使用差动传感器或视觉测量的地毯偏移估计制造技术

公开了用于地毯偏移估计的装置和方法。在某些实现中，机器人设备包括使本体在表面上移动的致动器系统。第一组传感器可以感测致动器系统的致动特性。例如，第一组传感器可以包括测距传感器以用于感测致动器系统的轮子转动。第二组传感器可以感测本体的运动特性。第一组传感器可以是与第二组传感器不同类型的传感器。控制器可以至少基于由第一组传感器感测的致动特性和由第二组传感器感测的运动特性来估计地毯偏移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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“CARPET DRIFT ESTIMATION USING DIFFERENTIAL SENSORS AND VISUAL MEASUREMENTS”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的致动特性和由第二组传感器感测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转动的轮子，并且第一组传感器被配置成感测致动器系统的轮子的转动。第二组传感器可以包括被配置成感测本体的转动的陀螺仪传感器。在一种示例性实施方式中，致动器系统包括可转动的轮子，并且第一组传感器被配置成感测致动器系统的轮子的转动。第二组传感器包括被配置成感测本体的转动的陀螺仪传感器。控制器还被配置成至少基于根据所感测的轮子转动所估计的航向与根据所感测的本体转动所估计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转动至少约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的致动特性与运动特性之间的多个比较来更新所估计的地毯偏移。在一种示例性实施方式中，致动器系统包括可转动的轮子，并且第一组传感器被配置成感测致动器系统的轮子的转动。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转动的左驱动轮和可转动的右驱动轮。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转动，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转动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摄像机。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摄像机的控制器。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摄像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备的视觉运动观察。控制器还被配置成至少基于测距测量和视觉运动观察来估计地毯偏移。所述移动机器人还包括差动驱动的驱动轮。控制器还被配置成在驱动轮的绝对差动转动大于阈值时以第一模<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人设备，包括：本体；致动器系统，所述致动器系统被配置成使所述本体在表面上移动；第一组传感器，所述第一组传感器被配置成感测所述致动器系统的致动特性；第二组传感器，所述第二组传感器被配置成感测所述本体的运动特性，所述第一组传感器是与所述第二组传感器不同类型的传感器；以及控制器，所述控制器被配置成至少基于由所述第一组传感器感测的所述致动特性和由所述第二组传感器感测的所述运动特性来估计地毯偏移。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.08 US 61/657,3991.一种机器人设备，包括：
本体；
致动器系统，所述致动器系统被配置成使所述本体在表面上移动；
第一组传感器，所述第一组传感器被配置成感测所述致动器系统的致
动特性；
第二组传感器，所述第二组传感器被配置成感测所述本体的运动特
性，所述第一组传感器是与所述第二组传感器不同类型的传感器；以及
控制器，所述控制器被配置成至少基于由所述第一组传感器感测的所
述致动特性和由所述第二组传感器感测的所述运动特性来估计地毯偏移。
2.根据权利要求1所述的机器人设备，其中，所述致动器系统包括
可转动的轮子，并且所述第一组传感器被配置成感测所述致动器系统的所
述轮子的转动，并且其中，所述第二组传感器包括被配置成感测所述本体
的转动的陀螺仪传感器。
3.根据权利要求1所述的机器人设备，其中：
所述致动器系统包括可转动的轮子，并且所述第一组传感器被配置成
感测所述致动器系统的所述轮子的转动，
所述第二组传感器包括被配置成感测所述本体的转动的陀螺仪传感
器，以及
所述控制器还被配置成至少基于根据所感测的轮子转动所估计的航
向与根据所感测的本体转动所估计的航向之间的比较来估计地毯偏移。
4.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
成控制所述致动器系统执行将所述本体转动至少约180度的机动动作，并
且其中，所述控制器还被配置成至少基于在所述机动动作期间感测的致动
特性与运动特性之间的多个比较来估计所述地毯偏移。
5.根据权利要求4所述的机器人设备，其中，所述控制器还被配置
成至少基于在机动动作期间的总偏移与航向变化之比来估计所述地毯偏
移的幅度。
6.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：响应于检测到障碍物，至少基于在机动动作期间感测的致动特性与运

\t动特性之间的多个比较来更新所估计的地毯偏移。
7.根据权利要求1所述的机器人设备，其中：
所述致动器系统包括可转动的轮子，并且所述第一组传感器被配置成
感测所述致动器系统的所述轮子的转动，
所述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，以及
所述控制器被配置成通过比较所述两个或更多个图像来估计所述运
动特性。
8.根据权利要求7所述的机器人设备，其中，所述控制器还被配置
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，所述控制
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所述共
同特征的相对位置的变化来估计所述本体的航向。
9.一种机器人设备，包括：
可转动的左驱动轮和可转动的右驱动轮；
驱动子系统，所述驱动子系统被配置成利用驱动信号使所述可转动的
左驱动轮和所述可转动的右驱动轮差动地转动，使得所述机器人设备在地
毯表面上移动；
第一组传感器，所述第一组传感器被配置成生成所述可转动的左驱动
轮和所述可转动的右驱动轮的转动的测距测量；
第二组传感器，所述第二组传感器被配置成生成所述机器人设备的航
向测量；以及
控制器，所述控制器被配置成生成所述驱动信号使得所述机器人设备
执行具有航向角变化的机动动作，其中，所述控制器还被配置成至少基于
在所述机动动作期间的航向变化的估计和在所述机动动作期间的所述航
向测量的变化来估计地毯偏移，所述航向变化的估计基于在所述机动动作
期间的所述测距测量。
10.根据权利要求9所述的机器人设备，其中，所述控制器还被配置

【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