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1、移动机器人系统以及控制移动机器人系统的方法专利名称：移动机器人系统以及控制移动机器人系统的方法技术领域：实施例涉及一种移动机器人系统以及控制该移动机器人系统的方法，其中，所述 移动机器人系统用于限定机器人的行进区域并用于引导机器人前往另一区域。背景技术：通常，移动机器人是用于在行进区域中自主行进的同时无需用户控制来执行操作 的装置。机器人清洁机作为移动机器人，在诸如家庭或办公室等预定清洁区域中自主行进 的同时从地板上吸取诸如灰尘等外来杂质，从而执行清洁操作。为了允许移动机器人来执行所述操作，需防止移动机器人从行进区域脱离提供虚 拟墙单元(以下，称为“信标机”(beacon)以便限定移动机器人的
2、行边区域，其中，所述虚 拟墙单元用于防止移动机器人进入行进区域的边界(如门口或者卧室与厨房之间的分界 线)。用于限定移动机器人的行进区域的信标机向行进区域的边界持续发送红外线 (IR)信号，以便产生波束区(beam region) 0当在移动机器人行进以便执行操作的同时探 测到顶信号时，移动机器人改变其行进方向以免穿越波束区，从而执行避障导航。移动机 器人仅当从信标机发送的信号被探测到时执行避障导航。但是，由于即使当移动机器人不 在信标机的信号到达范围中时，信标机仍持续发送信号，所以用于发送信号的高功率被不 必要地浪费。由于所述不必要的功耗，信标机的电池被频繁地冲电并因此频繁地更换新电 池。因
3、此，用户可能不满意电池的寿命。发明内容因此，本发明的一方面在于提供一种移动机器人系统以及控制该移动机器人系统 的方法，其中，所述移动机器人系统用于仅当信标机中的遥控器接收模块以低功耗探测到 从移动机器人发送的信号时，通过向移动机器人报告用于限定移动机器人的行进区域的响 应信号以提高信标机的电池的能量效率。本发明另外的方面和/或优点将在以下描述中部分地阐明，且在一定程度上从该 描述中显而易见，或者可通过本发明的实施而认识到。通过提供一种移动机器人系统来实现上述和/或其他方面，所述移动机器人系统 包括移动机器人，用于在行进区域中行进的同时发送信号；以及信标机，用于接收从移动 机器人发送的信号并用于
4、向移动机器人发送响应信号，其中，所述信标机限定用于接收信 号的视场(FOV)，并且仅当到从移动机器人发送的信号被感测为在限定的FOV之内时，向移 动机器人发送响应信号。从移动机器人发送的信号可包括红外线、可见光、超声波或激光束。从信标机发送的响应信号可包括红外线、可见光、超声波、射频(RF)信号或激光束移动机器人还可包括一个或多个发送器，用于发送信号以报告移动机器人的行进状态，并且所述一个或多个发送器可以按包单元来发送信号。发送器可以是360度散射透镜，所述360度散射透镜被安装在移动机器人的主体 的前表面的上部，用于在移动机器人行进的所有方向上发送信号。移动机器人还可包括一个或多个接收器，用
5、于接收信标机的响应信号；以及机 器人控制单元，如果信标机的响应信号被接收，则控制移动机器人的避障导航。移动机器人的避障导航可使移动机器人旋转，直到不再接收到信标机的响应信 号。机器人控制单元可控制移动机器人在接收到信标机的响应信号时开始旋转，控制 移动机器人在没有接收到信标机的响应信号时结束旋转，并在旋转停止的方向上开始清洁 导航。多个接收器可包括180度散射透镜，所述180度散射透镜以预定的间隔被安装在 移动机器人的主体的前表面和侧表面，用于在移动机器人行进的所有方向上接收信号。信标机可被安装为与移动机器人分开。信标机还可包括指向性接收器，用于在限定的FOV内接收从移动机器人发送的信 号，并
6、且所述指向性接收器可以是具有用于限定FOV的宽、长、高的狭缝形的遥控器接收模 块。指向性接收器可包括第一指向性接收器，用于感测移动机器人是否已靠近行进 区域的限制边界；以及第二指向性接收器，用于感测移动机器人是否已穿越限制边界并已 靠近前沿区域以便运动到另一区域。第一指向性接收器可当移动机器人在行进区域中行进的同时执行清洁时接收信 号，所述信号用于防止移动机器人穿越限制边界。第一指向性接收器可以是用于限制边界识别模式的狭缝，所述狭缝被安装在信标 机的主体的前表面的上部。第二指向性接收器可接收信号，所述信号用于指示移动机器人已完成行进区域的 清洁。第二指向性接收器可以是用于运动模式的狭缝，所述狭
7、缝被安装在第一指向性接收 器的左侧和右侧。信标机还可包括全向接收器，用于以360度接收从移动机器人发送的信号，并感 测移动机器人是否已靠近。通过提供一种控制移动机器人系统的方法来实现上述和/或其他方面，所述方法 包括在移动机器人，在行进区域中行进的同时发送信号；确定是否在信标机的限定的视 场(FOV)内感测到从移动机器人发送的信号；在信标机，如果在限定的FOV内感测到从移动 机器人发送的信号，则向移动机器人发送响应信号；以及当移动机器人接收到信标机的响 应信号时，限定移动机器人的行进，使得移动机器人不穿越行进区域的限制边界。对移动机器人的行进的限定可包括控制移动机器人的避障导航，使得移动机器人
8、 旋转，直到不再接收到信标机的响应信号。移动机器人可当接收到信标机的响应信号时开始旋转，以及当没有接收到信标机 的响应信号时结束旋转，并在旋转停止方向上开始清洁导航。通过提供一种控制移动机器人系统的方法来实现上述和/或其他方面，所述方去 包括在移动机器人，在行进区域中行进的同时发送信号；在信标机，以360度接收从移动机器人发送的信号，并确定移动机器人是否已靠近信标机；在信标机，如果移动机器人已靠 近信标机，则向移动机器人发送响应信号；以及在移动机器人，当移动机器人接收到信标机 的响应信号时，执行避障导航以防止与信标机相撞。确定移动机器人是否已靠近信标机的处理可包括，如果信标机感测到从移动机器
9、人发送的“靠近”信号，则确定移动机器人已靠近信标机。通过提供一种控制移动机器人系统的方法来实现上述和/或其他方面，所述方法 包括在移动机器人，当完成行进区域的清洁时发送信号；确定是否在信标机的限定的视 场(FOV)内感测到从移动机器人发送的信号；在信标机，如果在限定的FOV内感测到从移动 机器人发送的信号，则向移动机器人发送响应信号；以及当移动机器人接收到信标机的响 应信号时，引导移动机器人穿越行进区域的限制边界并运动到另一区域。对移动机器人的引导可包括使得移动机器人沿由信标机形成的导向区域来靠近 信标机，确定移动机器人是否已靠近信标机的临近区域；在信标机，当移动机器人已靠近信 标机的临近区域
10、时，向移动机器人发送响应信号；在移动机器人，如果移动机器人接收到信 标机的响应信号，则沿信标机的临近区域执行沿墙导航以便穿越限制边界。信标机可接收指示行进区域的清洁已完成的信号，并感测移动机器人是否已靠近 导向区域以便穿越限制边界以运动到另一区域。根据本发明实施例，使用具有低功耗的遥控器接收模块来代替以高功耗来发送信 号。仅当信标机的遥控器接收模块感测到从移动机器人发送的信号时，感测结果以响应信 号的形式报告给移动机器人。相应地，可在限定移动机器人的行进区域的同时，将信标机电 池的能耗最小化，并且信标机电池的能量效率可得到提高。另外，遥控器接收模块的视场 (FOV)由指向性接收器所限定。仅当在
11、限定的FOV内感测到从移动机器人发送的信号时，感 测结果被报告给移动机器人。因此，将移动机器人的运动限定区域最小化，从而不限定将由 移动机器人清洁的区域。增加灯塔功能，从而即使当清洁几个房间时，仍可满足用户各种需 求，其中，所述灯塔功能用于当移动机器人完成一个房间的清洁时引导移动机器人运动到 另一房间。通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的这些和/或其他方面将会变 得清楚和更加易于理解，其中；图1是示出根据实施例的移动机器人系统的整体配置的示图；图2是示出根据实施例的移动机器人的外观的透视图；图3是示出根据实施例的信标机的外观的透视图；图4是根据实施例的移动机器人系统的控制框图；图5是
12、解释根据实施例的移动机器人系统的操作原理的概念图；图6是示出根据实施例的在移动机器人系统中限定移动机器人的行进区域的方 法的流程图；图7是示出根据实施例的在移动机器人系统中防止移动机器人碰撞的方法的流 程图；图8是解释根据实施例的移动机器人系统的操作原理的概念图9是示出根据实施例的在移动机器人系统中引导移动机器人运动到另一区域 的方法的流程图；图10是示出根据实施例的在移动机器人系统中根据信标机设置状态的移动机器 人信号发送的表。具体实施例方式现将详细地描述实施例，实施例的例子在附图中示出，其中，相同的标号始终指示 相同的部件。以下，通过参照附图描述实施例来解释本发明。图1是示出根据实施例的移
13、动机器人系统的整体配置的示图。移动机器人系统包 括移动机器人10，用于当在预定区域中自主行进的同时执行清洁操作，并用于以包单元 发送红外线(IR)信号；以及信标机20，与移动机器人10分开，用于接收从移动机器人10发 送的信号。将信标机20可移动地安装在行进区域的边界(如卧室与厨房之间的拐角处、房间 之间的门等)，以便限定移动机器人10的行进区域。信标机20探测从移动机器人10发送 的信号，并根据探测结果向移动机器人10全向地发送响应信号以便控制避障导航，从而防 止移动机器人10穿越行进区域的边界(限制边界)，并防止移动机器人10与信标机20相撞。另外，信标机20具有灯塔功能以引领移动机器人1
14、0到另一房间，从而移动机器人 在结束一个房间的清洁操作后执行另一房间的清洁操作。图2是示出根据实施例的移动机器人的外观的透视图。在图2中，移动机器人10包括形成外观的主体12，和一对以预定间隔安装在主体 12下面的用于驱动移动机器人10的轮子14。这对驱动轮14由使轮子旋转的驱动单元(发 动机)选择性地驱动，使得移动机器人10朝期望的方向行进。用于支撑主体12并用于使 移动机器人10平滑行进的多个辅助轮可安装在驱动轮14的前侧和后侧。另外，移动机器人10包括一个用于以包单元发送顶信号以便报告移动机器人行 进的发送器100，和多个(例如5个)用于接收信标机20的响应信号的接收器102。发送 器1
15、00被安装在主体12的前表面的上部，并使用360度散射透镜来全向地(以360度)发 送顶信号。多个接收器102以预定间隔被安装在主体12的前表面和侧表面，并使用180 度散射透镜来全向地接收顶信号。图3是示出根据实施例的信标机的外观的透视图。在图3中，信标机20包括形成外观的主体22和安装在主体22外围的用于发送或 接收信号的传感器窗口 24。传感器窗口 M的外壁是环形，使得发送或接收到的信号的波束 不弯曲。另外，信标机20包括第一指向性接收器200，用于在限定的视场(FOV)内接收在 移动机器人10为了执行一个房间的清洁而行进的同时发送的信号(高/中/低/靠近信 号)，并用于感测移动机器人1
16、0是否已进入行进区域的边界(限制边界)；第二指向性接收 器202，用于在限定的FOV内接收指示一个房间的清洁已完成的信号，并用于感测移动机器 人10是否已靠近用于引导移动机器人10从一个房间到另一房间的导向区域；全向接收器 204，用于接收从移动机器人10发送的“靠近”信号，并用于感测移动机器人10是否已靠近信标机20的附近；以及多个(如3个)发送器206，用于根据探测的结果向移动机器人10 全向地发送响应信号(发送的顶信号，以便防止移动机器人穿越限制边界或引导移动机器 人到另一区域)。第一指向性接收器200是用于限制边界识别模式的指向性接收狭缝，所述指向性 接收狭缝被安装在信标机20的前表面的上部，以便限定用于接收在移动机器人10执行一 个房间清洁的同时发送的信号(高/中/低/靠近信号)的区域。通过使用所述狭缝的间 隙(宽度)、长度和高度来限定信号接收区域，所述用于限制边界识别模式的指向性接收狭 缝具有指向性。每个第二指向性接收器202是用于运动模式的指向性接收狭缝，所述指向性接收 狭缝被安装在第一指向性接收器200的左侧或右侧，以便限制用于从
