实现室内服务机器人同时定位和地图创建的装置及机器人制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种实现室内服务机器人同时定位和地图创建的装置及带有该装置的室内服务机器人，该装置包括外部传感器、内部传感器和信息处理模块，通过所述机器人在外部环境中移动，记录所述外部传感器和所述内部传感器的测量数据，对环境进行特征提取，利用递推形式的预测和更新算法得出所述机器人的位姿和特征地图，在满足特征匹配的条件下，实现对相应的所述位姿和特征地图的更新。本装置把移动机器人放置在未知环境中，将定位与地图创建二者合而为一，使得机器人增量式地创建未知环境的连续地图，同时确定它在地图中的位置，如此有效地提高了一次工作效率，提高了自移动室内服务机器人的自主性，并进一步突显了机器人的智能水平。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种智能装置，尤其是涉及一种实现室内服务机器人同时定位和地图 创建的装置，所述的室内服务机器人具体涉及清扫机器人、保安机器人等等。
技术介绍
随着科技水平和人们生活水平的不断提高，自移动室内服务机器人的应运而生， 已逐渐为人们所接受，机器人在自己移动的同时，通过其内置的功能单元进行工作为人们 提供服务，省时省力的工作特点受到了人们的认同，从而在办公家居环境中得到广泛应用。目前市场上出现的绝大多数自移动室内服务机器人为清扫机器人，其包括驱动 部件、可再充电的供能单元和控制单元。在控制单元的控制和供能单元的能量供应下，清扫 机器人在待处理工作表面上做随机移动，机器人在随机移动的同时，通过其内置的清扫单 元对待处理工作表面进行表面清洁处理。专利公开为W002101477，专利申请人为美国IROBOT公司，该专利文献中对随机清 扫有较为详细地描述。在清扫机器人的前方，即运动方向上设有碰撞板，碰撞板的二侧设 有碰撞传感器，机器人在执行随机模式移动时作充分地直线运动。机器人在行进时，碰撞板 与墙壁或其它障碍物发生碰撞，使得碰撞传感器被激活，机器人接收到碰撞传感器的激活 信号，控制行走机构旋转任一个角度，远离所碰撞的障碍物继续直线行进。除美国IROBOT公司公开了清扫机器人采用随机清扫的技术方案之外，瑞士伊 莱克斯公司在2001年推出的第一代以及后续推出的第二代清扫机器人，产品名称均为 TRIL0BITE(三叶虫)，其采用的行走路线也同样属于随机模式。TRIL0BITE在Normal和 Qucik工作模式中，清扫机器人通过其前方设有的超声传感器和碰撞传感器的配合，使得 机器人在行进过程中，当发生机器人探测到前方的墙壁或其它障碍物时，或是机器人与前 方的墙壁或其它障碍物发生碰撞时，通过超声传感器的信号输出或是碰撞传感器的激活信 号，使得机器人旋转一角度，远离相应的障碍物继续直线行进。上述提及的清扫机器人采用随机路线进行移动，虽然执行简单，但不可避免地存 在有部分区域漏扫、而部分区域出现重复清扫的状况发生，从而影响一次清扫覆盖率和一 次清扫效率。针对以上问题，本申请人在2001年申请了《自动吸尘器的可清扫区域和障碍物区 域的识别方法》专利，专利号为ZL01108048.5。该技术方案指出了一种自动吸尘器的可清 扫区域和障碍物区域的识别方法。在一个呈封闭的区域内，由吸尘器进行X轴方向和Y轴 方向扫描；再由吸尘器对X轴方向扫描区域和Y轴方向扫描区域进行逻辑分析，X轴方向扫 描和Y轴方向扫描都未能探测到的区域为障碍物所在的坐标区域，X轴方向扫描或Y轴方向 扫描已探测到的区域为可清扫区域。此方法从理论上而言，通过“逻辑与”的概念是可以实 现有效识别出可清扫区域和障碍物区域。但这种梳状移动的定位方式，属于单定位方式，其 完全借助类似于编码器等装置，通过将编码器安装在行走机构上来测量行走机构的转速、 判断旋转方向，从而进行定位控制。然而，行走机构在待工作表面进行移动时，不可避免地4会出现打滑、丢步等现象。当出现此类状况时，行走机构仍处于工作运转中，编码器装置则 仍在计数，但实际上，行走机构以及清扫机器人此刻相对于待工作表面不存在移动关系，由 此编码器的计数产生了误信号，影响后续的路径扫描和路径规划。基于上述提出的各类状况，因此，有必要提供一种新的方式来解决上述缺点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种实现自移动室内服务机器人同时定位 和地图创建的装置以及自移动室内服务机器人，通过对该装置的应用可以准确判断自移动 室内服务机器人的所在位置。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的技术方案为一种实现自移动室内服务机器人同时定位和地图创建的装置，包括外部传感器， 用于探测所述机器人外部的环境信息；内部传感器，用于探测所述机器人自身的位置信息； 信息处理模块，通过所述机器人在外部环境中移动，记录所述外部传感器和所述内部传感 器的测量数据，对环境进行特征提取，利用递推形式的预测和更新算法得出所述机器人的 位姿和特征地图，在满足特征匹配的条件下，实现对相应的所述位姿和特征地图的更新。一种实现同时定位和地图创建的自移动室内服务机器人，包括机器人本体、控制 单元、驱动单元、行走单元和功能单元，所述控制单元控制功能单元工作，并控制驱动单元， 由驱动单元驱动行走单元行走；室内服务机器人还包括外部传感器，用于探测所述机器人 外部的环境信息；内部传感器，用于探测所述机器人自身的位置信息；所述控制单元通过 所述机器人在外部环境中移动，记录所述外部传感器和所述内部传感器的测量数据，对环 境进行特征提取，利用递推形式的预测和更新算法得出所述机器人的位姿和特征地图，在 满足特征匹配的条件下，实现对相应的所述位姿和特征地图的更新。本专利技术中，自移动室内服务机器人在未知环境下依靠传感器对所获取的信息进行 环境建模，同时利用所创建的环境地图估计其本身的位姿，使得机器人在未知环境中创建 地图，同时利用地图实现真正的自主导航。把室内服务机器人放置在未知环境中，将定位与 地图创建二者合而为一，使得机器人增量式地创建未知环境的连续地图，同时确定它在地 图中的位置，这对于室内诸如家庭和办公环境内进行工作的服务机器人而言，能够十分有 效地提高一次工作效率、提高一次工作表面覆盖率，极大地提高了自移动室内服务机器人 的自主性，并进一步突显了机器人的智能水平。附图明书附图说明图1为本专利技术一实施例中机器人的总体结构示意图；图2为本专利技术所述自移动室内服务机器人的控制框图；图3为本专利技术所述自移动室内服务机器人中的具有同时定位和地图创建的装置 的基本控制框图。图4为本专利技术所述自移动室内服务机器人中的具有同时定位和地图创建的装置 的基本工作原理流程图。图5为本专利技术所述自移动室内服务机器人中的具有同时定位与地图创建的实际 算法流程图。具体实施例方式本专利技术提供了一种自移动清扫机器人，所述自移动机器人具有同时定位与地图创 建来定位自移动清扫机器人的当前位置以及地图特征。本专利技术以清扫机器人为例，对本专利技术进行详细说明。如图1所示，为专利技术一具体实 施例---清扫机器人的整体结构示意图。如图1所示，为本专利技术的控制结构组成框图。结 合图1和图2所示，所述清扫机器人包括机器人本体1、控制单元2、驱动单元3、行走单元4 和功能单元5，控制单元2位于该机器人本体1体内。控制单元2通过驱动单元3驱动行走 单元4转动，行走单元4带动机器人本体1移动。所述功能单元5为清洁单元。该清扫机器人带有同时定位与地图创建的装置，如图3所示为具有同时定位与地 图创建的装置的控制框图。该装置配备有内部和外部传感器，内部传感器为里程计，即为里 程计采集模块30 ；外部传感器为单个图像传感器，即为图像采集模块10，用于采集待工作 表面区域的图像信息。本实施例中，图像视觉传感器为CMOS传感器，当然也可以是CCD等 其它视觉传感器。除此之外，装置还包括信息处理模块20，该信息处理模块20包括特征提 取单元210、特征匹配比较单元220、位姿与环境特征更新单元230和位姿与环境特征预测 单元240。下面结合图3和图4对基本工作原理流程图展开叙述。图像采集模块10采集待工 作表面的图像信息(步骤S100)。图像采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现室内服务机器人同时定位和地图创建的装置，其特征在于，包括：外部传感器，用于探测所述机器人外部的环境信息；内部传感器，用于探测所述机器人自身的位置信息；信息处理模块，通过所述机器人在外部环境中移动，记录所述外部传感器和所述内部传感器的测量数据，对环境进行特征提取，利用递推形式的预测和更新算法得出所述机器人的位姿和特征地图，在满足特征匹配的条件下，实现对相应的所述位姿和特征地图的更新。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱东奇，
申请(专利权)人：泰怡凯电器苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]