裝置能夠反射接收到的激光，其特征在于:所述反射裝置設(shè)有反光件，每個(gè)反射裝置上的反光件數(shù)量不同。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人定位系統(tǒng)，其特征在于:所述每個(gè)反射裝置上的反光件間隔設(shè)置。
3.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人定位系統(tǒng)，其特征在于:所述反射裝置布置在機(jī)器人作業(yè)區(qū)域內(nèi)或周邊。
4.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人定位系統(tǒng)，其特征在于:所述反射裝置具有圓柱形主體，所述反光件環(huán)繞在所述主體表面。
5.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人定位系統(tǒng)，其特征在于:所述激光發(fā)射裝置發(fā)出的激光能夠覆蓋單個(gè)反射裝置的所有反光件。
6.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人定位系統(tǒng)，其特征在于:所述激光發(fā)射裝置發(fā)出的激光在水平面周期性轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的機(jī)器人定位系統(tǒng)，其特征在于:所述反光件的材料為玻璃微珠。
8.一種反射裝置識(shí)別方法，包括可在作業(yè)區(qū)域內(nèi)移動(dòng)的機(jī)器人，所述作業(yè)區(qū)域內(nèi)或者周邊設(shè)有至少兩個(gè)反射裝置，每個(gè)反射裝置上設(shè)有數(shù)量不同的反光件，每個(gè)反射裝置具有的反光件數(shù)量都存儲(chǔ)在機(jī)器人存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)，所述機(jī)器人上設(shè)有激光發(fā)射裝置和接收裝置，激光接收裝置可接收所述反光件反射的激光，反射裝置識(shí)別方法為:當(dāng)激光發(fā)射裝置發(fā)出的激光掃到任一反射裝置時(shí)，激光接收裝置每接收到該反射裝置一次反射激光就輸出一個(gè)信號(hào):根據(jù)收到的信號(hào)數(shù)量機(jī)器人可直接確定當(dāng)前掃描到的為哪個(gè)反射裝置。
9.如權(quán)利要求7所述的反射裝置識(shí)別方法，其特征在于:機(jī)器人根據(jù)收到的信號(hào)次數(shù)與存儲(chǔ)系統(tǒng)中反光件數(shù)量比較，反射裝置的反光件數(shù)目與信號(hào)次數(shù)匹配的，掃描到的即為該反射裝置。
10.如權(quán)利要求7所述的反射裝置識(shí)別方法，其特征在于:所述反射裝置的坐標(biāo)為已知，并存儲(chǔ)在機(jī)器人存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)。
【文檔編號(hào)】G01S17/02GK103809184SQ201210447284
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月9日
【發(fā)明者】孔釗, 姜飛 申請(qǐng)人:蘇州科瓴精密機(jī)械科技有限公司