具有視覺導(dǎo)航功能的掃地機器人及其導(dǎo)航方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種具有視覺導(dǎo)航功能的掃地機器人及其導(dǎo)航方法。所述掃地機器人包括清掃主機和視覺導(dǎo)航控制器。清掃主機包括傳感單元、驅(qū)動單元、和驅(qū)動控制單元。視覺導(dǎo)航控制器包括第一視覺捕獲單元、第二視覺捕獲單元、WIFI通訊單元、存儲單元、室內(nèi)同步定位與繪圖單元和路徑導(dǎo)航控制單元。第一視覺捕獲單元、第二視覺捕獲單元配置為捕獲相關(guān)視覺信息，相關(guān)視覺信息構(gòu)成包括所處房間的局部地圖和全局地圖的地圖信息；路徑導(dǎo)航控制單元配置為根據(jù)視覺信息、地圖信息、和傳感信息作出路徑導(dǎo)航指令；以及驅(qū)動控制單元配置為根據(jù)路徑導(dǎo)航指令來控制驅(qū)動單元。有利地，本發(fā)明專利技術(shù)實施例提供的具有視覺導(dǎo)航功能的掃地機器人及其導(dǎo)航方法，能夠在普通掃地機器人(無攝像頭)的基礎(chǔ)上作簡單改裝即可實現(xiàn)視覺導(dǎo)航和路徑規(guī)劃功能。

Sweeping robot with visual navigation function and navigation method thereof

The invention provides a sweeping robot with visual navigation function and a navigation method thereof. The sweeping robot comprises a cleaning host and a visual navigation controller. The cleaning machine comprises a sensing unit, a driving unit, and a driving control unit. The visual navigation controller comprises a first visual capture unit, a second visual capture unit, a WIFI communication unit, a memory unit, an indoor synchronous positioning and mapping unit, and a path navigation control unit. The first visual capture unit, second visual capture unit configured to capture the visual information related to visual information of map information including local map and global map of the room; path navigation control unit configured to make navigation instructions according to visual information and map information, and sensing information; and a driving control unit is configured according to the navigation path commands to control the driving unit. Advantageously, the embodiment of the invention provides a visual navigation function sweeping robot and navigation method in ordinary sweeping robot (no camera) on the basis of a simple modification can realize visual navigation and path planning function.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及掃地機器人領(lǐng)域及其家庭安防領(lǐng)域，尤其涉及一種具有視覺導(dǎo)航功能的掃地機器人及其導(dǎo)航方法。
技術(shù)介紹
隨著智能家居的發(fā)展，掃地機器人受到越來越多家庭的喜愛。現(xiàn)有的掃地機器人可以利用紅外傳感和攝像頭進行視覺導(dǎo)航，但是其高昂的售價讓用戶難以接受。因此，需要一種新穎的具有視覺導(dǎo)航功能的掃地機器人及其導(dǎo)航方法，能夠在普通掃地機器人(無攝像頭)的基礎(chǔ)上作簡單改裝即可實現(xiàn)視覺導(dǎo)航和路徑規(guī)劃功能。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題在于提供一種具有視覺導(dǎo)航功能的掃地機器人及其導(dǎo)航方法，旨在以經(jīng)濟、便捷的方式提供掃地機器人的視覺導(dǎo)航和路徑規(guī)劃功能。本專利技術(shù)提供了一種一種具有視覺導(dǎo)航功能的掃地機器人，包括清掃主機和耦合于所述清掃主機的視覺導(dǎo)航控制器，所述清掃主機包括傳感單元、驅(qū)動單元、和驅(qū)動控制單元，所述視覺導(dǎo)航控制器包括第一視覺捕獲單元、第二視覺捕獲單元、存儲單元、室內(nèi)同步定位與繪圖單元和路徑導(dǎo)航控制單元，其中所述第一視覺捕獲單元配置為捕獲所述掃地機器人的第一視覺信息，所述第一視覺信息構(gòu)成包括所述掃地機器人前向的局部地圖和前向的全局地圖；所述第二視覺捕獲單元配置為捕獲所述掃地機器人的第二視覺信息，所述第二視覺信息構(gòu)成包括掃地機器人所在房間的高度信息，用于確定所處房間的三維地圖信息；耦合于所述第一視覺捕獲單元與所述第二視覺捕獲單元的室內(nèi)同步定位與繪圖單元，配置為根據(jù)所述第一視覺信息與第二視覺信息構(gòu)建掃地機器人所處房間的地圖；耦合于所述室內(nèi)同步定位與繪圖單元的所述存儲單元配置為存儲所述地圖信息；耦合于所述室內(nèi)同步定位與繪圖單元的所述路徑導(dǎo)航控制單元配置為經(jīng)由所述驅(qū)動控制單元獲得來自所述傳感單元的相關(guān)傳感信息，并且根據(jù)所述第一視覺信息、第二視覺信息、所述地圖信息、和所述傳感信息作出路徑導(dǎo)航指令；以及耦合于所述路徑導(dǎo)航控制單元的所述驅(qū)動控制單元配置為接收所述路徑導(dǎo)航指令，并且根據(jù)所述路徑導(dǎo)航指令來控制所述驅(qū)動單元的運動方向。本專利技術(shù)還提供了一種由具有視覺導(dǎo)航功能的掃地機器人執(zhí)行的導(dǎo)航方法，包括：由第一視覺捕獲單第二視覺捕獲單元配置為捕獲所述掃地機器人的第一視覺信息和第二視覺信息，所述第一視覺信息構(gòu)成包括所述掃地機器人所處房間的前向的局部地圖和全局地圖的地圖信息，所述第二視覺信息構(gòu)成包括所述掃地機器人所述房間天花板的信息，如房間高度信息；根據(jù)所述地圖信息與高度信息生成房間的地圖信息，并將所述地圖信息存儲在存儲單元中；由路徑導(dǎo)航控制單元獲得來自傳感單元的相關(guān)傳感信息；由所述路徑導(dǎo)航控制單元根據(jù)所述第一視覺信息、第二視覺信息、所述地圖信息、和所述傳感信息作出路徑導(dǎo)航指令；以及由驅(qū)動控制單元接收所述路徑導(dǎo)航指令，并且根據(jù)所述路徑導(dǎo)航指令來控制驅(qū)動單元的運動方向。進一步地，由所述路徑導(dǎo)航控制單元根據(jù)所述視覺信息、所述地圖信息、和所述傳感信息作出路徑導(dǎo)航指令的所述步驟包括由所述路徑導(dǎo)航控制單元根據(jù)所述視覺信息、所述地圖信息、和所述傳感信息進行對象檢測、對象跟蹤、和人機間距離估計，并且進行對象定位和導(dǎo)航路徑規(guī)劃。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：本專利技術(shù)實施例提供的具有視覺導(dǎo)航功能的掃地機器人及其導(dǎo)航方法，能夠在普通掃地機器人(無攝像頭)的基礎(chǔ)上作簡單改裝即可實現(xiàn)視覺導(dǎo)航和路徑規(guī)劃功能。額外地，用戶能夠通過掃地機器人的攝像頭以及安裝在智能手機上的App應(yīng)用來看到掃地機器人行進路線的平視視角，并且將很容易地找到遺落在床底下的物品(尋物場景)，或者發(fā)現(xiàn)家里小孩或老人的動態(tài)以免他們遇到危險(家庭看護場景)。附圖說明圖1是本專利技術(shù)實施例提供的一種具有視覺導(dǎo)航功能的掃地機器人100的外觀示意圖。圖2是本專利技術(shù)實施例提供的一種具有視覺導(dǎo)航功能的掃地機器人100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本專利技術(shù)實施例提供的一種具有視覺導(dǎo)航功能的掃地機器人100的導(dǎo)航方法的流程圖。具體實施方式為了使本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本專利技術(shù)進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。圖1是本專利技術(shù)實施例提供的一種具有視覺導(dǎo)航功能的掃地機器人100的外觀示意圖。如圖1所示，掃地機器人100包括：清掃主機110和視覺導(dǎo)航控制器120，所述視覺導(dǎo)航控制器120中包含第一攝像機130以及第二攝像頭140，其中所述第一攝像頭130可以調(diào)節(jié)攝像角度。在一個實施例中，清掃主機110可以為普通的無攝像頭的掃地機器人，用于清掃地面。所述清掃主機包括傳感單元，如陀螺儀或超聲波傳感器；驅(qū)動控制單元，如微控制器，驅(qū)動單元，如裝有電機的驅(qū)動輪；吸層單元，如起層刷與集層盒等。其中驅(qū)動控制單元可以控制驅(qū)動單元的運動，比如前進后退等，進而控制整個掃地機器人的運行。如圖2所示為根據(jù)本專利技術(shù)的實施例，掃地機器人100的內(nèi)部模塊圖。所述掃地機器人100包括視覺導(dǎo)航控制器120，清掃主機110，第一攝像頭130以及第二攝像頭140。所述清掃主機110中包括傳感單元211，驅(qū)動控制單元212，驅(qū)動單元213以及吸層單元、電源模塊(圖2中未示出)。所述視覺導(dǎo)航控制器120可以通過有線或無線的方式安裝于清掃主機110的上方。所述視覺導(dǎo)航控制器120中包括第一視覺捕獲單元221以及第二視覺捕獲單元224，所述第一視覺捕獲單元221與第一攝像頭130相耦合，所述第二視覺捕獲單元224與第二攝像頭140相耦合。具體地，所述第一視覺捕獲單元221及所述第二視覺捕獲單元224用于捕獲該掃地機器人100的相關(guān)視覺信息(例如，前方和正上方的視覺圖像)，并且利用所捕獲的視覺信息來形成所處房間的局部地圖和全局地圖的地圖信息，比如房間的長、寬、特征點信息等。所述視覺導(dǎo)航控制器120中還包括WIFI通訊單元222，存儲單元223，室內(nèi)同步定位與繪圖單元225以及路徑導(dǎo)航控制單元226。所述WIFI通訊單元222與所述第一視覺捕獲單元221和存儲單元223相耦合，用于從第一視覺捕獲單元221中獲取第一視覺信息并傳送至存儲單元223，所述室內(nèi)同步定位與繪圖單元225與所述第一視覺捕獲單元221，第二視覺捕獲單元224以及存儲單元223相耦合，用于根據(jù)第一視覺捕獲單元221中獲取第一視覺信息和第二視覺捕獲單元224中獲取的第二視覺信息生成房間的局部地圖或者全局地圖信息，并將生成的地圖信息傳送至存儲單元223。所述路徑導(dǎo)航控制單元226與所述室內(nèi)同步定位與繪圖單元225相耦合，并從清掃主機110中的傳感單元211獲得相關(guān)傳感信息，例如，前方障礙物的距離和大小，并且根據(jù)上述視覺信息(如，第一視覺信息與第二視覺信息)、地圖信息(局部地圖信息以及全局地圖信息)、和傳感信息生成指示掃地機器人100的路徑導(dǎo)航指令。清掃主機110中的驅(qū)動控制單元212接收到所述路徑導(dǎo)航指令后，根據(jù)所述路徑導(dǎo)航指令由其中的驅(qū)動控制單元212來控制驅(qū)動單元(例如，裝有驅(qū)動電機的驅(qū)動輪)的運動方向。但必須說明的是，雖然在圖1中視覺導(dǎo)航控制器120是用有線或無線的方式安裝于清掃主機110的上方，但是在其它實施例中視覺導(dǎo)航控制器120可以用其它方式耦合于清掃主機110，圖1所述的實施例不是對本專利技術(shù)的限制。在一個實施例中，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種具有視覺導(dǎo)航功能的掃地機器人，包括清掃主機和耦合于所述清掃主機的視覺導(dǎo)航控制器，所述清掃主機包括傳感單元、驅(qū)動單元、和驅(qū)動控制單元，所述視覺導(dǎo)航控制器包括第一視覺捕獲單元、第二視覺捕獲單元、存儲單元、室內(nèi)同步定位與繪圖單元和路徑導(dǎo)航控制單元，其中所述第一視覺捕獲單元配置為捕獲所述掃地機器人的第一視覺信息，所述第一視覺信息構(gòu)成包括所述掃地機器人前向的局部地圖和前向的全局地圖；所述第二視覺捕獲單元配置為捕獲所述掃地機器人的第二視覺信息，所述第二視覺信息構(gòu)成包括掃地機器人所在房間的高度信息，用于確定所處房間的三維地圖信息；耦合于所述第一視覺捕獲單元與所述第二視覺捕獲單元的室內(nèi)同步定位與繪圖單元，配置為根據(jù)所述第一視覺信息與第二視覺信息構(gòu)建掃地機器人所處房間的地圖；耦合于所述室內(nèi)同步定位與繪圖單元的所述存儲單元配置為存儲所述地圖信息；耦合于所述室內(nèi)同步定位與繪圖單元的所述路徑導(dǎo)航控制單元配置為經(jīng)由所述驅(qū)動控制單元獲得來自所述傳感單元的相關(guān)傳感信息，并且根據(jù)所述第一視覺信息、第二視覺信息、所述地圖信息、和所述傳感信息作出路徑導(dǎo)航指令；以及耦合于所述路徑導(dǎo)航控制單元的所述驅(qū)動控制單元配置為接收所述路徑導(dǎo)航指令，并且根據(jù)所述路徑導(dǎo)航指令來控制所述驅(qū)動單元的運動方向。...

【技術(shù)特征摘要】
2015.10.13 CN 20151067158541.一種具有視覺導(dǎo)航功能的掃地機器人，包括清掃主機和耦合于所述清掃主機的視覺導(dǎo)航控制器，所述清掃主機包括傳感單元、驅(qū)動單元、和驅(qū)動控制單元，所述視覺導(dǎo)航控制器包括第一視覺捕獲單元、第二視覺捕獲單元、存儲單元、室內(nèi)同步定位與繪圖單元和路徑導(dǎo)航控制單元，其中所述第一視覺捕獲單元配置為捕獲所述掃地機器人的第一視覺信息，所述第一視覺信息構(gòu)成包括所述掃地機器人前向的局部地圖和前向的全局地圖；所述第二視覺捕獲單元配置為捕獲所述掃地機器人的第二視覺信息，所述第二視覺信息構(gòu)成包括掃地機器人所在房間的高度信息，用于確定所處房間的三維地圖信息；耦合于所述第一視覺捕獲單元與所述第二視覺捕獲單元的室內(nèi)同步定位與繪圖單元，配置為根據(jù)所述第一視覺信息與第二視覺信息構(gòu)建掃地機器人所處房間的地圖；耦合于所述室內(nèi)同步定位與繪圖單元的所述存儲單元配置為存儲所述地圖信息；耦合于所述室內(nèi)同步定位與繪圖單元的所述路徑導(dǎo)航控制單元配置為經(jīng)由所述驅(qū)動控制單元獲得來自所述傳感單元的相關(guān)傳感信息，并且根據(jù)所述第一視覺信息、第二視覺信息、所述地圖信息、和所述傳感信息作出路徑導(dǎo)航指令；以及耦合于所述路徑導(dǎo)航控制單元的所述驅(qū)動控制單元配置為接收所述路徑導(dǎo)航指令，并且根據(jù)所述路徑導(dǎo)航指令來控制所述驅(qū)動單元的運動方向。2.如權(quán)利要求1所述的具有視覺導(dǎo)航功能的掃地機器人，還包括：第一攝像頭，耦合于所述第一視覺捕獲單元，其中所述第一攝像頭安裝于所述清掃主機的上方并且所述第一攝像頭安裝于視覺導(dǎo)航控制器的上方，
\t并且其中所述第一攝像頭配置為將所述視覺捕獲輔助設(shè)備的前方的視覺信息反射進入所述第一視覺捕獲單元。3.如權(quán)利要求1所述的具有視覺導(dǎo)航功能的掃地機器人，還包括：第二攝像頭，耦合于所述第二視覺捕獲單元，其中所述第二攝像頭安裝于所述清掃主機的上方并且所述第二攝像頭安裝于視覺導(dǎo)航控制器的上方，并且其中所述第二攝像頭配置為將所述視覺捕獲輔助設(shè)備的上方的視覺信息反射進入所述第二視覺捕獲單元。4.如權(quán)利要求2所述的具有視覺導(dǎo)航功能的掃地機器人，其特征在于：所述第一攝像頭和所述第一視覺捕獲單元是利用磁性方式來固定。5.如權(quán)利要求3所述的具有視覺導(dǎo)航功能的掃地機器人...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳永濤，陳琪，鐘偉，
申請(專利權(quán))人：錄可系統(tǒng)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US