自主移动机器人-AGV吧

技术领域

本发明涉及自主移动机器人停滞检测。

背景技术

真空清洁器通常使用空气泵来形成用于通常从地板且任选地也从其它表面提升灰尘及尘埃的部分真空。真空清洁器通常将尘埃收集于灰尘袋或旋风集尘器中以供稍后处置。在家庭中以及在工业中使用的真空清洁器以多种大小及型号存在，例如小型电池操作手持式装置、家用中央真空清洁器、可在倒空之前处置数百公升灰尘的大型固定工业器具及用于回收大量溢出物或移除经污染土壤的自推进真空卡车。

自主机器人真空清洁器在正常操作条件下通常导航通过居住空间及常见障碍物同时在地板上进行真空吸尘。自主机器人真空清洁器通常包含允许其避开例如墙壁、家具或楼梯等障碍物的传感器。机器人真空清洁器可在其碰到障碍物时变更其驱动方向（例如，转向或后退）。机器人真空清洁器还可在检测到地板上的异常污点时变更驱动方向或驱动模式。

发明内容

本发明的一个方面提供一种自主移动机器人，其包含机器人主体、驱动系统、传感器系统及控制器。所述机器人主体界定前向驱动方向。所述驱动系统支撑所述机器人主体且经配置以在地板表面上操纵所述机器人。所述传感器系统包含轮编码器及用于测量所述机器人的姿势的惯性测量单元且发布传感器信号。所述传感器信号指示所述机器人的所述姿势。所述控制器与所述驱动系统及所述传感器系统通信且具有执行行为系统的计算处理器。所述行为系统从所述传感器系统接收所述传感器信号且基于所述传感器信号而执行至少一个行为。所述行为系统任选地响应于传感器信号指示所述机器人受到约束而执行防停滞行为以评估约束状态。另外，所述行为系统任选地响应于传感器信号指示所述机器人相对于重力方向倾斜而执行防倾斜行为以评估倾斜状态。在一些实例中，所述行为系统任选地响应于传感器信号指示所述机器人挤住于障碍物下方而执行防挤住行为。

本发明的实施方案可包含以下任选特征中的一或多者。在一些实施方案中，所述控制系统在计算处理器上执行且包含向所述机器人的资源发布命令的控制仲裁系统。所述控制系统可致使执行具有摆动角度的摆动命令。所述摆动命令包含沿以所述摆动角度相对于彼此成角度的交替左及右驱动方向进行驱动的驱动命令。另外，如果所述控制器接收到指示所述机器人不执行具有第一摆动角度的第一摆动命令的传感器信号，那么所述控制器致使执行具有大于所述第一摆动角度的第二摆动角度的第二摆动命令。另外，当所述惯性测量单元及/或所述轮编码器的信号未处于用于指示机器人移动的可允许容限内时，所述控制器向所述驱动系统发布防停滞命令。

在一些实例中，所述约束状态包含所述机器人相对于物体进入或处于挤住位置。另外，所述传感器信号可包含:碰撞信号，其指示所述机器人与所述物体接触;及轮下落信号，其指示所述驱动系统的轮移动远离所述机器人主体。

在一些实施方案中，所述防停滞行为致使执行使所述机器人远离阻碍物后退或使所述机器人远离所述机器人的经历约束(例如，处于扭转状态中）的一侧转向的驱动命令。另外，所述防停滞行为可进一步致使执行沿弧形轨迹驱动所述机器人的驱动命令。

在一些实施方案中，所述行为系统在所述机器人相对于所述重力方向倾斜达至少阈值时间周期时执行倾斜行为。所述防倾斜行为可在所述机器人相对于所述重力方向及所述前向驱动方向上仰时致使执行前向驱动命令。此外，所述防倾斜行为可在所述机器人相对于所述重力方向及所述前向驱动方向下俯时致使执行反向驱动命令。

在一些实施方案中，所述行为系统在所述机器人相对于所述重力方向倾斜成大于阈值角度的角度时执行所述防倾斜行为。所述防倾斜行为可在所述机器人相对于所述重力方向及所述前向驱动方向上仰时致使执行前向驱动命令，且可在所述机器人相对于所述重力方向及所述前向驱动方向下俯时致使执行反向命令。在一些实施方案中，所述传感器系统包含以下各项中的至少一者:障碍物检测障碍物避开(ODOA)传感器、通信传感器、导航传感器、接近度传感器、接触传感器、相机、声纳、雷达、LIDAR或LADAR。

在一些实施方案中，所述自主移动机器人进一步包含安置于所述机器人的底表面上且在所述驱动系统的驱动轮前向的机械开关。所述机械开关在与障碍物或物体接触时即刻激活。所述行为系统可在所述机械开关被激活且所述传感器系统检测到固定不动的机器人时执行停滞行为。

在一些实例中，所述自主移动机器人进一步包含用于清洁或处理所述地板表面的清洁系统。所述行为系统可在所述机械开关被激活且所述传感器系统检测到运动时执行防摄入行为。所述防摄入行为致使发布用于停止清洁行为的清洁停止命令且发布具有摆动角度的摆动命令。所述摆动命令包含沿以所述摆动角度相对于彼此成角度的交替左及右驱动方向进行驱动的驱动命令。另外或替代地，所述行为系统可在所述控制器从所述传感器系统接收到指示所述机器人的所述轮以小于停转阈值的停转速率停转的信号时执行轮挤塞行为。所述轮挤塞行为致使发布用于释放所述机器人的经停转轮的所述摆动命令。所述机器人可进一步包含驱动辊刷，所述驱动辊刷平行于横向轴x延伸且由所述机器人主体以可旋转方式支撑以接触地板表面。所述驱动辊刷沿第一方向围绕所述x轴旋转。所述防摄入行为致使偏置所述辊刷以沿与所述第一方向相反的第二方向被动地旋转，举例来说，以允许经缠绕的绳在所述机器人后退离开或驱动离开时从所述辊刷退绕。

本发明的另一方面提供一种用于自主移动机器人的控制系统。所述控制系统包含控制仲裁系统、驱动系统、传感器系统及控制器。所述控制仲裁系统在计算处理器上执行且向所述机器人的资源发布命令。所述驱动系统包含右及左驱动轮。另外，所述驱动系统支撑所述机器人主体且经配置以在地板表面上操纵所述机器人。所述传感器系统包含跟踪两个驱动轮的旋转的轮编码器及测量所述机器人的姿势的惯性测量单元。所述传感器系统发布指示所述机器人的所述姿势的传感器信号。所述控制器与所述驱动系统及所述传感器系统通信。另外，所述控制器具有执行行为系统的计算处理器。所述行为系统从所述传感器系统接收所述传感器信号且基于所述传感器信号而执行至少一个行为。所述行为系统任选地响应于传感器信号指示所述机器人受到约束而执行防停滞行为以评估约束状态，且任选地响应于传感器信号指示所述机器人相对于重力方向倾斜而执行防倾斜行为以评估倾斜状态。

本发明的另一方面提供一种操作自主移动机器人的方法。所述方法包含在计算处理器处从传感器系统接收传感器信号。所述传感器信号包含所述机器人的惯性测量或角定向。所述方法还包含在所述计算处理器上执行行为系统。所述行为系统从所述传感器系统接收所述传感器信号且基于所述传感器信号而执行至少一个行为。所述行为系统响应于传感器信号指示所述机器人受到约束而执行防停滞行为以评估约束状态。另外，所述行为系统响应于传感器信号指示所述机器人相对于重力方向倾斜而执行防倾斜行为以评估倾斜状态。

在一些实施方案中，所述防停滞行为包含发布具有摆动角度的摆动命令。所述摆动命令包含沿以所述摆动角度相对于彼此成角度的交替左及右驱动方向进行驱动的驱动命令。所述方法可进一步包含在计算处理器处从所述传感器系统接收第二传感器信号。如果所述第二传感器信号指示所述机器人为固定不动的、在执行具有第一摆动角度的第一摆动命令之后不执行，那么所述防停滞行为驱动系统发布具有大于所述第一摆动角度的第二摆动角度的第二摆动命令，且所述传感器系统监测机器人惯性姿势及轮旋转的传感器。如果所述传感器信号未处于容限内，那么所述机器人执行防停滞行为。

在一些实例中，所述方法包含在所述机器人相对于所述重力方向倾斜达至少阈值时间周期时执行所述防倾斜行为。所述方法可包含在所述机器人相对于所述重力方向及所述前向驱动方向上仰时执行前向驱动命令，且在所述机器人相对于所述重力方向及所述前向驱动方向下俯时执行反向驱动命令。

在一些实例中，所述方法包含在所述机器人相对于所述重力方向倾斜成大于阈值角度的角度时执行所述防倾斜行为。所述方法可包含在所述机器人相对于所述重力方向及所述前向驱动方向上仰时执行前向驱动命令，且在所述机器人相对于所述重力方向及所述前向驱动方向下俯时执行反向命令。

在一些实施方案中，所述方法进一步包含激活安置于所述机器人的底表面上在驱动系统的轮前向的机械开关，所述机械开关在障碍物接触所述机械开关时被激活。另外，所述方法可包含在所述机械开关被激活且所述传感器系统检测到固定不动的机器人时执行停滞行为。

在一些实施方案中，所述方法包含使用清洁系统清洁或处理所述地板表面。所述方法可包含在所述机械开关被激活且所述传感器系统检测到运动时执行防摄入行为。所述防摄入行为致使发布用于停止清洁行为的清洁停止命令且发布具有摆动角度的摆动命令。所述摆动命令包含沿以所述摆动角度相对于彼此成角度的交替左及右驱动方向进行驱动的驱动命令。在一些实例中，所述方法包含在所述控制器从信号系统接收到指示所述机器人的轮以小于停转阈值的停转速率停转的信号时执行轮挤塞行为。所述轮挤塞行为致使发布用于释放所述机器人的经停转轮的所述摆动命令。

在附图及以下说明中陈述本发明的一或多个实施方案的细节。依据说明及图式且依据权利要求书，其它方面、特征及优点将显而易见。