使用傳感器融合的環(huán)境內的定位的制作方法
【技術領域】
[0001] 本公開總體上設及標識移動平臺在環(huán)境中的姿態(tài)。更具體地講，本公開設及一種 形成并融合各自包括不確定性的度量的數據流W生成移動平臺在環(huán)境內的姿態(tài)估計的方 法和設備。
【背景技術】
[0002] 在一些情況下，可能可取的是有一種可像人一樣更自由地在環(huán)境內移動的移動機 器人。通常可用于幫助移動機器人在環(huán)境內移動的物理界標（例如，涂料、膠帶或磁體）可 約束移動機器人僅跟隨預定義的路線。另外，安裝該些類型的物理界標可能比期望的更耗 時和昂貴。為了在環(huán)境內更自由地移動，移動機器人可能需要執(zhí)行定位，該包括標識移動機 器人在環(huán)境內的姿態(tài)。如本文所用，"姿態(tài)"包括相對于參考坐標系的位置、取向或該二者。
[0003] 移動機器人可使用外部傳感器系統(tǒng)來執(zhí)行定位。然而，在一些情況下，移動機器人 與外部傳感器系統(tǒng)之間的視線可能被制造環(huán)境內的其它物體、機器人和/或人阻擋。作為 一個示例，在飛機制造環(huán)境中，當移動機器人在飛機的機翼下面、在機翼內部、在諸如起重 機或柱子的工廠物體附近和/或在限制區(qū)域中的操作時，視線可能喪失。一旦喪失視線，移 動機器人就可能停止接收姿態(tài)更新，并且可能需要暫停操作直至視線恢復為止。在沒有定 位的情況下，移動機器人可能無法如期望那樣精確地穿過環(huán)境進行導航。
[0004] 另外，在動態(tài)環(huán)境中，推車、飛機、工作站、車輛、設備平臺、其它類型的裝置、操作 員或者其一些組合可能移動。結果，移動機器人可能無法僅僅依賴于它的周圍來移動穿過 該種類型的環(huán)境或者充滿了雜物或者沒有有效分開或結構化的環(huán)境。目前可用的移動機器 人可能無法W期望的性能和效率的水平來操作或者在該些不同類型的環(huán)境中像期望那樣 安全地在人操作者周圍機動。
[0005] 另外，在一些情況下，用于定位的設備或裝置可能比期望的更昂貴、更大或者更 重。在某些情況下，W期望的精度水平執(zhí)行定位所需的處理可能比期望的更耗時或者需要 更多處理資源。因此，將可取的是有一種考慮了上述問題中的至少一些問題W及其它可能 問題的方法和設備。

【發(fā)明內容】

[0006] 在一個例示性實施方式中，一種設備可包括多個數據系統(tǒng)、修改器和姿態(tài)估計器。 所述多個數據系統(tǒng)可被配置為生成多個數據流。所述多個數據流可包括多個第一類型的數 據流W及多個第二類型的數據流。所述修改器可被配置為對所述多個第二類型的數據流 中的每一個應用概率分布，W形成多個修改的數據流。所述姿態(tài)估計器可由移動平臺機載 (onboard)，并且可被配置為接收并融合所述多個第一類型的數據流和所述多個修改的數 據流，W生成移動平臺相對于移動平臺周圍的環(huán)境的具有期望的精度水平的姿態(tài)估計。
[0007] 在另一例示性實施方式中，一種移動平臺可包括基座、與所述基座相連的控制器 W及與所述基座相連的移動系統(tǒng)。所述控制器還可被配置為從多個數據系統(tǒng)接收數據流， 其中數據流可包括多個第一類型的數據流w及多個第二類型的數據流。所述控制器可包括 修改器和姿態(tài)估計器。所述修改器可被配置為對所述多個第二類型的數據流中的每一個應 用概率分布，W形成多個修改的數據流。所述姿態(tài)估計器可被配置為接收所述多個第一類 型的數據流W及所述多個修改的數據流。所述姿態(tài)估計器還可被配置為將所述多個數據流 融合在一起W生成移動平臺相對于移動平臺周圍的環(huán)境的具有期望的精度水平的姿態(tài)估 計。所述移動系統(tǒng)可被配置為由所述控制器基于所述姿態(tài)估計來控制W使移動平臺在所述 環(huán)境內移動。
[000引在另一例示性實施方式中，可提供一種在環(huán)境內引導移動平臺的方法?？衫枚?個數據系統(tǒng)生成多個第一類型的數據流W及多個第二類型的數據流?？蓪λ龆鄠€第二類 型的數據流中的每一個應用概率分布，W形成多個修改的數據流。所述多個第一類型的數 據流W及所述多個修改的數據流可被融合W生成移動平臺相對于移動平臺周圍的環(huán)境的 具有期望的精度水平的姿態(tài)估計。
[0009] 所述特征和功能可在本公開的各種實施方式中獨立地實現或者可在其它實施方 式中被組合，其中進一步的細節(jié)可參照W下描述和附圖看出。
【附圖說明】
[0010] 例示性實施方式的特性帶來的新穎特征在所附權利要求書中被闡述。然而，通過 參考本公開的例示性實施方式的W下詳細描述并結合附圖閱讀，將最佳地理解例示性實施 方式W及其優(yōu)選使用模式、其它目的和特征，附圖中：
[0011] 圖1是根據例示性實施方式的框圖形式的環(huán)境的例示；
[0012] 圖2是根據例示性實施方式的框圖形式的多個數據系統(tǒng)的例示；
[0013] 圖3是根據例示性實施方式的機載的多個數據系統(tǒng)的組件W及機外（off-board) 的多個數據系統(tǒng)的組件的例示；
[0014] 圖4是根據例示性實施方式的制造環(huán)境的例示；
[0015] 圖5是根據例示性實施方式的移動機器人的例示；
[0016] 圖6是根據例示性實施方式的流程圖形式的生成移動平臺在環(huán)境中的姿態(tài)估計 的處理的例示.
[0017] 圖7是根據例示性實施方式的流程圖形式的在制造環(huán)境內引導移動機器人的處 理的例示；
[001引圖8是根據例示性實施方式的框圖形式的數據處理系統(tǒng)的例示；
[0019] 圖9是根據例示性實施方式的框圖形式的飛機制造和服務方法的例示擬及
[0020] 圖10是根據例示性實施方式的框圖形式的飛機的例示。
【具體實施方式】
[0021] 例示性實施方式認識并考慮到不同的因素。例如，例示性實施方式認識并考慮到 可能可取的是有該樣一種方法和設備，其能夠針對制造環(huán)境內的多個移動平臺更精確且快 速地執(zhí)行定位。另外，例示性實施方式認識并考慮到可能可取的是有該樣一種方法和設備， 其在移動機器人上生成移動機器人在環(huán)境內的姿態(tài)估計。
[0022] 因此，例示性實施方式提供一種利用傳感器融合在移動機器人上來生成移動機器 人的姿態(tài)估計的方法和設備。由例示性實施方式提供的方法和設備可減少生成姿態(tài)估計所 需的時間，同時增加估計的精度。另外，由例示性實施方式提供的解決方案可比一些目前可 用的解決方案更簡單并且更具成本效益。
[0023] 現在參照附圖，具體地講，參照圖1，根據例示性實施方式描繪了環(huán)境的例示。在此 例示性示例中，環(huán)境100可W是可使用多個移動平臺102的任何環(huán)境。如本文所用，"多個" 項目可W是一個或更多個項目。該樣，多個移動平臺102可包括一個或更多個移動平臺。
[0024] 在一個例示性示例中，環(huán)境100可采取正在制造對象103的制造環(huán)境101的形式。 對象103可采取多個不同的形式。例如（但不限于），對象103可采取n、蒙皮板（skin panel)、飛機的機翼、飛機的機身、建筑物的結構部件、部件的組裝件或者一些其它類型的 對象。
[0025] 如所描繪的，移動平臺104可W是多個移動平臺102中的移動平臺的一個實現方 式的示例。在此例示性示例中，移動平臺104可采取移動機器人106的形式。當然，根據實 現方式，移動平臺104可采取能夠至少部分地在環(huán)境100內自主移動的任何類型的平臺、結 構、裝置或對象的形式。
[0026] 如所描繪的，移動機器人106可包括基座108、移動系統(tǒng)110、多個工具112和控制 器114。移動系統(tǒng)110、多個工具112和控制器114可與基座108相連。如本文所用，當一 個部件與另一部件"相連"時，在描繪的示例中所述相連是物理相連。
[0027] 例如（但不限于），通過將第一部件（例如，移動系統(tǒng)110)固定到第二部件（例 如，基座108)、粘結到第二部件、安裝到第二部件、焊接到第二部件、緊固到第二部件和/或 W-些其它合適的方式連接到第二部件，第一部件可被視為與第二部件相連。第一部件還 可利用第=部件來連接到第二部件。另外，通過將第一部件作為第二部件的一部分和/或 作為第二部件的延伸來形成，第一部件可被視為與第二部件相連。
[002引移動系統(tǒng)110可用于使移動機器人106在環(huán)境100內移動。例如（但不限于），移 動系統(tǒng)110可用于使移動機器人106在環(huán)境101內移動。根據實現方式，移動系統(tǒng)110可 包括多個輪子、多個漉子、多個腿、多個全向輪化olonomicwheel)或者能夠提供移動的其 它類型的裝置中的至少一個。
[0029] 如本文所用，與一列項目一起使用的短語"……中的至少一個"意指可使用所列項 目中的一個或更多個的不同組合，可僅需要所列項目中的一個。所述項目可W是特定對象、 東西或類別。換言之，"……中的至少一個（者）"意指項目的任何組合，或者可從列表中使 用多個項目，但是并不要求列表中的所有項目。
[0030] 例如，"項目A、項目B和項目C中的至少一個"可意指項目A;項目A和項目B;項 目B;項目A、項目B和項目C;或者項目B和項目C。在一些情況下，"項目A、項目B和項目 C中的至少一個"可意指（例如，但不限于）兩個項目A、一個項目B和十個項目C;四個項 目B和走個項目C;或者一些其它合適的組合。
[0031] 在此例示性示例中，多個工具112可用于在環(huán)境100內執(zhí)行多個操作116。多個操 作116中的至少一個可對對象103執(zhí)行。多個操作116可包括（例如，但不限于）鉆孔操 作、緊固操作、砂光操作、涂裝操作、機加工操作、測試操作、成像操作或者一些其它類型的 操作中的至少一個。該樣，多個工具112可包括（例如，但不限于）鉆孔裝置、緊固裝置、砂 光工具、涂裝工具、流體分配系統(tǒng)、密封劑施加裝置、機加工裝置、銳削裝置、測試裝置、成像 裝置、掃描儀、標記器、筆、標簽施加器或者一些其它類型的工具中的至少一個。
[0032] 在此例示性示例中，控制器114可被配置為控制多個工具112中的至少一個的操 作。另外，控制器114可被配置為控制移動系統(tǒng)110。具體地講，控制器114可控制移動系 統(tǒng)110W使移動機器人106在環(huán)境100中沿著路徑117移動。路徑117可W至少部分地沿 著環(huán)境100的地面115。如本文所用，地面115可包括地板表面、橋面、由一個或更多個托盤 形成的表面、平臺表面、升降機地板、傳送帶表面、一些其它類型的表面或者其一些組合。
[0033] 路徑117可W是動態(tài)更新的路徑，因為隨著移動機器人106移動穿過環(huán)境100,控 制器114可更新路徑117。隨著移動機器人106移動穿過環(huán)境100,控制器114可更新路徑 117,W在W下至少一個方面幫助移動機器人106 ;例如（但不限于）避開障礙物、圍繞環(huán)境 100內新放置或移動的對象移動、對將由移動機器人106執(zhí)行的多個操作116的變化作出響 應、圍繞位于環(huán)境100中或者在環(huán)境100內四處移動的操作員機動、或者對環(huán)境100內的一 些其它類型的新情況或變化的情況作出響應?？刂破?14可使用定位來幫助對移動機器人 106進行導航。
[0034] 如所描繪的，控制器114可包括（例如，但不限于）姿態(tài)估計器118和修改器120。 姿態(tài)估計器118可生成移動機器人106的姿態(tài)估計122。姿態(tài)估計122可W是移動機器人 106在環(huán)境100內的姿態(tài)的估計。如本文所用，動機器人106的姿態(tài)可包括相對于環(huán)境100 的參考坐標系124的移動機器人106的位置或移動機器人106的取向中的至少一個。因此， 姿態(tài)估計122可包括相對于環(huán)境100的參考坐標系124的移動機器人106的位置估計121 和取向估計123中的至少一個。
[0035] 移動機器人106可被配置為在環(huán)境100中利用六個自由度來移動。因此，姿態(tài)估計 122可W是移動機器人106的六自由度化Do巧姿態(tài)的估計。在一些情況下，姿