装备有陀螺仪的机器人以及陀螺仪校准设备、程序和方法技术

当校准具有陀螺仪的机器人的位置时，机器人发射光束到目标墙表面，并且测量被光束照亮的在目标墙表面上的激光点的位置。获取所测量的位置作为初始值（Ｓ１０，Ｓ１２），并且指示校准的开始（Ｓ１４，Ｓ１６）。然后，重置校准周期（Ｓ１８）并且开始校准周期的走时过程。通过采样来连续地获取由陀螺仪检测到的值来用于预定的校准周期（Ｓ２０）。如果在获取值时发生干扰，则输出警报并且重新开始校准。一旦没有受到任何干扰地经过校准周期，就基于在校准周期过程中获取的检测值来设置或确定校准值（Ｓ２６，Ｓ２８）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。具体地，本专利技术涉及基于由陀螺仪检测到的值来进行在装备有陀螺仪的机器人中的位置信息的计算，陀螺仪校准设备和校准陀螺仪的方法，以及陀螺仪校准程序。
技术介绍
移动式机器人，例如两足机器人(用两条腿行走的机器人)或用于表演目的的移动式机器人是已知的。为了移动到目标位置，这样的机器人检测或计算机器人随时间的位置变化。一般地，这样的技术已知为移动物体的位置检测方法，并且可以采用各种途径来提高位置检测的精确度/准确度。 例如，JP-A-07-286858描述了安装在车辆上的障碍物检测设备，其试图通过车辆导航设备来提高在检测车辆位置中的精确度/准确度。障碍物检测设备读取设置在道路侧的位置显示板上的绝对位置数据，车辆导航设备利用所读取的数据来执行在确定车辆位置中的校准。障碍物检测设备的一个例子利用在垂直于光轴的方向上隔开预定距离的两个CCD，并且利用视差的变化来检测到障碍物的距离。障碍物检测设备的另一个例子利用单个的CCD和位置数据显示单元，在位置数据显示单元上由光发射器来显示图案。除了表示位置数据信号的图案外，位置数据显示单元显示表示光发射器的物理长度的基线长度数据。基于所述基线长度计算到位置数据显示单元的距离。因而，通过利用GPS方法的导航设备将位置准确度从几十米改进到几米以下。 然而，利用JP-A-07-286858中描述的GPS方法及其校准方法对于短途行进目的的移动式机器人来说是困难的。同时，移动式机器人可以具有“眼睛”的功能，例如位置检测照相机。在这种情况下，机器人的当前位置等可以从由位置检测照相机捕获的图像中检测或计算出来。然而，一般地，位置检测照相机和图像识别技术相对昂贵并且需要足够的照明。 因此，例如三维光学陀螺仪的陀螺仪可以安装在机器人上。在三个轴的方向上随时间的变化被检测出来，并且任何检测到的变化，例如角速度，通过计算转换为位置信息。 在此情况下的陀螺仪的校准中，机器人的位置和方向可以通过设置在地板上的定位夹具来固定。然后，利用旋转安装在机器人上的陀螺仪的大转盘来测量陀螺仪的灵敏度。因此，因为无论何时机器人移动到不同的工作位置都要执行校准，所以需要运送大的夹具，将机器人设置在夹具上，以及测量方向和位置。因此，此技术是费力的并且不方便。 而用于此目的的陀螺仪提供了高准确度，其容易受机械干扰或例如由地轴的运动引起的噪声的影响和干预。因此，当校准原点时通常使用的陀螺仪也受到噪声很大地影响或干扰。所述原点是在三个轴的方向上的角速度的参考。短时间的校准受到偶然的噪声的影响，而长时间的校准几乎总是包括噪声分量。由于根据JP-A-07-286858的校准方法检测并且利用外部参考位置，这样的校准方法不适用于受到噪声很大影响的陀螺仪。 如上所述，安装在机器人上的陀螺仪的校准受到外部噪声很大影响，并且其包括位置和方向测量的设置很复杂。
技术实现思路
本专利技术提供一种装备有陀螺仪的机器人、陀螺仪校准设备、陀螺仪校准程序和抑制在校准过程中噪声的影响的陀螺仪校准方法。本专利技术进一步提供一种以简单的方式测量机器人的位置和方向的陀螺仪校准设备和方法，所述设备和方法对陀螺仪的校准是必要的。根据本专利技术的下述设备、程序和方法致力于至少一个如上所述的目的。 在本专利技术的一个方案中，提供了一种陀螺仪校准设备，其包括光束发射装置，用于发射光束；光束位置检测装置，用于检测被发射的光束照亮的位置；计算装置，用于依照由光束位置检测装置检测到的被照亮位置来计算移动物体的位置和方向中的至少一个；及校准装置，其依照由所述计算装置计算出的移动物体的位置和方向中的至少一个来校准陀螺仪。 根据本专利技术的方案，例如机器人的移动物体发射光束到目标墙表面。基于由光束照亮的目标墙表面上的测量位置，来计算机器人的位置和方向中的至少一个。因此，可以容易地计算出机器人的位置和方向，而不需运送或设置大的夹具等。 本专利技术的陀螺仪校准设备可以包括用于测量从机器人到被照亮位置的距离的装置。除了或代替被照亮位置，所述计算装置还依照从机器人到被照亮位置的距离来计算机器人的位置和方向中的至少一个。 在此例子中，如果机器人和目标墙表面之间的距离被容易地测量或者所述距离被预先确定，则可以容易地测量机器人的方向或位置。 本专利技术的陀螺仪校准设备可以包括用于测量当机器人旋转时，机器人的移动距离的装置。所述移动距离为随着机器人旋转时机器人移动的距离。除了或代替被照亮位置，计算装置还依照机器人的移动距离来计算机器人的位置和方向中的至少一个。 因为利用了机器人在旋转之前和之后的移动距离，所以当机器人的移动距离的测量容易时，可以容易地测量机器人的方向或位置。 光束发射装置可以在多于一个的方向上发射光束。 如果多个光束发射到彼此相交的多个目标墙表面上，则可以使用多条测量的数据，或者可以选择性地使用目标墙表面来使得测量更简单。 光束位置检测装置可以是安装在机器人上的位置测量装置，或者是与机器人分开设置的外部位置测量装置。 根据本专利技术的此方案，位置测量装置可以是安装在机器人物体上或者与机器人物体分开安装的位置测量装置。在任一情况中，陀螺仪校准装置可以配置为适合(适用于)每个测量。 在本专利技术的另一方案中，提供了一种陀螺仪校准设备，其校准安装在移动物体上的用于检测位置信息的陀螺仪，所述陀螺仪校准设备包括初始值获取装置，用于获取初始位置值，所述初始位置值为设置在初始位置的移动物体的位置；检测值获取装置，用于获取当移动物体保持在初始位置时，由陀螺仪在预定一段时间检测到的多于一个的值；指示装置，当干扰被检测到时，其指示检测值获取装置重新开始获取多于一个的值；及校准值设置装置，用于基于由检测值获取装置获取的多于一个的值来确定校准位置值，并用于将校准位置值设置为初始位置值的校准值。 根据本专利技术的方案，例如机器人的移动物体设置到初始位置并且在此位置连续地获取由陀螺仪检测到的多个值。然后，如果在预定校准周期内成功获取检测值，则基于所述多个检测值来确定(设置)校准值。如果发生干扰，则重置校准周期并且重复用于获取检测值的过程。因此，可以消除干扰，并且利用在预定时间周期获取的多个检测值，可以设置(确定)用于通过陀螺仪测量的初始值。因此，高可靠地执行校准。 校准值设置装置可以计算由所述检测值获取装置获取的所述多于一个的值的平均值，并且将平均值设置为校准值。 在此方案中，因为将在校准周期内获取的多于一个的值的平均值设置为校准值，所以通过平均来抑制偶然噪声的影响。 根据本专利技术的陀螺仪校准设备进一步包括用于输出表示正在进行校准的信号的状态输出装置。在此情况下，因为校准状态是在从校准开始到校准结束的时间中指示，所以可以警告旁观者并且可以抑制噪声的出现。 根据本专利技术的陀螺仪校准设备进一步包括用于输出表示干扰出现的警报信号的警报装置。因此，因为当干扰出现时机器人输出警报信号，所以事实(fact)之后警告旁观者并且此后噪声的抑制变得更容易。 在本专利技术的另一方案中，提供了一种具有陀螺仪的机器人。机器人包括检测机器人的位置的陀螺仪和校准陀螺仪的校准器。校准器包括初始值获取装置，用于获取初始位置值，所述初始位置值为设置在初始位置的机器人的位置，由初始值获取装置检测，用于获取当机器人保持在初始位置时，由陀螺仪在预定一段时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陀螺仪校准设备，其校准安装在移动物体上的用于检测位置信息的陀螺仪，所述陀螺仪校准设备包括：　　　　光束发射装置，用于发射光束；　　　　光束位置检测装置，用于检测被所述发射的光束照亮的位置；　　　　计算装置，用于依照由所述光束位置检测装置检测到的所述被照亮位置来计算所述移动物体的位置和方向中的至少一个；及　　　　校准装置，其依照由所述计算装置计算出的所述移动物体的所述位置和所述方向中的至少一个来校准所述陀螺仪。

【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：森健光，加藤敬，野野村裕，藤吉基弘，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]