室内移动定位系统的制作方法
【专利摘要】一种室内移动定位系统，包含一个沿一条位于室内的巡检路线移动的自主机器人、一个远程监控装置，及多个无线辨识装置。该自主机器人包括一个驱动模块、一个中央处理单元、一个无线辨识读取模块、一个地图数据库单元、一个里程计单元、一个特征撷取单元、一个障碍侦测单元，及一个无线通信单元。通过该无线辨识读取模块、该地图数据库单元、该里程计单元、该特征撷取单元，及该障碍侦测单元的整合，可简单地进行侦错以避免定位失效。
【专利说明】
室内移动定位系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种室内移动定位系统，特别是涉及一种用于自主机器人的室内移动定位系统。
【背景技术】
[0002]自主机器人可不必依赖人为操作地沿一条巡检路线自主移动，常用于自主巡检各个查核点以达到保全的作用。而全局定位能力是自主机器人得以不依靠外在操作自主移动的重要功能。一般常见的定位方法有:
[0003]1.全球定位系统(GPS)，此定位方式广泛的应用于室外，但在室内时容易受到建筑物的干扰。
[0004]2.里程计估算，可以估算出机器人的移动距离与方向，此种方法在短时间内的定位能力是可靠的，但每个时间区段所造成的微小偏差会逐渐累积，长期下来便会造成严重的误差而导致定位系统崩溃。
[0005]3.环境特征定位，常通过机器视觉取得环境影像特征，或是通过激光取得环境特征信息，但此方法容易因环境布置的改变而造成定位失败。
[0006]4.无线射频技术(RFID)，此方法是在空间中设置密集的无线射频装置，通过机器人身上的读取器与无线射频装置间的信号强弱来进行定位，但此种方式若要提高精准度则需在空间中设置大量且密集的无线射频装置，造成经济效益及美观问题。
[0007]此外，现有的自主机器人对于空间缺乏简单的侦错机制，因而难以得知当下定位系统是否失效。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的在于提供一种适合应用于室内，且能简单侦测定位是否失效的室内移动定位系统。
[0009]本实用新型室内移动定位系统，包含一个自主机器人、一个远程监控装置，及多个无线辨识装置，该自主机器人是沿一条位于室内的巡检路线移动，该巡检路线是由多个相间隔设置的查核点所界定出，该自主机器人包括一个用于移动的驱动模块、一个用于规划移动路径且可控制该驱动模块的中央处理单元、一个电连接该中央处理单元的无线辨识读取模块、一个用于储存室内环境特征并可将储存数据传送至该中央处理单元的地图数据库单元、一个用于估算移动距离及方向并传送至该中央处理单元的里程计单元、一个用于取得环境特征信息并传送至该中央处理单元的特征撷取单元、一个用于侦测障碍并向该中央处理单元传送信号以停止该驱动模块的障碍侦测单元，及一个电连接该中央处理单元的无线通信单元，该远程监控装置可与该自主机器人的无线通信单元交流信息，以即时显示该自主机器人的所在位置，这些无线辨识装置分别设置于该巡检路线上的这些查核点上，并可供该自主机器人的无线辨识读取模块取得位置信息，该自主机器人的中央处理单元可统整并比对该无线辨识读取模块的位置信息、该地图数据库单元的储存数据、该里程计单元的估算结果，及该特征撷取单元的环境特征信息后，经计算后规划出移动路径，并控制该驱动模块沿该移动路径移动。
[0010]本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0011 ]较佳地，前述的室内移动定位系统，其中该自主机器人还包括一个可摄取影像并传回该远程监控装置的影像摄录单元。
[0012]较佳地，前述的室内移动定位系统，其中该自主机器人的影像摄录单元为可摄录前方影像的感光耦合元件镜头。
[0013]较佳地，前述的室内移动定位系统，其中该自主机器人的无线辨识读取模块为无线射频辨识读取器，这些无线辨识装置为无线射频辨识标签。
[0014]较佳地，前述的室内移动定位系统，其中该自主机器人的里程计单元为轴编码器与陀螺仪。
[0015]较佳地，前述的室内移动定位系统，其中该自主机器人的特征撷取单元为激光雷达装置。
[0016]较佳地，前述的室内移动定位系统，其中该自主机器人的障碍侦测单元为超声波传感器及红外线传感器。
[0017]较佳地，前述的室内移动定位系统，其中该室内移动定位系统还包含一个设置于室内以侦测环境并可将环境异常的信息传送给该远程监控装置的环境侦测装置，该远程监控装置会将该环境侦测装置所传送的信息通过该自主机器人的无线通信单元传送至该中央处理单元。
[0018]较佳地，前述的室内移动定位系统，其中该环境侦测装置为烟雾侦测器。
[0019]较佳地，前述的室内移动定位系统，其中该自主机器人的无线通信单元为通信方式选自W1-Fi或蓝牙的无线通信模块。
[0020]较佳地，前述的室内移动定位系统，其中该远程监控装置为电脑或手持行动装置。
[0021]本实用新型的有益效果在于:该里程计单元可与该特征撷取单元搭配，通过该特征撷取单元取得外界环境特征可避免该里程计单元的误差累积，也可缩小在该地图数据库内搜索的范围，并能减少环境中所需设置的无线辨识装置的数量，通过该无线辨识读取模块、该地图数据库单元、该里程计单元、该特征撷取单元，及该障碍侦测单元的整合，可以简单地进行侦错以避免定位失效。
【附图说明】
[0022]图1是一个方块图，说明本实用新型室内移动定位系统的第一实施例；
[0023]图2是一个方块图，说明本实用新型室内移动定位系统的第二实施例;及
[0024]图3是一个方块图，说明本实用新型室内移动定位系统的第三实施例。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明:
[0026]参阅图1，本实用新型室内移动定位系统I的第一实施例，包含一个可沿一条位于室内的巡检路线移动的自主机器人2、一个可与该自主机器人2交流信息的远程监控装置3，及多个设置于该巡检路线上的无线辨识装置4。该巡检路线是由多个相间隔设置的查核点所界定出，这些查核点可设置于重要巡查点(例如保险箱)，也可设置于环境中的转角或岔路上O
[0027]该自主机器人2包括一个用于移动的驱动模块21、一个用于规划移动路径且可控制该驱动模块21的中央处理单元22、一个电连接该中央处理单元22且可读取这些无线辨识装置4的无线辨识读取模块23、一个用于储存室内环境特征并可将储存数据传送至该中央处理单元22的地图数据库单元24、一个用于估算移动距离及方向并传送至该中央处理单元22的里程计单元25、一个用于取得环境特征信息并传送至该中央处理单元22的特征撷取单元26、一个用于侦测障碍并向该中央处理单元22传送信号以停止该驱动模块21的障碍侦测单元27，及一个电连接该中央处理单元22且可与该远程监控装置3交流信息的无线通信单元28。
[0028]该驱动模块21是根据该中央处理单元22所规划的移动路径进行移动或停止移动。该无线辨识读取模块23在该第一实施例中为无线射频辨识(RFID)读取器。该地图数据库单元24是用于储存预先根据室内环境特征所制作的地图数据。该里程计单元25在该第一实施例中为轴编码器及陀螺仪，可用以估算出移动的距离及方向。该特征撷取单元26在该第一实施例中为激光雷达装置，其通过激光雷达扫描环境以取得距离等环境特征信息。该障碍侦测单元27在该第一实施例中为超声波传感器及红外线传感器，当然也可视需求而仅包含其中一种。该无线通信单元28在该第一实施例中为W1-Fi或蓝牙等无线通信模块。
[0029]这些无线辨识装置4分别设置于这些查核点上，且在该第一实施例中为无线射频辨识(RFID)标签，这些无线辨识装置4分别具有不同的标签信息，这些标签信息是代表不同的查核点并预先储存于该地图数据库单元24内。该远程监控装置3具有画面以根据该无线通信单元28的信息，即时显示出该自主机器人2的所在位置，而在该第一实施例中，该远程监控装置3可以是电脑或手持行动装置。
[0030]该第一实施例的定位方式如下:先通过该里程计单元25得知与上一个出发点间的距离与角度关系，再将这个信息结合该特征撷取单元26所取得的环境特征信息以缩小于该地图数据库单元24内的搜寻范围，进而修正该自主机器人2的所在地，并将其显示于该远程监控装置3上。另外若当该无线辨识读取模块23靠近该查核点时，便可读取到相对应无线辨识装置4的标签信息，并通过比对该地图数据库单元24中的储存数据来更新并定位该自主机器人2的所在地。
[0031]上述该无线辨识读取模块23的位置信息、该地图数据库单元24的储存数据、该里程计单元25的估算结果，及该特征撷取单元26的环境特征信息皆是传送至该中央处理单元22内统整及比对，并据此规划出移动路径及控制该驱动模块21沿该移动路径移动或停止移动。在实际应用上，当该自主机器人2未在合理时间内到达下一个查核点时，该中央处理单元22会发出异常信号，并通过该无线通信单元28送至该远程监控装置3上。
[0032]需要特别说明的是，该特征撷取单元26所取得的环境特征信息需与该地图数据库单元24中的环境特征数据相匹配，例如当该特征撷取单元26为摄像机时，该地图数据库单元24中的环境特征数据便为影像特征。
[0033]通过该里程计单元25的估算及该特征撷取单元26的比对，可避免该里程计单元25的误差持续累积，还可缩小在该地图数据库单元24内的搜寻范围，并减少这些无线辨识装置4的设置数量。通过该中央处理单元22的比对及规划，可使该驱动模块21沿规划好的移动路径移动，以由一个查核点移动至下一个查核点，而将所有查核点串联起来即为完整的巡检路径。该障碍侦测单元27可侦测周遭环境并发出信号，以使该中央处理单元22停止该驱动模块21，进而避免碰撞或坠落，并在停止后重新规划移动路径。通过上述设计可使该自主机器人2能以简单的方式判断定位是否失效，并能有效地应用于室内环境。
[0034]参阅图2，为本实用新型室内移动定位系统I的第二实施例，该第二实施例大致是与该第一实施例相同，不同的地方在于:该自主机器人2还包括一可摄取影像并传回该远程监控装置3的影像摄录单元29。在该第二实施例中，该影像摄录单元29为可摄录前方影像的感光耦合元件(CCD)镜头。该影像摄录单元29可将该自主机器人2前方的影像即时传回该远程监控装置3上，达到远程保全的功效。
[0035]参阅图3，为本实用新型室内移动定位系统I的第三实施例，该第三实施例大致是与该第一实施例相同，不同的地方在于:该室内移动定位系统I还包含一个设置于室内以侦测环境并可将环境异常的信息传送给该远程监控装置3的环境侦测装置5。在该第三实施例中，该环境侦测装置5为烟雾侦测器，当然也可以是其他能测得环境发生危险状况的装置。该环境侦测装置5可将有异常状况的位置发送给该远程监控装置3，并通过该无线通信单元28通知该中央处理单元22，该中央处理单元22便可据此重新规划路径，以前往发生异常状况的位置巡检。
[0036]综上所述，通过该中央处理单元22统整并比对该无线辨识读取模块23的位置信息、该地图数据库单元24的储存数据、该里程计单元25的估算结果，及该特征撷取单元26的环境特征信息，可简单地得知定位是否已经发生错误，并藉此达到室内保全巡检的功效，故确实能达成本实用新型的目的。
【主权项】
1.一种室内移动定位系统，包含一个自主机器人、一个远程监控装置，及多个无线辨识装置，该自主机器人是沿一条位于室内的巡检路线移动，该巡检路线是由多个相间隔设置的查核点所界定出，该自主机器人包括一个用于移动的驱动模块、一个用于规划移动路径且可控制该驱动模块的中央处理单元、一个电连接该中央处理单元的无线辨识读取模块、一个用于储存室内环境特征并可将储存数据传送至该中央处理单元的地图数据库单元、一个用于估算移动距离及方向并传送至该中央处理单元的里程计单元、一个用于取得环境特征信息并传送至该中央处理单元的特征撷取单元、一个用于侦测障碍并向该中央处理单元传送信号以停止该驱动模块的障碍侦测单元，及一个电连接该中央处理单元的无线通信单元，该远程监控装置可与该自主机器人的无线通信单元交流信息，以即时显示该自主机器人的所在位置，所述无线辨识装置分别设置于该巡检路线上的所述查核点上，并可供该自主机器人的无线辨识读取模块取得位置信息，该自主机器人的中央处理单元可统整并比对该无线辨识读取模块的位置信息、该地图数据库单元的储存数据、该里程计单元的估算结果，及该特征撷取单元的环境特征信息后，经计算后规划出移动路径，并控制该驱动模块沿该移动路径移动。2.如权利要求1所述的室内移动定位系统，其特征在于:该自主机器人还包括一个可摄取影像并传回该远程监控装置的影像摄录单元。3.如权利要求2所述的室内移动定位系统，其特征在于:该自主机器人的影像摄录单元为可摄录前方影像的感光耦合元件镜头。4.如权利要求1所述的室内移动定位系统，其特征在于:该自主机器人的无线辨识读取模块为无线射频辨识读取器，所述无线辨识装置为无线射频辨识标签。5.如权利要求1所述的室内移动定位系统，其特征在于:该自主机器人的里程计单元为轴编码器与陀螺仪。6.如权利要求1所述的室内移动定位系统，其特征在于:该自主机器人的特征撷取单元为激光雷达装置。7.如权利要求1所述的室内移动定位系统，其特征在于:该自主机器人的障碍侦测单元为超声波传感器及红外线传感器。8.如权利要求1所述的室内移动定位系统，其特征在于:该室内移动定位系统还包含一个设置于室内以侦测环境并可将环境异常的信息传送给该远程监控装置的环境侦测装置，该远程监控装置会将该环境侦测装置所传送的信息通过该自主机器人的无线通信单元传送至该中央处理单元。9.如权利要求8所述的室内移动定位系统，其特征在于:该环境侦测装置为烟雾侦测器。10.如权利要求1所述的室内移动定位系统，其特征在于:该自主机器人的无线通信单元为通信方式选自W1-Fi或蓝牙的无线通信模块。11.如权利要求1所述的室内移动定位系统，其特征在于:该远程监控装置为电脑或手持行动装置。
【文档编号】G05D1/02GK205540275SQ201620275987
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月5日
【发明人】苏益庆, 张哲祯
【申请人】紫电科技股份有限公司