[发明专利]确定机器的取向的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及并要求于2013年3月13日提交的美国非临时专利申请序列No.13/799,447的优先权，在此通过引用其全文并入本文。

关于联邦政府赞助的研究或开发的声明

不适用

技术领域

本发明涉及一种确定围绕建筑物中的工地可移动的机器的取向的方法。更特别地，本发明涉及这样一种方法，其中，机器承载单个的靶，该单个的靶的位置利用机器人全站仪来确定。

背景技术

当增建建筑物的内部时，参考建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)数据是极其有用的。该数据限定了内部的三维建筑结构，并且通过便于定位和安置各种建筑特征、元件和固定装置，数据的用途提高了建筑工人的生产率。BIM数据限定了建筑物几何结构、空间关系、和建筑部件的数量和特性。

通常，已经需要大量的精力在建筑物中布局许多施工点。已经需要多组工人来测量并在地板上、墙壁上、天花板上标记预定的位置。该过程常常有误差，许多误差由测量错误和累积误差引起。另外，执行该布局过程所需要的成本和时间均已经是大量的。

在建筑物内部施工场所中自动进行布局过程已经缩短了这一任务所需要的时间。这是通过使用放置在建筑物内已知位置的机器人全站仪设备来实现的。全站仪将激光束指向施工点，在施工点处照亮地板、天花板或墙壁，使得工人可以标记这些点。

然而可以理解的是，大量的施工点通常必须位于建筑物内部施工场所内。为了更有效地完成这一过程，已经考虑了围绕建筑物地板行进的机器人自推进机器，并且该机器包括标记器(marker)，致动该标记器使其与地板接触，标记施工点。机器人自推进机器的路径和位置由机器人全站仪监控，该机器人全站仪经由无线通信连续不断地给该自推进机器提供位置信息。机器人机器围绕工地移动，下降其标记器与地板接触，以标记各个施工点(如由BIM数据所限定的)。该布置所面临的困难是确定机器人机器的取向。也就是说，尽管系统基于机器承载的单个靶的位置将通常知道该机器的位置，但是该系统还不能容易地确定该机器的取向或前进方向(heading)。机器的前进方向由于多种理由是重要的，这些理由包括提供机器朝向施工点的初始运动、或者画线的起点。

发明内容

一种确定在机器人机器静止时，该机器人机器在工地的取向的方法，该方法包括以下步骤：在所述机器上提供靶，将所述靶移动到所述机器上的第一位置，确定所述第一位置在所述工地中的位置，将所述靶移动到所述机器上的第二位置，所述第一位置和所述第二位置相对于所述机器是已知的，并且限定相对于所述机器的已知取向的所述第一位置和第二位置之间的矢量，确定所述第二位置在所述工地中的位置。然后确定所述矢量相对于所述工地的取向。确定所述第一位置在所述工地中的位置以及确定所述第二位置在所述工地中的位置的步骤可以通过机器人全站仪来执行，当所述靶在所述第一位置中和在所述第二位置中时，所述机器人全站仪将激光束指向所述靶。确定所述第一位置在所述工地中的位置、将所述靶移动到所述机器上的第二位置，所述第一位置和所述第二位置相对于所述机器是已知的、以及确定所述第二位置在所述工地中的位置的步骤可以在所述机器人机器在所述工地中静止时执行。所述机器上的靶可以是回射靶。确定机器人机器在工地的取向的该方法可以使用机器人机器，该机器人机器围绕工地移动并且通过在期望位置处下降标记器至与地板相接触来在所述地板上做布局标记。

该方法还可以包括以下步骤：将所述靶移动到机器上的所述第一位置和所述第二位置之间的一个或多个位置。所述一个或多个位置相对于所述机器、并且相对于所述第一位置和所述第二位置是已知的。确定所述一个或多个位置在所述工地中的位置。基于所述机器上的所述第一位置、所述第二位置和所述一个或多个位置的定位，确定所述矢量相对于所述工地的取向。所述一个或多个位置可以位于所述第一位置和所述第二位置之间的所述矢量上。这些位置可以通过将激光束指向靶的机器人全站仪来确定。

附图说明

图1为描绘在施工场所处的机器人布局机器和机器人全站仪的示意图；

图2示出了靶在第一位置处的机器人布局机器的一部分；

图3示出了靶在第二位置处的机器人布局机器的一部分；

图4示出了靶在第一位置和第二位置中间的第三位置处的机器人布局机器的一部分；以及

图5为用于机器人布局机器的控制系统的示意性图示。

具体实施方式