[发明专利]自动充电式自律移动机器人装置及其自动充电方法

说明书

技术领域

本发明是涉及自律移动机器人装置及其充电方法，详细地说涉及移动机器人利用电池中的充电电能自动行走完成特定的作业，在电池放电结束后对接到充电座接受供电的自律移动机器人装置及其自动充电方法。

背景技术

自律行走型移动机器人是自动行走而完成特定作业的机器人，公知的有保洁机器人、监视机器人等，这种机器人的特征是具有可以执行按指示执行的作业，例如保洁作业、监视作业等的功能。

最近在所述移动机器人中保洁机器人开辟了新的市场，而且其规模日益增大。

所述保洁机器人是可以自动在住宅或办公室等恒定保洁区域移动而吸入灰尘或杂质的机器人，除了吸入灰尘或杂质的通常的真空吸尘器外，还追加包含：使机器人行走的行走装置；防止与存在于保洁区域内的多种障碍物碰撞的感应障碍物的障碍物感应传感器；供应电源的电池及控制所有装置的微计算机等。

这种结构的保洁机器人通过多种障碍物感应传感器，可以判断与保洁区域内所设的如家具、墙壁等障碍物的距离，利用判断出的信息，防止与障碍物发生碰撞。

但保洁机器人等现有的移动机器人在利用电池来动作而导致电池放电时，为了使电池以后提供动作所需的电能，需要由用户亲自把电池连接到另设的充电座进行充电。

由此，现有的移动机器人具有用户不在时无法自动充电的缺点。

为了解决这样的缺点，最近提出了把移动机器人引导到充电座的方式和接点尝试对接的方式，但引导方式不仅需要机器人的高难度技术，还需另外安装高价的装备，有增加大量费用的缺点。

而且接点尝试对接的方法具有需要准确控制姿势的缺点。

同时，为了能够使所述的自律行走型移动机器人在一定空间内自由移动，需要准确识别自己当前的位置后，从当前位置无误差地移动到目标位置。

为了能够使移动机器人识别自己当前的位置，作为位置信息提供手段使用预定标志(Landmark)，利用该标志识别自己位置的方法有移动机器人使用摄像机拍摄一定作业空间内设置的标志，然后通过对外部影像的影像信号处理过程对此进行识别，再利用识别出的标志获得能够确认自己当前位置的信息、或向标志照射光后，利用感应反射光而识别的标志以确认自己位置的方法。

这些标志可以设计为多种形状，通常使用圆、链等几何特征的图案。

在所述方法中，利用摄像机拍摄而确认位置的方法需要从作业空间的影像信号中提取特定图案，而这时在从外部影像信号中提取标志的图案时，受到用摄像机进行拍摄的作业空间的照明状况等外部环境因素的影响很大。

即，照明或照度引起的明暗情况、造型物或壁纸的样式等对识别摄像机拍摄的外部影像的标志图案产生巨大的影响，由此会出现识别标志图案所需的运算过程变得复杂问题。

相反，通过投影仪向所述标志照射光后接收反射光的形式设定移动机器人的当前位置及移动路线的测绘方法如下：经过移动机器人在测绘空间内移动的同时，以一个全局坐标系为基准登记各个标志的过程后，设定路径使机器人向目的地移动。

这种测绘方法的缺点是，在登记各个标志的过程中，如果由于驱动轮的滑动等而出现距离误差，则以后按顺序登记的标志将会持续积累误差。

为了解决这种缺点，需要追加更多的标志或另外的传感器，而且为了保持标志的一贯性，还应算出具有高相关度的协方差矩阵。

这样，根据测绘空间内的路面情况，移动机器人的测绘设定不稳定，从而给行走或作业目的的执行带来不稳定。

发明内容

由此，本发明是为了解决上述缺点而提出，其目的在于提供如下的自动充电式自律机器人装置及其自动充电方法：从充电座发送红外线信号，由移动机器人接收充电座发出的红外线信号，检测出与充电座的相对位置信息，然后自动引导而回归到充电座而自动完成电池充电，从而通过对电池完成自动充电以最大限度地减少作业者的干预，提高便利性。

另外，本发明的目的还有提供如下的自动充电式自律移动机器人装置及其自动充电方法：对充电座上部的与充电座相应的位置照射红外线，通过对该情况的感应，使移动机器人无需预先掌握对环境的知识就能掌握与充电座的方向角和相对位置而进行移动，然后在接点附近通过充电座中发生的引导束对接到充电座而完成电池自动充电，从而减少作业者干预。