使用差动传感器或视觉测量的地毯偏移估计制造技术

本发明专利技术涉及使用差动传感器或视觉测量的地毯偏移估计。提供了一种机器人设备，该机器人设备包括：相机；被配置成使该机器人设备在地毯表面上移动的致动器系统，致动器系统包括分别通过左轨和右轨互连的多个左轮和多个右轮；以及耦接至相机的控制器，控制器被配置成：从由相机捕获的两个或更多个图像提取特征；将从该两个或更多个图像提取的特征相匹配；基于相匹配的所提取的特征相对于该两个或更多个图像的运动来生成视觉运动观察；至少基于视觉运动观察来估计地毯偏移；至少基于视觉运动观察来生成地毯偏移矢量；使用地毯偏移矢量来生成被配置成补偿所估计出的地毯偏移的命令；以及将所生成的命令发送至致动器系统以补偿所估计出的地毯偏移。

Carpet offset estimation using differential sensors or visual measurements

The present invention relates to the estimation of carpet offset using differential sensors or visual measurements. A robot apparatus is provided, the robot device includes a camera; the actuator system is configured so that the mobile robot device on the carpet surface, including the actuator system through a plurality of left and right rail rail revolver interconnect and a plurality of the right wheel; and a controller coupled to the camera, the controller is configured to: feature extraction from two or more images captured by the camera; the features extracted from the two or more image matching; the feature matching with respect to the two or more image motion to generate visual motion based on visual observation; at least motion observation are estimated based on the carpet at least offset; based on the observation of visual motion to generate the offset vector using carpet carpet; offset vector to generate the carpet is configured to offset the estimated compensation orders; and will be generated A command is sent to the actuator system to compensate for the estimated carpet offset.

【技术实现步骤摘要】
本专利申请是国际申请日为2013年6月7日、国家申请号为201380022811.5、专利技术名称为“使用差动传感器或视觉测量的地毯偏移估计”的专利申请的分案申请。对相关申请的交叉引用本申请要求于2012年6月8日提交的题为“CARPETDRIFTESTIMATIONUSINGDIFFERENTIALSENSORSANDVISUALMEASUREMENTS”的美国临时申请第61/657,399号的优先权，其全部内容通过参引合并至本文中。
本公开内容涉及机器人系统，更特别地涉及被配置成在表面上移动的移动机器人系统。
技术介绍
自主式机器人是可以在无连续人类引导的情况下在环境中执行期望任务的机器人。机器人可以在不同程度上自主并且可以以不同的方式处于自主。例如，自主式机器人可以在无连续人类引导的情况下通过非结构化环境的工作表面以执行一个或更多个任务。在其他示例中，自主式机器人可以在结构化环境中或者在人类监督下执行任务。在家用机器人、办公室机器人和/或消费者导向机器人的领域中，移动机器人已被用于执行例如真空除尘清洁、地板清洗、巡逻、剪草坪和其他这样的任务等功能。然而，许多常规的自主式机器人未适当地或精确地确定机器人位置和/或姿势并且未适当地控制机器人的移动，从而不能确保机器人停留在给定路线上和/或达到指定位置和/或姿势。
技术实现思路
下面呈现出一个或更多个方面的简要概述以提供对这样的方面的基本理解。此概述不是对所有所考虑方面的广泛综述，并且既不意在确定所有方面的关键或重要元素，也不意在界定任何或所有方面的范围。其唯一目的在于以简单的形式呈现一个或更多个方面的一些概念作为后面呈现的更详细描述的前序。特别地，所考虑方面包括实施本文中所描述的一个或更多个方面的一些或所有概念的方法和非暂态计算机可读介质。描述了下述系统和方法，该系统和方法用于估计通过机器人在表面例如地毯上移动所经历的偏移例如地毯偏移，并且该系统和方法用于补偿这样的偏移例如地毯偏移。通过另外的示例，所描述的某些系统和方法可以被配置成估计由于可能会影响机器人通过表面的运动的其他作用而引起的偏移，例如由于倾斜的地板、不稳定的表面(例如沙粒表面或泥浆表面)和/或由于风推动或拖拉机器人而引起的运动偏移。某些示例性实施方式考虑一种机器人设备。所述机器人设备包括本体和被配置成使本体在表面上移动的致动器系统。所述机器人设备还可以包括被配置成感测致动器系统的致动特性的第一组传感器。所述机器人设备还可以包括被配置成感测本体的运动特性的第二组传感器。第一组传感器可以是与第二组传感器不同类型的传感器。所述机器人设备还可以包括至少基于由第一组传感器感测到的致动特性和由第二组传感器感测到的运动特性来估计偏移例如地毯偏移的控制器。在一种示例性实施方式中，致动器系统可以包括可旋转的轮子，并且第一组传感器被配置成感测致动器系统的轮子的旋转。第二组传感器可以包括被配置成感测本体的旋转的陀螺仪传感器。在一种示例性实施方式中，致动器系统包括可旋转的轮子，并且第一组传感器被配置成感测致动器系统的轮子的旋转。第二组传感器包括被配置成感测本体的旋转的陀螺仪传感器。控制器还被配置成至少基于根据所感测到的轮子旋转所估计出的航向与根据所感测到的本体旋转所估计出的航向之间的比较来估计地毯偏移。在一种示例性实施方式中，控制器还被配置成控制致动器系统执行将本体旋转至少约180度的机动动作。控制器还被配置成至少基于在所述机动动作期间感测到的致动特性与运动特性之间的多个比较来估计地毯偏移。在一种示例性实施方式中，控制器还被配置成至少基于在所述机动动作期间的总偏移与航向变化之比来估计地毯偏移的幅度。在一种示例性实施方式中，控制器还被配置成：响应于检测到障碍物，至少基于在机动动作期间感测到的致动特性与运动特性之间的多个比较来更新所估计出的地毯偏移。在一种示例性实施方式中，致动器系统包括可旋转的轮子，并且第一组传感器被配置成感测致动器系统的轮子的旋转。第二组传感器包括被配置成捕获两个或更多个图像的成像传感器。控制器被配置成通过比较所述两个或更多个图像来估计运动特性。在一种示例性实施方式中，控制器还被配置成检测所述两个或更多个图像中的每个图像的共同特征，其中控制器还被配置成至少基于比较在所述两个或更多个图像中检测到的共同特征的相对位置的变化来估计本体的航向。在一种示例性实施方式中，考虑一种机器人设备。所述机器人设备包括可旋转的左驱动轮和可旋转的右驱动轮。所述机器人设备还包括驱动子系统，该驱动子系统被配置成基于驱动信号使左驱动轮和右驱动轮差动地旋转，使得机器人设备在表面上移动。所述机器人设备还包括被配置成生成左轮和右轮的旋转的测距测量的第一组传感器。所述机器人设备还包括被配置成生成机器人设备的航向测量的第二组传感器。所述机器人设备还包括被配置成生成驱动信号使得机器人设备执行具有航向角变化的机动动作的控制器。控制器还被配置成至少基于在机动动作期间的航向变化的估计和在机动动作期间的航向测量的变化来估计偏移，例如地毯偏移。航向变化的估计基于在机动动作期间的测距测量。在一种示例性实施方式中，控制器还被配置成使所述机动动作至少持续到航向测量指示至少约180度的航向变化为止。控制器还被配置成在机动动作期间采集多个测距测量。控制器还被配置成在机动动作期间采集多个航向测量。控制器还被配置成至少基于多个测距测量与多个航向测量之间的比较来估计地毯偏移。在一种示例性实施方式中，控制器还被配置成至少部分地响应于遇到障碍物来估计地毯偏移。在一种示例性实施方式中，控制器还被配置成响应于自执行先前估计以后行进比阈值距离大的距离来估计地毯偏移。某些示例性实施方式考虑一种移动机器人设备。所述移动机器人设备包括被配置成生成测距测量的第一组传感器。所述移动机器人设备包括被配置成生成移动机器人设备的航向测量的第二组传感器。所述移动机器人设备包括被配置成捕获图像的相机。所述移动机器人设备包括在通信上耦接至第一组传感器和第二组传感器以及相机的控制器。控制器被配置成选择性地以第一模式操作和选择性地以第二模式操作。当以第一模式操作时，控制器还被配置成至少基于根据测距测量所估计出的航向和由第二组传感器生成的航向测量来估计偏移，例如地毯偏移。当以第二模式操作时，控制器还被配置成至少基于由相机捕获的图像中的两个或更多个图像来生成移动机器人设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人设备，包括：相机；致动器系统，所述致动器系统被配置成使所述机器人设备在地毯表面上移动，所述致动器系统包括通过左轨互连的多个左轮以及通过右轨互连的多个右轮；以及控制器，所述控制器耦接至所述相机，其中，所述控制器被配置成：从由所述相机捕获的两个或更多个图像提取特征；将从所述两个或更多个图像提取的特征相匹配；基于相匹配的所提取的特征相对于所述两个或更多个图像的运动来生成视觉运动观察；至少基于所述视觉运动观察来估计地毯偏移；至少基于所述视觉运动观察来生成地毯偏移矢量；使用所述地毯偏移矢量来生成被配置成补偿所估计出的地毯偏移的命令；以及将所生成的命令发送至所述致动器系统以补偿所估计出的地毯偏移。

【技术特征摘要】
2012.06.08 US 61/657,3991.一种机器人设备，包括：
相机；
致动器系统，所述致动器系统被配置成使所述机器人设备在地毯表面
上移动，所述致动器系统包括通过左轨互连的多个左轮以及通过右轨互连
的多个右轮；以及
控制器，所述控制器耦接至所述相机，其中，所述控制器被配置成：
从由所述相机捕获的两个或更多个图像提取特征；
将从所述两个或更多个图像提取的特征相匹配；
基于相匹配的所提取的特征相对于所述两个或更多个图像的运
动来生成视觉运动观察；
至少基于所述视觉运动观察来估计地毯偏移；
至少基于所述视觉运动观察来生成地毯偏移矢量；
使用所述地毯偏移矢量来生成被配置成补偿所估计出的地毯偏
移的命令；以及
将所生成的命令发送至所述致动器系统以补偿所估计出的地毯
偏移。
2.根据权利要求1所述的机器人设备，其中，所述控制器还被配置
成响应于确定了所述相匹配的特征的运动与通过测距估计预测出的运动
之间的差异低于阈值而生成所述视觉运动观察。
3.根据权利要求1所述的机器人设备，其中，所述控制器还被配置
成使用卡尔曼滤波处理视觉运动观察来估计所述地毯偏移。
4.根据权利要求1所述的机器人设备，其中，所述视觉运动观察指
示所述机器人设备的路径角。
5.根据权利要求1所述的机器人设备，其中，所述机器人设备被配
置成使用外极匹配来将从所述两个或更多个图像提取的特征相匹配。
6.根据权利要求1所述的机器人设备，其中，将从所述两个或更多
个图像提取的特征相匹配包括平移方向估计和相机旋转估计。
7.根据权利要求1所述的机器人设备，其中，所述特征使用尺度不

\t变特征变换来提取。

【专利技术属性】
技术研发人员：迪拉杰·戈埃尔，伊桑·伊德，菲利普·方，马里奥·E·米尼希，
申请(专利权)人：艾罗伯特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US