用于机器人导航的磁力计制造技术

描述了用于自主移动机器人的方法。根据示例性实施例，一种方法包括借助于机器人的第一传感器单元探测关于在机器人使用区域中的机器人周围环境的结构的信息，并且基于所探测的信息创建地图。所述方法进一步包括借助于第二传感器单元测量针对所述机器人的一个或者多个姿态的至少一个物理矢量场参量的方向和/或者数值，以及基于针对所述机器人的一个或者多个姿态执行的测量以确定用于所述机器人使用区域(或者其一部分)的至少一个物理矢量场参量的优选方向。此外描述了相应的机器人和机器人系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机器人导航的磁力计
本专利技术涉及一种自主移动机器人，例如机器人。用于处理表面(例如清洁地板)、进行通信、运输或者监视和检查区域的服务型机器人，特别是一种由自主移动机器人和人机界面组成的系统，所述人机界面用于显示由所述机器人使用的地图数据。
技术介绍
近年来，自主移动机器人，特别是服务型机器人在私人家庭中变得越来越普遍。可能的应用例如有用于清洁地板表面的清洁机器人、用于在巡逻行驶中检测可能的危险的监视机器人(例如入室抢劫者或者火灾、远程临场机器人，其可以在远距离的人与人之间实现简单化的通信，而与他们的位置和活动无关)以及辅助机器人(例如在运输物品时帮助人们)。在这种情况下，越来越多地使用借助于SLAM(SimultaneousLocalizationandMapping，同时定位和建图，例如参考B.H.Durrant-Whyte,T.Bailey:SimultaneousLocalizationandMapping(SLAM):PartITheEssentialAlgorithms,in:IEEERoboticsandAutomationMagazine,Bd.13,Nr.2,S.99-110,Juni2006)算法的系统以创建用于进行目标明确导航的周围环境(也就是说，机器人使用区域)的地图。在此，借助于各种不同的传感器(例如激光距离扫描仪、摄相机、触觉(触摸)传感器、里程表、加速度传感器等等)来确定地图和机器人在地图中的位置(有利地也包括定向，在这种情况下通常也称为“姿态”)。如所提到的那样创建的地图可以被永久地存储并且用于机器人的以后的使用。通过(重复)使用存储的地图例如可以简化用户交互，因为例如这使得用户能够将机器人目标明确地派遣到一个地点以执行任务，例如清洁起居室。另外，由于机器人可以利用关于其使用区域的“先验知识”(也就是说，基于存储在地图中的信息)进行提前规划，因此可以使机器人的工作流程设计得更加高效。通过机器人重复使用地图的一个重要的先决条件是机器人的(全局)自定位的能力。如果这个信息丢失了(例如在用户进行重置或者更改)，这使得机器人能够可靠地在地图上(再次)确定它的姿态(也就是说，包括定向在内的位置)。在这种情况下，如果机器人在该地图中具有关于它的定向的附加信息，则这可能是很有帮助的。例如，在一个精确的正方形的房间中，只有当机器人具有关于它的(大概的)定向的附加信息时，才能够明确地确定机器人的姿态。如果除了用于机器人导航所需要的地图之外，还附加地向用户显示简化在地图上的定向的其他信息，那么这对用户来说也可能是很有帮助的。因此，专利技术人为自己设定了任务，即创造一种机器人，该机器人能够以简单的方式相对于先前创建的机器人使用区域的地图确定其定向。另一个任务在于借助于磁场的测量来改善机器人导航。
技术实现思路
上面所述的任务通过根据权利要求1、20和34所述的方法，通过根据权利要求5所述的机器人以及根据权利要求16和30所述的系统来解决。各种不同的示例性实施例和扩展方案是从属权利要求的主题。下面描述用于自主移动机器人的方法。根据一个示例性实施例，一种方法包括以下的步骤：借助于机器人的第一传感器单元探测关于在机器人使用区域中的机器人周围环境的结构的信息并且基于所探测的信息创建地图。所述方法进一步包括借助于第二传感器单元测量针对所述机器人的一个或者多个姿态的至少一个物理矢量场参量的方向和/或者数值，以及基于针对所述机器人的一个或者多个姿态执行的测量以确定用于所述机器人使用区域(或者其一部分)的至少一个物理矢量场参量的优选方向。根据另一个示例性实施例，该方法包括：将机器人使用区域的第一地图传送到自主移动机器人；借助于所述机器人的传感器单元，探测关于在所述机器人使用区域中的环境的结构的信息；以及基于所述探测的关于所述环境的结构的信息和所述第一地图，创建所述机器人使用区域(或者其一部分)的第二地图；借助于所述第二地图，所述机器人可以在所述机器人使用区域中导航。另一个示例性实施例涉及与基站的对接。因此，该方法包括根据在地图中记入的基站的位置/姿态(例如借助于由传感器单元检测到的关于在机器人使用区域中的所述机器人的环境的结构的信息)将所述机器人导航到在所述基站的附近的位置以及(例如借助于所述传感器单元)检测所述基站相对于所述机器人的当前的姿态。所述方法进一步包括规划用于到所述基站上的对接操纵的路径以及执行所述对接操纵。在这种情况下，测量由至少一个在所述基站处产生的磁体产生的磁场，由此可以基于所述测量的磁场监视所述对接操纵。此外，描述了一种自主移动机器人。根据一个示例性实施例，所述机器人具有驱动单元，所述驱动单元用于使所述机器人在机器人使用区域内运动/对所述机器人进行导航。此外，所述机器人具有第一传感器单元，所述第一传感器单元用于探测关于在所述机器人使用区域中的所述机器人的环境的结构的信息，以及第二传感器单元，所述第二传感器单元用于测量在所述机器人的一个或者多个姿态下的至少一个物理矢量场参量的方向和/或者数值。一个控制单元被设计成用于：基于由所述第一传感器单元提供的关于在所述机器人使用区域中的环境的结构的信息和基于所述机器人使用区域的地图使所述机器人在所述机器人使用区域中运动/对所述机器人进行导航，并且基于借助于所述第二传感器单元在所述机器人的一个或者多个姿态下执行的对所述至少一个物理矢量场参量的测量，确定所述至少一个物理矢量场参量在所述机器人使用区域或者(其一部分)中的优选方向。此外，描述了一种具有自主移动机器人和另一个(机器人)外部电子设备的系统。根据一个示例性实施例，所述机器人具有通信单元并且被设计用于借助于所述通信单元与所述电子设备通信。所述电子设备被设计用于由机器人接收所述机器人使用区域的地图以及与该地图相关联的优选方向。此外，描述了一种具有自主移动机器人和基站的系统。根据一个示例性实施例，所述基站被设计用于产生限定的磁场，并且所述机器人被设置用于：借助于至少一个第一传感器单元识别所述基站并且基于所述识别执行对接操纵。为此目的，所述机器人具有第二传感器单元，所述第二传感器单元具有用于测量所述磁场的传感器。附图说明下面借助于在附图中示出的示例更详细地解释本专利技术。这些图示不一定是按正确比例绘制的，并且本专利技术不仅仅限于所示出的方面。相反，重要的是要说明作为本专利技术的基础的原理。在附图中显示：图1示例性地示出了机器人使用区域和机器人在使用区域中的当前的位置。图2是框图，该框图示意性地表示自主移动机器人的功能单元和组件。图3示出了测量外部磁场(地球磁场)的不同的方法，其中，干扰场可被补偿。图4示出了机器人在不同的起始位置的情况下由机器人确定的地图的不同的方向。图5示出了根据由机器人在机器人使用区域中确定的磁场的优选方向，由机器人确定的地图的方向。图6示出了在考虑由机器人为地图确定的优选方向的情况下在HMI上的机器人地图的图示。图7示出了由机器人确定的优选方向如何在自定位期间避免模棱两可的解决方案。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于自主移动机器人的方法，包括以下的步骤：/n借助于机器人(100)的第一传感器单元(120)探测关于在机器人使用区域中的所述机器人(100)周围环境的结构的信息，并且基于所述探测的信息创建地图；/n借助于第二传感器单元(130)测量用于所述机器人(100)的一个或者多个姿态的至少一个物理矢量场参量的方向和/或者数值；/n基于针对所述机器人(100)的一个或者多个姿态执行的所述测量，确定用于所述机器人使用区域或者用于所述机器人使用区域的一部分的所述至少一个物理矢量场参量的优选方向(M)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170728 DE 102017117148.71.一种用于自主移动机器人的方法，包括以下的步骤：
借助于机器人(100)的第一传感器单元(120)探测关于在机器人使用区域中的所述机器人(100)周围环境的结构的信息，并且基于所述探测的信息创建地图；
借助于第二传感器单元(130)测量用于所述机器人(100)的一个或者多个姿态的至少一个物理矢量场参量的方向和/或者数值；
基于针对所述机器人(100)的一个或者多个姿态执行的所述测量，确定用于所述机器人使用区域或者用于所述机器人使用区域的一部分的所述至少一个物理矢量场参量的优选方向(M)。


2.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步还包括：
将所述确定的优选方向(M)存储在所述地图上；
将所述地图发送到人机界面(200)；并且
在考虑由所述机器人确定的所述至少一个物理矢量场参量的所述优选方向(M)下，通过所述人机界面(200)显示所述地图。


3.根据权利要求2所述的方法，所述方法进一步包括：
借助于在所述人机界面(200)中的至少一个传感器，测量所述物理矢量场参量，
基于与所述环境有关的所述测量，确定所述人机界面(200)的方向；并且
在显示所述地图时，考虑所述电子设备的所述确定的方向。


4.根据权利要求2或者3所述的方法，所述方法进一步包括：
通过所述人机界面(200)接收基于地图的用户输入；并且
将取决于所述用户输入的控制命令发送到所述机器人(100)。


5.一种自主移动机器人，包括：
驱动单元(170)，用于使所述机器人(100)在机器人使用区域内运动；
第一传感器单元(120)，用于探测关于在所述机器人使用区域中的所述机器人(100)周围环境的结构的信息；
第二传感器单元(130)，用于测量在所述机器人(100)的一个或者多个姿态下的至少一个物理矢量场参量的方向和/或数值；以及
控制单元(150)，被设计成用于：
基于由所述第一传感器单元(120)提供的、关于在所述机器人使用区域中周围环境的结构的信息，和基于所述机器人使用区域的地图，在所述机器人使用区域中对所述机器人(100)进行导航；并且
基于借助于所述第二传感器单元(130)在所述机器人(100)的一个或者多个姿态下执行的、对所述至少一个物理矢量场参量的测量，确定所述至少一个物理矢量场参量在所述机器人使用区域中或者在所述机器人使用区域的一部分中的优选方向(M)。


6.根据权利要求5所述的自主移动机器人，
其中，所述第二传感器单元(130)具有用于测量磁场的磁力计，或者用于测量重力加速度的加速度传感器，或者具有这两者。


7.根据权利要求5所述的自主移动机器人，
其中，所述至少一个物理矢量场参量包括磁场并且
其中，所述第二传感器单元(130)被设计成用于测量在所述机器人的当前的姿态下的磁场的数值和/或方向。


8.根据权利要求5至7所述的自主移动机器人，
其中，所述优选方向(M)的确定基于在所述机器人(100)的不同的姿态下的至少两次测量。


9.根据权利要求5至8中的任一项所述的自主移动机器人，
其中，所述优选方向(M)的确定基于在所述机器人的特定的位置上、但是在所述机器人的不同的定向上进行的多个测量。


10.根据权利要求5至9中的任一项所述的自主移动机器人，
其中，所述优选方向(M)的确定至少基于第一测量和第二测量的测量值，其中，在所述第一测量中所述机器人采取与在所述第二测量中相反的定向。


11.根据权利要求5至10中的任一项所述的自主移动机器人，
其中，所述控制单元(150)被设计用于：针对所述确定的优选方向(M)计算代表精度的值，特别是方差或者标准偏差。


12.根据权利要求5至11中的任一项所述的自主移动机器人，
其中，所述控制单元(150)被设计用于：
将确定的优选方向(M)存储在所述地图中；
在稍后的时间点再次加载被存储的、包含所属的优选方向(M)的地图；并且
考虑存储在所述地图中的所述优选方向(M)，以及由所述第二传感器单元(130)执行的一个或者多个测量，在所述地图中执行所述机器人的全局自定位。


13.根据权利要求5至12中的任一项所述的自主移动机器人，
其中，所述控制单元(150)被设计用于：
借助于通信单元(140)从外部设备接收所述机器人使用区域的地图，其中，接收的地图包含关于优选方向的信息；并且
基于接收的地图的优选方向和确定的优选方向，确定接收的地图相对于由所述机器人创建的地图的方向。


14.根据权利要求13所述的自主移动机器人，
其中，接收的地图的优选方向和由所述机器人创建的地图的优选方向分别代表一个分配给所述地图的基本方向。


15.根据权利要求12或者13所述的自主移动机器人，
其中，所述控制单元(150)被设计成：
将信息从接收的地图转移到由所述机器人创建的地图中，特别是关于将地图划分为部分区域的信息、用于所述部分区域的名称以及关于所述部分区域的其他信息。


16.一种系统，包括：
根据权利要求5至15中的任一项所述的自主移动机器人(100)，所述自主移动机器人进一步地具有通信单元(140)；
电子设备，其中，所述机器人被设计成借助于所述通信单元(140)与所述电子设备进行通信，
其中，所述电子设备被设计成由所述机器人(100)接收所述机器人使用区域的地图以及与所述地图相关联的优选方向(M)。


17.根据权利要求16所述的系统，
其中，所述电子设备是人机界面，所述人机界面被设计成在考虑...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·福格尔，H·阿特斯，D·西塔勒，D·巴特尔，
申请(专利权)人：罗博艾特有限责任公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT