机器人清扫装置的制造方法
【专利摘要】一种机器人清扫装置，包括本体、被配置成从该机器人清扫装置的附近获取数据的障碍物检测装置。该机器人清扫装置还包括推进系统、清扫件，该推进系统被配置成驱动该机器人清扫装置穿过待清扫的表面，其中，设置处理单元以从由该障碍物检测装置获取的所述数据中提取至少一个特征、将得到的特征与存储的特征进行比较、并且当得到的特征与存储的特征之一匹配时推断该机器人清扫装置的位置。
【专利说明】
机器人清扫装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种机器人清扫装置，并且涉及该机器人清扫装置的运行和教导方法以进行识别、并使特定类型的标记及其特征与特定的区域或房间相关联并且相应地控制其运行。
[0002]背景
[0003]本领域已知机器人真空吸尘器，例如像机器人真空吸尘器。通常，机器人真空吸尘器装备有呈电机形式、用于使吸尘器在有待清扫的表面上移动的驱动安排。机器人真空吸尘器进一步装备有呈用于引起自主行为的一个或多个微处理器和导航装置的形式的智能，从而使得机器人真空吸尘器能够自由地来回移动并且清扫呈例如房间形式的空间。
[0004]在许多技术领域中，希望使用具有自主行为的机器人，使得它们可以在空间周围自由地移动而不与可能的障碍物碰撞。
[0005]希望支持机器人真空吸尘器的导航和定位，尤其是位于有待清扫的复杂环境和表面内。因而可通过使用人工标记或人工界标来改进导航和定位。
[0006]举例而言，具有或多或少地自主地对其中具有家具例如桌椅以及其他障碍物例如墙和楼梯的房间进行真空吸尘的能力的机器人真空吸尘器在本领域中是存在的。传统地，这些机器人真空吸尘器通过使用例如超声波或光波或激光束在房间内导航。另外，这些机器人真空吸尘器典型地必须补充带有额外的传感器，例如楼梯传感器、墙壁追踪传感器和各种应答器以准确运行。这种传感器是昂贵的并且影响机器人的可靠性。
[0007]大量的现有技术机器人真空吸尘器使用了一种被称为同时定位与地图制作(SLAM)的技术。SLAM涉及的问题是构建移动式机器人真空吸尘器的未知环境的地图而同时使用该地图在该环境中导航。这典型地与水平扫描激光器相组合以用于测量。另外，使用测程法来提供机器人的大致位置，如通过机器人的轮子的移动所测量的。
[0008]US 2002/0091466披露了一种移动式机器人，该移动式机器人具有指向房间天花板以用于识别该天花板上的基线标志的第一相机以及用于朝向障碍物发出线性光束的线激光器、用于识别来自该障碍物的反射线性光束的第二相机。这个线激光器发出直线形式的在该移动式机器人的前方水平地延伸的光束。
[0009]在天花板上使用基线标志以及在天花板上使用标记一般会产生某些缺点。首先，机器人将需要两个相机，至少一个相机朝向天花板向上“看”，另一相机在移动方向上看、并且由此从水平线激光器在激光束的方向上看，这是昂贵的并且使机器人的构建复杂化。进一步地，使用者必须使用椅子或梯子在天花板上定位至少一个基线标志。
[0010]另外，如果机器人真空吸尘器只能在待清扫表面内依靠天然界标或标记，或者如果环境太过乏味、过于重复而由此环境的特征不够丰富，机器人清扫装置在导航过程中以及当其试图辨别其当前位置时可能遇到问题。
[0011]更为困难的是将特殊信息传达至机器人清扫装置。
[0012]概述
[0013]本发明的目的是解决上述问题并且提供一种机器人清扫装置，该机器人清扫装置可以自身准确地导航和定位、可以高效使用并为使用者提供高度灵活性。
[0014]本发明的进一步的目的是提供一种机器人清扫装置，该机器人清扫装置支持通过充电站对其进行高效再充电、并且使得机器人清扫装置易于找到和识别充电站。
[0015]本发明的另一个目的是提供易于构建的机器人清扫装置的教导和运行方法，这些方法增强了机器人清扫装置执行的清扫的可编程性并且随后增强了清扫操作的精确度。
[0016]通过如在独立权利要求中所述的机器人清扫装置以及机器人清扫装置的教导和运行方法解决了上述目的。
[0017]在此披露的是一种机器人清扫装置，包括本体、被配置成从该机器人清扫装置的附近获取数据的障碍物检测装置。该机器人清扫装置还包括清扫件和推进系统，所述推进系统被配置成驱动机器人清扫装置穿过待清扫表面，其中，设置处理单元被安排成从由障碍物检测装置获取的所述数据中提取并得到至少一个特征并将得到的特征与存储的特征进行比较、并且当得到的特征与存储的特征之一匹配时推断该机器人清扫装置的位置。
[0018]在此还在本发明的实施例中披露了一种机器人清扫装置，该机器人清扫装置包括本体、三维(3D)传感器系统形式的障碍物检测装置，所述3D传感器系统包括被配置成记录机器人清扫装置的附近的至少一部分的图像的相机。该3D传感器系统和该相机分别产生了机器人清扫装置的附近的以记录的图像的形式的数据，从中该处理单元被配置成从所述图像中提取至少一个特征以得到特征及其位置、将得到的特征与存储的特征执行比较、并且当得到的特征与存储的特征之一匹配时推断该机器人清扫装置的位置。
[0019]存储的特征可被存储在数据库中，该数据库与该障碍物检测装置的处理单元整合或至少是与其连接。
[0020]该障碍物检测装置可包括3D传感器系统，该3D传感器系统可能是激光扫描仪、相机、雷达等等。
[0021]该机器人清扫装置因而可通过不断地观察和记录其附近、同时在待清扫表面上到处移动来执行清扫操作。当其许多得到的特征之一与一个存储的特征匹配时，该机器人清扫装置可基于与存储的特征相关联的指令来执行操作。因此，其能够将存储的特征(例如“厨房”)与指令“不要清扫”相关联，这样一旦其所得到的特征之一与特定的存储的特征“厨房”匹配，该机器人清扫装置就不会清扫厨房。存储的特征“厨房”可由特定的人工3D标记获得，或通过从冰箱、灶具等识别特定的特征而获得。
[0022]该3D传感器系统可包括被配置成记录该机器人清扫装置的附近的图像的相机装置；以及被配置成照亮机器人清扫装置的所述附近的第一垂直线激光器和第二垂直线激光器。该处理单元还可被构造成以从所记录的图像中获得位置数据。
[0023]3D标记或垂直标记可以是天然标记或人工标记。
[0024]这些得到的特征和存储的特征可从3D标记中获得。3D标记的位置以及由此机器人清扫装置的位置也可从记录的图像中获得。
[0025]一旦该机器人清扫装置建立了待清扫表面的地图，它将开始记起或得到存储的特征以及相关联的房间所处的位置，并且使用者可命令该机器人清扫装置清扫“浴室”，这样将引导该机器人清扫装置直奔浴室并清扫浴室。
[0026]在此还披露了机器人清扫装置的教导方法，该方法包括以下步骤:
[0027]-向该机器人清扫装置提供关于标记的信息；
[0028]-从每种类型的标记中获得特征，存储所生成的特征，并且通过安排在该机器人清扫装置上的界面来为特定的房间或区域指派存储的特征；
[0029]-对与指派标记的特定区域相关的标记进行定位;并且
[0030]-用指派给各存储特征的指令对该机器人清扫装置进行编程。
[0031]在教导阶段之后，该机器人清扫装置的可通过自主地移动、识别定位标记并得到其特征和其位置以及对应的指定区域、将得到的特征与存储的特征进行比较、并且当得到的特征与存储的特征之一匹配时根据指派给所述的存储特征之一的指令来控制其运行或移动，从而开始清扫。
[0032]该方法使得使用者易于安装该机器人清扫装置并对其进行设置，以便其可以基本上是从设置完成后即可有效地运行。当该机器人清扫装置被设为教导模式时可进行的教导阶段是较短的，而且能够使使用者易于控制清扫过程。例如使用者能够告诉机器人清扫装置在某一时间不要对被限定为“厨房”、“卧室”或“浴室”的特定的区域或房间进行清扫，因为您可能不希望您的机器人清扫装置晚上在卧室里或者当早上做准备时在浴室里。机器人清扫装置的其他禁入区域(如楼梯)也可以教给该机器人清扫装置，以便当其看到例如指派给名为“楼梯”的特定区域的特定的垂直标记时不会再走过去。可以为每一个存储的特征指定相应的指令，在楼梯的情况下，该指令可以是“转向”或“不要去”。
[0033]可以在工厂里使用3D标记来完成教导阶段。每一个3D标记则需要加上标签“厨房”、“浴室”、“卧室”、“办公室”、“起居室”等等，以便使用者只需要在相应房间的入口处安装3D标记。在定位3D标记之后，使用者则可接通机器人清扫装置，这样使该机器人清扫装置开始移动和清扫、并且同时了解其环境或待清扫表面以及3D标记的位置及其相应的存储特征。
[0034]在此披露了机器人清扫装置的另一种运行方法，该运行方法包括以下步骤:
[0035]-通过障碍物检测装置从该机器人清扫装置的附近获取数据；
[0036]-通过障碍物检测装置从所述数据中提取至少一个特征以得到所述特征及其位置;并且
[0037]-将得到的特征与存储的特征进行比较;并且
[0038]-当得到的特征与存储的特征之一匹配时，根据指派给这些存储的特征之一的指令控制该机器人清扫装置的运行。
[0039]该方法允许执行定制清扫并提高清扫操作的效率。
[0040]获取的数据的形式可以是房间的图像、图片、地图、3D呈现等等。
[0041]在一个实施例中，该至少一个特征可以由具有预定垂直偏移量的至少两个反射元件来得到。
[0042]这两个反射元件可用于对被配置成对机器人清扫装置进行充电的充电站的途径进行标记，或其可被用于直接对充电站进行标记。
[0043]这种垂直偏移量可被选择为在Icm到1cm的范围内，优选地是2cm至，更优选地是3cm0
[0044]这样可易于通过机器人清扫装置分别识别反射标记及其偏移量。
[0045]上述的所得到的特征可以是从垂直设置的条形码中得到的。
[0046]在机器人清扫装置的一个优选的实施例中，该障碍物检测装置可包括该3D传感器系统、以及被配置成对该机器人清扫装置的附近进行照明的至少一个线激光器。
[0047]该线激光器通过对该机器人清扫装置的附近进行照明来提高该3D传感器系统的记录质量和图像质量。
[0048]在实施例中，该至少一个线激光器可以是垂直线激光器。
[0049]这样有利于建立机器人清扫装置的运行环境的3D地图。
[0050]在实施例中，该机器人清扫装置的障碍物检测装置被配置成记录3D物体标记的图像并从至少一个标记中获得和得到至少一个特征。
[0051]3D标记可优选地是至少部分地对称的3D物体标记，以便它们从待清扫表面的不同水平方向上寻找该机器人清扫装置的三维标记。
[0052]这些至少部分地对称的3D物体标记可以是完全对称的。
[0053]使用3D物体标记改进了该障碍物检测装置的识别，并且因而改进该3D传感器系统和该处理单元的识别。
[0054]各种类型的不同垂直标记可被配置为垂直和/或水平标记的模组，这些标记可以根据应由该机器人清扫装置进行清扫的表面的大小和几何形状而延伸。
[0055]有可能这些3D物体标记是日常用品，如对称的落地灯、对称的国际象棋棋子、对称的花瓶、对称的衣帽架、对称的烛台等。
[0056]这可能创造机会来使用设计目标作为机器人的不同垂直标记。因为该机器人清扫套件被设计为家用电器，使用日常用品作为垂直标记能够使技术清扫套件与设计特征或家具特征结合，借此使用这些设计特征并内置于实际技术器具中。
[0057]用作垂直标记的日常用品可需要具有独特的对称形状而易于被机器人识别。
[0058]3D标记可以是较小的独立3D物体标记，其被配置成被胶粘在或贴附在如墙壁或家具等垂直延伸的物体上。
[0059]如果使用者不希望用较大的独立式3D物体(如高花瓶、衣帽架等)作为垂直标记，可以使用能胶粘或贴附到墙壁上的较小的独立3D物体。这些小的3D物体可以具有5cm至20cm的高度，可以小心地紧挨着贴附在电源插座上，较为接近地面。这些3D物体或3D人工标记因而可被安装在离地面0cm-50cm的范围内。
[0060]这些3D标记或物体可被配置成贴附到靠近入口，如门、大门或走廊，以便为机器人清扫装置“显示”要进入哪个区域或房间。
[0061]在另一个实施例中，该处理单元可包括用户界面，该用户界面被配置成从用户接收与从至少一个3D物体标记获得的至少一个得到的特征有关的输入值，用以生成存储的特征。
[0062]该用户界面还可用于给该机器人清扫装置下命令并对其进行编程。
[0063]在另一个实施例中，该障碍物检测装置可包括第二垂直线激光器，由此第一垂直线激光器和第二垂直线激光器是相对于该3D传感器系统横向排列的。
[0064]第二垂直线激光器可提高该障碍物检测装置识别垂直标记的能力。这些垂直线激光器的横向定位可以更好地对照相机的操作角度进行照明。
[0065]进一步地，该垂直线激光器可包括振荡的或垂直旋转的激光束，其以高频率振荡或旋转，以便所述线激光器创建了垂直激光平面，该垂直激光平面垂直地投射垂直激光线穿过空间或房间。
[0066]上述的机器人清扫装置的运行方法还可包括以下步骤:在非常靠近不同房间的入口处安装不同类型的标记，该机器人清扫装置被配置成从至少一个安装的标记中识别并得到特征及位置、并且根据被指派到至少一种类型的标记的已知特征的指令来控制其运行或移动。
[0067]有利的是，该方法还包括以下步骤:安装充电站以及非常靠近该充电站安装独特的充电站标记，该机器人清扫装置被配置成识别并得到该独特的充电站标记及其特定的特征以便设法找到该充电站。
[0068]如上所述，使用独特的充电站标记提高了机器人清扫装置设法找到充电站的能力。该独特的充电站标记还可帮助该机器人清扫装置更好地对其自身进行定位，以便实际连接到该充电站。
[0069]此外，该方法还可包括以下步骤:通过该界面对该机器人清扫装置的处理单元进行编程和教导，以便每次仅清扫特定的区域或房间中的一些或一个。
[0070]这样给予了用户高度灵活性，并且她/他可根据其需要来调节该机器人清扫装置。该用户界面还可提供定时器等的功能，从而该机器人清扫装置例如在间进行清扫或者不进行清扫。
[0071]要注意的是，本发明涉及在权利要求书中所引用的特征的所有可能组合。在学习所附权利要求书和以下说明时，本发明的另外的特征和优点将变得清楚。本领域技术人员认识到，本发明的不同特征可以进行组合以产生除以下所描述的实施例之外的其他实施例。
[0072]除非明确说明，在此所披露的任何方法的步骤不必按照所披露的精确的顺序执行。
[0073]进一步地，在此所述的可识别的、可发现的、显著不同的等术语是指机器人清扫装置的能力，而不是人眼的能力。
[0074]附图简要说明
[0075]现在将以举例方式通过参考附图来描述本发明，在附图中:
[0076]图1a示出了安装了包括根据本发明的机器人清扫装置的机器人清扫套件的表面；
[0077]图1b至图1g示出了展示不同类型的不同人工垂直标记的图1a的放大部分，这些标记可与根据本发明的机器人清扫装置一起用在该机器人清扫套件中；
[0078]图2更详细地示出了根据本发明的机器人清扫套件的机器人清扫装置的顶视图，其中某些零件被移除；
[0079]图3示出了根据本发明的机器人清扫套件的机器人清扫装置的正视图；并且
[0080]图4示出了在安装以前的根据本发明的机器人清扫套件。
[0081 ] 详细说明
[0082]现在将参照这些附图在下文中更全面地说明本发明，在附图中示出了本发明的某些实施例。然而本发明可以采用许多不同的形式来实施，并且不限制于在此阐述的实施例；而是，这些实施例是以举例方式提供的，这样使得本披露将变得全面和完整，并且将向本领域技术人员充分地表达本发明的范围。贯穿本说明书，相同的数字指代相同的元件。
[0083]现在参照示出了本发明的示例性实施例的附图，机器人清扫套件或系统I包括机器人清扫装置2和模块化的人工垂直标记组4，如图4中展示的。机器人清扫套件I还包括被配置成为机器人清扫装置2的电池(未展示)再充电的充电站6。
[0084]机器人清扫装置2包括3D传感器系统12形式的障碍物检测装置，该障碍物检测装置包括可以是水平线激光器或垂直线激光器的第一线激光器和第二线激光器8、10以及相机装置13。该机器人清扫装置还可包括处理单元14、包括主动轮16的推进系统20、本体18和清扫件22，如图2和图3最佳展示的。第一线激光器和第二线激光器8、10可优选地是垂直线激光器8、10，并且它们是相邻地、但与相机装置13偏移地安排的，并且被配置成其照明高度和宽度大于机器人清扫装置2的高度和宽度。进一步地，相机装置13的角度小于第一线激光器和第二线激光器8、10照亮的空间以便确保相机装置13是最佳使用的。相机装置13被配置成每秒钟拍摄并记录多个图像。这些图像的数据，即由该障碍物检测装置从该机器人清扫装置附近获取的数据，可由处理单元14提取，并且数据可被保存在与处理单元14连接或一体形成的电子存储介质50上。
[0085]推进系统20可以(可替代地，是主动轮16)包括履带牵引装置、甚至是胡佛(hoover)工艺系统。
[0086]清扫件22可包括刷辊、地板拖把、清扫口。在机器人清扫装置2是机器人清扫装置的情况下，清扫件22还可包括连接至清扫口的抽风机。
[0087]如图2中最佳展示的，机器人清扫装置I的推进系统20包括两个主动轮16。主动轮16可被配置成通过推进系统20的驱动器11、11’彼此独立地移动。每个主动轮16可包括一个驱动器11、11’。推进系统20可连接至处理单元14或者控制工具，因而这两个驱动器11、11’可连接至该处理单元或控制工具。每个驱动器11、11’还可包括用于相应的主动轮16的悬架和齿轮箱。
[0088]第一垂直线激光器和第二垂直线激光器8、10被配置成通常是在机器人清扫装置2的移动方向上对机器人清扫装置2附近进行扫描(优选地是垂直扫描)。第一线激光器和第二线激光器8、10被配置成发出照亮家里或房间的家具、墙壁及其他物体的激光束。3D传感器系统12和相机装置13分别拍摄并记录图像，并且处理单元14可通过拼接并对机器人清扫装置2覆盖的距离进行测量来创建机器人清扫装置2运行的周边环境的图像或布局，同时机器人清扫装置2运行。机器人清扫装置2因而被配置成通过运行/清扫来了解其环境或者周边的事物。
[0089]参照图3，设置了以一个或多个微处理器形式实现的处理单元14来执行被下载到与该微处理器相关联的合适的存储介质50中的计算机程序，该存储介质例如是随机存取存储器(RAM)、闪速存储器或硬盘驱动器。处理单元14被设置成在该包含计算机可执行指令的适当计算机程序被下载至存储介质50并且被处理单元20执行时实施根据本发明多个实施例的方法。存储介质50还可以是包含该计算机程序的一种计算机程序产品。可替代地，该计算机程序可以通过合适的计算机程序产品例如数字化通用磁盘(DVD)、光盘(CD)或者记忆棒而传递至存储介质50。作为另外一个替代方案，该计算机程序可以通过网络下载至存储介质50。该处理单元14可以替代地以数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等的形式来实施。
[0090]关于图3，为了说明的目的，该障碍物检测装置和3D传感器系统12与机器人清扫装置2的主体18分开。然而，在一种实际实现方式中，3D传感器系统12可能与机器人清扫装置2的主体18整合，以尽量减小机器人清扫装置2的高度，由此使得其在障碍物(例如沙发)的下方穿过。
[0091 ] 模块化垂直标记组4包括多个不同类型的人工标记24b_24g。模块化垂直标记组4可包括多对相同类型的标记24b-24g，这些对相同类型的垂直标记24b-24g可以安装在引入房间的门框的每一侧上，如图1a中展示的。在门框的每一侧上安装两个标记24b-24g的机器人清扫装置2的定位可能是有利的；然而还有可能在门框旁边或门框上只安装一个垂直标记24b_24g。
[0092]机器人清扫装置2及其处理单元14可分别识别并存储在第一激光器和第二激光器
8、10照亮不同类型的垂直标记24b-24g时形成的至少一个特征或特点。然而第一激光器和第二激光器8、10不必产生所述特征，有可能不需要第一激光器和第二激光器8、10即可从标记24b-24g或待清扫的表面52内的其他物体中获得特征。该特征包括从在3D传感器系统13拍摄照片而同时机器人清扫装置2到处移动时生成的图像中提取的数据。这在图1a中最佳展示。机器人清扫装置2由此被配置成了解、识别并存储其环境的各种不同的特征。安装的标记24b-24g是靠着墙壁装配的。
[0093]优选地，可以从垂直标记24b_24g中提取并存储多个特征。从垂直标记24b_24g中得到越多的特征或特点，该机器人清扫装置就可更好地识别和辨认人工标记24b-24g。
[0094]为了教导机器人清扫装置2记录和识别各种不同的标记24b_24g及其特征，机器人清扫装置2可定位在垂直基准表面的前方，于是使用者可一个接一个地临时安装标记24b-24g。然后由障碍物检测装置拍摄每种类型的标记24b-24g的图像，分析该图像，并且得到至少一个特征并存储在例如位于存储介质50上的数据库中。存储在数据库中的得到的特征形成了一个存储特征。因而每一种不同类型的标记24b-24g在数据库中具有至少一个相关联的存储特征。在数据库中对于每一种不同类型的标记24b-24g有一个以上的存储特征。
[0095]处理单元14可包括用户界面44，如图2所展示的。用户界面44可被配置成允许使用者就在扫描基准表面之后对于每一种不同类型的标记24b-24g及其指定的房间或区域输入一个特定的名称，从而使用者可在通向相应命名的房间或区域的入口处进行基准扫描之后安装标记24b-24g，该房间或区域被分配给安装的标记24b-24g。
[0096]例如，使用者可能想为机器人清扫装置2命名和标记厨房，因此在该垂直基准表面上临时安装特定的一对或特定的一个标记24b-24g，然后进行扫描，机器人清扫装置2记录该特征，然后可在用户界面44上写入与该特定标记相关联的房间或区域的名称或成对的垂直标记24以及有关在识别到特定的存储特征时要做什么的指令，并由处理单元14保存。之后，最后一步是，可在通向厨房的入口处安装特定的一对或特定的一个标记24b-24g。当现在将机器人清扫装置2设为清扫模式以清扫表面52时，它会记录图像，从图像中获得和得到特征，并且将那些得到的特征与数据库中的存储的特征进行比较。当得到的特征与“厨房”的存储特征匹配时，机器人清扫装置2会根据指定给“厨房”的特定存储特征的指令来执行。使用者可决定不清扫厨房(指令)，当得到的特征与“厨房”的存储特征匹配时机器人清扫装置2会走开或回去。本发明因而允许告诉或教导清扫机器人清扫装置2不要进入厨房或只在当天的特定时间清扫厨房等。该方法和该机器人清扫装置还使得使用者能够设定和标记没有走过的区域，如楼梯或其他门槛。
[0097]在运行了特定时间之后，机器人清扫装置2还会记起该存储特征以及安装的标记24b-24g位于清扫表面52内以及由机器人清扫装置2自己建立的地图内何处。
[0098]机器人清扫装置2尤其可被配置成以教导或学习模式工作以及以清扫模式来工作。因而在以教导模式完成的上述教导过程之后，机器人清扫装置2可切换到其自主开始运行并对表面52进行清扫的清扫模式，借以它会识别所教的不同标记24b-24g及其相应特征，所述标记现在被放置在通向相应命名的房间或区域的入口处，如在图1a中最佳地展示出的。
[0099]图1a展示了包括各种不同的房间或区域的住所的示例性表面52，这些房间或区域如卫生间54、楼梯56、第一卧室58、第二卧室60、第三卧室62、办公室64和厨房66。每一个所述房间是由一对一种类型的特定标记24b、24c、24d、24e、24f、24g进行标记的，如图1b、Ic、1(1、16、1匕18中展示的。因为已经显示了每一对不同类型的标记2413、24(3、24(1、246、241248及其典型特征并教给了机器人清扫装置2，机器人清扫装置2会识别这些对垂直标记24b、24c、24d、24e、24f、24g，例如当其认出用于对图1g中的区域“楼梯”进行标记的特定的垂直标记24g的半圆形3维空间形状。从图1b到图1g可见，各独特的不同标记24b、24c、24d、24e、24f、24g具有一个三维(3D)形状，并且从包括垂直标记的中心轴线A的、并垂直于由安装了标记2仙、24(:、24(1、246、241248的墙壁68限定的表面而定向的垂直平面来看是至少部分地对称的。
[0100]图讣到18中展示的所有标记2413、24(3、24(1、246、24匕248包括部分圆形的形状，除了如在图1€中展示的独特的充电站标记40、241这会在后面进行描述。在图113、1(3、1(1、16和Ig中展示的标记24b、24c、24d、24e、24g包括部分圆形的形状，这些形状在安装在墙壁68上时以及在从地面的各种不同的位置上观察时看起来是相同的。因而无论机器人清扫装置2达到特定的标记2仙、24(:、24(1、246、248的角度如何，由垂直线激光器8、10创建的标志是相同的或者至少非常相似，从而机器人清扫装置2知道其前方的特定标记24b、24c、24d、24e、24g0
[0101]图1b展示了包括截头锥体形式的顶段和底段以及圆柱形中段的特定标记24b。所展示的标记24b沿着中心垂直轴线一切两半，然而还可沿着不会延伸通过中心轴线A的垂直平面切开，在图lc、ld、le和Ig中所示的标记24c、24d、24e、24g是同样有效的。
[0102]图1c展示了由切开的球形组成的特定标记24c。如所述的，该球形可被切成两半，但是可沿着与该球的中心偏心设置的平面切开。
[0103]图1d展示了包括以已知的彼此之间的垂直距离B、C放置的三个盘段的特定标记24d。通过改变盘段之间的垂直距离B、C，可能单从图1d所示的实施例中创建各种不同类型的标记24d。当机器人清扫装置2能够测量并因而识别盘段之间的距离实现之后，这一点变得更加清晰。垂直距离B、C可以是相同的或是彼此不同的。在垂直距离不相同的情况下，这两种不同的距离B、C形成了两个与人工标记24d不同的特征。
[0104]图1e展示了特定的标记24e，其可以是一个圆柱形段。如上所述，该圆柱形段可以是半圆柱形的，或者可以沿着不会延伸通过中心轴线的平面切开。
[0?05]图1g展示了包括中心轴线A的特定标记24g的另一个实施例，标记24g至少在一个方向是与该中心轴线对称的。图1g展示的标记24g是非常明确的，并且具有一种特殊形状。
[0106]图1f展示了特定的、独特的充电站标记40，包括条形形式的两个反射元件42。因为机器人清扫装置2被配置成记起并存储充电站6的位置，其在图1a的实例中位于办公室64中，该独特的充电站标记40尤其还被配置成显示并将机器人清扫装置2引导到充电站6中。由于使用反射元件42，该标记及得到的其至少一个特征是特殊的，可以容易地被机器人清扫装置2的处理单元14和相机分别识别。这两个反射元件42以垂直偏移量A被设置。这种偏移可以在Icm到1cm的范围内。
[0107]独特的充电站标记40可直接位于充电站6上，或其可至少非常靠近充电站6而定位。将独特的充电站标记40定位在充电站6上的优点是:可以在出售机器人清扫套件I之前在工厂端直接完成，并且在将充电站6移到待清扫的表面52的另一个地方的情况下，独特的充电站标记40跟随，并且机器人清扫装置2找到充电站6。
[0108]因为机器人清扫装置2现在基本上按名称了解每一个房间或区域，使用者可以调整、控制并编程整个清扫过程。甚至还可能通过界面44告诉机器人清扫装置2何时清扫哪个房间或区域。例如使用者能够告诉机器人清扫装置2应在准备进餐之后清扫厨房66。因为机器人清扫装置2学习并存储清扫表面52的布局，并且因而了解厨房位于哪里，如图1d中展示的，机器人清扫装置2在编程时间点之后执行清扫操作。不同类型的标记24b-24g因而帮助机器人清扫装置2导航，并且它们还提高了机器人清扫装置2在待清扫的表面52上的导航。
[0109]不同类型的标记2仙、24(:、24(1、246、24匕248被配置成胶粘或贴附在墙壁68上，优选地低于靠近电源插座的电灯开关。
[0110]然而，不同的标记24b-24g不需要被配置成贴附或胶粘在墙壁68上。不同类型的不同标记24-24g可被配置成在房间里自由直立，并且因而可以是日常用品，如具有可被机器人清扫装置2识别的特殊形状的烛台32、衣帽架、花瓶，或也可以被机器人清扫装置2识别的象棋棋子(兵28、王后或车)等特殊物体。当自由直立的物体被用作机器人清扫装置2的标记24b-24g时，然而有一个轻微的风险，人们可以将它们到处移动，并且这可能会使机器人清扫装置2混淆。
[0111]当垂直线激光器8、10照亮垂直标记24b-24g时，不同类型的不同标记24b-24g具有生成特定的垂直特征的高度剖面。
[0112]另外，不同类型的不同垂直标记24b_24g不需要任何电能或其他能源，并且被配置成用作无需另外的配件即可轻松安装并定位的被动标记。
[0113]各种不同的条形码还可用作标记24b_24g，如图4所展示的。这些条形码可被配置成胶粘或者贴附到墙壁上，像图1b至Ig中展示的特定标记。如果使用条形码，该障碍物检测装置应包括线激光器8、1。
[0114]图4展示了，机器人清扫套件I包括被配置成通过插头连接至电插座的充电站6、机器人清扫装置2和各种不同的标记的模组4。在图4中展示，各种不同的标记的模组4包括烛台32、兵28、某种乐高拼块70以及圆柱体76。因为各种不同的标记的模组4被配置成是模块化的，多个各种不同的标记的模组4可被设计并使用，一些组可包括成对的特定的类型的不同标记24b-24g。如果需要，机器人清扫套件I的使用者经常可以购买另外类型的垂直标记24b-24g0
[0115]通过包括可以竖直扫描不同类型的标记24b_24g的垂直线激光器8、10的机器人清扫装置2，已经对本发明进行了描述。
[0116]使用在水平方向延伸、并具有特定的水平剖面的水平线激光器和不同类型的水平标记也是有可能的，而且落入了本发明的范畴。
[0117]使用一些不定数量的不同类型的标记24b_24g，现在已经对机器人清扫套件I进行了描述。许多形状或类型的垂直延伸的、至少部分地或完全对称的物体可符合作为特定的类型的标记24b-24g的要求。对标记24b-24g的最适当的限制要求之一可以是其可被人容易地携带。不同的标记24b-24g可以是沿着其高度具有特定的垂直特征的不同类型的垂直标记24b_24g。
[0118]通过使用标记24b_24g以生成存储的、得到的特征现在已经对根据本发明的实施例进行描述。然而，由于障碍物检测装置以及机器人清扫装置2的处理单元14的性能，能够教导机器人清扫装置2通过使用可在家中找到的普通物体作为标记(未展示)来对有待清扫的区域和房间的表面52进行清扫。楼梯56例如在家中具有非常特殊的形状，并且无需使用标记24b-24g即可易于被机器人2识别。同样对于其他房间是有效的，如具有炉具作为潜在标记24b-24g等的厨房。
[0119]因此，本发明的范围不限于图中所示的以及在此所述的标记24b_24g。这些标记可包含待清扫区域中设置或定位的任何合适的物体或形状。这类标记的实例可以是花瓶、电视屏幕、家具、灯、浴缸等。
[0120]以上已参考一些实施例主要描述了本发明。然而，本领域技术人员容易了解的是，除以上披露的实施例之外的其他实施例在由所附专利权利要求书限定的本发明的范围内同样是可能的。
【主权项】
1.一种机器人清扫装置，包括: -本体(18)， -障碍物检测装置，该障碍物检测装置被配置成从该机器人清扫装置的附近获取数据； -推进系统(20)，该推进系统被配置成驱动该机器人清扫装置(2)穿过待清扫的表面(52);以及 _清扫件(22)； -其特征在于，设置处理单元(14)以从由该障碍物检测装置获取的所述数据中提取和得到至少一个特征、将得到的特征与存储的特征进行比较、并且当得到的特征与存储的特征之一匹配时推断该机器人清扫装置的位置。2.根据权利要求1所述的机器人清扫装置，其中，所述障碍物检测装置包括3D传感器系统(12)。3.根据权利要求2所述的机器人清扫装置，所述3D传感器系统(12)包括: -相机装置(13)，该相机装置被配置成记录该机器人清扫装置的附近的图像；以及-第一垂直线激光器和第二垂直线激光器(8，10)，该第一垂直线激光器和第二垂直线激光器被配置成对该机器人清扫装置的所述附近进行照明； -该处理单元(14)还被配置成从记录的图像中获得位置数据。4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人清扫装置，其中，所述至少一个特征是从具有预定的垂直偏移量(A)的至少两个反射元件中得到的。5.根据权利要求4所述的机器人清扫装置，其中，该垂直偏移量(A)是在Icm-1Ocm的范围内，优选地是2cm到6cm，更优选地是3cm。6.根据权利要求1至5中任一项所述的机器人清扫装置，其中，所述至少一个特征是从垂直设置的条形码中得到的。7.根据权利要求3所述的机器人清扫装置，其中，该相机装置(13)被配置成记录人工3D物体标记(24b-24g)的图像、并且获得这些人工3D物体标记的位置并从这些人工标记(24b-24g)中的至少一个中得到至少一个特征。8.根据权利要求7所述的机器人清扫装置，其中，该处理单元(14)具有用户界面(44)，该用户界面被配置成接收与从这些3D物体标记(24b-24g)中的至少一个中获得的至少一个得到的特征有关的输入值，用以生成存储的特征。9.一种机器人清扫装置(2)的教导方法，该方法包括以下步骤: -向该机器人清扫装置(2)提供关于人工标记(24b-24g)的信息； -从每种类型的人工标记(24b-24g)中获得一个特征，存储该生成的特征，并且通过设置在该机器人清扫装置(2)上的界面(44)来为特定的区域指派该存储的特征； -对与指派标记的特定区域相关的人工标记(24b-24g)进行定位；以及 -用指派给每一个存储的特征的指令对该机器人清扫装置(2)进行编程。10.—种机器人清扫装置的运行方法，该方法包括以下步骤: -通过障碍物检测装置从该机器人清扫装置的附近获取数据； -通过处理单元(14)从所述数据中提取至少一个特征，用以得到所述特征；以及 -将得到的特征与存储的特征进行比较；以及 -当得到的特征与存储的特征之一匹配时，根据指派给这些存储的特征之一的指令控制该机器人清扫装置的运行。11.根据权利要求10所述的方法，其中，该数据是由相机装置(13)以图像的形式生成的。12.根据权利要求10或11所述的方法，还包括以下步骤:在非常靠近不同房间的入口处安装不同类型的人工标记(24b-24g)，该机器人清扫装置被配置成从至少一个安装的人工标记(24b-24g)中识别和得到特征及位置、并且根据被指派给至少一种类型的人工标记(24b-24g)的已知特征的指令来进行操作。13.根据权利要求10至12之一所述的方法，还包括以下步骤:安装充电站(6)以及非常靠近该充电站(6)安装独特的充电站标记(40)，将处理单元14配置成识别和得到该独特的充电站标记(40)及其特定的特征以便其设法找到该充电站(6)。14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，还包括以下步骤:通过界面(44)对该机器人清扫装置(2)的处理单元(14)进行编程，从而每次清扫特定的区域或房间中的一些或一个。15.—种机器人清扫套件，包括根据权利要求1至8中任一项所述的机器人清扫装置(2)以及一组3D物体标记(4)。
【文档编号】G05D1/02GK105849660SQ201380081328
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2013年12月19日
【发明人】M·林德, 安德斯·黑格马克, P·福斯贝里
【申请人】伊莱克斯公司