用于位置自控制机器人的导航系统以及用于提供该导航系统使用的绝对坐标的地板材料技术方案

本发明专利技术提供了一种用于位置自控制机器人的导航系统以及用于提供该导航系统使用的绝对坐标的地板材料。该位置自控制机器人包括具有运动单元的主体。所述导航系统包括二维（２Ｄ）条码、条码读取器、以及控制单元。所述２Ｄ条码以预定间隔形成在具有预定尺寸的地板上，并分别具有不同的唯一坐标值。所述条码读取器安装在所述主体下部中的预定位置处，以读取地板上的２Ｄ条码。所述控制单元安装在所述主体上，以与所述条码读取器电连接，所述控制单元基于由所述条码读取器读取的２Ｄ条码的唯一坐标值来识别在预定区域内的、存储在存储器中的绝对坐标，并将所述绝对坐标应用到程序运动算法中，从而控制所述运动单元以使所述主体运动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于位置自控制机器人的导航系统，该机器人具有带运动单元的主体，更具体地涉及这样一种导航系统，该导航系统获取正在运动或操作的位置自控制机器人的确切当前位置，并快速计算该位置自控制机器人与每个预定障碍物和预定运动限制线之间的相对距离，从而使得该位置自控制机器人能够根据程序运动算法或存储的行进路线快速而精确地运动。此外，本专利技术涉及一种用于提供绝对坐标的地板材料，该地板材料包括二维(2D)条码，所述条码在预定的间隔处具有不同的唯一坐标值，从而使得所述位置自控制机器人能够快速地获取当前绝对位置，其中，所述2D条码在可见光下不显示颜色，而是当所述位置自控制机器人运动时在照射到其上的波长为300至850nm的光下显示颜色，从而使所述地板材料具有漂亮的外观。
技术介绍
位置自控制机器人通常从工业领域中广泛应用的机器人发展而来，并在政府、公共办公室、公司、家庭等中得到广泛使用。使用这种位置自控制机器人用于自控制无需使用者手动控制的自主运动并清洁预定区域的清洁器。为了自主运动，位置自控制机器人需要精确地识别其当前位置并精确地计算运动方向和运动距离。为了满足这些需要，传统上发展了测距法。使用传统测距法的位置自控制机器人利用测距仪或轮传感器获得速度信息并利用磁传感器获得方位信息，并计算从初始位置到下一位置的运动距离以及运动方向，从而识别其位置和方向。图1表示在测距法坐标系中识别位置和方向的典型概念。在该测距法坐标系中，位置自控制机器人1的位置由该位置自控制机器人1的转动中心2所位于的坐标xr和yr来限定，而该位置自控制机器人1的方向由该位置自控制机器人1的前向方向与x轴之间的角度tr来限定。传统的测距法取决于自发产生的信息，而不利用外部输入的信息，并且能够以非常高的采样速率获取位置信息，从而非常快地更新位置信息。此外，测距法为较短的距离提供较高精度，并且成本较低。然而，因为测距法利用积分来计算位置和方向，所以测量误差将随着行进距离的增加而积累。具体地，由于滑动(其可能是由于运动区域中的地板材料而引起)引起的误差产生积累而没有得到补偿，由此降低了精度。利用测距法识别位置和方向的一种改进方法是利用无线射频识别(RFID)卡和RFID读取器的方法。具有唯一位置信息的多个RFID卡放置在地板上的其中位置自控制机器人1运动的区域内。然后，位置自控制机器人1在地板上运动的同时利用RFID读取器检测RFID卡，并读取唯一的位置信息，从而识别其当前位置。图2表示RFID坐标系中识别位置和方向的概念。位置自控制机器人1的当前位置由该位置自控制机器人1在多个RFID卡3中检测到的RFID卡3的坐标xc和yc限定，所述多个RFID卡3以矩阵形式在运动区域内放置在地板5中。在RFID卡3中分别储存唯一的编号，并且位置自控制机器人1具有与这些呈参考表形式的唯一编号分别对应的RFID坐标值。位置自控制机器人1检测到一个RFID卡3，利用RFID读取器4获取所述RFID卡3的唯一编号，并在参考表中找到与所获取的唯一编号相对应的RFID坐标值，从而识别其当前位置。在利用RFID的方法中，位置自控制机器人识别位置和方向的精度根据RFID卡3的分布密度来确定。当RFID卡3的分布密度太低时，不能期望位置自控制机器人1能精确地识别位置和方向。在RFID卡3的分布密度太高时，如图3所示，可能会由于从RFID卡3a、3b和3c输出的RF信号之间的干涉而在读取唯一编号中产生误差。因此，为了防止产生误差，必须将RFID卡3的分布密度限制在合适的范围内。这样的限制使得利用RFID的方法的精度降低。此外，当在放置RFID卡3的位置中存在吸收磁场的物质时，也可能产生误差。此外，为了在利用RFID的方法中识别方向，如图3所示，需要同时识别两个或更多个RFID卡3a、3b和3c。在RFID卡3的分布密度不是足够高时，对方向的识别就变得困难。特别地，不方便将RFID卡3放置在地板5中。当RFID卡3出现损坏时，需完全修理地板5，或者需取出损坏的RFID卡3并需将新的RFID卡3放置在地板5中，这破坏了地板5的外观。另外，因为区域较大，所以需要使用大量RFID卡3，从而导致高的安装费用和高的维护费用，并且在操作位置自控制机器人1中在维护期间需要仔细的处理。
技术实现思路
本专利技术提供了这样一种导航系统，通过该导航系统防止位置自控制机器人的当前位置(即，绝对坐标值)与对应于相邻绝对坐标值的识别单元相干涉，从而容易地获取所述位置自控制机器人的所述当前位置，当在预定区域内识别到障碍物时，对障碍物的相对坐标值以及所述位置自控制机器人的确切当前位置与所述障碍物之间的距离进行快速和精确的计算或识别，从而可靠地控制该位置自控制机器人的运动方向和距离，可在任何位置容易地安装不同的唯一位置信息，并且便于维护。本专利技术还提供一种具有对于裸眼来说不可见的二维(2D)条码的地板材料，从而防止破坏地板材料的外观，并且只有在获取绝对坐标值时才显示颜色，从而允许获取与所述2D条码相对应的唯一信息(即，所述绝对坐标值)。根据本专利技术的一方面，提供了一种用于位置自控制机器人101的导航系统，该位置自控制机器人101包括带有运动单元的主体102。所述导航系统包括2D条码104、条码读取器105以及控制单元。所述2D条码104以预定间隔形成在具有预定尺寸的地板103上，并分别具有不同的唯一坐标值。条码读取器105安装在所述主体102下部中的预定位置处，以读取地板103上的2D条码104。所述控制单元安装在所述主体102上，以与所述条码读取器105电连接，并且该控制单元基于由所述条码读取器105读取的所述2D条码104的唯一坐标值而识别存储在存储器中的预定区域内的绝对坐标，并将所述绝对坐标运用到程序运动算法中，从而控制所述运动单元以使所述主体102运动。所述导航系统还可包括发光装置106，该发光装置106安装在所述条码读取器105附近以向所述地板103发射具有预定波长范围的光。所述发光装置106可发射波长范围在300nm至850nm之间的光。根据本专利技术的另一方面，提供了一种地板材料110，该地板材料110用于提供绝对坐标信息，以使位置自控制机器人101能够识别运动空间中的绝对坐标。所述地板材料101包括至少一个第一片材111，该第一片材通过将分别具有不同唯一坐标值的多个2D条码104以预定间隔反向打印在具有预定面积的透明材料的背面上并通过在所述透明材料的所述背面上形成粘合层111a而形成，从而使所述2D条码104可从所述地板材料110的表面正常地看到。可以使用可见彩墨和不可见隐显墨(例如，当在该墨上照射具有预定波长的光时该墨可见)中的一种打印所述第一片材111中的所述2D条码104。在所述第一片材111中，所述2D条码104可以以相等间隔成矩阵形式或沿多个同心圆布置。根据本专利技术的另一方面，提供了一种地板材料110，该地板材料110用于提供绝对坐标信息，以使位置自控制机器人101能够识别运动空间中的绝对坐标。所述地板材料110包括多个第二片材112，每个第二片材112均通过将具有唯一坐标值的单个2D条码104反向打印在具有预定面积的透明材料的背面上并通过在所述透明材料的所述背面上形成粘合层112a而形成，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于位置自控制机器人的导航系统，该位置自控制机器人包括具有运动单元的主体，所述导航系统包括：二维条码、即２Ｄ条码，该二维条码以预定间隔形成在具有预定尺寸的地板上，所述２Ｄ条码分别具有不同的唯一坐标值；条码读取器，该条码读 取器安装在所述主体下部中的预定位置处，以读取在所述地板上的２Ｄ条码；以及控制单元，该控制单元安装在所述主体上，以与所述条码读取器电连接，所述控制单元基于由所述条码读取器读取的所述２Ｄ条码的唯一坐标值来识别存储在存储器中的预定区域内的 绝对坐标，并将所述绝对坐标应用到程序运动算法中，从而控制所述运动单元以使所述主体运动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：金庚根，
申请(专利权)人：微型机器人株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]