室內(nèi)移動定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，包含一個沿一條位于室內(nèi)的巡檢路線移動的自主機器人、一個遠程監(jiān)控裝置，及多個無線辨識裝置。該自主機器人包括一個驅(qū)動模塊、一個中央處理單元、一個無線辨識讀取模塊、一個地圖數(shù)據(jù)庫單元、一個里程計單元、一個特征擷取單元、一個障礙偵測單元，及一個無線通信單元。通過該無線辨識讀取模塊、該地圖數(shù)據(jù)庫單元、該里程計單元、該特征擷取單元，及該障礙偵測單元的整合，可簡單地進行偵錯以避免定位失效。
【專利說明】
室內(nèi)移動定位系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，特別是涉及一種用于自主機器人的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]自主機器人可不必依賴人為操作地沿一條巡檢路線自主移動，常用于自主巡檢各個查核點以達到保全的作用。而全局定位能力是自主機器人得以不依靠外在操作自主移動的重要功能。一般常見的定位方法有:
[0003]1.全球定位系統(tǒng)(GPS)，此定位方式廣泛的應(yīng)用于室外，但在室內(nèi)時容易受到建筑物的干擾。
[0004]2.里程計估算，可以估算出機器人的移動距離與方向，此種方法在短時間內(nèi)的定位能力是可靠的，但每個時間區(qū)段所造成的微小偏差會逐漸累積，長期下來便會造成嚴重的誤差而導致定位系統(tǒng)崩潰。
[0005]3.環(huán)境特征定位，常通過機器視覺取得環(huán)境影像特征，或是通過激光取得環(huán)境特征信息，但此方法容易因環(huán)境布置的改變而造成定位失敗。
[0006]4.無線射頻技術(shù)(RFID)，此方法是在空間中設(shè)置密集的無線射頻裝置，通過機器人身上的讀取器與無線射頻裝置間的信號強弱來進行定位，但此種方式若要提高精準度則需在空間中設(shè)置大量且密集的無線射頻裝置，造成經(jīng)濟效益及美觀問題。
[0007]此外，現(xiàn)有的自主機器人對于空間缺乏簡單的偵錯機制，因而難以得知當下定位系統(tǒng)是否失效。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型的目的在于提供一種適合應(yīng)用于室內(nèi)，且能簡單偵測定位是否失效的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)。
[0009]本實用新型室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，包含一個自主機器人、一個遠程監(jiān)控裝置，及多個無線辨識裝置，該自主機器人是沿一條位于室內(nèi)的巡檢路線移動，該巡檢路線是由多個相間隔設(shè)置的查核點所界定出，該自主機器人包括一個用于移動的驅(qū)動模塊、一個用于規(guī)劃移動路徑且可控制該驅(qū)動模塊的中央處理單元、一個電連接該中央處理單元的無線辨識讀取模塊、一個用于儲存室內(nèi)環(huán)境特征并可將儲存數(shù)據(jù)傳送至該中央處理單元的地圖數(shù)據(jù)庫單元、一個用于估算移動距離及方向并傳送至該中央處理單元的里程計單元、一個用于取得環(huán)境特征信息并傳送至該中央處理單元的特征擷取單元、一個用于偵測障礙并向該中央處理單元傳送信號以停止該驅(qū)動模塊的障礙偵測單元，及一個電連接該中央處理單元的無線通信單元，該遠程監(jiān)控裝置可與該自主機器人的無線通信單元交流信息，以即時顯示該自主機器人的所在位置，這些無線辨識裝置分別設(shè)置于該巡檢路線上的這些查核點上，并可供該自主機器人的無線辨識讀取模塊取得位置信息，該自主機器人的中央處理單元可統(tǒng)整并比對該無線辨識讀取模塊的位置信息、該地圖數(shù)據(jù)庫單元的儲存數(shù)據(jù)、該里程計單元的估算結(jié)果，及該特征擷取單元的環(huán)境特征信息后，經(jīng)計算后規(guī)劃出移動路徑，并控制該驅(qū)動模塊沿該移動路徑移動。
[0010]本實用新型的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
[0011 ]較佳地，前述的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，其中該自主機器人還包括一個可攝取影像并傳回該遠程監(jiān)控裝置的影像攝錄單元。
[0012]較佳地，前述的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，其中該自主機器人的影像攝錄單元為可攝錄前方影像的感光耦合元件鏡頭。
[0013]較佳地，前述的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，其中該自主機器人的無線辨識讀取模塊為無線射頻辨識讀取器，這些無線辨識裝置為無線射頻辨識標簽。
[0014]較佳地，前述的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，其中該自主機器人的里程計單元為軸編碼器與陀螺儀。
[0015]較佳地，前述的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，其中該自主機器人的特征擷取單元為激光雷達裝置。
[0016]較佳地，前述的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，其中該自主機器人的障礙偵測單元為超聲波傳感器及紅外線傳感器。
[0017]較佳地，前述的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，其中該室內(nèi)移動定位系統(tǒng)還包含一個設(shè)置于室內(nèi)以偵測環(huán)境并可將環(huán)境異常的信息傳送給該遠程監(jiān)控裝置的環(huán)境偵測裝置，該遠程監(jiān)控裝置會將該環(huán)境偵測裝置所傳送的信息通過該自主機器人的無線通信單元傳送至該中央處理單元。
[0018]較佳地，前述的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，其中該環(huán)境偵測裝置為煙霧偵測器。
[0019]較佳地，前述的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，其中該自主機器人的無線通信單元為通信方式選自W1-Fi或藍牙的無線通信模塊。
[0020]較佳地，前述的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，其中該遠程監(jiān)控裝置為電腦或手持行動裝置。
[0021]本實用新型的有益效果在于:該里程計單元可與該特征擷取單元搭配，通過該特征擷取單元取得外界環(huán)境特征可避免該里程計單元的誤差累積，也可縮小在該地圖數(shù)據(jù)庫內(nèi)搜索的范圍，并能減少環(huán)境中所需設(shè)置的無線辨識裝置的數(shù)量，通過該無線辨識讀取模塊、該地圖數(shù)據(jù)庫單元、該里程計單元、該特征擷取單元，及該障礙偵測單元的整合，可以簡單地進行偵錯以避免定位失效。
【附圖說明】
[0022]圖1是一個方塊圖，說明本實用新型室內(nèi)移動定位系統(tǒng)的第一實施例；
[0023]圖2是一個方塊圖，說明本實用新型室內(nèi)移動定位系統(tǒng)的第二實施例;及
[0024]圖3是一個方塊圖，說明本實用新型室內(nèi)移動定位系統(tǒng)的第三實施例。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型進行詳細說明:
[0026]參閱圖1，本實用新型室內(nèi)移動定位系統(tǒng)I的第一實施例，包含一個可沿一條位于室內(nèi)的巡檢路線移動的自主機器人2、一個可與該自主機器人2交流信息的遠程監(jiān)控裝置3，及多個設(shè)置于該巡檢路線上的無線辨識裝置4。該巡檢路線是由多個相間隔設(shè)置的查核點所界定出，這些查核點可設(shè)置于重要巡查點(例如保險箱)，也可設(shè)置于環(huán)境中的轉(zhuǎn)角或岔路上O
[0027]該自主機器人2包括一個用于移動的驅(qū)動模塊21、一個用于規(guī)劃移動路徑且可控制該驅(qū)動模塊21的中央處理單元22、一個電連接該中央處理單元22且可讀取這些無線辨識裝置4的無線辨識讀取模塊23、一個用于儲存室內(nèi)環(huán)境特征并可將儲存數(shù)據(jù)傳送至該中央處理單元22的地圖數(shù)據(jù)庫單元24、一個用于估算移動距離及方向并傳送至該中央處理單元22的里程計單元25、一個用于取得環(huán)境特征信息并傳送至該中央處理單元22的特征擷取單元26、一個用于偵測障礙并向該中央處理單元22傳送信號以停止該驅(qū)動模塊21的障礙偵測單元27，及一個電連接該中央處理單元22且可與該遠程監(jiān)控裝置3交流信息的無線通信單元28。
[0028]該驅(qū)動模塊21是根據(jù)該中央處理單元22所規(guī)劃的移動路徑進行移動或停止移動。該無線辨識讀取模塊23在該第一實施例中為無線射頻辨識(RFID)讀取器。該地圖數(shù)據(jù)庫單元24是用于儲存預先根據(jù)室內(nèi)環(huán)境特征所制作的地圖數(shù)據(jù)。該里程計單元25在該第一實施例中為軸編碼器及陀螺儀，可用以估算出移動的距離及方向。該特征擷取單元26在該第一實施例中為激光雷達裝置，其通過激光雷達掃描環(huán)境以取得距離等環(huán)境特征信息。該障礙偵測單元27在該第一實施例中為超聲波傳感器及紅外線傳感器，當然也可視需求而僅包含其中一種。該無線通信單元28在該第一實施例中為W1-Fi或藍牙等無線通信模塊。
[0029]這些無線辨識裝置4分別設(shè)置于這些查核點上，且在該第一實施例中為無線射頻辨識(RFID)標簽，這些無線辨識裝置4分別具有不同的標簽信息，這些標簽信息是代表不同的查核點并預先儲存于該地圖數(shù)據(jù)庫單元24內(nèi)。該遠程監(jiān)控裝置3具有畫面以根據(jù)該無線通信單元28的信息，即時顯示出該自主機器人2的所在位置，而在該第一實施例中，該遠程監(jiān)控裝置3可以是電腦或手持行動裝置。
[0030]該第一實施例的定位方式如下:先通過該里程計單元25得知與上一個出發(fā)點間的距離與角度關(guān)系，再將這個信息結(jié)合該特征擷取單元26所取得的環(huán)境特征信息以縮小于該地圖數(shù)據(jù)庫單元24內(nèi)的搜尋范圍，進而修正該自主機器人2的所在地，并將其顯示于該遠程監(jiān)控裝置3上。另外若當該無線辨識讀取模塊23靠近該查核點時，便可讀取到相對應(yīng)無線辨識裝置4的標簽信息，并通過比對該地圖數(shù)據(jù)庫單元24中的儲存數(shù)據(jù)來更新并定位該自主機器人2的所在地。
[0031]上述該無線辨識讀取模塊23的位置信息、該地圖數(shù)據(jù)庫單元24的儲存數(shù)據(jù)、該里程計單元25的估算結(jié)果，及該特征擷取單元26的環(huán)境特征信息皆是傳送至該中央處理單元22內(nèi)統(tǒng)整及比對，并據(jù)此規(guī)劃出移動路徑及控制該驅(qū)動模塊21沿該移動路徑移動或停止移動。在實際應(yīng)用上，當該自主機器人2未在合理時間內(nèi)到達下一個查核點時，該中央處理單元22會發(fā)出異常信號，并通過該無線通信單元28送至該遠程監(jiān)控裝置3上。
[0032]需要特別說明的是，該特征擷取單元26所取得的環(huán)境特征信息需與該地圖數(shù)據(jù)庫單元24中的環(huán)境特征數(shù)據(jù)相匹配，例如當該特征擷取單元26為攝像機時，該地圖數(shù)據(jù)庫單元24中的環(huán)境特征數(shù)據(jù)便為影像特征。
[0033]通過該里程計單元25的估算及該特征擷取單元26的比對，可避免該里程計單元25的誤差持續(xù)累積，還可縮小在該地圖數(shù)據(jù)庫單元24內(nèi)的搜尋范圍，并減少這些無線辨識裝置4的設(shè)置數(shù)量。通過該中央處理單元22的比對及規(guī)劃，可使該驅(qū)動模塊21沿規(guī)劃好的移動路徑移動，以由一個查核點移動至下一個查核點，而將所有查核點串聯(lián)起來即為完整的巡檢路徑。該障礙偵測單元27可偵測周遭環(huán)境并發(fā)出信號，以使該中央處理單元22停止該驅(qū)動模塊21，進而避免碰撞或墜落，并在停止后重新規(guī)劃移動路徑。通過上述設(shè)計可使該自主機器人2能以簡單的方式判斷定位是否失效，并能有效地應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境。
[0034]參閱圖2，為本實用新型室內(nèi)移動定位系統(tǒng)I的第二實施例，該第二實施例大致是與該第一實施例相同，不同的地方在于:該自主機器人2還包括一可攝取影像并傳回該遠程監(jiān)控裝置3的影像攝錄單元29。在該第二實施例中，該影像攝錄單元29為可攝錄前方影像的感光耦合元件(CCD)鏡頭。該影像攝錄單元29可將該自主機器人2前方的影像即時傳回該遠程監(jiān)控裝置3上，達到遠程保全的功效。
[0035]參閱圖3，為本實用新型室內(nèi)移動定位系統(tǒng)I的第三實施例，該第三實施例大致是與該第一實施例相同，不同的地方在于:該室內(nèi)移動定位系統(tǒng)I還包含一個設(shè)置于室內(nèi)以偵測環(huán)境并可將環(huán)境異常的信息傳送給該遠程監(jiān)控裝置3的環(huán)境偵測裝置5。在該第三實施例中，該環(huán)境偵測裝置5為煙霧偵測器，當然也可以是其他能測得環(huán)境發(fā)生危險狀況的裝置。該環(huán)境偵測裝置5可將有異常狀況的位置發(fā)送給該遠程監(jiān)控裝置3，并通過該無線通信單元28通知該中央處理單元22，該中央處理單元22便可據(jù)此重新規(guī)劃路徑，以前往發(fā)生異常狀況的位置巡檢。
[0036]綜上所述，通過該中央處理單元22統(tǒng)整并比對該無線辨識讀取模塊23的位置信息、該地圖數(shù)據(jù)庫單元24的儲存數(shù)據(jù)、該里程計單元25的估算結(jié)果，及該特征擷取單元26的環(huán)境特征信息，可簡單地得知定位是否已經(jīng)發(fā)生錯誤，并藉此達到室內(nèi)保全巡檢的功效，故確實能達成本實用新型的目的。
【主權(quán)項】
1.一種室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，包含一個自主機器人、一個遠程監(jiān)控裝置，及多個無線辨識裝置，該自主機器人是沿一條位于室內(nèi)的巡檢路線移動，該巡檢路線是由多個相間隔設(shè)置的查核點所界定出，該自主機器人包括一個用于移動的驅(qū)動模塊、一個用于規(guī)劃移動路徑且可控制該驅(qū)動模塊的中央處理單元、一個電連接該中央處理單元的無線辨識讀取模塊、一個用于儲存室內(nèi)環(huán)境特征并可將儲存數(shù)據(jù)傳送至該中央處理單元的地圖數(shù)據(jù)庫單元、一個用于估算移動距離及方向并傳送至該中央處理單元的里程計單元、一個用于取得環(huán)境特征信息并傳送至該中央處理單元的特征擷取單元、一個用于偵測障礙并向該中央處理單元傳送信號以停止該驅(qū)動模塊的障礙偵測單元，及一個電連接該中央處理單元的無線通信單元，該遠程監(jiān)控裝置可與該自主機器人的無線通信單元交流信息，以即時顯示該自主機器人的所在位置，所述無線辨識裝置分別設(shè)置于該巡檢路線上的所述查核點上，并可供該自主機器人的無線辨識讀取模塊取得位置信息，該自主機器人的中央處理單元可統(tǒng)整并比對該無線辨識讀取模塊的位置信息、該地圖數(shù)據(jù)庫單元的儲存數(shù)據(jù)、該里程計單元的估算結(jié)果，及該特征擷取單元的環(huán)境特征信息后，經(jīng)計算后規(guī)劃出移動路徑，并控制該驅(qū)動模塊沿該移動路徑移動。2.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，其特征在于:該自主機器人還包括一個可攝取影像并傳回該遠程監(jiān)控裝置的影像攝錄單元。3.如權(quán)利要求2所述的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，其特征在于:該自主機器人的影像攝錄單元為可攝錄前方影像的感光耦合元件鏡頭。4.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，其特征在于:該自主機器人的無線辨識讀取模塊為無線射頻辨識讀取器，所述無線辨識裝置為無線射頻辨識標簽。5.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，其特征在于:該自主機器人的里程計單元為軸編碼器與陀螺儀。6.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，其特征在于:該自主機器人的特征擷取單元為激光雷達裝置。7.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，其特征在于:該自主機器人的障礙偵測單元為超聲波傳感器及紅外線傳感器。8.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，其特征在于:該室內(nèi)移動定位系統(tǒng)還包含一個設(shè)置于室內(nèi)以偵測環(huán)境并可將環(huán)境異常的信息傳送給該遠程監(jiān)控裝置的環(huán)境偵測裝置，該遠程監(jiān)控裝置會將該環(huán)境偵測裝置所傳送的信息通過該自主機器人的無線通信單元傳送至該中央處理單元。9.如權(quán)利要求8所述的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，其特征在于:該環(huán)境偵測裝置為煙霧偵測器。10.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，其特征在于:該自主機器人的無線通信單元為通信方式選自W1-Fi或藍牙的無線通信模塊。11.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)移動定位系統(tǒng)，其特征在于:該遠程監(jiān)控裝置為電腦或手持行動裝置。
【文檔編號】G05D1/02GK205540275SQ201620275987
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月5日
【發(fā)明人】蘇益慶, 張哲禎
【申請人】紫電科技股份有限公司