[发明专利]在移动机器人中建立网格地图的方法、设备和介质

说明书

本申请要求于2006年6月20日在韩国知识产权局提交的第10-2006-0055483号韩国专利申请的利益，该申请公开于此以资参考。

技术领域

本发明涉及一种在移动机器人中建立网格地图的方法、设备和介质以及使用所述网格地图建立方法、设备和介质的用于基元(cell)分解的方法、设备和介质，更具体地讲，涉及一种在机器人行进时建立宽区域的网格地图的方法、设备和介质以及将建立的网格地图分解为一个或多个基元的方法、设备和介质。

背景技术

通常，已开发机器人作为与工厂或工业场所中的过程自动化有关的方法。随着自动控制技术和远程控制技术的发展，通常使用机器人来在诸如极高温或极低温的极端环境下工作，在诸如太空或海底环境的危险环境下工作，或者执行简单重复的工作。

近来，除了工业场所中使用的工业机器人之外，机器人已被商业化从而用作普通家庭中的家务助理或办公室中的办公助理。这些机器人中主要的例子可包括清洁机器人、引导机器人和安全机器人。

在诸如清洁机器人的移动机器人的情况下，为了指定机器人行进的路线或者机器人将在其中工作的区域，首先需要机器人识别的地图。通常，为了建立机器人识别的地图，用户预先准备的地图被输入，或者通过使用地板或天花板上的机器人可识别的标记来使机器人识别关于周围环境或机器人的姿态的信息，或者机器人自己通过自动在机器人将在其中工作的区域中行进来建立该区域的地图。

尽管已进行了各种尝试以开发在机器人自动行进时利用机器人来建立地图的方法，但是大多方法采用多个传感器，因此这些方法具有由于传感器的误差而引起的不确定性和误差。此外，由于机器人用传感器识别的区域通常是机器人正为其建立地图的区域的有限部分，所以即使为该有限部分获得了高质量的网格地图，当地图完成时，网格地图的整体结构仍不同于实际地图。

图1是示出根据传统技术由机器人建立网格地图的示意图。

例如，如果如图1中所示，原始地图近似为正方形的房间，则机器人可通过在该房间内四处走动来建立网格地图。然而，即使机器人所建立的网格地图的每一条边都可对应于直线，仍不能将整个网格地图识别为具有正方形形状。因此，存在这样的问题：由于不精确的网格地图，机器人不能以特定的姿态执行期望的任务。

此外，关于作为网格地图的对象的空间，最好有将该空间分解为多个基元(cell)的方法。例如，在清洁机器人的情况下，代替一次清洁一个宽的空间，每一房间或客厅的每一部分被分解为基元，并使机器人清洁每一基元。这样，可使清洁机器人均匀地清洁整个区域，并且可减小随着机器人行进而增加的位置或方向误差。应该考虑机器人清洁空间所沿的方向来执行这种基元分解。因此，存在这样的问题：不能简单地基于区域或距离来执行基元分解，并且即使对于同样的区域也应该执行基元分解以使得机器人能够有效地清洁空间。

此外，当利用不精确的传感器建立网格地图时，边缘不规则性太大，以至于不能容易地利用临界点根据传统的基元分解方法来将空间分解为基元。

发明内容

本发明的另外的方面和/或优点将在下面的描述中被部分地阐述，并且部分地根据描述将变得明显，或者可通过实施本发明而了解。

本发明提供一种在移动机器人中建立网格地图的方法、设备和介质以及使用所述网格地图建立方法、设备和介质的用于基元分解的方法、设备和介质，其中，使特征点匹配网格地图，从而可获得相对精确的网格地图，然后通过将特征点认作临界点，执行基元分解。

根据本发明的一方面，提供一种建立移动机器人的网格地图的方法，该方法包括：通过感测与外部空间或障碍物的距离来获得网格点，并建立网格地图；从网格点提取特征点；使用SLAM算法来估计机器人运动之后机器人的姿态，并获得更新的特征点；获得变换公式，该变换公式将从网格点提取的特征点变换为更新的特征点；根据获得的公式来更新网格地图。

根据本发明的另一方面，提供一种建立网格地图的移动机器人，该移动机器人包括：网格地图建立单元，通过感测与外部空间或障碍物的距离来获得网格点，并建立网格地图；特征点提取单元，从网格点提取特征点；特征点更新单元，使用SLAM算法来估计机器人运动之后机器人的姿态，并获得更新的特征点；变换公式计算单元，计算变换公式，该变换公式将由特征点提取单元提取的特征点变换为由特征点更新单元更新的特征点；网格地图更新单元，根据获得的公式来更新网格地图。