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CN101970186A - 与机器人进行实时交互的方法 - Google Patents

与机器人进行实时交互的方法 Download PDF

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CN101970186A
CN101970186A CN200980108309XA CN200980108309A CN101970186A CN 101970186 A CN101970186 A CN 101970186A CN 200980108309X A CN200980108309X A CN 200980108309XA CN 200980108309 A CN200980108309 A CN 200980108309A CN 101970186 A CN101970186 A CN 101970186A
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S·J-M·佛利曼
H·P·莫拉维克
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Abstract

根据本发明的多个方面，提供了一种服务机器人以及对该机器人进行控制的方法。具体而言，所述机器人被配置为感测人的存在，并响应于对人的存在的感测来采取下一动作。例如，机器人可离开区域、等待人的命令、或进入空闲或休眠状态或模式直至人离开。

Description

与机器人进行实时交互的方法
技术领域
本发明理念涉及用于在服务机器人(包括机器人清洁器)正对场所进行服务时，人与服务机器人之间理想交互的方法。
背景技术
服务机器人的一个优点在于他们可在人类活动场所(诸如家、商业及工业建筑以及公共机构)中从事枯燥且肮脏的工作。然而，对靠近正在工作的机器人的人而言，机器人服务自身的每个动作均是令人不快的、不方便的、破坏性的或甚至是危险的。
之前的服务机器人忽视了该问题。例如，当前的机器人清洁器毫不在意地以与它们对待凳子腿相同的方式来对待人，通常表现为撞到人、在人周围转悠并继续他们的工作。
虽然某些为与人类交互而构建的机器人已包含了识别位于其附近的人的能力，到目前为止，该能力被用于对交互本身进行促进，但并非对不同的服务目的(agenda)进行促进。
发明内容
构思出本发明来解决现有技术中所存在的上述问题。根据本发明的多个方面，提供了一种允许机器人在更加有效地与人进行交互的同时对场所进行服务的系统和方法。
为实现上述方面，提供了能够使机器人在人存在时进行最佳响应的各种方法。
所述机器人可被配置为使工作暂停，从而在机器人感测到人在附近时，其停止工作并保持静止和静音。
所述机器人可被配置为移走，从而当机器人感测到人在附近时，其停止工作，并主动移至房间内对人干扰最小的位置。该位置可与人远离、或与人较近，这取决于其他因素。
所述机器人可被配置为移出房间，从而当机器人感测到人在附近时，其移至场所内不再与人临近的另一区域。
所述机器人可被配置为当人进入房间时，依靠人将事情指出(point out)。这可提供一种无缝方式，以对机器人作出判断的过程进行改善。
所述机器人可被配置为对工作中止进行跟踪，从而其可在人离开之后重新开始区域内的工作。
附图说明
通过附图及所附详细描述，本发明将变得更加显而易见。在此所述的实施方式是以示例性方式而非限制方式给出的，其中相同的参考数字指代相同或相似的元件。附图不必要按比例，而是对本发明示出的部分做出强调。在附图中：
图1、2、3、4以及5为示出了机器人的控制操作过程的实施方式，所述机器人被配置为对场所进行服务并在此服务期间与人进行交互。
图6示出了包括仰面(upward facing)传感器的服务机器人的一实施方式。
图7示出了包括多个传感器的服务机器人的一实施方式。
具体实施方式
下文中，将通过参考附图及相对应的示例性实施方式进行说明来描述本发明的各个方面。在描述这些实施方式时，出于简明的目的，一般会省略对公知项、功能或配置的详细描述。
可以理解的是，虽然术语第一、第二等在此被用于描述不同的元件，但这些元件不应该被这些术语限制。这些术语可以被用于将一个元件与另一个元件进行区别，但是不表示元件的必需的顺序。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，以及类似的，第二元件可以被称为第一元件。如在此所使用的，术语“和/或”包括相关的列出项中的任意一者以及一者或多者的所有结合。
可以理解的是，当元件被称为在另一个元件“上”或与另一个元件“连接”或“耦合”时，元件可以直接在另一个元件上或直接与另一个元件连接或耦合，或者可以存在介入在中间的元件。相反，当元件被称为“直接”在另一个元件“上”或与另一个元件“直接连接”或“直接耦合”时，则没有介入在中间的元件存在。用于描述元件之间的关系的其他说法应该以类似的方式被解释(例如，“在……之间”相对于“直接在……之间”，“相邻”相对于“直接相邻”等)。
在此所使用的术语只是为了描述特定的实施方式的目的，而不意在限制本发明。如在此所使用的，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”意在也包括复数形式，除非上下文清楚地指示出不包括复数形式。还可以理解的是，当术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(includes)”和/或“包含(including)”在此被使用时，说明所述特征、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或另外有一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件和/或其集合。
和空间相关的术语，诸如“在……底下”、“以下”、“下部的”、“以上”、“上部的”等等可以被用来描述元件和/或特征与另一个(或多个)元件和/或特征的关系，例如在图中所示的。可以理解的是，和空间相关的术语意在除了包含图中所示的方向以外还包含使用和/或操作中的装置的不同的方向。例如，如果图中的装置被反转，所述在其他元件或特征“下面”和/或“底下”的元件将会定向成其他元件或特征的“上面”。装置可以以其他方式定向(例如旋转90度或处于其他方向)并且在此所使用的和空间相关的描述词被相应地解释。
根据本发明的多个方面，机器人清洁器(或其他类型的服务平台)可被配置为实施在对空间进行服务的同时更加有效地与人进行交互的方法。该平台和方法可判断该平台是否位于人面前，并实施不同的服务模式或行为以作为其功能。所述平台是否位于人面前的判断可通过使用多种类型的传感器中的任意一个或多个来完成，所述传感器可安装于机器人平台上、与机器人平台相整合、耦合至机器人平台、或安装在环境中其他地方且直接或间接与所述机器人平台进行通信。
图1为用于在人进入区域或房间时对服务机器人进行控制的方法的一实施方式的流程图100。在该实施方式中，所述服务机器人为清洁机器人，诸如机器人吸尘器。该方法为工作暂停方法，从而机器人可在感测到人在附近时，停止工作并保持静止和静音。
在步骤102，机器人处于对房间(或区域)进行服务(例如，清洁)的过程中。在步骤104，机器人感测是否有人进入该房间。可使用多种不同类型的传感器，诸如运动检测传感器、视频摄像机传感器和声音传感器等。
如果在步骤104未感测到人，则过程继续至步骤102，在此示例中，在步骤102中机器人继续清洁。因此，感测可用作机器人服务条件的中断条件。如果在步骤104答案为“是”，则过程继续至步骤106，在步骤106中机器人停止工作并保持静止。之后，机器人可转换至安静、休眠或不活动模式，在该模式下，机器人发出很小声音或几乎不发出声音，且使用最小的能量，例如至少足以给传感器供电的能量。
在步骤108，机器人感测人是否离开房间或区域。如果没有，则过程保持在(或返回至)步骤106，机器人在该步骤保持空闲。如果人离开房间或区域，则过程继续至步骤102，在此机器人继续清洁——即唤醒(wake up)。
图2为用于在人进入区域或房间时对服务机器人进行控制的方法的另一实施方式的流程图200。在该方法中，当机器人感测到人在附近时，其移至场所内不再与人临近的另一区域。
在步骤202，机器人对区域进行清洁。在步骤204，判断人是否进入该区域。该判断优选为持续感测活动，而非离散独立步骤。如果未感测到人，则过程继续至步骤202，在此进行清洁。然而，如果在步骤204中判断人进入房间或区域，则过程继续至步骤206。在该步骤，机器人离开其正进行清洁的区域。在步骤208，机器人进入新的区域，并在需要的情况下开始对该区域进行清洁。优选地，所述新的区域为无人区。
图3为用于在人进入区域或房间时对服务机器人进行控制的方法的另一实施方式的流程图300。在该方法中，机器人在感测到人在附近时停止工作，并主动移至房间或区域内对人造成干扰最小的位置。该位置可能与人远离或离人更近，这取决于其他因素。
在步骤302，机器人在区域内进行清洁。在步骤304，判断人是否进入所述区域。该判断优选为持续感测活动，而非离散独立步骤。如果未感测到人，则过程继续至步骤302，在此进行清洁。然而，如果在步骤304判断人进入所述房间或区域，过程继续至步骤306。在该步骤，机器人停止清洁，并移至其所清洁的区域内的另一位置，例如最小干扰区。可定义一组规则来选择所述最小干扰区，诸如位于距用户某一距离之内或之外、临近用户进入所述区域的入口等等。在步骤308，机器人感测用户何时离开，之后返回至步骤302并进行其清洁操作。
图4为用于在人进入区域或房间时对服务机器人进行控制的方法的另一实施方式的流程图400。当人进入区域或房间时，服务机器人转换至服务机器人依靠人来提供命令的模式，例如通过将事情指出、给出口头指令等。这将造成以一种先进且无缝的方式来改善机器人作出决定的过程。
在步骤402，机器人对区域进行清洁。在步骤404，判断人是否进入所述区域。该判断优选为持续感测活动，而非离散独立步骤。如果未感测到人，则过程继续至步骤402，机器人在此进行清洁。然而，如果在步骤404判断人进入所述房间或区域，过程继续至步骤406，在此机器人停止清洁。在步骤408，机器人等待人的命令以进行其下一操作，例如继续清洁、离开区域、进入休眠模式等。在步骤410，机器人执行所述命令。
图5为用于在人进入区域或房间时对服务机器人进行控制的方法的另一实施方式的流程图500。当人进入区域或房间时，服务机器人离开该区域对另一区域进行清洁，并在之后返回至所离开的区域，以完成对该区域的服务。
在步骤502，机器人对区域进行清洁。在步骤504，判断人是否进入所述区域。该判断优选为持续感测活动，而非离散独立步骤。如果未感测到人，则过程继续至步骤502，机器人在此进行清洁。然而，如果在步骤504判断人进入所述房间或区域，过程继续至步骤506，在此机器人记录其当前位置。机器人可以持续记录其位置，从而其可保存所清洁的所有区域(整个区域或部分区域)的记录。在步骤508，机器人移至另一区域，以对该区域进行服务(例如，清洁)。在步骤510，机器人返回至原始区域，以完成清洁。
从而，在各种服务机器人方法中，机器人可被配置为对工作中止进行跟踪，以使得其可在人离开之后，在所述区域重新开始工作。
本领域技术人员可以理解的是，服务机器人(例如，吸尘器)包括用于存储指令和数据的存储器以及用于执行所述指令的处理器。因此，可将上述方法编入服务机器人来执行，以完成在此所公开的功能。
在所述方法的另一实施形式中，所述机器人对区域内的人的感测可通过安装于环境内且与服务机器人直接或间接通信的传感器来执行。在此实施方式中，所述传感器可用于其他功能，诸如温度控制或环境安全感测，并与环境内的其他控制组件进行通信。该实施形式需要机器人与传感器之间的空间关系是已知的。这存在各种可能的实施形式，包括机器人对所述传感器的感知、预先知晓传感器在“地图”中的位置、或环境内的控制系统所提供的信息。
部分上述描述涉及被配置为响应于人的存在而执行不同行为的机器人。该配置可被实施为“预编程”行为或“建立的”菜单(该菜单提供一系列可在某一触发条件下执行的可选行为)，这在消费者和工业产品上是很常见的。
此外，虽然在本实施方式中，所述服务机器人被表示为机器人清洁器，但本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的方法可应用至任意数量的服务机器人，且可实施任意数量和类型的传感器。
图6示出了包括仰面传感器610的服务机器人600的一实施方式。传感器610可用于判断人是否进入区域。该判断可基于其他感知技术，诸如声音、运动检测等。在再一实施方式中，判断方法还可基于上述判断方法的组合。
图7示出了具有多个传感器710的服务机器人700的一实施方式，所述传感器710允许机器人700判断区域内人的存在。
图8示出了与安装于环境850内的多个传感器810进行交互式通信的服务机器人800的一实施方式，所述多个传感器810允许机器人800判断环境850内人(未示出)的存在。
虽然以上描述了被视为最佳模式的内容和/或其他优选实施方式，但可以理解的是，可对其进行各种修改，可以各种形式和实施方式实施本发明，且本发明可应用于各种用途，在此仅对部分用途进行了描述。

Claims (37)

1.一种利用检测生物的机器人对场所进行服务的方法，该方法包括：
通过由所述机器人使用自动自我控制，使所述机器人巡行穿过环境，并对该环境进行服务；
在巡行穿过所述环境的同时，由所述机器人感测所述环境内的生物；以及
响应于接收自所述感测的传感器数据，改变所述巡行及服务。
2.根据权利要求1所述的方法，其中改变所述巡行及服务包括当所述机器人感测到人在附近时，执行服务暂停。
3.根据权利要求2所述的方法，其中改变所述巡行及服务进一步包括感测人在附近，判断对人干扰最小的位置，以及主动移至该位置。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述位置与人远离。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述位置与人较近。
6.根据权利要求3所述的方法，其中所述人位于房间之内，而所述位置位于所述房间之外。
7.根据权利要求2所述的方法，该方法进一步包括所述机器人对所述服务暂停进行跟踪。
8.根据权利要求7所述的方法，该方法进一步包括一旦所述传感器数据表示人已离开所述环境，则重新开始在所述环境内的服务。
9.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括当人进入所述服务机器人所存在的房间内时，所述机器人对人指出事情进行响应。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述感测进一步包括使用光感测、声音感测、视觉感测、运动检测、热感测以及电磁感测中的一者或多者。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述传感器附属于所述机器人。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述传感器附属于所述环境。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述服务机器人为机器人真空吸尘器。
14.一种被配置为检测生物存在的服务机器人，该服务机器人包括：
平台，该平台支持服务子系统；
巡行控制器，该巡行控制器耦合至驱动机构，并被配置为使所述平台巡行穿过环境；以及
一个或多个传感器，该一个或多个传感器被配置为在巡行及服务期间，感测所述环境内的人；
其中所述巡行控制器响应于接收自所述一个或多个传感器的传感器数据，而控制所述机器人改变所述巡行及服务。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述巡行控制器被配置为通过当所述机器人感测到人在附近时进入服务暂停模式来改变所述巡行及服务。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述巡行控制器被配置为通过感测人在附近、判断对人干扰最小的位置以及主动移至该位置来改变所述巡行及服务。
17.根据权利要求15所述的系统，其中所述位置与人远离。
18.根据权利要求15所述的系统，其中所述位置与人较近。
19.根据权利要求15所述的系统，其中所述人位于房间之内，而所述位置位于所述房间之外。
20.根据权利要求14所述的系统，其中所述机器人被配置为对所述服务暂停进行跟踪。
21.根据权利要求20所述的系统，其中所述巡行控制器被进一步配置为一旦所述传感器数据表示人已离开所述环境，则重新开始在所述环境内的服务。
22.根据权利要求14所述的系统，其中所述机器人被配置为当人进入所述服务机器人所存在的房间内时，对人指出事情进行响应。
23.根据权利要求14所述的系统，所述一个或多个传感器包括光传感器、和/或声音传感器、和/或视觉传感器、和/或运动检测、和/或热感测和/或电磁传感器。
24.根据权利要求14所述的系统，其中所述服务机器人为机器人真空吸尘器。
25.根据权利要求14所述的系统，其中所述传感器附属于所述机器人。
26.根据权利要求14所述的系统，其中所述传感器附属于所述环境。
27.一种被配置为检测生物存在的服务机器人，该服务机器人包括：
平台，该平台支持服务子系统；
巡行控制器，该巡行控制器耦合至驱动机构，并被配置为使所述平台巡行穿过环境；以及
通信系统，该通信系统与安装于所述环境内的一个或多个传感器进行通信，该一个或多个传感器被配置为在巡行及服务期间对所述环境中的人进行感测；
其中所述巡行控制器响应于接收自所述一个或多个传感器的传感器数据，而控制所述机器人改变所述巡行及服务。
28.根据权利要求27所述的系统，其中所述巡行控制器被配置为通过当所述机器人感测到人在附近时进入服务暂停模式来改变所述巡行及服务。
29.根据权利要求27所述的系统，其中所述巡行控制器被配置为通过感测人在附近、判断对人干扰最小的位置以及主动移至该位置来改变所述巡行及服务。
30.根据权利要求29所述的系统，其中所述位置与人远离。
31.根据权利要求29所述的系统，其中所述位置与人较近。
32.根据权利要求29所述的系统，其中所述人位于房间之内，而所述位置位于所述房间之外。
33.根据权利要求28所述的系统，其中所述机器人被配置为对所述服务暂停进行跟踪。
34.根据权利要求33所述的系统，其中所述巡行控制器被进一步配置为一旦所述传感器数据表示人已离开所述环境，则重新开始在所述环境内的服务。
35.根据权利要求27所述的系统，其中所述机器人被配置为当人进入所述服务机器人所存在的房间内时，对人指出事情进行响应。
36.根据权利要求27所述的系统，其中所述一个或多个传感器包括光传感器、声音传感器、视觉传感器、运动检测传感器、热传感器和电磁传感器中的一者或多者。
37.根据权利要求27所述的系统，其中所述服务机器人为机器人真空吸尘器。
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