[发明专利]用于移动式机器人的位置确定的路标和使用该路标的设备与方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于识别移动式机器人的诸如坐标和方位角的位置的路标和 使用该路标的位置识别设备与方法。更具体地，本发明涉及具有选择性反射 特性以精确且快速地从由照相机得到的路标图像获得移动式机器人的位置的 路标，用于从红外照相机获得路标图像并除了该移动式机器人的精确位置信 息之外还检测区域信息的位置识别设备和方法，以及用于通过修正由移动式 机器人的倾斜引起的透视畸变而检测移动式机器人的位置的位置识别设备和 方法。

背景技术

通常，为了控制室内机器人在室内运动，需要识别该机器人的位置。通 常，有两种使用照相机通过机器人自身执行的自身位置计算方法。

首先，有一种使用人造路标的方法。如图1所示，具有一定意义的路标 30安装在天花板或者墙壁上，通过照相机20拍摄该路标30，从图像中提取 该路标30，并且允许屏幕上的坐标与移动式机器人10的坐标一致，由此通 过移动式机器人自身计算该移动式机器人10的自身位置(参考韩国专利 No.485696)。

另一方面，如图2所示，路标30可以安装在移动式机器人10的顶部， 并且照相机20可以安装在天花板上。

其次，有一种使用自然路标的方法。通过照相机拍摄天花板，提取诸如 安装在天花板上的照明设备和天花板与墙壁之间分界的直线和边缘的结构信 息，由此通过使用该信息而由移动式机器人自身计算该移动式机器人的自身 位置(参考韩国专利No.483566)。

然而，当使用人造路标时，该人造路标可能受到照明的影响，并且路标 的颜色信息可能受到阳光影响而失真。同样，当使用自然路标时，由于自然 路标受到环境光亮度的影响很大，且当记录路标中特征的位置时，需要里程 表信息或者另外的机器人位置读取器，由此需要大容量存储器并且必须有附 加装置。特别地，当没有照明时，很难使用自然路标。

因此，需要移动式机器人的新的自身位置的识别方法，该方法能够不受 照明影响并且减少图像预处理的计算。

同样地，当使用以上描述的两种常规方法时，由于当照相机的坐标和接 附到天花板的路标的坐标计算移动式机器人的位置信息时，假设除重力方向 以外没有方向的旋转，因此当移动式机器人通过小隆起，或者当由外力或急 加速或急减速的惯性力而使其倾斜时，使用通过该照相机获得的图像而计算 的机器人的位置信息可能有许多误差。

另一方面，虽然可以对当将用于照相机装置的CMOS和CCD传感器之 一接附到机器人上时发生的倾斜进行初始修正，但该初始修正仅用于当初始 安装时发生的误差，而不用于当机器人实际驱动时发生的倾斜而引起的误差。

发明内容

技术问题

本发明的一方面提供用于识别移动式机器人的位置的路标，该路标能 够允许从通过照相机拍摄的路标图像中检测移动式机器人的位置和区域信 息之一，并且能够不管室内照明而识别。

本发明的一方面还提供用于识别移动式机器人的位置的设备和方法， 其中通过红外照相机获得路标的图像，并且在不对获得的图像进行特别预 处理的情况下就可以获得移动式机器人的位置和区域信息。

本发明的一方面也提供用于识别移动式机器人的位置的设备和方法， 该设备具有倾斜修正功能，以通过由使用两轴倾斜仪测量移动式机器人的 诸如横摇角和俯仰角的倾斜信息而修正由红外照相机拍摄的路标图像的位 置信息，从而精确地识别该移动式机器人的位置。

技术方案

根据本发明的一方面，提供用于识别移动式机器人的坐标和方位角信 息的路标，该路标包括由在任意位置的标记和以该标记为中心的X轴与Y 轴上的至少两个标记而形成的位置识别部分，所述标记上接附有红外反射 涂层或者反射片。

该路标可以进一步包括由多个标记的组合形成的区域识别部分，以从 其它路标区分单独路标。

根据本发明的另一方面，提供用于识别移动式机器人的位置的设备， 该设备包括：将红外线辐射到由反射该红外线的多个标记形成的路标上的 红外发光单元；其中所述路标包括由在任意位置的标记和位于以所述标记为 中心的X轴和Y轴上的至少两个标记而形成的位置识别部分；拍摄路标并获 得二进制图像的红外照相机；标注包括在该二进制图像中的局部图像并且 通过使用每个局部图像的标注的像素的数目和/或分布而检测标记的标记 检测器；以及通过使用检测到的标记的中心坐标来检测移动式机器人的坐 标和方位角的位置检测器。