[發(fā)明專利]在移動(dòng)機(jī)器人中建立網(wǎng)格地圖的方法、設(shè)備和介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710086152.8
• 申請(qǐng)日: 2007-03-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101093503A
• 公開(kāi)（公告）日: 2007-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 明鉉;孔棟建;李受珍;方錫元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三星電子株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G06F17/30
• 分類號(hào): G06F17/30;G01C21/32;A47L5/00;A47L9/00;A62B37/00;A61G99/00
• 代理公司: 北京銘碩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 韓明星;韓素云

本申請(qǐng)要求于2006年6月20日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的第10-2006-0055483號(hào)韓國(guó)專利申請(qǐng)的利益，該申請(qǐng)公開(kāi)于此以資參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在移動(dòng)機(jī)器人中建立網(wǎng)格地圖的方法、設(shè)備和介質(zhì)以及使用所述網(wǎng)格地圖建立方法、設(shè)備和介質(zhì)的用于基元(cell)分解的方法、設(shè)備和介質(zhì)，更具體地講，涉及一種在機(jī)器人行進(jìn)時(shí)建立寬區(qū)域的網(wǎng)格地圖的方法、設(shè)備和介質(zhì)以及將建立的網(wǎng)格地圖分解為一個(gè)或多個(gè)基元的方法、設(shè)備和介質(zhì)。

背景技術(shù)

通常，已開(kāi)發(fā)機(jī)器人作為與工廠或工業(yè)場(chǎng)所中的過(guò)程自動(dòng)化有關(guān)的方法。隨著自動(dòng)控制技術(shù)和遠(yuǎn)程控制技術(shù)的發(fā)展，通常使用機(jī)器人來(lái)在諸如極高溫或極低溫的極端環(huán)境下工作，在諸如太空或海底環(huán)境的危險(xiǎn)環(huán)境下工作，或者執(zhí)行簡(jiǎn)單重復(fù)的工作。

近來(lái)，除了工業(yè)場(chǎng)所中使用的工業(yè)機(jī)器人之外，機(jī)器人已被商業(yè)化從而用作普通家庭中的家務(wù)助理或辦公室中的辦公助理。這些機(jī)器人中主要的例子可包括清潔機(jī)器人、引導(dǎo)機(jī)器人和安全機(jī)器人。

在諸如清潔機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)器人的情況下，為了指定機(jī)器人行進(jìn)的路線或者機(jī)器人將在其中工作的區(qū)域，首先需要機(jī)器人識(shí)別的地圖。通常，為了建立機(jī)器人識(shí)別的地圖，用戶預(yù)先準(zhǔn)備的地圖被輸入，或者通過(guò)使用地板或天花板上的機(jī)器人可識(shí)別的標(biāo)記來(lái)使機(jī)器人識(shí)別關(guān)于周圍環(huán)境或機(jī)器人的姿態(tài)的信息，或者機(jī)器人自己通過(guò)自動(dòng)在機(jī)器人將在其中工作的區(qū)域中行進(jìn)來(lái)建立該區(qū)域的地圖。

盡管已進(jìn)行了各種嘗試以開(kāi)發(fā)在機(jī)器人自動(dòng)行進(jìn)時(shí)利用機(jī)器人來(lái)建立地圖的方法，但是大多方法采用多個(gè)傳感器，因此這些方法具有由于傳感器的誤差而引起的不確定性和誤差。此外，由于機(jī)器人用傳感器識(shí)別的區(qū)域通常是機(jī)器人正為其建立地圖的區(qū)域的有限部分，所以即使為該有限部分獲得了高質(zhì)量的網(wǎng)格地圖，當(dāng)?shù)貓D完成時(shí)，網(wǎng)格地圖的整體結(jié)構(gòu)仍不同于實(shí)際地圖。

圖1是示出根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)由機(jī)器人建立網(wǎng)格地圖的示意圖。

例如，如果如圖1中所示，原始地圖近似為正方形的房間，則機(jī)器人可通過(guò)在該房間內(nèi)四處走動(dòng)來(lái)建立網(wǎng)格地圖。然而，即使機(jī)器人所建立的網(wǎng)格地圖的每一條邊都可對(duì)應(yīng)于直線，仍不能將整個(gè)網(wǎng)格地圖識(shí)別為具有正方形形狀。因此，存在這樣的問(wèn)題：由于不精確的網(wǎng)格地圖，機(jī)器人不能以特定的姿態(tài)執(zhí)行期望的任務(wù)。

此外，關(guān)于作為網(wǎng)格地圖的對(duì)象的空間，最好有將該空間分解為多個(gè)基元(cell)的方法。例如，在清潔機(jī)器人的情況下，代替一次清潔一個(gè)寬的空間，每一房間或客廳的每一部分被分解為基元，并使機(jī)器人清潔每一基元。這樣，可使清潔機(jī)器人均勻地清潔整個(gè)區(qū)域，并且可減小隨著機(jī)器人行進(jìn)而增加的位置或方向誤差。應(yīng)該考慮機(jī)器人清潔空間所沿的方向來(lái)執(zhí)行這種基元分解。因此，存在這樣的問(wèn)題：不能簡(jiǎn)單地基于區(qū)域或距離來(lái)執(zhí)行基元分解，并且即使對(duì)于同樣的區(qū)域也應(yīng)該執(zhí)行基元分解以使得機(jī)器人能夠有效地清潔空間。

此外，當(dāng)利用不精確的傳感器建立網(wǎng)格地圖時(shí)，邊緣不規(guī)則性太大，以至于不能容易地利用臨界點(diǎn)根據(jù)傳統(tǒng)的基元分解方法來(lái)將空間分解為基元。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的另外的方面和/或優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中被部分地闡述，并且部分地根據(jù)描述將變得明顯，或者可通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。

本發(fā)明提供一種在移動(dòng)機(jī)器人中建立網(wǎng)格地圖的方法、設(shè)備和介質(zhì)以及使用所述網(wǎng)格地圖建立方法、設(shè)備和介質(zhì)的用于基元分解的方法、設(shè)備和介質(zhì)，其中，使特征點(diǎn)匹配網(wǎng)格地圖，從而可獲得相對(duì)精確的網(wǎng)格地圖，然后通過(guò)將特征點(diǎn)認(rèn)作臨界點(diǎn)，執(zhí)行基元分解。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種建立移動(dòng)機(jī)器人的網(wǎng)格地圖的方法，該方法包括：通過(guò)感測(cè)與外部空間或障礙物的距離來(lái)獲得網(wǎng)格點(diǎn)，并建立網(wǎng)格地圖；從網(wǎng)格點(diǎn)提取特征點(diǎn)；使用SLAM算法來(lái)估計(jì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)之后機(jī)器人的姿態(tài)，并獲得更新的特征點(diǎn)；獲得變換公式，該變換公式將從網(wǎng)格點(diǎn)提取的特征點(diǎn)變換為更新的特征點(diǎn)；根據(jù)獲得的公式來(lái)更新網(wǎng)格地圖。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種建立網(wǎng)格地圖的移動(dòng)機(jī)器人，該移動(dòng)機(jī)器人包括：網(wǎng)格地圖建立單元，通過(guò)感測(cè)與外部空間或障礙物的距離來(lái)獲得網(wǎng)格點(diǎn)，并建立網(wǎng)格地圖；特征點(diǎn)提取單元，從網(wǎng)格點(diǎn)提取特征點(diǎn)；特征點(diǎn)更新單元，使用SLAM算法來(lái)估計(jì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)之后機(jī)器人的姿態(tài)，并獲得更新的特征點(diǎn)；變換公式計(jì)算單元，計(jì)算變換公式，該變換公式將由特征點(diǎn)提取單元提取的特征點(diǎn)變換為由特征點(diǎn)更新單元更新的特征點(diǎn)；網(wǎng)格地圖更新單元，根據(jù)獲得的公式來(lái)更新網(wǎng)格地圖。