专利名称：用于控制自动清洁器的摄像装置的设备与方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制安装在自动清洁器(robot cleaner)上的摄像装置从而感测障碍物并执行位置补偿(compensation)的设备与方法，更具体而言涉及一种用于控制自动清洁器的摄像装置(camera)的设备与方法，其通过沿两个轴向移动和控制安装在自动清洁器上的一个摄像装置而拍摄对象以感测障碍物并拍摄标签(label)以进行位置补偿。
背景技术：
传统的自动清洁器可使用摄像装置感测清洁区域或障碍物。韩国专利申请第1998-23269号公开了一种技术，其中以预定角度旋转摄像装置和激光束释放元件，从而拍摄其中形成了激光束点的清洁区域的周围环境，并根据所拍摄的图像探测清洁区域的图案。此外，韩国专利申请第2000-68446号公开了一种用于感测障碍物的技术，其包括视频摄像装置(vision camera)，用于向障碍物发射激光并探测从这些障碍物反射的线性光束。
另一方面，在自动清洁器移动到预定区域进行清洁时，使用摄像装置确认该自动清洁器的位置的技术是已知的。图1为用于示意性示出具有用于位置补偿的摄像装置的传统自动清洁器的立体图。前摄像装置110安装在该自动清洁器的前部。前摄像装置110感测是否存在障碍物。也就是说，前摄像装置110拍摄该自动清洁器的前方以感测障碍物。另一方面，上摄像装置120确认或者补偿该自动清洁器的位置。更具体而言，上摄像装置120拍摄安装在室内的天花板或墙壁的预定标签，并基于所拍摄的标签确认或评估该自动清洁器的位置。
然而，传统的自动清洁器需要分别包含用于感测障碍物的摄像装置以及用于确认其位置的摄像装置。这将使得该自动清洁器的构造变得复杂。此外，使用多个摄像装置增加了该自动清洁器的制造成本。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于控制自动清洁器的设备与方法，其通过沿两个不同轴向移动一个摄像装置以拍摄图像，由此利用安装在该自动清洁器上的摄像装置实施感测障碍物的功能以及确认和补偿自动清洁器位置的功能。
本发明的另一个目的是提供一种用于控制自动清洁器的摄像装置的设备与方法，其可通过沿水平方向和竖直方向旋转该摄像装置而探测不同方向上存在的对象。
本发明的又一个目的是提供一种用于控制自动清洁器的摄像装置的设备与方法，在该自动清洁器清洁预定区域时，其可通过利用一个摄像装置重复进行用于感测障碍物以及确认自动清洁器位置的拍摄操作而有效地移动该自动清洁器。
本发明的上述目的通过提供一种用于控制自动清洁器的摄像装置的设备基本上可以实现，其中该自动清洁器包括第一轴驱动器，用于沿第一轴向驱动该自动清洁器上安装的摄像装置；第二轴驱动器，用于沿不同于第一轴向的第二轴向驱动该摄像装置；图像处理器，用于接收和处理该摄像装置拍摄的图像；以及控制部340，用于控制该第一轴驱动器和第二轴驱动器，并基于该摄像装置拍摄的图像控制该自动清洁器的移动。
根据本发明的另一个方面，提供了用于控制自动清洁器的摄像装置的方法，该方法包括下述步骤(i)使安装在自动清洁器的摄像装置的初始位置位于原点；(ii)沿第一轴向驱动该摄像装置并由该摄像装置拍摄第一图像；(iii)沿不同于第一轴向的第二轴向驱动该摄像装置并由该摄像装置拍摄第二图像；(iv)接收和处理该摄像装置拍摄的第一图像和第二图像；(v)基于所拍摄的第一图像和第二图像控制该自动清洁器的移动。
根据前述配置，通过沿两个不同的轴向移动该自动清洁器上安装的一个摄像装置，并由该一个摄像装置执行拍摄操作，可以同时实施感测障碍物的功能与探测及补偿自动清洁器位置的功能。
通过参考附图描述本发明的特定实施例，本发明的上述方面和特征将更加显而易见，附图中图1为用于示意性示出具有摄像装置的传统自动清洁器的立体图；图2为示出根据本发明实施例的安装在自动清洁器上的摄像装置的工作原理的示意图；图3为示出了根据本发明实施例的自动清洁器构造的示意性方框图；图4a为示出了根据本发明实施例的用于平移(panning)摄像装置的驱动器的构造的示意图；图4b为示出了根据本发明实施例的用于倾斜(tilting)摄像装置的驱动器的构造的示意图；图5为用于阐述根据本发明实施例的用于控制摄像装置的方法的流程图。
具体实施例方式
在下文中，将参考附图描述根据本发明的优选实施例。在本说明书中，当一个元件连接到另一个元件时，该一个元件不仅可以直接地连接到另一个元件，而且也可以通过再一个元件间接地连接到该另一个元件。此外，为了清楚而省略了无关元件。
图2为示出了根据本发明实施例的安装在自动清洁器上的摄像装置的工作原理的示意图。
如图2所示，安装在自动清洁器上的摄像装置210上下旋转并从一侧旋转到另一侧，以探测或者避开向前的方向上存在的障碍物220或者探测安装在天花板或墙壁上的标签230从而识别该自动清洁器的位置。为了完成这一点，该摄像装置210安装在自动清洁器的前上侧。该摄像装置210执行上下旋转的倾斜操作以及从一侧旋转到另一侧的平移操作(panning operation)，从而拍摄对象。
所拍摄的图像根据这些图像是用于感测障碍物还是用于探测标签而被分类和储存。当通过图像处理来判断所拍摄的图像是用于感测障碍物时，摄像装置探测障碍物是否存在、探测障碍物的距离与图案。由于使用所拍摄的图像来探测障碍物是否存在、探测障碍物的距离与图案的技术是公知的，所以对该技术的详细描述被省略。
另一方面，当所拍摄的图像是用于探测标签时，该摄像装置探测是否存在对应的标签，或者该标签是否为各种标签中的特定一种，例如表示客厅(living room)、厨房、起居室(sitting room)或者客厅的第一区域或第二区域的标签。由于该过程是通过已知的图像处理实现，对其的详细描述被省略。
实施例1图3为示出了根据本发明实施例的自动清洁器的构造的示意性方框图。
第一轴驱动器310沿第一轴向旋转和移动摄像装置。第二轴驱动器320沿第二轴向旋转和移动同一摄像装置。
图像处理器330将由第一轴驱动器310驱动的摄像装置所拍摄的第一图像以及由第二轴驱动器320驱动的摄像装置所拍摄的第二图像分别存储于存储器(未示出)。图像处理器330读取所拍摄的图像，以感测障碍物存在与否及其图案、以及探测用于确认自动清洁器位置的特定标签。
在供给电力时，该自动清洁器工作。当自动清洁器工作时，控制部340使摄像装置位于原点。这里，该原点为摄像装置的初始位置。摄像装置可以从原点向第一轴向或第二轴向驱动。即，该原点位于第一轴和第二轴的交点。一旦该摄像装置被置于原点，控制部340在自动清洁器移动期间根据需要控制第一轴驱动器310或第二轴驱动器320，使得摄像装置拍摄前方障碍物或安装在上侧用于补偿自动清洁器位置的标签。该标签被标记成预定图案或特征，并被制成容易附着到诸如天花板或墙壁的位置的形状，从而将附着该标签的空间与其他空间区分开。当特定标签被探测到时，控制部340判断该自动清洁器是否位于特定位置，例如起居室、客厅或厨房。对于宽阔空间的情形，控制部340判断该自动清洁器是否位于特定部分，例如客厅的第一区域、第二区域或第三区域，其中该客厅被划分为包含第一区域、第二区域和第三区域的三个区域。
优选地，可采用这样的结构，即当第一轴驱动器310沿水平方向旋转摄像装置时，该摄像装置拍摄障碍物。此外，当第二轴驱动器320沿竖直方向旋转摄像装置时，该摄像装置拍摄安装在天花板或墙壁的用于位置探测的标签。
另一方面，该自动清洁器交替地或重复地需要执行感测障碍物的第一工作和探测及补偿位置的第二工作。为了从感测障碍物的第一工作转变到探测和补偿位置的第二工作，即，从一个工作转变到另一个工作，控制部340将摄像装置移动到原点，且随后控制另一个轴的驱动以改变工作。例如，当控制部340控制第一轴驱动器310感测障碍物时，为了第一工作转变到探测位置的第二工作，控制部340控制第一轴驱动器310以使摄像装置位于原点，随后控制第二轴驱动器320沿竖直方向移动该摄像装置，该摄像装置拍摄图像。
此外，当自动清洁器清洁其中存在多个障碍物的宽阔区域时，感测障碍物的第一工作和探测位置的第二工作通常重复进行。这种情况下，控制部340可根据预定程序交替地控制第一轴驱动器310和第二轴驱动器320。该预定程序至少基于该自动清洁器而进行设置，并存储于该自动清洁器的存储器区域(未示出)内，使得控制部340可访问该程序。
首先，基于时间设置的程序根据预定时间间隔而重复进行感测障碍物的第一工作和探测位置的第二工作。例如，在驱动之后，该程序以一分钟的间隔交替地重复进行感测障碍物的第一工作和探测位置的第二工作。另外，该程序可以重复一定的模式，使得感测障碍物的第一工作执行三次而探测位置的第二工作执行一次。
另一方面，可以基于特定条件或移动距离准备该预定程序。在该自动清洁器移动预定距离(例如每次2米)之后，交替地执行感测障碍物的第一工作和探测位置的第二工作。另外，当障碍物靠近1米以内时，执行探测位置的第二工作。
从前述描述可以看出，可以使用基于时间、移动距离或特定条件的模式，或者在控制部340的控制下根据优先顺序同时运用这些参数，以准备该预定程序。
图4a为示出了根据本发明实施例的用于平移摄像装置的驱动器的构造的示意图。图4b为示出了根据本发明实施例的用于倾斜摄像装置的驱动器的构造的示意图。
第一轴驱动器310包括摄像装置安装部401、旋转轴402a、电动机(未示出)、以及原点传感器403a。摄像装置安装于摄像装置安装部401。摄像装置安装部401连接到旋转轴402a并旋转。旋转轴402a旋转摄像装置安装部401。电动机驱动该旋转轴402a。原点传感器403a感测该摄像装置是否位于原点并将感测结果传输到控制部340。
当电源供给到自动清洁器时，该自动清洁器开始工作。当该自动清洁器开始工作时，控制部340向电动机供电，并控制该电动机将摄像装置置于原点。优选地，具有精确位置控制功能的步进电动机被用作该电动机。该自动清洁器移动以执行清洁工作，并根据前述程序执行用于感测障碍物的平移操作。该平移操作理论上可以以0至360度的角度旋转。然而，为了简化构造，缩小尺寸，以及降低制造成本，该平移操作优选地以预定角度范围旋转，例如约0至120度的角度范围。为了拍摄未被包含在预定角度内的区域的图像，控制部340控制自动清洁器主体的驱动器以水平地旋转该自动清洁器本身，由此拍摄相应区域的图像。
另一方面，诸如接触传感器的原点传感器403a被设置成与摄像装置的原点相对应，并感测该摄像装置是否位于原点。当摄像装置位于原点时，原点传感器403a通过接触感测该摄像装置是否位于原点，并将感测结果传输到控制部340。
摄像装置在被置于预定角度的状态下拍摄图像，或者按照与现有技术相同的方式根据激光束确定拍摄区域并拍摄图像。
第二轴驱动器320具有基本上和第一轴驱动器310相同的构造和控制方法。不同之处为，第二轴驱动器320的移动方向不同于第一轴驱动器310的移动方向。也就是说，如图4b所示，第二轴驱动器320包括摄像装置安装部401、旋转轴402b、电动机(未示出)、以及原点传感器403b。摄像装置安装在摄像装置安装部401。摄像装置安装部401连接到旋转轴402b并旋转。该旋转轴402b旋转该摄像装置安装部401。电动机驱动旋转轴402b。原点传感器403b感测摄像装置是否位于原点并将感测结果传输到控制部340。
当电源被供给到该自动清洁器，或者用于感测障碍物的工作转变到用于确认位置的工作时，控制部340向电动机供电，并控制该电动机而将摄像装置置于原点。优选地，具有精确位置控制功能的步进电动机被用作该电动机。
该自动清洁器根据上述程序执行用于确认自动清洁器位置的倾斜操作。该倾斜操作理论上可以以0至180度的角度旋转。然而，为了简化构造，缩小尺寸，以及降低制造成本，该倾斜操作优选地以预定角度范围旋转，例如约0至90度的角度范围。为了拍摄未被包含在预定角度内的区域的图像，控制部340控制自动清洁器主体的驱动器以使该自动清洁器直线运动，即，向前或向后移动自动清洁器主体，由此拍摄相应区域的图像。
另一方面，诸如接触传感器的原点传感器403a被设置成与摄像装置的原点相对应，并感测该摄像装置是否位于原点。当摄像装置位于原点时，原点传感器403a通过接触感测该摄像装置是否位于原点，并将感测结果传输到控制部340。摄像装置在被置于预定角度的状态下拍摄图像，或者按照与现有技术相同的方式根据激光束确定拍摄区域并拍摄图像。
实施例2图5为用于阐述根据本发明实施例的用于控制摄像装置的流程图。
如图5所示，当供电以驱动该自动清洁器时，控制部340使摄像装置位于原点(步骤S501)。这里，该原点为摄像装置的初始位置。摄像装置可以从原点向第一轴向或第二轴向驱动。也就是说，该原点位于第一轴和第二轴的交点。一旦该摄像装置位于原点，控制部340在该自动清洁器移动期间根据需要来控制该第一轴驱动器310或第二轴驱动器320，以拍摄前方障碍物或者安装在上侧用于补偿自动清洁器位置的标签。
该标签被标记成预定图案或特征，并被制成容易附着到诸如天花板或墙壁的位置的形状，从而将附着该标签的空间与其他空间区分开。当特定标签被探测到时，控制部340判断该自动清洁器是否位于特定位置，例如起居室、客厅或厨房。对于宽阔空间的情形，控制部340判断该自动清洁器是否位于特定部分，例如客厅的第一区域、第二区域或第三区域，其中该客厅被划分为包含第一区域、第二区域和第三区域的三个区域。
接着，当第一轴驱动器310沿第一轴向旋转该摄像装置时，该摄像装置拍摄图像(步骤S502)。另外，当第二轴驱动器320沿第二轴向旋转该摄像装置时，该摄像装置拍摄图像(步骤S503)。这导致摄像装置获得用于感测障碍物的存在和形状的图像或者用于确认自动清洁器位置的图像。
如前文所述，当必要的图像被拍摄时，图像处理器330接收这些图像，并在存储器(未示出)中分别存储由第一轴驱动器310驱动而拍摄的第一图像以及由第二轴驱动器320驱动而拍摄的第二图像。此外，该图像处理器330读取所拍摄的图像，从而感测障碍物是否存在及其形状，或者识别用于确认自动清洁器位置的特定标签(步骤S504)。
当障碍物的存在及形状或者自动清洁器的位置被确认时，控制部340继续移动或者根据确认结果而改变移动，或者继续在需要时包含拍摄附加图像的移动控制(步骤S505)。
优选地，可采用这样的结构，即当第一轴驱动器310沿水平方向旋转摄像装置时，该摄像装置拍摄障碍物。此外，当第二轴驱动器320沿竖直方向旋转摄像装置时，该摄像装置拍摄安装在天花板或墙壁的用于位置探测的标签。
用于感测障碍物的水平旋转，即平移操作，理论上可以以0至360度的角度旋转。然而，为了简化构造，缩小尺寸，以及降低制造成本，该平移操作优选地以预定角度范围旋转，例如约0至120度的角度范围。为了拍摄未被包含在预定角度内的区域的图像，控制部340控制自动清洁器主体的驱动器以水平地旋转该自动清洁器本身，由此拍摄相应区域的图像。
用于拍摄安装在天花板或墙壁的标签的竖直旋转，即倾斜操作，理论上可以以0至180度的角度旋转。然而，为了简化构造，缩小尺寸，以及降低制造成本，该倾斜操作优选地以预定角度范围旋转，例如约0至90度的角度范围。为了拍摄未被包含在预定角度内的区域的图像，控制部340控制自动清洁器主体的驱动器以执行该自动清洁器的直线运动，即，向前或向后移动自动清洁器主体，由此拍摄相应区域的图像。
另一方面，该自动清洁器交替地或重复地需要执行感测障碍物的第一工作和探测及补偿位置的第二工作。为了从感测障碍物的第一工作转变到探测和补偿位置的第二工作，即，从一个工作转变到另一个工作，控制部340将摄像装置移动到原点，且随后控制另一个轴的驱动以改变工作。例如，当控制部340控制第一轴驱动器310以感测障碍物，从而从第一工作转变到探测位置的第二工作时，控制部340控制第一轴驱动器310以使摄像装置位于原点，随后控制第二轴驱动器320以沿竖直方向移动该摄像装置，该摄像装置拍摄图像。
此外，当自动清洁器清洁其中存在多个障碍物的宽阔区域时，感测障碍物的第一工作和探测位置的第二工作通常重复进行。这种情况下，控制部340可根据预定程序交替地控制第一轴驱动器310和第二轴驱动器320。该预定程序至少基于该自动清洁器而进行设置，并存储于该自动清洁器的存储器区域(未示出)内，使得控制部340可访问该程序。
首先，基于时间设置的程序根据预定时间间隔重复进行感测障碍物的第一工作和探测位置的第二工作。例如，在驱动之后，该程序以一分钟的间隔交替地重复进行感测障碍物的第一工作和探测位置的第二工作。另外，该程序可以重复一定的模式，使得感测障碍物的第一工作执行三次而探测位置的第二工作执行一次。
之后，可以基于特定条件或移动距离准备该预定程序。在该自动清洁器移动预定距离(例如每次2米)之后，交替地执行感测障碍物的第一工作和探测位置的第二工作。另外，当障碍物靠近1米以内时，执行探测位置的第二工作。
从前述描述可以看出，可以使用基于时间、移动距离或特定条件的模式，或者在控制部340的控制下根据优先顺序同时运用这些参数，来准备该预定程序。
通过前述布置，本发明可以提供一种构造简单的自动清洁器，其通过沿两个不同的轴向移动一个摄像装置来拍摄环境图像，其中通过移动一个转轴而获得的图像是用于感测障碍物，通过移动另一个转轴而获得的图像是用于确认和补偿该自动清洁器的位置。
此外，本发明可以提供一种用于控制自动清洁器的摄像装置的设备和方法，其可通过沿水平方向和竖直方向旋转一个摄像装置而感测存在于不同方向的对象。
另外，如前所述，当该自动清洁器清洁预定区域时，该自动清洁器的一个摄像装置重复感测障碍物和确认其位置。从而，该自动清洁器有效地移动和清洁整个清洁区域。
前述实施例和优点仅是示范性的，不应被理解成限制本发明。本发明的教导可以容易地应用于其他类型的设备。另外，对本发明实施例的描述是阐述性的，不是限制权利要求的范围，许多备选、修改和变形对于本领域技术人员而言是显而易见的。
权利要求
1.一种用于控制自动清洁器的摄像装置的设备，包括第一轴驱动器，其用于沿第一轴向驱动该自动清洁器上安装的摄像装置；第二轴驱动器，其用于沿不同于该第一轴向的第二轴向驱动该摄像装置；图像处理器，其用于接收和处理该摄像装置拍摄的图像；以及控制部，其用于控制该第一轴驱动器和第二轴驱动器，并基于该摄像装置拍摄的图像控制该自动清洁器的移动。
2.如权利要求1所述的设备，其中该第一轴驱动器沿水平方向旋转该摄像装置，该第二轴驱动器沿竖直方向旋转该摄像装置。
3.如权利要求2所述的设备，其中该控制部控制自动清洁器主体的驱动器以水平地旋转该自动清洁器本身，从而拍摄120°范围之外的区域的图像。
4.如权利要求2所述的设备，其中该控制部控制自动清洁器主体的驱动器以使该自动清洁器本身进行直线运动，从而拍摄90°范围之外的区域的图像。
5.如权利要求1所述的设备，其中该控制部根据预定的模式交替地驱动该第一轴驱动器和该第二轴驱动器。
6.如权利要求5所述的设备，其中该预定的模式基于时间、该自动清洁器的移动距离或其组合而确定。
7.如权利要求2所述的设备，其中沿该第一轴向驱动的摄像装置所拍摄的第一图像是障碍物信息，沿该第二轴向驱动的摄像装置所拍摄的第二图像是该自动清洁器的位置信息。
8.如权利要求1所述的设备，其中该第一轴驱动器和第二轴驱动器分别包括用于确认该摄像装置是否位于原点的原点传感器。
9.一种用于控制自动清洁器的摄像装置的方法，包括下述步骤(i)使安装在该自动清洁器上的摄像装置的初始位置位于原点；(ii)沿第一轴向驱动该摄像装置并由该摄像装置拍摄第一图像；(iii)沿不同于该第一轴向的第二轴向驱动该摄像装置并由该摄像装置拍摄第二图像；(iv)接收和处理该摄像装置拍摄的该第一图像和第二图像；(v)基于所拍摄的第一图像和第二图像控制该自动清洁器的移动。
10.如权利要求9所述的方法，其中在步骤(ii)中，使该摄像装置沿水平方向在第一预定角度范围内旋转，以及在步骤(iii)中，使该摄像装置沿竖直方向在第二预定角度范围内旋转。
11.如权利要求10所述的方法，其中由步骤(ii)拍摄的第一图像为障碍物信息，由步骤(iii)拍摄的第二图像为该自动清洁器的位置信息。
12.如权利要求10所述的方法，其中步骤(ii)和步骤(iii)根据预定模式重复进行。
13.如权利要求12所述的方法，其中该预定的模式基于时间、该自动清洁器的移动距离或其组合而确定。
全文摘要
本发明公开了一种用于控制安装在自动清洁器上的摄像装置从而感测障碍物并执行位置补偿的设备和方法。用于控制自动清洁器的摄像装置的设备包括第一轴驱动器(310)，用于沿第一轴向驱动该自动清洁器上安装的摄像装置；第二轴驱动器(320)，用于沿不同于该第一轴向的第二轴向驱动该摄像装置；图像处理器(330)，用于接收和处理该摄像装置拍摄的图像；以及控制部(340)，用于控制该第一轴驱动器和第二轴驱动器，并基于该摄像装置拍摄的图像控制该自动清洁器的移动。
文档编号B25J19/04GK1955839SQ20061014289
公开日2007年5月2日 申请日期2006年10月27日 优先权日2005年10月27日
发明者任亨得, 郑一均 申请人:Lg电子株式会社