система и способ управления роботом

Формула изобретения

1. Система управления роботом, включающая беспроводное устройство совместного IP-доступа, соединенное с Интернетом, которое передает и принимает сигнал изображения и/или сигнал управления, модуль беспроводной связи робота, перемещающегося для выполнения заданной работы в соответствии с сигналом управления, принимаемым из беспроводного устройства совместного IP-доступа, портативный беспроводной терминал с датчиком перемещения, осуществляющий беспроводную передачу управляющей команды в модуль беспроводной связи и/или прием сигнала изображения и/или сигнала управления от модуля беспроводной связи, и сервер робота, соединенный с Интернетом и выводящий в портативный беспроводной терминал экран управления роботом и сигнал изображения и/или сигнал управления, принятый от робота, при этом в портативном беспроводном терминале устанавливают датчик перемещения для управления роботом.

2. Система управления по п.1, в которой портативный беспроводной терминал имеет окно дисплея для вывода экрана управления и клавишный блок, а датчик перемещения установлен на нижней стороне портативного беспроводного терминала.

3. Система управления по п.2, в которой портативный беспроводной терминал дополнительно содержит блок джойстика, по выбору соединяемый с соединительным разъемом портативного беспроводного терминала для управления роботом при помощи блока джойстика.

4. Система управления по п.2, в которой робот является роботом-уборщиком.

5. Способ управления роботом, включающий ввод идентификатора и пароля с использованием портативного беспроводного терминала, соединенного с Интернетом, определение регистрации введенных идентификатора и пароля в сервере робота, соединение с роботом, соответствующим идентификатору в случае регистрации идентификатора и пароля в сервере робота, вывод экрана управления роботом посредством окна дисплея портативного беспроводного терминала, ввод управляющей команды с использованием датчика перемещения, установленного в портативном беспроводном терминале, и экрана управления роботом, передачу роботу управляющей команды, введенной через портативный беспроводной терминал, через беспроводное устройство совместного IP-доступа, соединенное с Интернетом, и вывод сигнала изображения и/или сигнала управления, поступающего от робота, посредством окна дисплея портативного беспроводного терминала через беспроводное устройство совместного IP-доступа.

6. Способ по п.5, в котором ввод управляющей команды при помощи датчика перемещения включает перемещение основного корпуса портативного беспроводного терминала и выбор меню на экране управления роботом.

7. Способ по п.5, который дополнительно включает управление экраном управления при помощи блока джойстика, соединяемого с портативным беспроводным терминалом.

8. Способ по п.6, который включает управление по выполнению роботом работы по уборке.

9. Система управления роботом, содержащая модуль беспроводной связи робота, беспроводное устройство совместного IP-доступа, соединенное беспроводной связью с модулем беспроводной связи робота, сервер робота, связанный через Интернет с беспроводным устройством совместного IP-доступа, и портативный беспроводной терминал, имеющий датчик перемещения и связанный с сервером робота через Интернет для управления роботом посредством перемещения портативного беспроводного терминала.

10. Система управления по п.9, в которой портативный беспроводной терминал имеет окно дисплея для вывода экрана управления, поступающего из сервера робота.

11. Система управления по п.9, в которой датчик перемещения установлен на нижней стороне портативного беспроводного терминала.

12. Система управления по п.9, в которой портативный беспроводной терминал дополнительно содержит блок джойстика, по выбору соединяемый с соединительным разъемом портативного беспроводного терминала для управления роботом при помощи блока джойстика.

13. Система управления по п.9, в которой робот выбран из группы, включающей робота-уборщика, робота обеспечения безопасности, робота-посыльного и любые комбинации вышеперечисленного.

14. Система управления по п.9, в которой сервер робота хранит уникальные идентификатор и пароль для каждого робота из множества роботов.

Описание изобретения к патенту

ССЫЛКА НА СВЯЗАННЫЕ ЗАЯВКИ

В настоящей заявке используются материалы заявки №2004-87094, поданной 29 октября 2004 в Корейское бюро по защите интеллектуальной собственности, и содержание этой заявки включено в настоящее описания путем ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к способу управления роботом. Более конкретно настоящее изобретение относится к системе управления роботом и к способу управления роботом, которые позволяют пользователю удобным образом управлять сервисным роботом, например роботом-уборщиком и роботом для развлечений.

ОПИСАНИЕ ИЗВЕСТНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

Сервисные роботы широко используются для многих целей, например для уборки парков, домов, для выполнения поручений, для развлечения и в целях обеспечения безопасности. Такими сервисными роботами обычно управляют дистанционно с использованием множества клавиш на персональном компьютере. Однако, поскольку сигнал управления передается через модем, управление на основе персонального компьютера требует сложной структуры управления и сопровождается снижением мобильности.

Между тем в документе JP 2002-354139 описана система управления с использованием мобильного телефона, предназначенная для решения вышеупомянутых задач. Согласно JP 2002-354139 пользователь своим мобильным телефоном вызывает мобильный телефон, установленный на роботе-уборщике, выбирает место для работ по уборке с использованием клавиш своего мобильного телефона и передает команды по уборке. Однако поскольку мобильные телефоны обычно являются компактными и содержат минимальное число клавиш, задавать различные функции оказывается несколько затруднительно, что, соответственно, ухудшает удобство использования.

В патенте Кореи №0441087 описана система уборки с устройством для управления роботом-уборщиком, которое прикрепляется к поверхности, например к дверце холодильника. Однако для этой системы требуется, чтобы управляющее устройство было соединено с бытовым электронным устройством, которое способно обмениваться информацией с внешней сетью связи, что снижает мобильность. Кроме того, роботом-уборщиком трудно управлять извне.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение предназначено для устранения вышеупомянутых недостатков и решения других проблем известных устройств. В одном из своих аспектов настоящее изобретение должно обеспечить создание таких системы и способа управления роботом, которые позволяют управлять сервисным роботом практически из любого места и удобным путем.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является создание таких системы и способа управления роботом, которые более удобны и просты в использовании для потребителя.

Вышеупомянутые аспекты и/или другие особенности настоящего изобретения могут быть по существу реализованы в системе управления роботом, которая включает беспроводное устройство совместного IP-доступа, связанное с Интернетом, для передачи и приема сигнала изображения и/или сигнала управления, робота, работающего автономно в соответствии с командой, принятой через беспроводное устройство совместного IP-доступа, и выполняющего требуемую работу, при этом в состав робота входит модуль беспроводной связи, указанная система также включает портативный беспроводной терминал, имеющий датчик перемещения для беспроводной передачи управляющей команды в модуль беспроводной связи и принимающий сигнал изображения и/или сигнал управления, и сервер робота, связанный с Интернетом для вывода экрана управления робота и сигнала изображения и/или сигнала управления, который принят от робота, в портативный беспроводной терминал. Роботом можно управлять при помощи датчика перемещения, установленного в портативном беспроводном терминале.

Портативный беспроводной терминал может включать окно дисплея для вывода экрана управления, а также блок клавиш, а датчик перемещения может быть установлен на нижней стороне портативного беспроводного терминала.

Портативный беспроводной терминал может дополнительно включать блок джойстика, который по выбору соединяется с соединительным гнездом портативного беспроводного терминала, при этом управление роботом осуществляют при помощи блока джойстика. Робот может представлять собой робота-уборщика.

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения способ управления роботом включает: а) ввод идентификатора и пароля с использованием портативного беспроводного терминала, связанного с Интернетом, б) выяснение, зарегистрированы ли введенные идентификатор и пароль в сервере робота, в) соединение с роботом, соответствующим идентификатору, если идентификатор и пароль зарегистрированы в сервере робота, г) вывод экрана управления роботом посредством окна дисплея портативного беспроводного терминала, д) ввод управляющей команды при помощи датчика перемещения, установленного в портативном беспроводном терминале, и экрана управления, е) передачу роботу управляющей команды, введенной посредством портативного беспроводного терминала, через беспроводное устройство совместного IP-доступа, которое связано с Интернетом, и ж) вывод сигнала изображения и/или сигнала управления, поступающего от робота, посредством окна дисплея портативного беспроводного терминала через беспроводное устройство совместного IP-доступа.

На шаге (д) управляющую команду вводят путем перемещения основного корпуса портативного беспроводного терминала и выбора меню на экране управления.

Согласно настоящему изобретению роботом можно с удобством управлять на расстоянии при помощи мобильного телефона, который является весьма портативным, и Интернета. Это повышает удобство пользования.

Кроме того, поскольку экраном управления можно управлять путем перемещения основного корпуса мобильного телефона, пользователю не требуется вводить управляющую команду путем нажатия маленьких клавиш на мобильном телефоне, и в результате работа пользователя становится более удобной.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеупомянутые аспекты и особенности настоящего изобретения будут более понятны из описания конкретных вариантов его выполнения в связи с сопровождающими чертежами, где:

на фиг.1 показана система управления роботом согласно одному из вариантов выполнения настоящего изобретения;

на фиг.2 показан вид в перспективе робота-уборщика согласно одному из вариантов выполнения настоящего изобретения;

на фиг.3 показан вид в перспективе робота-уборщика со снятой верхней крышкой с целью демонстрации его внутренней конструкции;

на фиг.4 показана блок-схема системы управления роботом согласно одному из вариантов выполнения настоящего изобретения;

на фиг.5 и 6 показан вид в перспективе, поясняющий конструкцию мобильного телефона в качестве примера беспроводного терминала;

на фиг.7 иллюстрируется способ управления мобильным телефоном, изображенным на фиг.5 и 6; и

на фиг.8 показана последовательность операций, поясняющая способ управления роботом согласно одному из вариантов выполнения настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже со ссылками на сопровождающие чертежи описаны некоторые варианты выполнения настоящего изобретения.

В последующем описании одинаковые элементы на разных чертежах обозначены одинаковыми позициями. Объекты, охарактеризованные в настоящем описании, например детализированная конструкция и ее элементы, даны только для лучшего понимания изобретения. Таким образом, понятно, что настоящее изобретение может быть осуществлено без этих конкретных объектов. Кроме того, известные функции или конструкции не описываются подробно, поскольку они загромоздили бы изложение изобретения ненужными подробностями.

На фиг.1 показана система управления роботом, которая выполнена согласно одному из аспектов настоящего изобретения и включает робота-уборщика 70, беспроводное устройство 60 для обеспечения совместного IP-доступа (доступа к Интернет с использованием Интернет-протокола (IP)), мобильный телефон 20 и сервер 50 робота. В данном варианте выполнения изобретения робот-уборщик 70 может быть заменен множеством разных сервисных роботов, например роботом обеспечения безопасности и роботом-посыльным, но не только ими. Мобильный телефон 20 также может быть заменен различными беспроводными терминалами.

На фиг.2-4 робот-уборщик 70 содержит основной корпус 74, блок 12 датчиков, пылевсасывающую часть 82, приводную часть 90, верхнюю камеру 78, переднюю камеру 76, управляющую часть 102, запоминающее устройство 106, модуль 108 беспроводной связи и аккумуляторную батарею 80.

Блок 12 датчиков включает датчик 85 препятствий, элементы которого размещены через заданные интервалы на поверхности основного корпуса 74 и предназначены для посылки сигнала и приема отраженных сигналов, а также датчик 97 пройденного расстояния, который измеряет расстояние, пройденное роботом-уборщиком 70.

Датчик 85 препятствий содержит множество инфракрасных светоизлучающих элементов 83, предназначенных для испускания лучей инфракрасного света, и множество светоприемных элементов 84, предназначенных для приема отраженного луча. Светоизлучающие и светоприемные элементы 83, 84 расположены по внешней окружности основного корпуса 74 по существу в виде вертикальных рядов. Каждый светоизлучающий элемент 83 работает в паре со светоприемным элементом 84. Альтернативно датчик 85 препятствий может содержать ультразвуковой датчик, который испускает ультразвуковую волну и принимает отраженную ультразвуковую волну. Датчик 85 препятствий может использоваться также для измерения расстояния от робота-уборщика 70 до препятствия или стены.

Датчик 97 пройденного расстояния может включать датчик вращения, измеряющий скорость вращения колес 91 и 92 приводной части 90. Например, в качестве датчика вращения может использоваться кодер угла поворота, измеряющий скорость вращения двигателя 98.

Пылевсасывающая часть 82 установлена на основном корпусе 74 робота и предназначена для втягивания пыли с противолежащей очищаемой поверхности. Всасывающая часть 82 может иметь разную конструкцию. Например, всасывающая часть 82 может включать всасывающий двигатель (не показан) и пылесборную камеру, предназначенную для сбора пыли, втянутой всасывающим двигателем через всасывающее отверстие или всасывающую трубу.

Приводная часть содержит два передних колеса 91, расположенных спереди, два задних колеса 92, расположенных сзади, двигатели 98 привода задних колес 92, соответственно, и зубчатый ремень 96 привода, предназначенный для передачи приводной силы от задних колес 92 к передним колесам 91. В приводной части 90 соответствующие двигатели 98 вращаются независимо вперед или назад в соответствии с сигналом управления, поступившим из управляющей части 102. Направление движения робота-уборщика 70 можно изменить путем изменения скорости вращения соответствующих двигателей 98.

Передняя камера 76 установлена на основном корпусе 74 и предназначена для съемки изображения перед роботом-уборщиком 70 и посылки полученного изображения в управляющую часть 102.

Верхняя камера 78 установлена на основном корпусе 74 робота-уборщика 70 и предназначена для съемки изображения над роботом-уборщиком 70 и посылки полученного изображения в управляющую часть 102. В качестве передней и верхней камер 74 и 78 могут использоваться камеры на приборах с зарядовой связью (ПЗС).

Модуль 108 беспроводной связи посылает сигнал изображения, относящийся к изображениям, снятым с помощью передней и верхней камер 78 и 76, или сигнал управления для робота-уборщика 70 в беспроводное устройство 60 совместного IP-доступа, и передает сигнал, который получен из устройства 60 через антенну 104, в управляющую часть 102. Модуль 108 беспроводной связи может быть беспроводным USB-адаптером или беспроводной сетевой PCMCIA-картой (стандарт Международной ассоциации производителей карт памяти для персональных компьютеров), которая может использоваться совместно с устройством 60 беспроводного совместного IP-доступа.

Аккумуляторная батарея 80 установлена в основном корпусе 74 и предназначена для подачи электропитания, необходимого для работы двигателей 98 или управляющей части 102 робота-уборщика 70.

Управляющая часть 102 производит обработку сигнала, полученного от мобильного телефона 20 через модуль 108 беспроводной связи, и соответственно управляет соответствующими компонентами. Если на основном корпусе 74 имеется клавишное устройство ввода (не показано), содержащее множество клавиш для включения различных функций робота-уборщика 70, то управляющая часть 102 может обрабатывать сигнал, полученный при нажатии клавиши устройства ввода.

Для использования изображений, снятых с помощью верхней камеры 78, для идентификации местоположения управляющая часть 102 выделяет метки идентификации местоположения из изображения потолка рабочей области и определяет текущее местоположение робота-уборщика 70 на основе извлеченной информации о местоположении. На основе установленного текущего местоположения управляющая часть 102 управляет работой соответствующих частей для выполнения требуемых действий. Кроме того, согласно принятой команде управляющая часть 102 преобразует изображения, полученные с помощью передней камеры 76, в сигнал изображения и посылает преобразованный сигнал изображения в модуль 108 беспроводной связи. Затем сигнал изображения посылается в мобильный телефон 20, который связан через Интернет с сервером робота 50, и поэтому местоположение робота-уборщика 70 можно увидеть.

Беспроводное устройство 60 совместного IP-доступа связано с Интернет-линией 62 для подачи данных из мобильного телефона роботу-уборщику 70 и для приема сигнала изображения или сигнала управления робота-уборщика 70, который принимается через модуль 108 беспроводной связи робота-уборщика 70, и передачи принятого сигнала в сервер робота 50, который также подключен через Интернет-линию 62.

Сервер 50 робота может поддерживаться изготовителем робота-уборщика 70 и может быть связан с множеством роботов-уборщиков 70 через Интернет 10. Каждый из роботов-уборщиков 70 хранит в нем IP-адреса, серийные номера, идентификаторы и пароли множества других роботов-уборщиков 70. При получении идентификатора и пароля, введенного пользователем через мобильный телефон 20, сервер 50 робота ищет IP-адрес робота-уборщика 70, соответствующий введенному идентификатору и паролю, и затем осуществляет соединение с соответствующим роботом-уборщиком 70. Сервер 50 робота задает уникальный идентификатор и пароль для каждого робота-уборщика 70 и назначает роботу-уборщику 70 соответствующий IP-адрес и серийный номер, чтобы зарегистрированный пользователь мог получить доступ к такому роботу-уборщику 70. Поэтому, введя заданный идентификатор и пароль с использованием мобильного телефона 20, пользователь может получить доступ к своему роботу 70. Кроме того, программа дистанционного управления может быть устроена так, чтобы при доступе через мобильный телефон 20 экран управления роботом-уборщиком мог быть выведен в окно дисплея 26 (см. фиг.6) мобильного телефона 20.

Мобильный телефон 20 может подключаться к Интернету без помощи проводов и способен осуществлять двусторонний обмен сигналами. Мобильный телефон 20 включает блок ввода, предназначенный для ввода команд, и блок вывода, предназначенный для вывода изображения и экрана управления.

На фиг.5-7 блок ввода включает клавиши 24 и датчик 34 перемещения. Датчик 34 перемещения сформирован на верхней части батареи 36 с задней стороны основного корпуса 21 мобильного телефона. На боковую стенку основного корпуса 21 мобильного телефона с помощью разъема может быть установлено зарядное устройство для аккумулятора (не показано) или же на боковой стенке основного корпуса 21 мобильного телефона может быть установлено гнездо 25 для разъемного подключения блока 28 джойстика, как показано на фиг.6. Датчик 34 перемещения регистрирует перемещение при помощи оптической навигационной системы; такие датчики широко представлены на рынке. Датчик 34 перемещения фиксирует изображения, на которые он направлен, с использованием системы освещения и линз, и определяет направление и величину перемещения путем обработки цифрового сигнала. Блок ввода выполнен так, что полученные данные через преобразователь подаются в контроллер.

На фиг.6 показан блок вывода, который включает окно 26 дисплея. В данном варианте выполнения изобретения используется обычное окно дисплея, имеющееся в мобильном телефоне 20, что обеспечивает уникальные преимущества настоящего изобретения. Более конкретно датчик 34 перемещения может быть установлен в обычном мобильном телефоне 20, так что пользователь может работать в более дружественной среде. По желанию пользователя блок 28 джойстика может быть установлен в гнезде 25 с возможностью снятия. Как показано на фиг.7, пользователь просто располагает свой мобильный телефон 20 на подходящей поверхности, например на ладони, берет пальцами основной корпус мобильного телефона 21 и управляет роботом-уборщиком 70 с помощью экрана управления, появившегося в окне 26 дисплея. Альтернативно, пользователь может управлять роботом-уборщиком 70 с помощью экрана управления, появляющегося в окне 26 дисплея, с использованием джойстика 30 блока 28 джойстика, который соединен с мобильным телефоном 20 (см. фиг.6).

Ниже со ссылкой на фиг.8 более подробно описано управление с помощью мобильного телефона 20, связанного с сервером 50 робота и роботом-уборщиком 70.

Вначале пользователь вводит (S1) идентификатор и пароль с помощью клавиш 24 на мобильном телефоне 20 с целью соединения с сервером 50.

Сервер 50 робота подтверждает (S2) соответствие введенного идентификатора и пароля зарегистрированным данным.

Если установлено, что введенные данные соответствуют зарегистрированным, то сервер 50 робота ищет (шаг S3) IP адрес и серийный номер, соответствующий введенному идентификатору, и соединяется с роботом-уборщиком 70, который имеет соответствующий IP адрес.

В это же время сервер 50 робота выводит (S4) экран управления робота-уборщика 70 в окно 26 дисплея мобильного телефона 20. Экран управления может содержать установочное меню, меню уборки и меню обеспечения безопасности, как в данном конкретном примере, относящемся к роботу-уборщику 70.

Когда экран управления появляется в окне 26 дисплея мобильного телефона 20, пользователь захватывает основной корпус 21 мобильного телефона 20 пальцами (см. фиг.7), направляет датчик 34 перемещения вниз и перемещает основной корпус 21. Соответственно, в то время как датчик 34 перемещения определяет направление и расстояние перемещения мобильного телефона 20, пользователь перемещает курсор на экране к желаемому пункту меню и выбирает этот пункт с использованием клавиши 24. Поэтому пользователь может легко ввести (шаг S5) управляющую команду. Альтернативно управляющую команду можно также ввести без использования датчика 34 перемещения, а с использованием джойстика 30 блока 28 джойстика, который соединен с мобильным телефоном 20 (см. фиг.6). При использовании джойстика 30 может появиться экран управления для ввода управляющих команд пользователем. Благодаря упрощенному управлению путем перемещения основного корпуса и использованию экрана управления пользователю становится удобнее управлять роботом-уборщиком 70.

Введенная управляющая команда передается (S6) в беспроводное устройство 60 совместного IP-доступа через мобильный телефон 20 и сервер 50 робота, а затем в управляющую часть 102 робота-уборщика 70 через устройство 60. Если введенная управляющая команда является командой перемещения, то управляющая часть 102 обеспечивает такое управление, чтобы робот-уборщик перемещался в соответствии с принятым сигналом в заданное место, снимал фотографии с помощью передней камеры 76, преобразовывал снятое изображение в сигнал изображения и через модуль 108 беспроводной связи передавал преобразованный сигнал в беспроводное устройство 60 совместного IP-доступа. Сигнал изображения, принятый беспроводным устройством 60 совместного IP-доступа, передается (S7) через Интернет 10 и сервер 50 робота и выводится в окне 26 дисплея мобильного телефона. Если введенная управляющая команда является командой уборки, то управляющая часть 102 обеспечивает такое управление, чтобы робот-уборщик перемещался в заданное место, выполнял работу по уборке, преобразовывал изображения, снятые с помощью передней и верхней камер 76 и 78, в сигнал изображения и выводил преобразованный сигнал посредством окна 26 дисплея мобильного телефона 20.

Местоположение робота-уборщика 70 определяется по принятому сигналу изображения, и если необходима дополнительная операция (S8), то повторяют ввод (S5) управляющей команды, в противном случае управление завершают.

Вышеописанный вариант выполнения изобретения и его преимущества приведены только в качестве примера и не должны рассматриваться как ограничение изобретения. Настоящее изобретение может быть легко применено к другим типам устройств. Кроме того, описание вариантов выполнения изобретения предназначено только для иллюстрации, а не для ограничения объема изобретения, и для специалистов в данной области техники очевидны многочисленные возможные варианты, изменения и модификации.