[发明专利]距离传感器系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是于2006年9月1日提交的序列号为11/515,022的题目为″MULTI-FUNCTION ROBOTIC DEVICE″的共同待决美国专利申请的部分继续申请，并且是于2006年9月1日提交的序列号为11/515,100的题目为″LOCALIZATION AND MAPPING SYSTEMAND METHOD FOR A ROBOTIC DEVICE″的共同待决美国专利申请的部分继续申请，通过引用将其公开完整结合在此。

技术领域

本发明的诸方面一般地涉及距离测量领域，并且更具体地，涉及采用用于各种应用的激光距离传感器的距离测量系统和方法。

背景技术

可用于家庭和诸如保洁的商业应用的自动或自主设备(即，机器人设备或机器人)通常必须是在没有来自用户或操作员的输入或具有来自用户或操作员的最少输入的情况下可操作地在环境中导航。为了许多家庭或商业应用的成本效果合算，使得能够实现或便于实现机器人导航的常规传感器系统趋向于非常简单。在这一点上，原始的导航系统使得常规设备低效率地在操作环境各处反弹；这些设备碰撞到障碍物而被反作用弹回，并且重复地访问已经处理过的区域，浪费了有价值的消耗品和电池容量。作为替换，在某些情况下，可能希望以下述方式实现复杂的传感器系统：在提供若干功能服务的同时最小化或消除冗余以便保持成本效果合算。

其中，上述的共同待决美国专利申请提供了对通常与机器人设备导航有关的以前未解决的难点相关的实际解决方案；然而，除了机器人设备导航之外，距离传感器装置和方法的公开的实施例还具有多种应用用途。

例如，许多汽车近来配备了电子测距机构以便辅助驾驶员停车。在某些实现中，例如，可以在后保险杠处或其附近采用相对初级的雷达、超声波、红外(IR)或其它传感器；当车辆处于倒挡时，传感器可以测量与位于“盲点”中的或可能难以从驾驶员座位观察到的物体的距离。这些系统通常采用可听到的报警机制，其中，例如，音调或频率的改变可以提供对障碍物到传感器的距离的指示。更复杂的自动系统可以采用设法使得汽车能够在某些情况下(诸如，在纵列式停车过程中)自己自动停车(即，不用驾驶员干预)的各种传感器。

某些汽车制造商正在开发“智能巡航控制”功能，“智能巡航控制”功能试图控制油门和刹车系统，以便例如根据速度和其它行进条件保持安全的跟随距离。随着近来在汽车仪表板中引入了高分辨率显示面板(显示从音响娱乐选择到详细的导航信息以及全球定位系统(GPS)数据的各种信息)，在某些情况下可能希望在汽车或其它交通工具中包含依赖于距离测量的关键信息的显示。

距离测量装置可以与任意类型的运动车辆结合并且在各种环境中使用。除了上面描述的机器人和汽车的例子之外，例如，仓库中操作的叉车可能因为安装了准确的距离测量系统而受益，尤其是，由于在许多情况下操作员的视界可能受到限制。另外，各种类型的感测技术可用于静止或“固定”的应用，即，操作固定传感器以便检测其操作环境中的运动。例如，某些工业安全系统可以采用“安全屏障”，其中传感器(或传感器阵列)可以在人员或移动装置接近危险机器的情况下提供警报。在其它例子中，传感器或传感器阵列可被固定在十字转门、安全检查点、收费站或被监视的其它区域；可以采用这些系统检测和计数通过特定空间区域的人员或车辆。

典型的距离测量装置对于许多应用太昂贵而不实用或是太大并且太笨重而不适合于需要小形状因子的应用。在车辆或其它应用中具有有限的使用潜力的两种流行的激光距离传感器(LDS)设备，即，当前由SICK公司销售的SICK LMS 200和当前由HokuyoAutomatic有限公司销售的Hokuyo URG-04LX的成本比最简单的家庭和商业机器人清洁器大一个量级，使得它们不适合于这些用途。另外，这些设备依赖旋转镜进行扫描操作，并且因此需要附带的透镜和其它光学部件；导致的大形状因子以及有限的分辨率和范围趋向于使得这些设备中的大部分不适合于自动化和其它大规模应用。

因此，希望提供一种能够在紧凑坚固的封装中获取准确的距离数据的激光距离传感器系统和方法。

发明内容

本发明的实施例克服了常规技术的上述和各种其它缺点，提供了一种用于各种应用的采用激光距离传感器的距离测量系统和方法。根据本发明的一个方面，激光距离传感器可以用短基线获取准确距离测量。

通过结合附图研究下面的详细描述，将明了本发明的各种实施例的前述和其它方面。

附图说明

图1是示出了采用距离传感器的一个实施例的机器人的顶视图的简化图；