專利名稱：一種用于移動機器人的制約系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動機器人的控制領(lǐng)域，特別是將移動機器人限制在指定區(qū)域內(nèi)進行工作的制約系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科技進步及機器人技術(shù)發(fā)展，在各領(lǐng)域出現(xiàn)了多種取代人工勞動的移動機器人。在現(xiàn)有技術(shù)中，考慮到安全因素或工作效率，有時候需要將移動機器人限制在特定區(qū)域內(nèi)進行工作，如家用清潔機器人和安防巡邏機器人。因此，有必要提供一種將移動機器人限制在一定區(qū)域內(nèi)進行工作的制約系統(tǒng)。對此，中國專利申請?zhí)枮镃N03103501.9中的專利文獻中揭示了一種用于機器人的定位和制約的方法系統(tǒng)，通過提供一個便攜式障礙信號傳送器沿一軸發(fā)射紅外信號，形成一個“虛擬墻”，移動機器人在接收到該信號后執(zhí)行回避該“虛擬墻”的動作，從而達到制約效果。然而該技術(shù)方案存在以下缺陷第一，便攜式信號障礙傳送器一直發(fā)射紅外信號， 需要提供持續(xù)電源，不符合現(xiàn)代的節(jié)能環(huán)保概念；第二，便攜式信號障礙傳送器的紅外信號會受到環(huán)境的影響，如太陽光或發(fā)射光過于強烈時，其制約效果不理想。針對專利CN03103501. 9的缺陷，中國專利號為CN200910(^8255. 8中的專利申請文獻中揭示了另外一種方案，通過在移動機器人工作區(qū)域的地面上鋪設(shè)感應條，在移動機器人底部上安裝接近感應開關(guān)，當移動機器人靠近感應條時，通過觸發(fā)接近感應開關(guān)使移動機器人執(zhí)行回避感應條的動作，進而達到制約效果。但該技術(shù)方案較為復雜，其實現(xiàn)成本也較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服背景技術(shù)中的缺陷，提供一種節(jié)能環(huán)保、有效制約且成本較低的用于移動機器人的制約系統(tǒng)。為了達到以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下—種用于移動機器人的制約系統(tǒng)，包括移動機器人和制約裝置，所述制約裝置為帶有特定圖案的標志物，所述特定圖案為兩組分別平行且呈一定角度排列的帶條，所述移動機器人上安裝有用于讀取標志物上特定圖案的圖像傳感單元，所述移動機器人在圖像傳感單元檢測到特定圖案后執(zhí)行一算法使其回避該標志物。在本發(fā)明的其中一個優(yōu)化方案中，所述帶條的寬度是相同的。進一步地，所述帶條之間的間距是相同的。進一步地，所述帶條之間的間距是呈周期性變化的。為了減少圖像傳感單元對標志物的誤判率，在本發(fā)明的另一個優(yōu)化方案中，所述帶條的寬度是呈周期性變化的。進一步地，所述帶條之間的間距是相同的。進一步地，所述帶條之間的間距是呈周期性變化的。
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本發(fā)明的兩組分別平行的帶條之間的夾角范圍為15° 90°，優(yōu)選方案為60°。本發(fā)明中的圖像掃描單元使用一維激光掃描頭。本發(fā)明中的圖像掃描單元的芯片采用ST公司的STM32F100V8，一維激光掃描頭采用 H0NEYWEEL 公司的 IS4813。對比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明揭示的用于移動機器人的制約系統(tǒng)的有益效果如下本發(fā)明用于移動機器人的制約系統(tǒng)的制約裝置為帶有特定圖案的標志物，通過安裝在移動機器人上的圖像傳感單元識別標志物上的特定圖案，然后使移動機器人回避該標志物。由于標志物不需要持續(xù)提供電能，因此具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點，此外，本發(fā)明制約系統(tǒng)的實施成本較低。


圖1是標志物只采用一組平行帶條的示意圖；圖2是本發(fā)明第一實施例中的標志物上的特定圖案的示意圖；圖3是圖像傳感單元對圖2中的特定圖案掃描后的輸出狀態(tài)圖；圖4是本發(fā)明第二實施例中的標志物上的特定圖案的示意圖；圖5是圖像傳感單元對圖4中的特定圖案掃描后的輸出狀態(tài)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
并對照附圖對本發(fā)明用于移動機器人的制約系統(tǒng)進行進一步詳細說明。本發(fā)明用于移動機器人的制約系統(tǒng)包括移動機器人以及制約裝置，其中，制約裝置為帶有特定圖案的標志物，其中，特定圖案為兩組分別平行且呈一定角度排列的帶條，移動機器人上安裝有用于識別標志物上特定圖案的圖像傳感單元。下面將說明特定圖案不采用一組平行帶條的原因請參考圖1，當圖像傳感單元沿著箭頭方向，也就是與帶條大致平行方向掃描時， 圖像傳感單元無法獲取相關(guān)信息或獲取不完全的信息，不會對移動機器人的控制系統(tǒng)發(fā)送相關(guān)指令，從而不能達到預期的制約效果。在接下來描述的兩個實施例中，圖像掃描單元的芯片采用ST公司的STM32F100V8 以及一維激光掃描頭，其中，一維激光掃描頭可采用H0NEYWEEL公司生產(chǎn)的激光掃描頭 IS4813。實施例1請參考圖2，本實施例中的標志物的特定圖案為兩組分別平行的帶條，兩組帶條兩端相連而不交叉，上下兩條帶條之間存在一定夾角，該夾角的優(yōu)選范圍為15° 90°，帶條的顏色為黑色，帶條之間為白色，當然，也可用其他顏色進行替換。本實施例中的黑色帶條的寬為1mm，長為20mm，相鄰兩條黑色帶條之間的距離為2mm，夾角為60°。當激光掃描頭以任意角度掃描圖案時，如圖2中的隨機掃描的方向A、方向B以及方向C所示，激光掃描頭的掃描線與兩組帶條總會相交，這樣激光掃描頭在掃描圖案時至少能夠掃到4條等距離的黑色帶條。當激光掃描頭在掃描圖2中的特定圖案時，根據(jù)被掃描的圖案上的明暗狀態(tài)輸出高低不同的狀態(tài)，其輸出狀態(tài)圖如圖3所示，移動機器人在激光掃描頭掃描到4條或者以上的黑色帶條時判定為檢測到特定圖案，然后通過一算法執(zhí)行轉(zhuǎn)向、后退等動作以回避標志物。通過調(diào)整黑色帶條的長度以及角度，可以調(diào)整激光掃描頭掃描到的黑色帶條的數(shù)量。受限于不同激光掃描頭的性能，可以這樣認為，黑色帶條的寬度與間距對于激光掃描頭能夠識別的范圍都是可行的。為了達到更好的抗干擾效果，黑色帶條之間的間距可呈周期性變化。本實施例中的移動機器人在激光掃描頭掃描到4條或者以上的黑色帶條時判定為檢測到圖案，此判定條件是為了使移動機器人具有一定的抗干擾能力而設(shè)定的。對于在沒有干擾的情況下，也可以將判定條件修改為“掃描到2條或者以上的黑色帶條時判定為檢測到圖案”，更改判斷條件對于系統(tǒng)功能沒有影響。實施例2請參考圖4、圖5為本發(fā)明的又一實施例，本實施例中的制約裝置抗干擾能力更強，誤判率更低，其與實施例1中的方案大體相同，不同的地方在于本實施例中的黑色帶條以1.2mm、lmm、0.8mm、0.6mm的寬度循環(huán)變化，移動機器人在隨機方向A’、方向B’以及方向C’任意一個方向進行掃描時至少能掃描到一個包含以下四種寬度的黑色條紋的信號，這四種黑色帶條的順序是1. 2mm-lmm-0. 8mm-0. 6mm、 Imm-0. 8mm-0. 6mm-1. 2mm>0. 8mm-0. 6mm-1. 2mm-lmm>0. 6mm-1. 2mm-lmm-0. 8mm,這四禾中寬度的黑色帶條經(jīng)激光掃描頭掃描后形成相應比例的數(shù)據(jù)，移動機器人在激光掃描頭掃描到其中一個包含這樣特征的信號后判定為檢測到圖案，然后通過一算法執(zhí)行轉(zhuǎn)向、后退等動作以回避標志物。同樣的，為了達到更好的抗干擾效果，黑色帶條之間的間距可呈周期性變化。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于移動機器人的制約系統(tǒng)，包括移動機器人和制約裝置，其特征在于所述制約裝置為帶有特定圖案的標志物，所述特定圖案為兩組分別平行且呈一定角度排列的帶條，所述移動機器人上安裝有用于讀取標志物上特定圖案的圖像傳感單元，所述移動機器人在圖像傳感單元檢測到特定圖案后執(zhí)行一算法使其回避該標志物。
2.如權(quán)利要求1所述的用于移動機器人的制約系統(tǒng)，其特征在于所述帶條的寬度是相同的。
3.如權(quán)利要求2所述的用于移動機器人的制約系統(tǒng)，其特征在于所述帶條之間的間距是相同的。
4.如權(quán)利要求2所述的用于移動機器人的制約系統(tǒng)，其特征在于所述帶條之間的間距是呈周期性變化的。
5.如權(quán)利要求1所述的用于移動機器人的制約系統(tǒng)，其特征在于所述帶條的寬度是呈周期性變化的。
6.如權(quán)利要求5所述的用于移動機器人的制約系統(tǒng)，其特征在于所述帶條之間的間距是相同的。
7.如權(quán)利要求5所述的用于移動機器人的制約系統(tǒng)，其特征在于所述帶條之間的間距是呈周期性變化的。
8.如權(quán)利要求1至7任意一項所述的用于移動機器人的制約系統(tǒng)，其特征在于所述兩組分別平行的帶條之間的夾角范圍為15° 90°。
9.如權(quán)利要求8所述的用于移動機器人的制約系統(tǒng)，其特征在于所述圖像掃描單元使用一維激光掃描頭。
10.如權(quán)利要求9所述的用于移動機器人的制約系統(tǒng)，其特征在于所述圖像掃描單元的芯片采用ST公司的STM32F100V8，一維激光掃描頭采用H0NEYWEEL公司的IS4813。
全文摘要
一種用于移動機器人的制約系統(tǒng)，包括移動機器人和制約裝置，其特征在于所述制約裝置為帶有特定圖案的標志物，所述特定圖案為兩組分別平行且呈一定角度排列的帶條，所述移動機器人上安裝有用于讀取標志物上特定圖案的圖像傳感單元，所述移動機器人在圖像傳感單元檢測到特定圖案后執(zhí)行一算法使其回避該標志物。由于本發(fā)明制約系統(tǒng)中的標志物不需要持續(xù)提供電能，因此具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點，此外，本發(fā)明制約系統(tǒng)的實施成本較低。
文檔編號G05D1/02GK102298388SQ201110243348
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者肖雙良 申請人:深圳市銀星智能電器有限公司