機(jī)器人吸塵器及機(jī)器人吸塵器的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及吸塵器，尤其涉及機(jī)器人吸塵器及機(jī)器人吸塵器的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人被開發(fā)應(yīng)用在產(chǎn)業(yè)上，其承擔(dān)了工廠自動化的一部分。最近，應(yīng)用機(jī)器人的領(lǐng)域不斷地擴(kuò)大，已開發(fā)出了醫(yī)療用機(jī)器人、宇宙航空機(jī)器人等，也制造出了一般家庭中能夠使用的家庭用機(jī)器人。在這些機(jī)器人中，能夠通過自身的能力行進(jìn)的機(jī)器人稱為移動機(jī)器人。
[0003]在家庭中使用的移動機(jī)器人的代表機(jī)器人是機(jī)器人吸塵器，其是向需要清掃的區(qū)域行進(jìn)并且吸入灰塵或異物的家用電器的一種。機(jī)器人吸塵器具備能夠充電的電池并能夠自行行進(jìn)，當(dāng)電池的余量不足時或結(jié)束清掃之后，自行尋找并移動到充電架而進(jìn)行充電。
[0004]現(xiàn)有機(jī)器人吸塵器通過紅外線傳感器檢測從充電架發(fā)射的紅外線(IR:1nfraRed)而尋找充電架。另外，機(jī)器人吸塵器基于在行進(jìn)中檢測到的周邊信息自行生成清掃區(qū)域地圖的各種方法已被公眾所知，這樣生成的地圖包括充電架的位置信息。
[0005]但是，在需要充電的情況下，需要使機(jī)器人吸塵器準(zhǔn)確地回歸到充電架上，其前提是機(jī)器人吸塵器自身應(yīng)當(dāng)掌握自己在地圖上的準(zhǔn)確位置。如果外部原因而強(qiáng)制地改變行進(jìn)中的機(jī)器人吸塵器的位置(例如，用戶將行進(jìn)中的機(jī)器人吸塵器挪到其他房間的情況)，則機(jī)器人吸塵器不能在當(dāng)前生成中的地圖或者已生成的地圖上掌握自己位于哪個位置，其結(jié)果導(dǎo)致不能向充電架回歸。在該情況下，機(jī)器人吸塵器從當(dāng)前位置重新搜索從充電架發(fā)送的紅外線信號，在這種不知道自己位置的狀態(tài)下進(jìn)行的充電架的搜索有可能偶然檢測到信號，但大部分情況下為了搜索信號而徘徊，最終發(fā)生電池完全用盡的情況。這種問題在機(jī)器人吸塵器從移動到的位置重新生成其周邊地圖的情況下也發(fā)生。這是因?yàn)樵谇鍜邊^(qū)域內(nèi)的整個地圖上不能掌握自身位置的情況下，能否向充電架回歸取決于是否能夠從變動的位置搜索到從充電架發(fā)送的信號，即依舊進(jìn)行反復(fù)搜索信號。因此，需要一種機(jī)器人吸塵器自己能夠掌握整個地圖上的當(dāng)前位置的全區(qū)域位置識別(Global Localizat1n)方法。
[0006]另外，以上說明的向充電架回歸失敗的問題僅僅是未搭載全區(qū)域位置識別功能的機(jī)器人吸塵器所發(fā)生的眾多問題中的一種，除此之外，也有可能發(fā)生多種問題。例如，最近，利用通過無線網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器人吸塵器進(jìn)行通信的終端(例如，遙控器、智能手機(jī)等)來設(shè)置清掃范圍的技術(shù)越來越活躍，但是在該情況下，通過所述終端的清掃范圍的設(shè)置也應(yīng)當(dāng)基于全區(qū)域位置識別來準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:
[0008]第一，提供基于全區(qū)域位置識別來行進(jìn)的機(jī)器人吸塵器及其控制方法。
[0009]第二，提供能夠準(zhǔn)確地執(zhí)行向充電架的回歸動作的機(jī)器人吸塵器及機(jī)器人吸塵器的控制方法。
[0010]第三，提供即使在行進(jìn)中被用戶轉(zhuǎn)移到任意其他位置，也能夠迅速地識別自身位置的機(jī)器人吸塵器及機(jī)器人吸塵器的控制方法。
[0011]第四，提供即使在地圖上失去自身位置的情況下，也基于從當(dāng)前位置求出的圖像能夠迅速地重新識別當(dāng)前位置的機(jī)器人吸塵器及機(jī)器人吸塵器的控制方法。
[0012]本發(fā)明的機(jī)器人吸塵器的控制方法，包括:a步驟，在清掃區(qū)域行進(jìn)中獲取周邊的圖像；b步驟，基于所述a步驟中獲取的圖像，并根據(jù)每個房間所確定的規(guī)則，求出每個房間的特征分布；c步驟，在當(dāng)前位置獲取周邊的圖像；d步驟，對所述c步驟中求出的圖像，適用所述b步驟所適用的所述每個房間所確定的規(guī)則，求出由特征分布構(gòu)成的比較組步驟，將所述d步驟中求出的比較組和所述b步驟中求出的每個房間的特征分布進(jìn)行比較，來確定機(jī)器人吸塵器當(dāng)前所在的房間。
[0013]另一方面，本發(fā)明的機(jī)器人吸塵器的控制方法，包括:在清掃區(qū)域內(nèi)移動的同時獲取周邊的圖像；根據(jù)每個房間所確定的規(guī)則，i)在從每個房間獲取的圖像檢測出特征，?)求出檢測出的特征的標(biāo)簽，iii)對每個標(biāo)簽賦予點(diǎn)數(shù)，iv)按照每個房間求出每個標(biāo)簽的點(diǎn)數(shù)分布并存儲；按照每個房間存儲每個標(biāo)簽的點(diǎn)數(shù)分布之后獲取周邊的圖像，并根據(jù)在所述i)、ii)、iii)及iv)中適用的每個房間所確定的規(guī)則，對獲取的圖像的特征生成標(biāo)簽，對生成的標(biāo)簽賦予點(diǎn)數(shù)，求出由基于每個房所確定的規(guī)則的每個標(biāo)簽的點(diǎn)數(shù)分布構(gòu)成的比較組，并且基于所述比較組和所述iv)步驟中按照每個房間求出的每個標(biāo)簽的點(diǎn)數(shù)分布，來確定機(jī)器人吸塵器當(dāng)前所在的房間。
[0014]本發(fā)明的種機(jī)器人吸塵器，包括:圖像獲取部，獲取周邊的圖像；特征分布學(xué)習(xí)?！缐?，基于通過所述圖像獲取部獲取的圖像，并根據(jù)每個房間所確定的規(guī)則，求出每個房間的特征分布；位置識別模塊，將所述每個房間所適用的規(guī)則適用于機(jī)器人吸塵器在當(dāng)前位置通過所述圖像獲取部獲取的圖像，求出由特征分布構(gòu)成的比較組，將所述比較組和通過所述特征分布學(xué)習(xí)模塊求出的每個房間的特征分布進(jìn)行比較，來確定機(jī)器人吸塵器當(dāng)前所在的房間。
【附圖說明】
[0015]圖1是示出本發(fā)明一實(shí)施例的機(jī)器人吸塵器和對機(jī)器人吸塵器充電的充電架的立體圖。
[0016]圖2是示出圖1中示出的機(jī)器人吸塵器的上面部的圖。
[0017]圖3是示出圖1中示出的機(jī)器人吸塵器的主視圖。
[0018]圖4是示出圖1中示出的機(jī)器人吸塵器的仰視圖。
[0019]圖5是示出構(gòu)成機(jī)器人吸塵器的主要部件之間的控制關(guān)系的框圖。
[0020]圖6是在清掃區(qū)域內(nèi)的任意房間所拍攝的圖像。
[0021]圖7是示出基于特征分布學(xué)習(xí)模塊學(xué)習(xí)地圖的過程的示意圖。
[0022]圖8是示出為了檢測特征而利用尺度不變特征轉(zhuǎn)換(SIFT:Scale InvariantFeatureTransform)算法來提取特征向量的圖。
[0023]圖9是示出在清掃區(qū)域內(nèi)具有N個房間的情況下，按照房間對獲取圖像進(jìn)行分類的圖。
[0024]圖10是將對從按照房間進(jìn)行分類的圖像中檢測到的特征賦予的標(biāo)簽顯示在獲取圖像上的圖。
[0025]圖11是示出基于從N個所有房間獲取的圖像分別求出的對應(yīng)圖像的柱狀圖求出各房間的特征分布的過程的圖。
[0026]圖12是示出通過位置識別模塊識別出機(jī)器人吸塵器位置的過程的示意圖。
[0027]圖13是示出對機(jī)器人吸塵器的當(dāng)前位置所獲取的圖像適用各房間所確定的規(guī)則(特征分布的學(xué)習(xí)過程中適用的規(guī)則)來生成標(biāo)簽，并對標(biāo)簽賦予點(diǎn)數(shù)而生成N個比較柱狀圖的圖。
[0028]圖14是示出將N個房間的柱狀圖(房間1的柱狀圖至房間N的柱狀圖)和N個比較柱狀圖(比較柱狀圖1至比較柱狀圖N)進(jìn)行匹配的圖。
[0029]圖15是示出將從當(dāng)前位置所獲取的圖像求出的比較柱狀圖K和特征分布的學(xué)習(xí)過程中從房間K內(nèi)所獲取的圖像求出的柱狀圖進(jìn)行比較的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的結(jié)構(gòu)部件。
[0031]參照附圖及詳細(xì)后述的實(shí)施例說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征以及為了達(dá)到這些的方法。但是，本發(fā)明不被以下所公開的實(shí)施例限定，可以以彼此不同的多種形式實(shí)施，需要說明的是，本實(shí)施例用于使本發(fā)明的公開完整，而且使本領(lǐng)域技術(shù)人員便于理解本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明基于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍而被定義。
[0032]圖1是示出本發(fā)明一實(shí)施例的機(jī)器人吸塵器100和對機(jī)器人吸塵器充電的充電架200的立體圖。圖2是示出圖1中示出的機(jī)器人吸塵器的上面部的圖。圖3是示出圖1中示出的機(jī)器人吸塵器的主視圖。圖4是示出圖1中示出的機(jī)器人吸塵器的仰視圖。圖5是示出構(gòu)成機(jī)器人吸塵器的主要部件之間的控制關(guān)系的框圖。
[0033]參照圖1至圖4，機(jī)器人吸塵器100可包括主體110和獲取主體110的周邊圖像的圖像獲取部120。以下，在對主體110各部分的定義中，將朝向清掃區(qū)域內(nèi)的天花板的部分定義為上面部(參照圖2)，朝向清掃區(qū)域內(nèi)的地面的部分定義為底面部(參照圖4)，在所述上面部和所述底面部之間構(gòu)成主體110周圍的部分中朝向行進(jìn)方向的部分定義為前面部(參照圖3)。
[0034]所述機(jī)器人吸塵器100設(shè)置有用于使主體110移動的至少一個驅(qū)動輪136，驅(qū)動輪136通過驅(qū)動馬達(dá)139來進(jìn)行驅(qū)動。驅(qū)動輪136可分別設(shè)置在主體110的左側(cè)和右側(cè)，以下分別稱之為左輪136L和右輪136R。