专利名称：识别移动机器人位置和方向的装置和方法
对相关申请的交叉参照本申请要求2002年6月12日向韩国知识专利局提出的序号为2002-32714的韩国申请的优先权，将其所公开的内容并入此处，以作参考。
与机器人臂不同，移动机器人，不是被固定安装的，而是可相当自由地移动。移动机器人用于把产品生产所需的零部件和加工工具移动到所希望的位置。另外，移动机器人可以执行诸如装配所移动的零部件以生产产品等任务。最近，在家庭应用以及工业应用中，已经公开了许多使用移动机器人的事例。在家庭应用中，移动机器人执行诸如打扫卫生或搬运物体等任务。
为了在工业和家庭应用中利用移动机器人，移动机器人必须精确地识别其当前位置。即，在工业应用中，移动机器人必须精确地识别其位置，以精确地生产产品，在家庭应用中，必须确保用户的安全和保护用户的财产。
识别移动机器人位置与方向的最典型的方法是测距法。测距法也叫做推算定位法。移动机器人使用一个测距仪和一个轮子传感器，利用测距法获得速度信息。移动机器人还利用测距法，通过使用一个磁传感器获得方位角信息，以至于移动机器人能够通过计算关于从初始位置到当前位置范围的移动距离和方向的信息，识别其位置与方向。


图1描述了一个测距法坐标系中传统的位置与方向识别概念。如图1中所示，在测距法坐标系中，移动机器人102的位置由在定位移动机器人102的一个枢轴108的位置处的坐标xr和yr确定。另外，移动机器人102的方向由移动机器人的正面方向和x轴之间的角度tr确定。
测距法方法仅使用移动机器人中所生成的信息，无需来自一个外部源的附加信息的输入。在测距法方法中，能够对位置信息迅速地进行修改，因为位置信息是以一个非常高的取样率获得的。另外，在一段相当短的距离上，测距法方法拥有很高的精度，而且较为便宜。然而，测距法方法也有不足之处，这一不足之处在于，由于它通过一种积分方法计算移动机器人的位置与方向，所以对于移动机器人的行走距离来说，积累了测量误差。例如，移动机器人可能会根据工作区的场地条件滑动。由于滑动所导致的误差不能充分地得以校正，而是随时间而积累，从而导致问题的发生。
识别移动机器人位置与方向的另一种方法是使用一种射频标识(RFID)卡和一种RFID阅读器的方法。在这种方法中，一系列RFID卡，每一个具有赋予其的唯一位置信息，放置在移动机器人工作区的场地中。移动机器人在工作区的场地上移动的同时，凭借RFID阅读器，通过检测RFID卡，读取这一唯一位置信息，从而可识别移动机器人的当前位置。RFID卡由RFID阅读器被动地加以检测，因此它不要求提供电力。序号为2002-19039的韩国专利申请中公开了使用RFID卡和RFID阅读器的一种位置识别装置和方法。
图2描述了RFID坐标系中传统的位置与方向识别概念。如图2中所示，使用一个RFID卡204的坐标xc和yc，检测移动机器人(未在图中加以显示)的当前位置，而RFID卡204是基于一系列以点阵形式放置在工作区场地中的RFID卡202的移动机器人当前所检测到的一个RFID卡。RFID卡202分别存储唯一号码，移动机器人拥有相应于以参照表形式的唯一号码的RFID坐标值。移动机器人凭借RFID阅读器，通过检测一个相应的RFID卡，获得一个相应的唯一号码，并针对相应于唯一号码的RFID坐标值搜寻参照表，从而可识别移动机器人的当前位置。
在使用RFID的位置与方向识别方法中，根据RFID卡的分布密度确定移动机器人位置与方向的识别精度。如果RFID的分布密度过低，那么不能期望移动机器人位置与方向的精确识别。相反，如果RFID卡的分布密度过高，由于从RFID卡所输出的RFID信号之间的相互干扰，在读取唯一号码的过程中可能出现误差。
图3描述了在使用RFID的传统的位置与方向识别方法中由于具有过高分布密度的RFID卡之间的相互干扰所产生的误差的概念。如图3中所示，如果从一个RFID阅读器308输出一个电力RF信号，那么放置在一个工作场地304中的RFID卡302把数据RFID信号输出到RFID阅读器308。
在图3中，RFID阅读器308希望仅识别一个RFID卡302b并读取RFID卡302b的一个唯一号码。然而，由于从邻接于RFID卡302b的RFID卡302a和302c输出的RF信号的干扰，可能出现误差，因为RFID阅读器308不能确切地仅读为RFID阅读器308的一个目标的RFID卡302b的唯一号码。因此，为了防止误差的产生，必须把所放置的RFID卡的分布密度限制在一个适当的范围内。然而，这一限制破坏了使用RFID的位置与方向识别方法的精度。另外，甚至一个磁活跃物体存在于放置RFID卡的地方，误差也可能出现。而且，RFID方法必须同时识别两或两个以上RFID卡，才能识别移动机器人的方向。在这一情况中，如果RFID卡的分布密度不够高，那么将很难识别方向。
图4中描述了以上所描述的传统测距法方法和RFID方法的误差特征。如图4中所示，由于角度传感器的高的取样率，测距法方法可迅速地修改位置与方向信息。然而，当移动机器人的行走距离增加时，它增大了整体误差。另一方面，因为不对误差进行积累，RFID方法拥有一个受限的误差范围。但它相当慢地修改新的位置与方向信息，因为位置与方向传感器的取样操作是间歇执行的。

发明内容
因此，本发明的一个目的是，提供一种识别移动机器人位置与方向的装置和方法，其中，这种装置和方法在一个限定的误差范围内以高的取样率稳定地识别移动机器人的位置与方向。
本发明的另外的目的与优点将部分地在以下的描述中给出。根据这一描述，本发明的另外的目的与优点将部分地变得十分明显，也可通过本发明的实现获知本发明的另外的目的与优点。
通过提供如下的一个移动机器人，可以实现本发明的上述的和其它的目的这一移动机器人包括一个绝对坐标检测单元，用以获得在移动机器人当前位置处的绝对坐标；一个相对坐标检测单元，用以获得移动机器人的一个移动位移的相对坐标；以及一个控制单元，用以通过把相对坐标反射到绝对坐标上，识别移动机器人的位置与方向。
图6A是一个结构图，描述了直接连接于本发明的移动机器人的一个控制单元的一系列RFID阅读器模块；图6B描述了一个结构，其中，把一个RFID阅读器系统配置在移动机器人的控制单元和图6A中所示的一系列RFID阅读器模块之间；图7描述了本发明的一个RFID卡的形状；图8A描述了一个状态，其中，移动机器人的测距法和RFID坐标系互不一致；图8B描述了一个状态，其中，在本发明的识别移动机器人位置与方向的方法中，测距法和RFID坐标系互相一致；图9描述了在本发明的移动机器人位置与方向识别方法中，当一个第i个RFID卡被移动机器人一个第k个RFID阅读器所检测时，所获得的一个测距法坐标系；图10描述了一个以使移动机器人的测距法和RFID坐标系互相一致的测试动作；图11描述了在本发明的移动机器人位置与方向识别方法中，使测距法和RFID坐标系相互一致所要求的未知号码的关系；图12A是如果未检测到一个RFID卡时RFID阅读器模块所执行的一个算法的流程图；图12B是为减少通信量，RFID阅读器模块所执行一个算法的流程图；以及图13描述了本发明的识别移动机器人位置与方向的方法的误差特性；
图5是根据本发明的一个实施例的移动机器人的控制装置的结构图。如图5中所示，把一个RFID阅读器504和一个编码器506连接于控制单元502的一个输入端上。RFID阅读器504检测RFID卡，得到所检测的RFID卡的唯一号码，并把这一唯一号码传输于控制单元502。RFID阅读器504检测RFID卡的唯一号码，并把它们用于获得移动机器人的RFID坐标。编码器506检测移动机器人的轮子的一个旋转速度和旋转方向，并把相应的所检测的值传输于控制单元502。把编码器506所检测的轮子旋转速度和旋转方向用于获得移动机器人的测距法坐标。移动机器人使用通过RFID阅读器504和编码器506所获得的位置信息识别其当前位置，并通过驱动一个轮子驱动单元508和一个轮子马达510移动到目的地。
图6A是一个结构图，描述了直接连接于本发明的移动机器人的一个控制单元602上的一系列RFID阅读器模块。如图6A中所示，通过检测RFID卡606，一系列RFID阅读器模块604获得唯一的号码，并把这些唯一的号码直接传输于控制单元602。控制单元602从一个参照表中获得相应于每一唯一的号码的RFID坐标，从而可识别移动机器人在RFID坐标系中的当前位置。如以上所描述的，直接在移动机器人的控制单元602和RFID阅读器模块604之间直接执行通信，从而明显地改进了通信速度。
然而，如果移动机器人的控制单元602与大量的RFID阅读器模块604进行通信，那么控制单元602的负载可能会过度地增长。因此，如图6B中所示，把一个RFID阅读器系统618配置在控制单元612和RFID阅读器模块614之间，以允许RFID阅读器模块614(从RFID卡616那里获得唯一号码)与RFID阅读器系统618进行通信，以至于控制单元612的负载可得以减少。
图7描述了本发明的一个RFID卡的形状。如图7中所示，按这样的方式设计本发明的RFID卡700把一个环形线圈702形成在两个比较薄的矩形面板706之间。把线圈702的两端延伸于线圈702的内侧，把一个电路单元704连接于线圈702的两端。以环形形成线圈702，以便去除当本发明的移动机器人在移动的同时检测RFID卡700时，沿移动方向的检测误差。即如果按矩形等形状形成线圈702，当移动机器人沿线圈角部的方向接近于RFID卡700和沿线圈侧面方向接近RFID卡700时，检测RFID卡所用的时间点可能是不同的，从而导致在相对于测量的接近方向对RFID卡的检测中的误差。因此，按环形形成线圈702，从而可获得相同的检测时间点，而不管移动机器人的接近方向。
图7中的电路单元704包括电阻、电容以及一个微芯片(未在图中加以显示)。在这些部件中，微芯片包括一个整流装置(rectifying device)、一个基本的RF调制装置以一个非易失内存。把包含于微芯片中的非易失内存用于存储一个代表RFID卡700的位置的唯一号码。在这一情况中，可以把能够读和写数据的可电擦除的和可编程的只读内存(EEPROM)用作非易失内存。另外，也可把仅能读数据的电可编程ROM(EPROM)用作非易失内存。EEPROM能够写/读数据，以至于可以根据要求自由地改变RFID卡700的位置信息，从而可向本发明的移动机器人的应用提供很大的灵活性。相反，EPROM仅能够读预存储于其中的唯一号码。然而，相对于EEPROM，EPROM是不贵的，因而可降低与RFID卡的安装及维护相关的成本。
拥有以上所描述的结构的本发明的移动机器人，拥有两个坐标系，因为它操作互相结合在一起的测距法和RFID方法。测距法坐标系是一个相对坐标系，其中，相对坐标值进行初始化时所确定的移动机器人的位置确定移动机器人的最终位置与方向。另一方面，RFID坐标系是一个绝对坐标系，其中，通过检测所放置的RFID卡来识别移动机器人的绝对位置，因为放置于工作区场地中的RFID卡的位置是固定的，并把唯一号码分别赋予了RFID卡。
因此，为了在本发明的移动机器人中操作互相结合在一起的测距法和RFID方法，必须把RFID坐标系(它是一个绝对坐标系)和测距法坐标系(它是一个相对坐标系)作为一个坐标系加以对齐。如果测距法坐标系的初始化状态与RFID坐标系的坐标轴不一致，那么测距法和RFID坐标系不能互相结合在一起操作。因此，要求对齐测距法和RFID坐标系的坐标轴。
图8A描述了一个状态，其中，本发明的移动机器人的测距法和RFID坐标系互不一致。如图8A中所示，在通过操作互相结合在一起的测距法和RFID方法识别其位置与方向的移动机器人中，测距法坐标系802不总是与RFID坐标系804相一致。如果测距法坐标系802和RFID坐标系804互不一致，则不能实现测距法和RFID方法的优点。因此，当这两个坐标系互一致时才可获得它们的优点。
如图8A中所示，沿x方向把测距法坐标系802的原点与RFID坐标系804的原点相间隔dx，沿y方向相间隔dy。另外，相对于RFID坐标系804以α角旋转测距法坐标系802。如图8B中所示，通过计算距离dx和dy以及角度α，沿x方向把测距法坐标系802移动-dx，沿y方向移动-dy，并以-α角度旋转测距法坐标系802，使测距法坐标系802与RFID坐标系804相一致。
然而，由于把测距法坐标系802的原点固定于移动机器人的一个枢轴上，所以坐标系的对齐仅允许移动机器人的枢轴和方向与RFID坐标系相一致。如果把RFID阅读器安装在与移动机器人的枢轴相偏移的一个位置上，那么当考虑到移动机器人的枢轴和RFID阅读器的安装位置之间的距离和方向计算移动机器人的位置与方向时，可以精确地识别移动机器人的位置与方向。
图9描述了在本发明的移动机器人位置与方向识别方法中，当一个第i个RFID卡被移动机器人的一个第k个RFID阅读器所检测时所获得的一个测距法坐标系。如图9中所示，通过一个左轮902a和一个右轮902b的正向和反向旋转，移动机器人904移动；以及通过两个轮子902a和902b的不同的旋转，移动机器人904转动。因此，移动机器人904的实际位置是一个枢轴906的位置，这一位置是根据轮子902a和902b的安装位置加以确定的，并反射检测RFID卡910的第k个RFID阅读器908的位置。
在图9中，把移动机器人904的枢轴906定位在沿测距法坐标系的x方向与原点相间隔Axri，沿y方向与原点相间隔Ayri的一个位置上。根据移动机器人904的规范，枢轴906和第k个RFID阅读器908之间的距离rk和角度βk是先前已知的值。因而，βk是移动机器人904的正面方向和第k个RFID阅读器908之间的角度，以至于测距法坐标系的x轴和第k个RFID阅读器908之间的实际角度为Oi加βk。
因此，为了使测距法坐标系802与RFID坐标系804相一致，获得图8的距离dx和dy以及角度α，在所获得的结果上，反射图9的测距法坐标值Axri和Ayri，另外根据以上所反射的结果，反射移动机器人的枢轴和RFID阅读器之间的距离rk和角度βk+θi，从而获得使测距法和RFID坐标系相互一致所要求的信息。
以下总结了使移动机器人的测距法和RFID坐标系相互一致所要求的信息。首先在RFID坐标系中，由下列方程中表示检测第i个RFID卡的第k个RFID阅读器的一个位置向量CPi。PiC=xiCyiC1......................(1)]]>
另外，在测距法坐标系中，由下列方程中表示移动机器人的枢轴的一个位置向量APri。PriA=xriAyriA1.............(2)]]>在测距法坐标系中，由下列方程中表示检测第i个RFID卡的第k个RFID阅读器的一个位置向量APi。PiA=xiAyiA1...........(3)]]>方程(3)中的APi也由APi＝APri+APrki加以表示，其中APrki是一个位置向量，从移动机器人的枢轴指向第k个RFID阅读器的测距法坐标，并由下列方程中加以表示。PrkiA=rkcos(θi+βk)rksin(θi+βk)1...........(4)]]>因此，把CPi改写为下列方程。PiC=TAC·PiA............(5)]]>=TAC·(PriA+PrkiA)]]>在方程5中，ACT是一个使APi和CPi相一致的转换矩阵，并由下列方程给出。TAC=cos(α)-sin(α)dxsin(α)cos(α)dy001............(6)]]>因此，如果执行图10的一个测试动作(如以下所描述的)，且接下来通过分析测试动作的结果计算方程(5)的值，那么可获得使测距法坐标系和RFID坐标系相一致所要求的信息。对于以上所描述的测试，移动机器人必须识别两或两个以上的RFID卡，而且在测距法坐标系中移动机器人的移动期间生成的积累的误差必须小于RFID卡的大小。
图10描述了一个以使移动机器人的测距法和RFID坐标系互相一致的测试动作。图10描述了这样一种情况，其中，本发明的移动机器人1008检测全部n个RFID卡1006，同时在一个开始点1002和一个结束点1004之间移动。任意地设置针对移动机器人1008的测试动作的一条路径。
如图10中所示，移动机器人1008在开始测试动作的开始点1002处的测距法坐标为(Axrs，Ayrs，Aθrs)，并通常把它们初始设置为(0，0，0)。移动机器人1008检测全部n个RFID卡1006，同时执行测试动作，并获得在RFID卡的每一检测点处的RFID和测距法坐标。另外，在移动机器人1008的结束点1004处的测距法坐标为(Axre，Ayre，Aθre)，它们的修正后的测距法坐标为(Cxre，Cyre，Cθre)。总结以上的操作，如以下表1中所示。
表1

如果通过移动机器人的以上的测试动作获得数据，那么可以通过下列算法得到dx和dy以及α的未知的值。Cxi＝cos(α)(Axri+rkcos(Aθri+βk))-sin(α)(Ayri+rksin(Aθri+βk))+dx.........(7)(i＝1，2，...，n)Cyi＝sin(α)(Axri+rkcos(Aθri+βk))+cos(α)(Ayri+rksin(Aθri+βk))+dy...........(8)(i＝1，2，...，n)如果从方程(7)和(8)中取得所要求的参数，而且所取得的参数由矩阵加以表示，则得到图11的结果。另外，如果图11的矩阵分别由q，M和p加以表示，则可获得下列关系。
q＝M·p...........................(9)在图11的方程(9)中，向量矩阵P是所要获得的一个以使测距法和RFID坐标系相一致的未知量，q和M是通过测量而得到的值。向量矩阵P中的某些元素是未知量，把与角度α相关的未知量增加到cα和sα，由于sinα和cosα是非线性方程，因而很难仅获得α。因此，由其它未知量，例如由cα和sα，表示这些未知量。
最小平方方法是一种可根据所获数据得到一个能最清晰表示所测实验数据的函数的方法。根据图11中所示的方程(9)，通过使用最小平方方法，计算下列参数向量p。
p＝(MTWM)1MTWq......(10)在方程(10)中。W是一个加权向量，并通过下列方程对其加以计算。w=w1000000w1000000wi000000wi000000wn000000wn∈R(2n×2n).............(11)]]>另外，获得两个坐标系之间的角度α，如下。
α＝tan-12(sα，cα)......(12)使用所获得的dx和dy以及α，可通过下列方程获得移动机器人的绝对位置与方向。xreCyreCθreC=TAC·xreATAC·yreAθreA+α............(13)]]>图12A是如果未检测到一个RFID卡时RFID阅读器模块所执行的一个算法的流程图。如以下的表2中所示，如果每一个RFID阅读器模块检测到一个RFID，则它存储一个相应的唯一号码。如果未检测到RFID卡，则RFID阅读器模块存储“0”。然而，仅当检测到新的RFID卡的唯一号码，而不是先前所检测的唯一号码(包括“0”)时，RFID阅读器模块才把数据传输到一个更高的系统，因而减少了控制单元上通信量和负载。
表2

如图12A中所示，在操作S1202处，把一个先前的唯一号码IDA，即先前检测出的并存储在移动机器人的控制单元中的IDA，初始化为“0”。如果在操作S1204～S1206处检测RFID卡的尝试检测到一个RFID卡，则在操作S1208处，把新检测到的RFID卡的一个唯一号码CardID赋予一个当前唯一号码IDC。如果在操作S1204～S1206处检测RFID卡的尝试未检测到一个新的RFID卡，则把“0”赋予当前唯一号码IDC，从而在操作S1210处指示未检测到一个新的RFID卡。
如果修改了当前唯一号码IDC的值，则要在操作S1212处确定IDC和IDA的值是否相等。如果IDC和IDA的值是相等的，即如果未检测到一个新的RFID卡，则过程返回到操作S1204处，以尝试检测RFID卡。另一方面，如果IDC和IDA的值是不相等的，即如果检测到一个新的RFID卡并把一个新唯一号码，非“0”，赋予IDC，则在操作S1214处，把新检测到的RFID卡的当前唯一号码IDC赋予先前唯一号码IDA。此后，在操作S1216处，RFID阅读器模块把具有向其所赋予的新值的IDA传输到更高的系统。在完成了新的IDA的传输完成之后，在操作S1218处，尝试对另一个RFID卡的检测或过程结束。
图12B是为减少通信量RFID阅读器模块所执行一个算法的流程图。如以下表3中所示，每一个RFID阅读器模块既不在其中存储一个代表未检测到一个新的RFID卡的IDC＝0条件，也不把这一条件传输到更高的系统。
表3

如图12B中所示，在操作S1252处，把一个先前的唯一号码IDA，即先前检测出的并存储在移动机器人的控制单元中的IDA，初始化为“0”。如果在操作S1254～S1256处检测RFID卡的尝试检测到一个RFID卡，则在操作S1258处把一个新检测到的RFID卡的一个唯一号码CardID赋予当前唯一号码IDC。如果在操作S1254～S1256处检测RFID卡的尝试未检测到一个新的RFID卡，则重复尝试检测RFID卡的操作S1254。
如果检测到新的RFID卡，而且修改了当前唯一号码IDC的值，则要在操作S1262处确定IDC和IDA的值是否相等。如果IDC和IDA的值是相等的，即如果未检测到一个新的RFID卡，则过程返回到操作S1254处，以试图检测RFID卡。另一方面，如果IDC和IDA的值是不相等的，即如果检测到一个新的RFID卡并把一个新的唯一号码赋予IDC，则在操作S1264处把新检测到的RFID卡的当前唯一号码IDC赋予先前唯一号码IDA。此后，在操作S1266处，RFID阅读器模块把具有向其所赋予的新值的IDA传输到更高的系统。在完成了新的IDA的传输完成之后，在操作S1268处，尝试对另一个RFID卡的检测或过程结束。
图13描述了本发明的识别移动机器人位置与方向的方法的误差特性。如图13中所示，通过操作互相结合的测距法和RFID方法，对于短的移动距离，通过测距法方法识别移动机器人的位置与方向。另外，凡当检测到RFID卡时，使用从RFID卡所提供的绝对位置信息修改位置与方向信息，从而可校正由测距法所积累的误差。在这一方式中，由于本发明操作互相结合在一起的测距法和RFID方法，所以本发明获得了在使用RFID方法时把在误差范围限制在一个预确定水平内的改进了的效果，同时获得了使用测距法时的一个高的取样率。
如以上所描述的，本发明提供了一种识别移动机器人位置与方向的装置和方法，这种装置和方法操作互相结合在一起的测距法和RFID坐标系，因而，获得了在使用测距法坐标系时的一个高的取样率，同时把误差范围限制在使用RFID坐标系时的一个预确定的水平内。因此，本法明的优点在于能够以一个高的取样率和限制的误差范围识别移动机器人的位置与方向。
尽管已说明和描述了本发明的几个优选实施例，然而，这一领域中的熟练技术人员应该领悟到在不背离本发明的原理与构思的情况下，可以对这些实施例进行修改，本发明的范围定义在权利要求以及与权利要求等价的要求中。
权利要求
1.一种移动机器人，其特征在于，包括一个绝对坐标检测单元，用以获得移动机器人当前位置处的绝对坐标；一个相对坐标检测单元，用以获得移动机器人的一个移动位移的相对坐标；以及一个控制单元，用以通过把相对坐标反射到绝对坐标上，识别移动机器人的位置与方向。
2.根据权利要求1的移动机器人，其特征在于，绝对坐标检测单元是一个RFID，即射频标识，检测单元，用以从放置在移动机器人工作区中的至少一个RFID卡那里获得一个唯一号码。
3.根据权利要求2的移动机器人，其特征在于，RFID卡包括一个以环形形状缠绕的感应器，用以传输/接收RF信号；以及一个存储单元，用以存储代表RFID卡的位置的唯一号码。
4.根据权利要求1的移动机器人，其特征在于，相对坐标检测单元是一个推算定位法装置，包括一个速度传感器，用于检测移动机器人的移动速度；以及一个方向传感器，用于检测移动机器人的前进方向。
5.一种识别移动机器人位置与方向的方法，其特征在于，包括获得在移动机器人当前位置处的绝对坐标；获得针对移动机器人的一个移动位移的相对坐标；以及通过把相对坐标反射到绝对坐标上，识别移动机器人的位置与方向。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，还包括执行绝对坐标和相对坐标的坐标对齐操作。
7.据权利要求5的方法，其特征在于，获得绝对坐标包括检测放置在移动机器人工作区中的至少一个RFID，即射频标识，卡；获得赋予RFID卡的一个唯一号码；以及获得相应于唯一号码的绝对坐标。
8.根据权利要求6的方法，其特征在于，把相对坐标固定于移动机器人的一个枢轴上，从而允许在考虑到移动机器人的枢轴和绝对坐标的安装位置之间的距离和方向的情况下，识别移动机器人的位置和方向。
9.一种存储媒体，用于存储和执行一个与识别移动机器人的位置与方向相关的过程的数据，其特征在于，该过程包括获得在移动机器人当前位置处的绝对坐标；获得针对移动机器人的一个移动位移的相对坐标；以及通过把相对坐标反射到绝对坐标上，识别移动机器人的位置与方向。
10.根据权利要求9的存储媒体，其特征在于，还包括执行绝对坐标和相对坐标的坐标对齐操作。
11.根据权利要求9的存储媒体，其特征在于，获得绝对坐标包括检测放置移动机器人的工作区中的至少一个RFID，即射频标识，卡，并把其存储在移动机器人的一个控制单元中；获得赋予RFID卡的一个唯一号码；以及获得相应于唯一号码的绝对坐标。
12.移动机器人的一种控制装置，其特征在于，包括一个RFID，即射频标识，阅读器；一个编码器；一个控制单元，用于基于连接于控制单元的一个输入端子的RFID阅读器和编码器所获得的信息识别移动机器人的位置和方向。
13.根据权利要求12的装置，其特征在于，RFID阅读器检测RFID卡，从放置在移动机器人工作区场地中的所检测的RFID卡获得唯一号码，并把这些唯一号码传输给控制单元，以获得移动机器人的RFID坐标。
14.根据权利要求13的装置，其特征在于，编码器检测移动机器人的轮子的旋转速度和旋转方向，并把所检测的相应于轮子旋转速度和旋转方向的值传输到控制单元，以获得移动机器人的测距法坐标。
15.根据权利要求12的装置，其特征在于，还包括一系列RFID阅读器模块，用以从RFID卡获得唯一号码；以及一个RFID阅读器系统，配置在控制单元和RFID阅读器模块之间，以允许RFID阅读器模块直接与RFID阅读器系统进行通信，从而减小了控制单元的负载。
16.根据权利要求13的装置，其特征在于，RFID卡是以环形形成的线圈，以便去除在检测RFID卡期间移动机器人沿移动方向的检测误差，从而获得相同的检测时间点，而不管移动机器人接近于RFID卡的方向。
17.根据权利要求16的装置，其特征在于，RFID卡包括一个电路单元，这一电路单元包括一个整流装置、一个基本的RF调制装置、以及一个非易失内存。
18.根据权利要求16的装置，其特征在于， 当检测RFID卡时，使用从RFID卡所提供的绝对位置信息，修改移动机器人的位置与方向信息，从而可纠正测距法所积累的误差。
全文摘要
一种识别移动机器人位置与方向的装置和方法，这种装置和方法包括获得移动机器人当前位置处的绝对坐标以及针对移动机器人的一个移动位移的一个相对坐标。从而，可通过把相对坐标反射到绝对坐标上，识别移动机器人的位置与方向。因此，本发明操作互相结合在一起的测距法和RFID坐标系，从而可获得在使用RFID坐标系时的一个高的取样率，同时把误差范围限制在使用RFID坐标系时的一个预确定的水平上。
文档编号G01S13/78GK1467480SQ0310428
公开日2004年1月14日 申请日期2003年2月10日 优先权日2002年6月12日
发明者朴珊宪, 高源晙, 朴基喆 申请人:三星电子株式会社