用于通过自主型机器人完全覆盖表面的方法和系统的制作方法
【专利说明】用于通过自主型机器人完全覆盖表面的方法和系统
[0001]本申请是2012年6月20日进入中国的PCT专利申请PCT/US2010/055740，国家申请号为201080058160.1的专利申请的分案申请。
[0002]对相关联申请的交叉参考和弓丨用
[0003]本申请要求2009年11月6日递交的美国临时申请N0.61/280，678的基于35USC § 119(e)的权益，通过参考将其全部内容结合于此。
技术领域
[0004]在此所披露的内容涉及在未知环境中的移动。
【背景技术】
[0005]通常必要或有用的是在未知环境或表面中导航或移动，以便通过移动装置横过(覆盖)该未知表面的全部或大致全部(如，当上油漆或清洗时)。用于在未知环境中的表面上建立覆盖路径的某些系统和方法是已知的。然而，这样的系统往往以对用户表现随机的方式移动(例如，可能使用户怀疑通过移动装置进行清洗的功效)，往往不能及时或有效地覆盖该表面的能够到达的部分，并且往往在视图覆盖更远的部分之前不能覆盖该表面的靠近该表面上的第一位置的能够到达的部分。一些传统系统还不能彻底覆盖该表面的周边(包括该表面的内部或部分内部的障碍的周边)。
【发明内容】
[0006]在本申请中讨论的某些实施例可以结合在2005年3月25日提交的作为美国专利申请2005/0213082的美国专利号N0.7，720, 554中披露的系统和方法使用，在此通过参考将其内容整体结合于此。同样，在本申请中讨论的某些实施例可以与在2009年4月24日提交的美国专利申请序列号12/429963中披露的系统和方法结合使用，在此通过参考将其内容整体结合于此。
[0007]所披露的是被配置为在表面上移动的移动装置，该移动装置包括:移动机构，被配置为将移动装置从包括第一位置和第一定向的第一姿势移动到包括第二位置和第二定向的第二姿势；映射模块，被配置为更新代表关于该表面的数据的地图，该地图将多个位置与一个或多个属性相关，所述属性包括足以说明“未探测”、“已横过”、“边缘”、“占用”的属性；初始化模块，被配置为建立包括初始位置和初始定向的初始姿势；第一区域覆盖模块，被配置为引起移动机构移动移动装置，从而覆盖至少部分地基于初始姿势的至少一个分量限定的第一区域，并且进一步被配置为引起映射模块更新所述地图；第二区域覆盖模块，被配置为引起移动机构移动移动装置，从而覆盖对应的至少一个附加区域，并且引起映射模块更新所述地图，其中第一区域和所述至少一个附加区域不重叠；边缘跟随模块，被配置为识别一个或更多个未被跟随的边缘，引起移动机构移动移动装置以跟随各个未被跟随的边缘，引起映射模块将已被跟随的边缘标记为已被跟随，并且使第三区域覆盖模块引起移动机构移动移动装置，从而在一个或更多个边缘被发现的区域被发现时覆盖这些边缘被发现的区域。
[0008]同样披露的是用于使用移动装置在表面上移动的方法，该方法包括下述步骤:至少基于在具有一个或更多个边界和包含一个或更多个障碍物的表面上的移动装置的第一姿势的分量，使用计算装置限定参考范围，第一姿势包括第一位置和第一定向；通过移动装置探测该表面的第一区域，第一区域是至少部分地基于第一姿势的分量确定的；在探测第一区域以后，通过移动装置探测该表面的至少一个第一附加区域；将关于该表面的信息的地图保持在计算机可读存储器中，其中该信息的至少一部分是通过探测第一区域和所述附加区域获得的；在地图的分析指示存在一个或更多个未被跟随的周边部分时，周边跟随一个或更多个未被跟随的周边部分:以及探测在周边跟随时发现的未探测的第二附加表面区域。
[0009]周边跟随步骤包括下述步骤:使移动装置移动到在作为未被跟随的第一周边部分上的第一位置；至少部分地依赖于用于确定如何跟随第一周边部分的一个或更多个传感器跟随第一周边部分；更新所述地图以指示被跟随的第一周边部分被跟随；以及用关于在跟随第一周边部分时横过的一个或更多个位置的附加信息更新所述地图。探测区域的步骤包括下述步骤:使移动装置在该区域中移动；当一个或更多个被发现的周边被识别时，更新所述地图以指示所述一个或更多个被发现的周边，所述周边包括表面边界和障碍物边界；以及更新所述地图以指示已经探测该表面的已横过部分。
【附图说明】
[0010]将结合附图将披露的方面说明如下，提供附图以说明和不限制所披露的方面。相同指示表示相同元件。
[0011]图1是说明可以用于在诸如表面的未知区域上移动的一个实施例的过程的示例的流程图。
[0012]图2是说明如在执行在图1中图示的过程时可以用于覆盖区域的实施例的过程的示例的流程图。
[0013]图3是说明如在执行在图1中图示的过程时可以用于跟随周边的实施例的过程的示例的流程图。
[0014]图4说明可以包括移动装置的实施例的一些部件。
[0015]图5A-5C说明如在执行在图2中图示的过程时可以用于在区域中或者沿着周边移动的实施例的过程的示例的流程图。
[0016]图6说明在此所使用的一些术语，例如沿着“区域”中的“行”的“蜿蜒”的示例。
[0017]图7-14说明将诸如在图1-3和图5中图示的这些过程示例性地应用到示例环境。
[0018]图15A-15B说明区域的动态调整大小的示例。
[0019]图16图示推迟的移动的示例。
[0020]图17图示受限覆盖的示例。
[0021]图18A-18D图示重叠覆盖的示例。
【具体实施方式】
[0022]在此所描述的是用于使诸如移动装置(例如，机器人地板清洁装置)之类的目标在诸如未知环境之类的环境中移动的方法和系统。某些实施例可以使用这种移动以完全地覆盖或大致覆盖暴露的环境或环境的一部分(例如，铺有地毯或没铺地毯的地板)。
[0023]在此公开的一些方法和系统促进技术在下述方面的发展水平，即移动装置获得有关其在环境中的相对位置和定向(姿势)的信息的情况下如何能够在这种环境中移动，任选地在没有该环境的布局的先验知识的情况下。按照在此披露的一定的方法和系统配置的移动装置移动从而覆盖或大致覆盖环境(例如，横过在诸如地板之类的环境中的所有或几乎所有能够横过的位置，不包括因为障碍物不能够横过的部分，如家具、宠物、人、楼梯等项目)。
[0024]根据在此公开的方法和系统配置的另一个示例的移动装置可预见地实现环境的这种覆盖(例如，其倾向于以有组织的方式在单独的覆盖工作时在环境中跟随相同或大致相同路线，或倾向于以有组织的方式在单独的覆盖工作时以相同或相同的时间量完成环境的覆盖或大致覆盖)。这具有附加的可选益处，即使观看移动装置的操作的用户详细移动装置正以有组织的方式彻底地执行其任务。此外，因为以可预见的方式进行某些实施例，如果用户需要在由移动装置在其上操作的表面上走过，用户可以预测在不久的将来(例如，在下一分钟中)移动装置将不会被横过哪些区域，并且选择该区域走过。
[0025]根据在此公开的方法和系统配置的移动装置的又一个示例以与传统装置相比减少的时间量实现表面或其他环境的完全覆盖或大致完全覆盖(假设传统装置可以以与所述又一个示例相同的速度移动)。
[0026]一些披露的实施例可以有选择地实现这些结果，同时使用价格相对低廉的计算资源，如处理能力、存储和时间，以使在此披露的功能性可以以相对紧凑的移动装置获得和/或其可以以负担得起的大众市场消费品分布，包括执行超出移动之外的附加功能的产品。
[0027]定义
[0028]在此处的说明书全文中，“定位”可以包括确定环境中的目标的位置和该目标的定向两者。位置和定向的结合被称为“姿势”。
[0029]“移动”是广义术语，并且被以对本领域技术人员来说普通和惯常意义给出(S卩，其不限于特殊的或专用的含义)，并且包括但不限于，确定路线，诸如从源位置到目标位置的路线，并且按照这条路线在环境中移动(“横过”)。可以非限定性地通过在轮子或履带或类似物上移动、通过飞行或滑翔、通过游泳或漂浮、通过逻辑地移动通过虚拟空间、通过挖掘通过材料等等执行横过。当移动装置在环境中或环境的一部分中移动时，所述环境中或环境的该部分中的位置可以被“覆盖(covered) ”或“横过(traversed) ”或“探测(explored) ”或“移动(navigated)”。
[0030]“覆盖”是广义术语，并且被以对本领域技术人员来说普通和惯常意义给出(S卩，其不限于特殊的或专用的含义)，并且包括但不限于，横过环境的从初始位置能够横过和可到达的所有或几乎所有位置；横过足够多这样的位置，从而所有或几乎所有这些位置可以由被配置为执行操作的移动装置在其上操作；诸如此类。“覆盖” 一词也可应用于环境的一部分。环境或其部分可以被视为“覆盖”时的说明性示例包括如果至少100%、95%、90%、85%或一些其他的阈值百分比或比例的能够横过的位置被处理(例如，在其上横过或操作)，或如果阈值量被覆盖或不覆盖。例如，真空吸尘器在它至少已经横过100平方英尺的阈值时，如80、85、90、95或99，则它可能被视为已经覆盖具有100平方英尺可到达表面的房间(例如，不是由于障碍物而难以接近的表面，如家具项目、宠物、人、台阶等)。或者，如果少于可到达地板的平方英尺的阈值数没有被清扫(诸如1、5、10或100)，则可以将示例性清扫装置视为已经覆盖该地板，而不管可到达地板的总量。在一些应用中，如扫地或吸尘，可能特别重要的是，移动装置进行该环境的包括其“周边”的部分的明确覆盖。例如，扫地和吸尘往往导致碎片聚积在墙壁、家具或其他障碍物附近。对于其他应用，例如分散种子或洗涤剂，可能没有必要明确地覆盖环境的周边，只要该环境大体上被覆盖。
[0031]为方便起见，此披露的大部分以“移动装置”或“移动目标”的术语表示。然而，所述披露的方面可以一般地用于使任何类型的目标移动，并且本领域技术人员会明白此披露如何可以应用到其他目标，包括没有独立地移动的那些(如由别的东西运输或承载的那些)。以说明和不限制的方式，移动装置可以是自动型、半自动型或远程指挥的地板清洁装置(例如，清扫装置、真空吸尘器、割草机和/或擦洗机)、运载车辆(例如，在建筑中传递邮件、在医院或宿舍等中传递食品等等)、或监控车辆(如污染或杂质检测仪、安全监控仪)。移动装置可以配备有一个或多个驱动马达，其驱动一个或多个轮子、履带或其他这种装置，其中驱动马达可以在执行存储在非暂时性存储器(如，其在目标断电时或在其他一些数据被覆盖或擦除时保持)中的程序的计算装置的控制下。移动装置可以被配置为了移动而移动，或者其可以被配置为执行其它任务，包括但不限于上面提到的那些，以及重新编码(视频、音频、和/或其他数据)、拖地、修剪、切割、分配(例如，油漆、密封剂、种子、化肥或游泳池清洁剂)O移动装置可以是机器人，其被配置为执行任何这些功能和/或其他功能。总之，“移动目标”和“移动装置”是广义术语，并且被以它们的对本领域技术人员来说普通和惯常意义给出(即，它们不限于特殊的或专用的含义)，并且包括但不限于上面提到的示例。
[0032]“环境”是广义的术语，并且被以其对本领域技术人员来说普通和惯常意义给出(即，它们不限于特殊的或专用的含义)，并且包括但不限于单个房间、多间房间、走廊、汽车内部、草坪、农田、庭院、屋顶、人行道、道路、一定量的水或流体、游泳池、地板、天花板、墙壁、非封闭和部分封闭的室外空间、前述的部分等等。
[0033]“表面”是广义的术语，并且被以其对本领域技术人员来说普通和惯常意义给出(即，它们不限于特殊的或专用的含义)，并且包括但不限于该环境的移动装置移动或尝试移动通过的部分，如地板、墙壁、天花板、地面、栅栏、室内装饰、顶部、底部、侧面、外部等等。表面不需要是平面或大致平面，但可以包括，例如，环境的内部空间(例如，在这种表面上移动包括在三维中在那个表面中移动)。
[0034]通常情况下，表面具有一个或多个边界。“边界”是广义的术语，并且被以其对本领域技术人员来说普通和惯常意义给出(即，它们不限于特殊的或专用的含义)，并且包括但不限于，地板的如由墙壁建立的或模制的限定边界，如由预定的尺寸设置的表面的限定边界(例如，表面可以被限定为5米X6米X4米，或者为具有位于特定位置处的中心和限定的半径的圆形)，如基于移动装置的性能建立的表面的限定边界(例如，因为当其移动超越某些位置时其功率或定位信号降低到阈值以下)等等。应被理解，除非上下文另有所指，否则边界可以是“虚拟”边界(例如，由移动装置限定)，而不是物理屏障。
[0035]“占用地图”或“地图”是将环境或表面中的位置与关于该位置的信息和属性相关联的逻辑结构。“占用地图”是广义的术语，并且被以其对本领域技术人员来说普通和惯常意义给出(即，它们不限于特殊的或专用的含义)，并且可以被以广泛范围