使用移動通信網絡的機器人清潔系統的製作方法
2023-05-29 23:03:31
專利名稱：使用移動通信網絡的機器人清潔系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種機器人清潔系統，特別是一種能夠利用移動通信網絡從遠距離控制清潔機器人的機器人清潔系統。
因此，已經開發了只要發出清潔命令能夠通過自由移動進行清潔的清潔機器人。另外，還在不斷研製具有防止諸如竊賊之類不幸事件的更多功能的移動機器人。
圖1是常規清潔機器人的方框圖。
參考圖1，清潔機器人具有用於移動機器人機身的驅動單元40，用於檢測清潔機器人移動道路上的障礙物的障礙檢測單元30，用於識別清潔機器人當前位置的自身位置識別單元20，用於清潔地板的真空清潔單元50，用於對每個單元所需的電源進行存儲和充電的電源單元70，以及控制每個單元的控制器60。此外，清潔機器人還具有從遠距離控制清潔機器人的啟動/停止操作的遙控接收單元10。
自身位置識別單元20和障礙檢測單元30分別具有識別自身位置和檢測障礙物的圖像處理板22，32和攝像機21，31。
當通過遙控接收單元10發出清潔操作指令時，在控制器60初始化具有上述結構的清潔機器人，並且通過操作自身位置識別單元20的攝像機21來拍攝自身位置。然後，清潔機器人將拍攝的圖像數據發送給圖像處理板22並且允許對圖像數據進行處理。控制器60通過分析從圖像處理板22發送的圖像數據來分析清潔機器人的當前位置。此後，控制器60通過向位於左、右輪43a，43b的電機42a，42b的41a，41b的電機驅動單元41a，41b發送控制信號來移動機器人的機身。這時，控制器60通過操作障礙檢測單元30的攝像機31以及接收圖像處理板32中編碼的圖像數據來控制驅動單元40以避開障礙物。當清潔機器人移動到相應的位置時，控制器60向真空清潔單元50和驅動單元40輸出控制信號，以使機器人的機身旋轉和移動來進行清潔工作。清潔機器人就這樣沿著設置的路徑進行清潔工作的操作。
如上所述進行操作的清潔機器人在移動清潔期間，可以在設置的區間內通過對障礙物進行識別來避開放置在清潔機器人前面的障礙物。另外，清潔機器人還能夠在設置的區間內通過自身位置識別操作準確地移動到想到的位置。
此外，清潔機器人利用CCD(電荷耦合器件)來識別自身位置和檢測行駛路徑上的障礙物。不過，拍攝的圖像數據量很大，因此，清潔機器人通常使用分開處理圖像數據的圖像處理器。
然而，對於常規清潔機器人，由於每塊具有圖像數據處理器的圖像處理板22，32是安裝在清潔機器人機身內的，所以很難製造出小型的清潔機器人。
另外，由於只能在近距離控制常規的清潔機器人，使用者必須命令清潔機器人清潔某個地方的以內的地方。如果使用者想命令清潔機器人清潔某個地方的之外的地方，則根本沒有辦法來命令清潔機器人。
上述目的是通過提供包括以下部分的機器人清潔系統實現的，該機器人清潔系統包括通過包含在移動通信信號中發送的控制數據使其在一個地方自由移動來進行清潔的清潔機器人；接收從清潔機器人發送的移動通信信號和其它移動通信信號來控制清潔機器人，以及將移動通信信號中繼到相應裝置的移動通信中繼裝置；以及用於通過移動通信中繼裝置向清潔機器人發送操作命令的移動通信終端。
清潔機器人包括用於移動機器人機身的驅動單元；具有用於識別當前位置的攝像機和傳感器的自身位置識別單元；具有用於檢測障礙物的攝像機和傳感器的障礙檢測單元；用於收集地板上的塵土的真空清潔單元；用於通過移動通信中繼裝置發送移動通信信號的移動通信模塊；和用於與從移動通信模塊發送的控制數據相對應控制每個單元移動和清潔的控制器。
當根據發送的控制數據完成操作後，控制器向移動通信終端發送操作完成數據。
控制器向移動通信中繼裝置發送通過自身識別單元的攝像機和障礙物檢測單元的攝像機拍攝的圖像。
機器人清潔系統還包括用於分析從移動圖像中繼裝置發送的圖像數據，並且根據分析結果，通過移動圖像中繼裝置向清潔機器人發送控制數據的圖像處理伺服器。
圖像處理伺服器包括用於對接數據和移動通信中繼裝置的接口；用於處理通過接口發送的圖像數據的圖像處理單元；以及用於分析在圖像處理單元處理的圖像數據，根據該分析結果生成控制數據，並且向接口輸出控制數據的控制器。
這裡，圖像處理伺服器的接口可通過移動通信中繼站從移動通信中繼裝置通過互連網來發送圖像數據，也可以直接從移動通信中繼裝置來接收射頻信號。
具體實施例方式
下面通過參考附圖詳細描述本發明的優選實施例。
圖2是表示根據本發明的機器人清潔系統的示意圖。
參見圖2，機器人清潔系統包括清潔機器人100，移動通信中繼裝置200，移動通信終端400，以及圖像處理伺服器300。
清潔機器人100從安裝的攝像機生成圖像數據並且將作為第一移動通信信號的圖像數據發送給移動通信中繼裝置200。清潔機器人100還接收包含來自移動通信中繼裝置200的控制數據的第二移動通信信號。此外，清潔機器人100根據包含在第二移動通信信號中的控制數據來移動機器人的機身並且執行清潔操作。
移動通信中繼裝置200接收移動通信信號並且將信號中繼到相應裝置。移動通信信號分別涉及從清潔機器人100發送的圖像數據以及從移動通信終端400或圖像處理伺服器300發送的對清潔機器人的控制。
移動通信終端400通過移動通信中繼裝置200發送使清潔機器人100工作的命令。
圖像處理伺服器300分析通過移動通信中繼裝置200發送的圖像數據，根據分析結果生成控制數據並且向移動通信中繼裝置200發送控制數據。
圖3是表示根據本發明的清潔機器人的方框圖。
參見圖3，清潔機器人100具有用於移動機器人機身的驅動單元110；具有用於識別清潔機器人當前位置的攝像機121和傳感器122的自身位置識別器120；具有用於檢測移動道路上的障礙物的攝像機131和傳感器132的障礙檢測單元130；用於收集地面上的塵土的真空清潔單元115；用於在把從自身位置識別單元120和障礙檢測單元130發送的圖像信號轉換成移動通信信號後發送，和在把發送的移動通信信號轉換成控制數據後輸出的移動通信模塊140；用來根據從移動通信模塊140發送的控制數據控制每個單元以便進行移動和清潔的控制器150。顯示單元160對外顯示清潔機器人100的異常情況。清潔機器人100的控制器150根據需要操作的裝置的控制，通過生成操作完成數據並在所需的操作完成後向移動通信模塊140發送該數據來進行響應。此外，清潔機器人100還設置有遙控接收單元180，以允許控制單元響應由使用者通過遙控器從近距離發出的用來使清潔機器人100驅動，移動，清潔，以及停止的信號；和用於防護機器人機身由於碰撞或掉落引起的的損壞，檢測障礙物以及識別自身位置的各種傳感器(圖中未示出)。另外，清潔機器人100還包括用於為每一個單元供電以及從外接電源充電的供電單元170。
在此，驅動單元110具有由電機驅動單元111a，112a的操作驅動的電機111b，112b，以便移動左輪和右輪。真空清潔單元130還有一個具有電機驅動單元115a的風扇電機115b，以便驅動吸入風扇(未示出)吸入地面上的塵土。
此外，安裝在自身位置識別單元120中的攝像機121朝天花板方向放置，安裝在障礙檢測單元130中的攝像機131朝清潔機器人的前方放置。另外，清潔機器人還包括一個攝像機選擇單元190，用於與控制器150的控制數據相對應，有選擇地操作自身位置識別單元120和障礙檢測單元130的攝像機121，131。
圖4是根據本發明的圖像處理伺服器300的方框圖。
參見圖4，圖像處理伺服器300具有用於將數據與移動通信中繼裝置200對接的接口310；用於對從接口310發送的圖像數據編碼的圖像處理單元320；用於根據通過圖像處理單元320編碼的圖像數據的分析數據生成控制數據並從接口310輸出該控制數據的控制器350。
這裡，圖像處理伺服器300的接口310可以從移動通信中繼裝置200通過移動通信中繼基站向網際網路發送圖像數據，或者直接從移動通信中繼裝置200發送射頻信號。
下面，將描述根據本發明使用移動通信網絡的機器人清潔系統的操作。
首先，當從遙控器(未示出)或通過移動通信中繼裝置200從移動通信終端400發送驅動信號時，清潔機器人100的控制器150進行初始化，並操作自身位置識別單元120的第一攝像機121在當前位置拍攝天花板。然後，控制器150將通過拍攝生成的圖像數據通過移動通信模塊140轉換成移動通信信號，並且將移動通信信號輸出給移動通信中繼裝置200。此後，從清潔機器人100的移動通信模塊140接收了移動通信信號的移動通信中繼裝置200將移動通信信號再次轉發給圖像處理伺服器300的接口310。當圖像數據發送到接口310時，圖像處理伺服器300的控制器350允許發送的圖像數據在圖像數據處理單元320內進行編碼。清潔機器人100根據編碼的圖像數據識別當前位置。當識別出清潔機器人100的當前位置時，圖像處理伺服器300的控制器350從圖像數據生成用來控制清潔機器人100的位置改變的控制數據，並且將控制數據輸出給接口310。然後，移動通信中繼裝置200將從圖像處理伺服器300發送的用來控制清潔機器人100的位置變化的控制數據轉發給清潔機器人100。
當控制數據發送給清潔機器人100，清潔機器人100的移動通信模塊將發送的移動通信信號轉換為控制數據，並向清潔機器人100的控制器150發送該控制數據。清潔機器人100的控制器150從發送的控制數據中識別位置進行移動，根據識別出的位置向右和左輪的電機驅動單元111a、112a輸出控制數據，並且驅動電機111b，112b。通過這樣，清潔機器人100改變了位置。此時，清潔機器人100的控制器150通過操作攝像機131經移動通信模塊140向圖像處理伺服器300發送關於清潔機器人100移動的路徑的圖像數據。這裡，清潔機器人100的控制器150控制攝像機選擇單元190來發送通過周期性地操作自身位置識別單元120的攝像機121而生成的圖像數據。另外，清潔機器人100的控制器150允許發送在自身位置識別單元120的攝像機121拍攝的圖像數據。
當圖像處理伺服器300的控制器350通過移動通信中繼裝置200接收到來自障礙檢測單元130和自身位置識別單元120的攝像機121，131中的每一個的圖像數據後，分析在自身位置識別單元120的攝像機121拍攝的圖像數據和在障礙檢測單元130的攝像機131拍攝的圖像數據，並且輸出與位置變化相關的數據。
當清潔機器人100通過這樣的處理移動到相應位置時，清潔機器人100的控制器150通過移動通信模塊140輸出用於通知位置改變完成的移動完成信號。接收到數據移動完成信號的圖像處理伺服器300的控制器350識別出清潔機器人100已經完成了移動，生成用於命令清潔操作的控制數據，並將該控制數據輸出給接口310。
接著，在清潔機器人100的控制器150從移動通信中繼裝置200接收到命令進行清潔操作的控制數據後，通過根據從移動通信模塊140發送的命令進行清潔操作的控制數據向真空清潔單元115的電機驅動單元115a輸出該控制數據來驅動風扇電機115b，並且允許清潔機器人100從當前位置開始清潔操作。此後，清潔機器人100的控制器150通過向驅動單元150輸出控制數據來旋轉和移動機器人的機身，以使它能夠沿著編好程序的路徑進行清潔操作。此時，障礙檢測單元130的攝像機131連續地對清潔機器人100的前方進行拍攝，並且向圖像處理伺服器300發送圖像數據。清潔機器人100從圖像處理伺服器300接收控制數據。
至此所描述的根據本發明的機器人清潔系統允許在遠處的圖像處理伺服器300中處理由安裝在清潔機器人100的攝象機121，131拍攝的圖像。此外，使用者可以利用移動通信模塊400從遠處控制清潔機器人100。
因此，由於使用者可以利用移動通信模塊從遠處控制清潔機器人100，根據本發明的機器人清潔系統可改善使用清潔機器人的方式。此外，因為可以在清潔機器人以外來處理圖像，所以圖像處理板不必安裝在清潔機器人內，這使得可以將清潔機器人製造得更緊湊，並且也降低了製造成本。
至此，已經說明並描述了本發明的實施例。然而，本發明還不限於在此所描述的優選實施例，本領域技術人員在不脫離所附權利要求部分中要求的本發明的要點的情況下可以對本發明進行修改。
權利要求
1.一種使用移動通信網絡的機器人清潔系統，包括通過包含在移動通信信號中發送的控制數據使其在一定區域自由移動來進行清潔的清潔機器人；用於接收從清潔機器人發送的移動通信信號和其它移動通信信號來控制該清潔機器人，並將移動通信信號轉發給相應裝置的移動通信中繼裝置；和用於通過移動通信中繼裝置向清潔機器人發送操作命令的移動通信終端。
2.根據權利要求1所述的機器人清潔系統，其特徵在於清潔機器人包括用於移動機器人機身的驅動單元；具有用於識別當前位置的攝像機和傳感器的自身位置識別單元；具有用於檢測障礙物的攝像機和傳感器的障礙檢測單元；用於收集地面上的塵土的真空清潔單元；用於通過移動通信中繼裝置發送移動通信信號的移動通信模塊；和用於與從移動通信模塊發送的控制數據相對於來控制每個單元移動和進行清潔的控制器。
3.根據權利要求2所示的機器人清潔系統，其特徵在於當根據發送的控制數據完成操作後，控制器向移動通信終端發送操作完成數據。
4.根據權利要求2所述的機器人清潔系統，其特徵在於機器人控制器向移動通信中繼裝置發送通過自身位置識別單元的攝像機和障礙檢測單元的攝像機拍攝的圖像。
5.根據權利要求4所述的機器人清潔系統，其特徵在於還包括用於分析通過移動通信中繼裝置發送的圖像數據，並且根據分析結果通過移動通信中繼裝置向清潔機器人發送該控制數據的圖像處理伺服器。
6.根據權利要求5所述的機器人清潔系統，其特徵在於圖像處理伺服器包括用於對接數據與移動通信中繼裝置的接口；用於處理通過該接口發送的圖像數據的圖像處理單元；用於分析圖像處理單元處理的圖像數據，根據該分析結果生成控制數據，並向接口輸出該控制數據的控制器。
全文摘要
能夠利用移動通信網絡從遠距離控制清潔機器人的機器人清潔系統。該機器人清潔系統在把安裝的攝像機拍攝的圖像數據轉換為移動通信信號後發送圖像數據。機器人清潔系統具有:通過包括在移動通信信號中發送的控制數據使機器人機身在一個內部空間自由移動來執行清潔操作的清潔機器人;接收與從清潔機器人發送的圖像數據和清潔機器人的控制有關的移動通信信號的移動通信中繼裝置;通過移動通信中繼裝置向清潔機器人發送清潔命令的移動通信終端;以及分析通過移動通信中繼裝置發送的圖像數據,根據分析結果生成控制數據並且向移動通信中繼裝置發送控制數據的圖像處理伺服器。用戶可以通過移動通信網絡遠程控制機器人。
文檔編號B25J9/00GK1381339SQ02105988
公開日2002年11月27日 申請日期2002年4月11日 優先權日2001年4月18日
發明者宋貞坤, 高將然, 李商容 申請人:三星光州電子株式會社