[發明專利]用于移動式機器人的位置確定的路標和使用該路標的設備與方法

有效

• 申請號: 200780052937.1
• 申請日: 2007-03-13
• 公開（公告）號: CN101669144A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發明（設計）人: 劉起成;崔珍泰;鄭熙敦
• 申請（專利權）人: 浦項產業科學研究院
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20;G05B19/19
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所
• 代理人: 董 巍;顧 珊

技術領域

本發明涉及用于識別移動式機器人的諸如坐標和方位角的位置的路標和 使用該路標的位置識別設備與方法。更具體地，本發明涉及具有選擇性反射 特性以精確且快速地從由照相機得到的路標圖像獲得移動式機器人的位置的 路標，用于從紅外照相機獲得路標圖像并除了該移動式機器人的精確位置信 息之外還檢測區域信息的位置識別設備和方法，以及用于通過修正由移動式 機器人的傾斜引起的透視畸變而檢測移動式機器人的位置的位置識別設備和 方法。

背景技術

通常，為了控制室內機器人在室內運動，需要識別該機器人的位置。通 常，有兩種使用照相機通過機器人自身執行的自身位置計算方法。

首先，有一種使用人造路標的方法。如圖1所示，具有一定意義的路標 30安裝在天花板或者墻壁上，通過照相機20拍攝該路標30，從圖像中提取 該路標30，并且允許屏幕上的坐標與移動式機器人10的坐標一致，由此通 過移動式機器人自身計算該移動式機器人10的自身位置(參考韓國專利 No.485696)。

另一方面，如圖2所示，路標30可以安裝在移動式機器人10的頂部， 并且照相機20可以安裝在天花板上。

其次，有一種使用自然路標的方法。通過照相機拍攝天花板，提取諸如 安裝在天花板上的照明設備和天花板與墻壁之間分界的直線和邊緣的結構信 息，由此通過使用該信息而由移動式機器人自身計算該移動式機器人的自身 位置(參考韓國專利No.483566)。

然而，當使用人造路標時，該人造路標可能受到照明的影響，并且路標 的顏色信息可能受到陽光影響而失真。同樣，當使用自然路標時，由于自然 路標受到環境光亮度的影響很大，且當記錄路標中特征的位置時，需要里程 表信息或者另外的機器人位置讀取器，由此需要大容量存儲器并且必須有附 加裝置。特別地，當沒有照明時，很難使用自然路標。

因此，需要移動式機器人的新的自身位置的識別方法，該方法能夠不受 照明影響并且減少圖像預處理的計算。

同樣地，當使用以上描述的兩種常規方法時，由于當照相機的坐標和接 附到天花板的路標的坐標計算移動式機器人的位置信息時，假設除重力方向 以外沒有方向的旋轉，因此當移動式機器人通過小隆起，或者當由外力或急 加速或急減速的慣性力而使其傾斜時，使用通過該照相機獲得的圖像而計算 的機器人的位置信息可能有許多誤差。

另一方面，雖然可以對當將用于照相機裝置的CMOS和CCD傳感器之 一接附到機器人上時發生的傾斜進行初始修正，但該初始修正僅用于當初始 安裝時發生的誤差，而不用于當機器人實際驅動時發生的傾斜而引起的誤差。

發明內容

技術問題

本發明的一方面提供用于識別移動式機器人的位置的路標，該路標能 夠允許從通過照相機拍攝的路標圖像中檢測移動式機器人的位置和區域信 息之一，并且能夠不管室內照明而識別。

本發明的一方面還提供用于識別移動式機器人的位置的設備和方法， 其中通過紅外照相機獲得路標的圖像，并且在不對獲得的圖像進行特別預 處理的情況下就可以獲得移動式機器人的位置和區域信息。

本發明的一方面也提供用于識別移動式機器人的位置的設備和方法， 該設備具有傾斜修正功能，以通過由使用兩軸傾斜儀測量移動式機器人的 諸如橫搖角和俯仰角的傾斜信息而修正由紅外照相機拍攝的路標圖像的位 置信息，從而精確地識別該移動式機器人的位置。

技術方案

根據本發明的一方面，提供用于識別移動式機器人的坐標和方位角信 息的路標，該路標包括由在任意位置的標記和以該標記為中心的X軸與Y 軸上的至少兩個標記而形成的位置識別部分，所述標記上接附有紅外反射 涂層或者反射片。

該路標可以進一步包括由多個標記的組合形成的區域識別部分，以從 其它路標區分單獨路標。

根據本發明的另一方面，提供用于識別移動式機器人的位置的設備， 該設備包括：將紅外線輻射到由反射該紅外線的多個標記形成的路標上的 紅外發光單元；其中所述路標包括由在任意位置的標記和位于以所述標記為 中心的X軸和Y軸上的至少兩個標記而形成的位置識別部分；拍攝路標并獲 得二進制圖像的紅外照相機；標注包括在該二進制圖像中的局部圖像并且 通過使用每個局部圖像的標注的像素的數目和/或分布而檢測標記的標記 檢測器；以及通過使用檢測到的標記的中心坐標來檢測移動式機器人的坐 標和方位角的位置檢測器。