移动机器人系统以及控制移动机器人系统的方法 技术领域 实施例涉及一种移动机器人系统以及控制该移动机器人系统的方法， 其中， 所述 移动机器人系统用于限定机器人的行进区域并用于引导机器人前往另一区域。
背景技术 通常， 移动机器人是用于在行进区域中自主行进的同时无需用户控制来执行操作 的装置。机器人清洁机作为移动机器人， 在诸如家庭或办公室等预定清洁区域中自主行进 的同时从地板上吸取诸如灰尘等外来杂质， 从而执行清洁操作。
为了允许移动机器人来执行所述操作， 需防止移动机器人从行进区域脱离提供虚 拟墙单元 ( 以下， 称为 “信标机” (beacon)) 以便限定移动机器人的行边区域， 其中， 所述虚 拟墙单元用于防止移动机器人进入行进区域的边界 ( 如门口或者卧室与厨房之间的分界 线 )。
用于限定移动机器人的行进区域的信标机向行进区域的边界持续发送红外线 (IR) 信号， 以便产生波束区 (beam region)。当在移动机器人行进以便执行操作的同时探 测到 IR 信号时， 移动机器人改变其行进方向以免穿越波束区， 从而执行避障导航。移动机 器人仅当从信标机发送的信号被探测到时执行避障导航。但是， 由于即使当移动机器人不 在信标机的信号到达范围中时， 信标机仍持续发送信号， 所以用于发送信号的高功率被不 必要地浪费。由于所述不必要的功耗， 信标机的电池被频繁地冲电并因此频繁地更换新电 池。因此， 用户可能不满意电池的寿命。
发明内容
因此， 本发明的一方面在于提供一种移动机器人系统以及控制该移动机器人系统 的方法， 其中， 所述移动机器人系统用于仅当信标机中的遥控器接收模块以低功耗探测到 从移动机器人发送的信号时， 通过向移动机器人报告用于限定移动机器人的行进区域的响 应信号以提高信标机的电池的能量效率。
本发明另外的方面和 / 或优点将在以下描述中部分地阐明， 且在一定程度上从该 描述中显而易见， 或者可通过本发明的实施而认识到。
通过提供一种移动机器人系统来实现上述和 / 或其他方面， 所述移动机器人系统 包括 ： 移动机器人， 用于在行进区域中行进的同时发送信号 ； 以及信标机， 用于接收从移动 机器人发送的信号并用于向移动机器人发送响应信号， 其中， 所述信标机限定用于接收信 号的视场 (FOV)， 并且仅当到从移动机器人发送的信号被感测为在限定的 FOV 之内时， 向移 动机器人发送响应信号。
从移动机器人发送的信号可包括红外线、 可见光、 超声波或激光束。
从信标机发送的响应信号可包括红外线、 可见光、 超声波、 射频 (RF) 信号或激光 束。
移动机器人还可包括一个或多个发送器， 用于发送信号以报告移动机器人的行进状态， 并且所述一个或多个发送器可以按包单元来发送信号。
发送器可以是 360 度散射透镜， 所述 360 度散射透镜被安装在移动机器人的主体 的前表面的上部， 用于在移动机器人行进的所有方向上发送信号。
移动机器人还可包括 ： 一个或多个接收器， 用于接收信标机的响应信号 ； 以及机 器人控制单元， 如果信标机的响应信号被接收， 则控制移动机器人的避障导航。
移动机器人的避障导航可使移动机器人旋转， 直到不再接收到信标机的响应信 号。
机器人控制单元可控制移动机器人在接收到信标机的响应信号时开始旋转， 控制 移动机器人在没有接收到信标机的响应信号时结束旋转， 并在旋转停止的方向上开始清洁 导航。
多个接收器可包括 180 度散射透镜， 所述 180 度散射透镜以预定的间隔被安装在 移动机器人的主体的前表面和侧表面， 用于在移动机器人行进的所有方向上接收信号。
信标机可被安装为与移动机器人分开。
信标机还可包括指向性接收器， 用于在限定的 FOV 内接收从移动机器人发送的信 号， 并且所述指向性接收器可以是具有用于限定 FOV 的宽、 长、 高的狭缝形的遥控器接收模 块。
指向性接收器可包括 ： 第一指向性接收器， 用于感测移动机器人是否已靠近行进 区域的限制边界 ； 以及第二指向性接收器， 用于感测移动机器人是否已穿越限制边界并已 靠近前沿区域以便运动到另一区域。
第一指向性接收器可当移动机器人在行进区域中行进的同时执行清洁时接收信 号， 所述信号用于防止移动机器人穿越限制边界。
第一指向性接收器可以是用于限制边界识别模式的狭缝， 所述狭缝被安装在信标 机的主体的前表面的上部。
第二指向性接收器可接收信号， 所述信号用于指示移动机器人已完成行进区域的 清洁。第二指向性接收器可以是用于运动模式的狭缝， 所述狭缝被安装在第一指向性接收 器的左侧和右侧。
信标机还可包括全向接收器， 用于以 360 度接收从移动机器人发送的信号， 并感 测移动机器人是否已靠近。
通过提供一种控制移动机器人系统的方法来实现上述和 / 或其他方面， 所述方法 包括 ： 在移动机器人， 在行进区域中行进的同时发送信号 ； 确定是否在信标机的限定的视 场 (FOV) 内感测到从移动机器人发送的信号 ； 在信标机， 如果在限定的 FOV 内感测到从移动 机器人发送的信号， 则向移动机器人发送响应信号 ； 以及当移动机器人接收到信标机的响 应信号时， 限定移动机器人的行进， 使得移动机器人不穿越行进区域的限制边界。
对移动机器人的行进的限定可包括控制移动机器人的避障导航， 使得移动机器人 旋转， 直到不再接收到信标机的响应信号。
移动机器人可当接收到信标机的响应信号时开始旋转， 以及当没有接收到信标机 的响应信号时结束旋转， 并在旋转停止方向上开始清洁导航。
通过提供一种控制移动机器人系统的方法来实现上述和 / 或其他方面， 所述方去 包括 ： 在移动机器人， 在行进区域中行进的同时发送信号 ； 在信标机， 以 360 度接收从移动机器人发送的信号， 并确定移动机器人是否已靠近信标机 ； 在信标机， 如果移动机器人已靠 近信标机， 则向移动机器人发送响应信号 ； 以及在移动机器人， 当移动机器人接收到信标机 的响应信号时， 执行避障导航以防止与信标机相撞。
确定移动机器人是否已靠近信标机的处理可包括， 如果信标机感测到从移动机器 人发送的 “靠近” 信号， 则确定移动机器人已靠近信标机。
通过提供一种控制移动机器人系统的方法来实现上述和 / 或其他方面， 所述方法 包括 ： 在移动机器人， 当完成行进区域的清洁时发送信号 ； 确定是否在信标机的限定的视 场 (FOV) 内感测到从移动机器人发送的信号 ； 在信标机， 如果在限定的 FOV 内感测到从移动 机器人发送的信号， 则向移动机器人发送响应信号 ； 以及当移动机器人接收到信标机的响 应信号时， 引导移动机器人穿越行进区域的限制边界并运动到另一区域。
对移动机器人的引导可包括使得移动机器人沿由信标机形成的导向区域来靠近 信标机， 确定移动机器人是否已靠近信标机的临近区域 ； 在信标机， 当移动机器人已靠近信 标机的临近区域时， 向移动机器人发送响应信号 ； 在移动机器人， 如果移动机器人接收到信 标机的响应信号， 则沿信标机的临近区域执行沿墙导航以便穿越限制边界。
信标机可接收指示行进区域的清洁已完成的信号， 并感测移动机器人是否已靠近 导向区域以便穿越限制边界以运动到另一区域。 根据本发明实施例， 使用具有低功耗的遥控器接收模块来代替以高功耗来发送信 号。仅当信标机的遥控器接收模块感测到从移动机器人发送的信号时， 感测结果以响应信 号的形式报告给移动机器人。 相应地， 可在限定移动机器人的行进区域的同时， 将信标机电 池的能耗最小化， 并且信标机电池的能量效率可得到提高。另外， 遥控器接收模块的视场 (FOV) 由指向性接收器所限定。 仅当在限定的 FOV 内感测到从移动机器人发送的信号时， 感 测结果被报告给移动机器人。 因此， 将移动机器人的运动限定区域最小化， 从而不限定将由 移动机器人清洁的区域。 增加灯塔功能， 从而即使当清洁几个房间时， 仍可满足用户各种需 求， 其中， 所述灯塔功能用于当移动机器人完成一个房间的清洁时引导移动机器人运动到 另一房间。
附图说明
通过下面结合附图进行的对实施例的描述， 本发明的这些和 / 或其他方面将会变 得清楚和更加易于理解， 其中 ；
图 1 是示出根据实施例的移动机器人系统的整体配置的示图 ；
图 2 是示出根据实施例的移动机器人的外观的透视图 ；
图 3 是示出根据实施例的信标机的外观的透视图 ；
图 4 是根据实施例的移动机器人系统的控制框图 ；
图 5 是解释根据实施例的移动机器人系统的操作原理的概念图 ；
图 6 是示出根据实施例的在移动机器人系统中限定移动机器人的行进区域的方 法的流程图 ；
图 7 是示出根据实施例的在移动机器人系统中防止移动机器人碰撞的方法的流 程图 ；
图 8 是解释根据实施例的移动机器人系统的操作原理的概念图 ；图 9 是示出根据实施例的在移动机器人系统中引导移动机器人运动到另一区域 的方法的流程图 ；
图 10 是示出根据实施例的在移动机器人系统中根据信标机设置状态的移动机器 人信号发送的表。 具体实施方式
现将详细地描述实施例， 实施例的例子在附图中示出， 其中， 相同的标号始终指示 相同的部件。以下， 通过参照附图描述实施例来解释本发明。
图 1 是示出根据实施例的移动机器人系统的整体配置的示图。移动机器人系统包 括： 移动机器人 10， 用于当在预定区域中自主行进的同时执行清洁操作， 并用于以包单元 发送红外线 (IR) 信号 ； 以及信标机 20， 与移动机器人 10 分开， 用于接收从移动机器人 10 发 送的信号。
将信标机 20 可移动地安装在行进区域的边界 ( 如卧室与厨房之间的拐角处、 房间 之间的门等 )， 以便限定移动机器人 10 的行进区域。信标机 20 探测从移动机器人 10 发送 的信号， 并根据探测结果向移动机器人 10 全向地发送响应信号以便控制避障导航， 从而防 止移动机器人 10 穿越行进区域的边界 ( 限制边界 )， 并防止移动机器人 10 与信标机 20 相 撞。 另外， 信标机 20 具有灯塔功能以引领移动机器人 10 到另一房间， 从而移动机器人 在结束一个房间的清洁操作后执行另一房间的清洁操作。
图 2 是示出根据实施例的移动机器人的外观的透视图。
在图 2 中， 移动机器人 10 包括形成外观的主体 12， 和一对以预定间隔安装在主体 12 下面的用于驱动移动机器人 10 的轮子 14。 这对驱动轮 14 由使轮子旋转的驱动单元 ( 发 动机 ) 选择性地驱动， 使得移动机器人 10 朝期望的方向行进。用于支撑主体 12 并用于使 移动机器人 10 平滑行进的多个辅助轮可安装在驱动轮 14 的前侧和后侧。
另外， 移动机器人 10 包括一个用于以包单元发送 IR 信号以便报告移动机器人行 进的发送器 100， 和多个 ( 例如 5 个 ) 用于接收信标机 20 的响应信号的接收器 102。发送 器 100 被安装在主体 12 的前表面的上部， 并使用 360 度散射透镜来全向地 ( 以 360 度 ) 发 送 IR 信号。多个接收器 102 以预定间隔被安装在主体 12 的前表面和侧表面， 并使用 180 度散射透镜来全向地接收 IR 信号。
图 3 是示出根据实施例的信标机的外观的透视图。
在图 3 中， 信标机 20 包括形成外观的主体 22 和安装在主体 22 外围的用于发送或 接收信号的传感器窗口 24。 传感器窗口 24 的外壁是环形， 使得发送或接收到的信号的波束 不弯曲。
另外， 信标机 20 包括 ： 第一指向性接收器 200， 用于在限定的视场 (FOV) 内接收在 移动机器人 10 为了执行一个房间的清洁而行进的同时发送的信号 ( 高 / 中 / 低 / 靠近信 号 )， 并用于感测移动机器人 10 是否已进入行进区域的边界 ( 限制边界 ) ； 第二指向性接收 器 202， 用于在限定的 FOV 内接收指示一个房间的清洁已完成的信号， 并用于感测移动机器 人 10 是否已靠近用于引导移动机器人 10 从一个房间到另一房间的导向区域 ； 全向接收器 204， 用于接收从移动机器人 10 发送的 “靠近” 信号， 并用于感测移动机器人 10 是否已靠近
信标机 20 的附近 ； 以及多个 ( 如 3 个 ) 发送器 206， 用于根据探测的结果向移动机器人 10 全向地发送响应信号 ( 发送的 IR 信号， 以便防止移动机器人穿越限制边界或引导移动机器 人到另一区域 )。
第一指向性接收器 200 是用于限制边界识别模式的指向性接收狭缝， 所述指向性 接收狭缝被安装在信标机 20 的前表面的上部， 以便限定用于接收在移动机器人 10 执行一 个房间清洁的同时发送的信号 ( 高 / 中 / 低 / 靠近信号 ) 的区域。通过使用所述狭缝的间 隙 ( 宽度 )、 长度和高度来限定信号接收区域， 所述用于限制边界识别模式的指向性接收狭 缝具有指向性。
每个第二指向性接收器 202 是用于运动模式的指向性接收狭缝， 所述指向性接收 狭缝被安装在第一指向性接收器 200 的左侧或右侧， 以便限制用于从移动机器人 10 接收指 示一个房间的清洁已完成的信号的区域。类似于与第一指向性接收器 200 相应的用于限制 边界识别模式的指向性接收狭缝， 通过使用所述狭缝的间隙 ( 宽度 )、 长度和高度来限定信 号接收区域， 所述用于运动模式的指向性接收狭缝具有指向性。与第二指向性接收器 202 相应的用于运动模式的指向性接收狭缝的宽度大于用于限制边界识别模式的指向性接收 狭缝的宽度， 以便引领移动机器人 10 从一个房间到另一房间。 多个 ( 如 2 个 ) 第二指向性接收器 202 被安装在第一指向性接收器 200 的左侧和 右侧， 以便在移动机器人 10 从一个房间运动到另一房间时引导移动机器人 10 从右接收区 域到左接收区域， 或者从左接收区域到右接收区域。
全向接收器 204 是设置在信标机 20 下部的中心部分的全向接收器， 以便以 360 度 接收从移动机器人 10 发送的 “靠近” 信号。全向接收器 204 使用透镜 204a 的折射和反射 属性， 通过接收模块 204b 从任意给定方向接收 IR 信号， 并产生散射光区域。
第一指向性接收器 200、 第二指向性接收器 202 以及全向接收器 204 使用具有极低 电流损耗的遥控器接收模块， 其中， 电流损耗最大值约为 0.4mA 至 2.0mA。
第一指向性接收器 200、 第二指向性接收器 202 以及全向接收器 204 接收到从移动 机器人 10 发送的信号时， 所述多个发送器 206 向移动机器人 10 发送用于报告接收方向和 接收信号的响应信号， 并使用 180 度散射透镜。
信标机 20 还包括用于提供信标机 20 的驱动功率的电池 26， 用于将信标机 20 的信 号到达距离设置为 “高” 、 “中” 、 或 “低” 的信号设置开关 28， 以及用于将信标机 20 的操作模 式设置为 “限制边界识别模式” 或 “运动模式” 的模式设置开关 30。
如果信号设置开关 28 被设置为 “高” ， 则信标机 20 的信号到达距离约为 4m， 这相 当于普通家庭的卧室的 1/2 距离。
如果信号设置开关 28 被设置为 “中” ， 则信标机 20 的信号到达距离约为 2m， 这相 当于在普通家庭中厨房的走廊的距离。
如果信号设置开关 28 被设置为 “低” ， 则信标机 20 的信号到达距离约为 1m， 这相 当于在普通家庭中门的宽度。
图 4 是根据实施例的移动机器人系统的控制框图。
在图 4 中， 除了图 2 的基本配置， 移动机器人 10 还包括输入单元 104、 障碍物感测 单元 106、 驱动单元 108、 电池感测单元 110、 存储单元 112 和机器人控制单元 114。
输入单元 104 包括多个设置在移动机器人的主体 12 上部的按钮或者一个遥控器
( 未示出 )， 以便使用户输入命令来执行移动机器人 10 的操作。
障碍物感测单元 106 感测移动机器人 10 行进区域中的如家具、 办公设备或墙等障 碍物。障碍物感测单元 106 向移动机器人 10 沿其行进的路径发射超声波信号， 接收从障碍 物反射的超声波信号， 并感测障碍物的存在 / 不存在以及到障碍物的距离。此时， 障碍物感 测单元 106 可以是 IR 传感器， 包括多个 IR 发射部件和光接收部件， 以便发射 IR 和接收反 射光。
驱动单元 108 驱动设置在移动机器人的主体 12 下面的双驱动轮 14， 以便移动机器 人 10 在行进区域中自主行进， 同时基于通过障碍物感测单元 106 感测到的障碍物信息来改 变其方向， 不与墙或障碍物碰撞。
电池感测单元 110 感测充电电池 109 的充电残留量， 并向机器人控制单元 114 发 送关于充电残留量的信息， 其中， 所述充电电池 109 用于提供移动机器人 10 的驱动功率 ( 例如由多个发送器发送信号所必需的能量 )。
存储单元 112 是存储器， 用于存储驱动移动机器人 10 的操作程序、 行进模式以及 在行进过程中获得的移动机器人 10 的位置信息和障碍物信息。
机器人控制单元 114 是用于控制移动机器人 10 的整体操作的微处理器。机器人 控制单元 114 控制发送器 100 以包单元发送 IR 信号以报告移动机器人 10 在行进， 并且如 果多个接收器 102 接收到从信标机 20 的响应信号， 则机器人控制单元 114 控制移动机器人 10 的避障导航， 直到不再接收到从信标机 20 的响应信号。
在图 4 中， 除了在图 3 中示出的基本配置， 信标机 20 还包括 ： 存储单元 208， 用于 存储移动机器人 10 的头信息等 ； 和信标机控制单元 210， 用于控制信标机 20 的整体操作， 即， 用于控制所述多个发送器 206 使用 IR 信号来报告第一指向性接收器 200 和第二指向性 接收器 202 或者全向接收器 204 已接收到从移动机器人 10 发送的信号。
以下将描述具有以上描述的配置的移动机器人系统的操作和效果以及控制该移 动机器人系统的方法。
图 5 是解释根据实施例的例如当将信标机 20 的操作模式设置为限制边界识别模 式时的移动机器人系统的操作原理的概念图。
在图 5 中， 移动机器人 10 在行进区域自主行进 ( 如沿由粗箭头指示的方向 )， 并且 在移动机器人 10 的行进区域的边界 ( 如卧室与厨房之间的拐角处、 房间之间的门等 ) 设置 信标机 20。
如图 5 所示， 移动机器人 10 在行进区域中自主行进的同时， 所述移动机器人通过 设置在机器人的主体 12 的前表面的上部的一发送器 100 以包单元发送 IR 信号， 以报告移 动机器人在行进。此时， 从移动机器人 10 发送的包信号包括移动机器人 10 的头信息和强 度为 “高” 、 “中” 、 “低” 或用于报告移动机器人 10 靠近的 “靠近” 的信号数据。包信号发送 时间约为每周期 180 毫秒至 200 毫秒。
在实施例中， 如果移动机器人 10 位于远离信标机 20 的位置， 则信标机 20 不发送 信号， 因而信标机电池 26 的能量没有被不必要地浪费。此时， 信标机 20 处于待机状态， 以 便使得第一指向性接收器 200 和全向接收器 204 使用具有极低功耗的遥控器接收模块的备 用功率来接收从移动机器人 10 发送的信号。
信标机 20 的第一指向性接收器 200 以狭缝形来限定限制边界以使遥控器接收模块具有指向性， 并且当从移动机器人 10 发送的信号进入所述限定的限制边界时， 所述第一 指向性接收器 200 感测移动机器人 10 已靠近限制边界。
信标机 20 的全向接收器 204 以 360 度接收从移动机器人 10 发送的信号， 并且当 接收到从移动机器人 10 发送的信号中的 “靠近” 信号 (“靠近” 信号的到达距离指示移动 机器人向信标机附近运动此距离便足以与信标机相撞 ) 时， 所述全向接收器 204 感测出移 动机器人 10 已靠近信标机 20 的附近。
如果信标机 20 的第一指向性接收器 200 或全向接收器 204 接收到从移动机器人 10 发送的信号， 则信标机 20 通过多个发送器 206 向移动机器人 10 全向地发送响应信号， 以 报告移动机器人 10 的信号已接收， 从而防止移动机器人 10 进入行进区域的边界或者防止 移动机器人 10 与信标机 20 相撞。
相应地， 移动机器人 10 通过多个接收器 102 接收信标机 20 的响应信号以停止移 动机器人 10 的行进， 并执行避障导航， 从而防止移动机器人 10 穿越行进区域的边界或者防 止移动机器人与信标机 20 相撞。
图 6 是示出根据实施例的在移动机器人系统中限定移动机器人的行进区域的方 法的流程图。 为了描述此操作， 假设将信标机 20 的模式设置开关 30 设置为限制边界识别模式。
在图 6 中， 移动机器人 10 在行进区域中行进的同时通过发送器 100 以包单元发送 IR 信号， 以报告移动机器人在行进 (300)。
此时， 信标机 20 处于使用具有极低功耗的遥控器接收模块的备用功率的待机状 态， 并通过第一指向性接收器 200 接收移动机器人 10 发送的信号， 以及当从移动机器人 10 发送的信号进入限定的 FOV 时向信标机控制单元 210 发送接收到的信号。
信标机控制单元 210 确定第一指向性接收器 200 是否已接收到从移动机器人 10 发送的信号 (302)。如果信标机 20 的第一指向性接收器 200 未接收到从移动机器人 10 发 送的信号， 则信标机 20 保持待机状态 (304)。
如果在操作 302 中确定信标机 20 的第一指向性接收器 200 已接收到从移动机 器人 10 发送的信号， 则信标机控制单元 210 感测出移动机器人 10 已进入限制边界， 并通 过多个发送器 206 全向地发送响应信号 (IR 信号 )， 以便向移动机器人 10 报告 “禁止区 域” (306)。
移动机器人 10 通过多个接收器 102 接收信标机 20 的响应信号， 并向机器人控制 单元 114 发送响应信号。
机器人控制单元 114 确定多个接收器 102 是否已接收到信标机 20 的响应信号 (308)。如果移动机器人 10 未接收到信标机 20 的响应信号， 则所述方法进行至操作 300 并 重复其后续操作。
如果在操作 308 中确定移动机器人 10 已接收到信标机 20 的响应信号， 则机器人 控制单元 114 停止移动机器人 10 的清洁导航， 并控制避障导航使得移动机器人 10 旋转， 以 免穿越限制边界 (310)。
此后， 机器人控制单元 114 确定是否通过移动机器人 10 的旋转避障导航而未感测 到信标机 20 的响应信号 (312)， 并且如果感测到信标机 20 的响应信号， 则所述机器人控制 单元 114 继续执行移动机器人 10 的旋转避障导航， 直到未感测到信标机 20 的响应信号。
如果在操作 312 中确定未感测到信标机 20 的响应信号， 则结束信标机 10 的旋转 避障导航， 并在旋转结束的方向上开始移动机器人的清洁导航 (314)。
图 7 是示出根据实施例的在移动机器人系统中防止移动机器人碰撞的方法的流 程图。
为了描述此操作， 假设将信标机 20 的模式设置开关 30 设置为限制边界识别模式。
在图 7 中， 移动机器人 10 在行进区域中行进的同时通过发送器 100 以包单元发送 IR 信号， 以报告移动机器人在行进 (400)。
此时， 信标机 20 处于使用具有极低功耗的遥控器接收模块的备用功率的待机状 态， 并通过全向接收器 204 接收从移动机器人 10 发送的 “靠近” 信号， 以及向信标机控制单 元 210 发送接收到的信号。
信标机控制单元 210 确定全向接收器 204 是否已接收到从移动机器人 10 发送的 信号 (402)。如果信标机 20 的全向接收器 204 未接收到从移动机器人 10 发送的 “靠近” 信 号， 则信标机 20 保持待机状态 (404)。
如果在操作 402 中确定信标机 20 的全向接收器 204 接收到从移动机器人 10 发 送的 “靠近” 信号， 则信标机控制单元 210 感测移动机器人 10 已靠近信标机 20 的附近， 并 通过多个发送器 206 全向地发送响应信号 (IR 信号 )， 以便向移动机器人 10 报告 “禁止区 域” (406)。 移动机器人 10 通过多个接收器 102 接收信标机 20 的响应信号， 并向机器人控制 单元 114 发送响应信号。
机器人控制单元 114 确定所述多个接收器 102 是否已接收到信标机 20 的响应信 号 (408)。如果移动机器人 10 未接收到信标机 20 的响应信号， 则所述方法进行至操作 400 并重复其后续操作。
如果在操作 408 中确定移动机器人 10 已接收到信标机 20 的响应信号， 则机器人 控制单元 114 停止移动机器人 10 的清洁导航， 并控制避障导航使得移动机器人 10 旋转， 以 免与信标机 20 相撞 (410)。
此后， 机器人控制单元 114 确定是否通过移动机器人 10 的旋转避障导航而未感测 到信标机 20 的响应信号 (412)， 并且如果感测到信标机 20 的响应信号， 则所述机器人控制 单元 114 在行进方向的相反方向上继续执行移动机器人 10 的旋转避障导航， 直到未感测到 信标机 20 的响应信号。
如果在操作 412 中确定未感测到信标机 20 的响应信号， 则在行进方向的相反方向 上结束移动机器人 10 的旋转避障导航， 并在行进方向的相反方向上开始清洁导航 (414)。
图 8 是解释根据实施例的例如当将信标机 20 的操作模式设置为运动模式时移动 机器人系统的操作原理的概念图。
在图 8 中， 移动机器人 10 沿导向区域行进， 信标机 20 被安装在移动机器人 10 的 行进区域的边界 ( 如房间之间的门等 )。
如图 8 所示， 如果移动机器人 10 完成一个房间的清洁， 则移动机器人 10 通过设置 在机器人的主体 12 的前表面的上部的发送器 100 以 360 度发送 IR 信号， 以报告清洁已完 成。
信标机 20 的第二指向性接收器 202 以狭缝形来限定左 FOV 或者右 FOV( 导向区
域 ) 以使遥控器接收模块具有指向性， 并当从移动机器人 10 发送的信号进入限定的左 FOV 或右 FOV( 导向区域 ) 时， 感测出移动机器人 10 已进入此导向区域。
信标机 20 的全向接收器 204 以 360 度接收从移动机器人 10 发送的信号， 并当从 移动机器人 10 发送的 “靠近” 信号被接收时， 所述全向接收器 204 感测出移动机器人 10 已 靠近信标机 20 的附近。
在信标机 20 的第二指向性接收器 202 或者全向接收器 204 感测到从移动机器人 10 发送的信号的情况下， 信标机 20 通过多个发送器 206 全向地发送响应信号以报告移动机 器人 10 的信号已被接收， 从而移动机器人 10 沿由信标机 20 形成的导向区域靠近信标机， 以便从一个房间运动到另一房间， 或者当移动机器人感测到 “靠近” 信号时， 移动机器人 10 沿临近区域 ( 晕 FOV， halo FOV) 执行沿墙导航。
相应地， 移动机器人 10 通过多个接收器 102 接收信标机 20 的响应信号， 沿导向 区域靠近信标机 20， 并当靠近信标机 20 的临近区域 ( 晕 FOV) 时， 沿信标机 20 的临近区域 ( 晕 FOV) 执行沿墙导航， 以免穿越限制边界。
尽管在图 8 中描述了移动机器人 10 沿右导向区域靠近信标机 20， 在靠近信标机 20 的临近区域后沿信标机 20 的临近区域执行沿墙导航， 并从右房间运动到左房间的情况， 但实施例不限于此。移动机器人 10 可沿左导向区域靠近信标机 20， 在靠近信标机 20 的临 近区域后沿信标机 20 的临近区域执行沿墙导航， 并从左房间运动到右房间。 图 9 是示出根据实施例的在移动机器人系统中引导移动机器人到另一区域的方 法的流程图。
为了描述此操作， 假设将信标机 20 的模式设置开关 30 设置为运动模式。
在图 9 中， 如果完成一个房间的清洁， 则移动机器人 10 通过发送器 100 以 360 度 发送用于运动模式的 IR 信号， 以报告清洁已完成 (500)。
此时， 信标机 20 处于使用具有极低功耗的遥控器接收模块的备用功率的待机状 态， 并通过第二指向性接收器 202 接收从移动机器人 10 发送的信号， 以及当从移动机器人 10 发送的用于运动模式的信号进入限定的左 FOV 或者右 FOV 时， 向信标机控制单元 210 发 送接收到的信号。
相应地， 信标机控制单元 210 确定第二指向性接收器 202 是否已接收到从移动机 器人 10 发送的信号 (502)。如果信标机 20 的第二指向性接收器 202 未接收到从移动机器 人 10 发送的信号， 则信标机 20 保持待机状态 (504)。
如果在操作 502 中确定信标机 20 的第二指向性接收器 202 已接收到从移动机器 人 10 发送的信号， 则信标机控制单元 210 感测出移动机器人 10 已进入限定的左 FOV 或者 右 FOV( 导向区域 )， 并通过多个发送器 206 全向地发送响应信号 (IR 信号 )， 以便向移动机 器人 10 报告 “导向区域” (506)。
移动机器人 10 通过多个接收器 102 接收信标机 20 的响应信号， 并向机器人控制 单元 114 发送响应信号。
机器人控制单元 114 确定多个接收器 102 是否已接收到信标机 20 的响应信号 (508)。如果移动机器人 10 未接收到信标机 20 的响应信号， 则所述方法进行至操作 500 并 重复其后续操作。
如果在操作 508 中确定移动机器人 10 已接收到信标机 20 的响应信号， 则机器人
控制单元 114 控制引导导航， 使得移动机器人 10 沿由信标机 20 形成的导向区域靠近信标 机 20， 以便从已完成清洁的一个房间运动到另一房间 (510)。
此后， 当执行引导导航以便移动机器人 10 靠近信标机 20 的临近区域 ( 晕 FOV) 的 同时， 信标控制单元 210 确定全向接收器 204 是否已接收到从移动机器人 10 发送的 “靠近” 信号 (512)。
如果在操作 512 中确定信标机 20 的全向接收器 204 未接收到从移动机器人 10 发 送的 “靠近” 信号， 则所述方法进行至操作 510， 并且信标机 20 继续执行移动机器人 10 的引 导导航。
如果在操作 512 中确定信标机 20 的全向接收器 204 已接收到从移动机器人 10 发 送的 “靠近” 信号， 则信标机控制单元 210 感测出移动机器人 10 已靠近信标机 20 的临近区 域 ( 晕 FOV)， 并且信标机 20 通过多个发送器 206 全向地发送响应信号以报告移动机器人 10 的 “靠近” 信号已被接收。
然后， 移动机器人 10 通过多个接收器 102 接收信标机 20 的响应信号， 并控制沿墙 导航， 以便沿信标机 20 的临近区域 ( 晕 FOV) 穿越限制边界 (514)。
此后， 机器人控制单元 114 确定移动机器人 10 是否已沿临近区域 ( 晕 FOV) 穿越 限制边界 (516)， 并且如果移动机器人 10 未穿越限制边界， 则所述方法进行至操作 514， 以 便继续执行沿墙导航， 使得移动机器人沿临近区域 ( 晕 FOV) 穿越限制边界。
如果在操作 516 中确定移动机器人 10 已穿越限制边界， 则通过另一导向区域 ( 如 果移动机器人沿右导向区域从右房间运动到左房间， 则此处为左导向区域 ) 控制移动机器 人 10 的导航。
在通过另一导向区域控制移动机器人 10 的导航中， 移动机器人 10 继续沿临近区 域 ( 晕 FOV) 执行沿墙导航， 直到信标机 20 的第二指向性接收器 202( 更具体地， 图 5 的左 侧示出的第二指向性接收器 ) 接收到在移动机器人 10 穿越限制边界后从移动机器人 10 发 送的信号， 并且当信标机 20 的第二指向性接收器 202 接收到从移动机器人 10 发送的信号 时， 感测出移动机器人 10 已进入左接收区域 ( 导向区域 )， 并且移动机器人 10 被控制以左 导向区域 ( 即， 另一导向区域 ) 为基础开始左房间 ( 即， 另一房间 ) 的清洁导航。
图 10 是示出根据实施例的在移动机器人系统中根据信标机设置状态的移动机器 人信号发送的表。
在图 10 中， 用户操作信标机 20 的信号设置开关 28， 以便将信标机 20 的到达距离 设置为 “高” 、 “中” 或 “低” 。然后， 即使当信标机 20 接收到从移动机器人 10 发送的信号时， 信标机 20 根据设置值不发送响应信号， 从而可区别控制移动机器人 10 的避障导航。
例如， 如果用户将信标机 20 的信号设置开关 28 设置为 “低” ， 则即使当信标机 20 的第一指向性接收器 200 接收到从移动机器人 10 发送的信号时， 信标机 20 也不全向地发 送响应信号， 从而移动机器人 10 忽略对于从移动机器人 10 发送的信号中具有 “中” 或 “高” 强度的信号的避障导航， 并且仅对于从移动机器人 10 发送的信号中具有 “低” 或 “靠近” 强 度的信号报告避障导航。
例如， 如果用户将信标机 20 的信号设置开关 28 设置为 “中” ， 则即使当信标机 20 的第一指向性接收器 200 接收到从移动机器人 10 发送的信号时， 信标机 20 也不全向地发 送响应信号， 从而移动机器人 10 忽略对于从移动机器人 10 发送的信号中具有 “高” 强度的信号的避障导航， 并且仅对于从移动机器人 10 发送的信号中具有 “中” 、 “低” 或 “靠近” 强 度的信号报告避障导航。
以上描述的例子指示当信标机 20 的模式设置开关 30 被设置为 “限制边界识别模 式” 时信标机 20 的第一指向性接收器 200 接收从移动机器人 10 发送的信号的情况。如果 用户将信标机 20 的模式设置开关 30 设置为 “运动模式” ， 则信标机 20 的第二指向性接收器 202 接收从移动机器人 10 发送的用于运动模式的信号， 以通过左导向区域和右导向区域引 领移动机器人 10 到另一房间。
尽管在所述实施例中从移动机器人 10 发送的信号是 IR 信号， 但实施例不限于此。 即便使用可见光、 超声波或激光信号， 也可实现同样的效果。
尽管在所述实施例中从信标机 20 发送的信号是 IR 信号， 但实施例不限于此。即 便使用可见光、 超声波、 射频 (RF) 信号或激光信号， 也可实现同样的效果。
尽管已说明和描述了一些实施例， 但本领域技术人员将认识到 ： 在不脱离实施例 的原理和精神的情况下， 可对这些实施例进行改变， 其中， 实施例的范围在权利要求及其等 同物中被限定。