專利名稱：與機器人進行實時交互的方法
技術領域：
本發(fā)明理念涉及用于在服務機器人(包括機器人清潔器)正對場所進行服務時， 人與服務機器人之間理想交互的方法。
背景技術：
服務機器人的一個優(yōu)點在于他們可在人類活動場所(諸如家、商業(yè)及工業(yè)建筑以 及公共機構)中從事枯燥且骯臟的工作。然而，對靠近正在工作的機器人的人而言，機器人 服務自身的每個動作均是令人不快的、不方便的、破壞性的或甚至是危險的。之前的服務機器人忽視了該問題。例如，當前的機器人清潔器毫不在意地以與它 們對待凳子腿相同的方式來對待人，通常表現為撞到人、在人周圍轉悠并繼續(xù)他們的工作。雖然某些為與人類交互而構建的機器人已包含了識別位于其附近的人的能力，到 目前為止，該能力被用于對交互本身進行促進，但并非對不同的服務目的(agenda)進行促 進。

發(fā)明內容
構思出本發(fā)明來解決現有技術中所存在的上述問題。根據本發(fā)明的多個方面，提 供了一種允許機器人在更加有效地與人進行交互的同時對場所進行服務的系統(tǒng)和方法。為實現上述方面，提供了能夠使機器人在人存在時進行最佳響應的各種方法。所述機器人可被配置為使工作暫停，從而在機器人感測到人在附近時，其停止工 作并保持靜止和靜音。所述機器人可被配置為移走，從而當機器人感測到人在附近時，其停止工作，并主 動移至房間內對人干擾最小的位置。該位置可與人遠離、或與人較近，這取決于其他因素。所述機器人可被配置為移出房間，從而當機器人感測到人在附近時，其移至場所 內不再與人臨近的另一區(qū)域。所述機器人可被配置為當人進入房間時，依靠人將事情指出(point out)。這可提 供一種無縫方式，以對機器人作出判斷的過程進行改善。所述機器人可被配置為對工作中止進行跟蹤，從而其可在人離開之后重新開始區(qū) 域內的工作。


通過附圖及所附詳細描述，本發(fā)明將變得更加顯而易見。在此所述的實施方式是 以示例性方式而非限制方式給出的，其中相同的參考數字指代相同或相似的元件。附圖不 必要按比例，而是對本發(fā)明示出的部分做出強調。在附圖中圖1、2、3、4以及5為示出了機器人的控制操作過程的實施方式，所述機器人被配 置為對場所進行服務并在此服務期間與人進行交互。圖6示出了包括仰面(upward facing)傳感器的服務機器人的一實施方式。
圖7示出了包括多個傳感器的服務機器人的一實施方式。
具體實施例方式下文中，將通過參考附圖及相對應的示例性實施方式進行說明來描述本發(fā)明的各 個方面。在描述這些實施方式時，出于簡明的目的，一般會省略對公知項、功能或配置的詳 細描述?？梢岳斫獾氖?，雖然術語第一、第二等在此被用于描述不同的元件，但這些元件不 應該被這些術語限制。這些術語可以被用于將一個元件與另一個元件進行區(qū)別，但是不表 示元件的必需的順序。例如，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，第一元件可以被稱為第二元 件，以及類似的，第二元件可以被稱為第一元件。如在此所使用的，術語“和/或”包括相關 的列出項中的任意一者以及一者或多者的所有結合?？梢岳斫獾氖?，當元件被稱為在另一個元件“上”或與另一個元件“連接”或“耦 合”時，元件可以直接在另一個元件上或直接與另一個元件連接或耦合，或者可以存在介入 在中間的元件。相反，當元件被稱為“直接”在另一個元件“上”或與另一個元件“直接連 接”或“直接耦合”時，則沒有介入在中間的元件存在。用于描述元件之間的關系的其他說 法應該以類似的方式被解釋(例如，“在……之間”相對于“直接在……之間”，“相鄰”相對 于“直接相鄰”等)。在此所使用的術語只是為了描述特定的實施方式的目的，而不意在限制本發(fā)明。 如在此所使用的，單數形式“一個(a)”、“一個(an)”和“所述(the) ”意在也包括復數形式， 除非上下文清楚地指示出不包括復數形式。還可以理解的是，當術語“包括(comprises)”、 “包括(comprising)”、“包含(includes) ”和/或“包含(including) ”在此被使用時，說明 所述特征、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但不排除存在或另外有一個或多個其他特 征、步驟、操作、元件、組件和/或其集合。和空間相關的術語，諸如“在……底下”、“以下”、“下部的”、“以上”、“上部的”等等
可以被用來描述元件和/或特征與另一個(或多個)元件和/或特征的關系，例如在圖中 所示的?？梢岳斫獾氖牵涂臻g相關的術語意在除了包含圖中所示的方向以外還包含使用 和/或操作中的裝置的不同的方向。例如，如果圖中的裝置被反轉，所述在其他元件或特征 “下面”和/或“底下”的元件將會定向成其他元件或特征的“上面”。裝置可以以其他方式 定向(例如旋轉90度或處于其他方向)并且在此所使用的和空間相關的描述詞被相應地 解釋。根據本發(fā)明的多個方面，機器人清潔器(或其他類型的服務平臺)可被配置為實 施在對空間進行服務的同時更加有效地與人進行交互的方法。該平臺和方法可判斷該平臺 是否位于人面前，并實施不同的服務模式或行為以作為其功能。所述平臺是否位于人面前 的判斷可通過使用多種類型的傳感器中的任意一個或多個來完成，所述傳感器可安裝于機 器人平臺上、與機器人平臺相整合、耦合至機器人平臺、或安裝在環(huán)境中其他地方且直接或 間接與所述機器人平臺進行通信。圖1為用于在人進入區(qū)域或房間時對服務機器人進行控制的方法的一實施方式 的流程圖100。在該實施方式中，所述服務機器人為清潔機器人，諸如機器人吸塵器。該方 法為工作暫停方法，從而機器人可在感測到人在附近時，停止工作并保持靜止和靜音。
在步驟102，機器人處于對房間(或區(qū)域)進行服務(例如，清潔)的過程中。在 步驟104，機器人感測是否有人進入該房間?？墒褂枚喾N不同類型的傳感器，諸如運動檢測 傳感器、視頻攝像機傳感器和聲音傳感器等。如果在步驟104未感測到人，則過程繼續(xù)至步驟102，在此示例中，在步驟102中 機器人繼續(xù)清潔。因此，感測可用作機器人服務條件的中斷條件。如果在步驟104答案為 “是”，則過程繼續(xù)至步驟106，在步驟106中機器人停止工作并保持靜止。之后，機器人可轉 換至安靜、休眠或不活動模式，在該模式下，機器人發(fā)出很小聲音或幾乎不發(fā)出聲音，且使 用最小的能量，例如至少足以給傳感器供電的能量。在步驟108，機器人感測人是否離開房間或區(qū)域。如果沒有，則過程保持在(或返 回至)步驟106，機器人在該步驟保持空閑。如果人離開房間或區(qū)域，則過程繼續(xù)至步驟 102，在此機器人繼續(xù)清潔——即喚醒(wake up)。圖2為用于在人進入區(qū)域或房間時對服務機器人進行控制的方法的另一實施方 式的流程圖200。在該方法中，當機器人感測到人在附近時，其移至場所內不再與人臨近的
另一區(qū)域。在步驟202，機器人對區(qū)域進行清潔。在步驟204，判斷人是否進入該區(qū)域。該判 斷優(yōu)選為持續(xù)感測活動，而非離散獨立步驟。如果未感測到人，則過程繼續(xù)至步驟202，在此 進行清潔。然而，如果在步驟204中判斷人進入房間或區(qū)域，則過程繼續(xù)至步驟206。在該 步驟，機器人離開其正進行清潔的區(qū)域。在步驟208，機器人進入新的區(qū)域，并在需要的情況 下開始對該區(qū)域進行清潔。優(yōu)選地，所述新的區(qū)域為無人區(qū)。圖3為用于在人進入區(qū)域或房間時對服務機器人進行控制的方法的另一實施方 式的流程圖300。在該方法中，機器人在感測到人在附近時停止工作，并主動移至房間或區(qū) 域內對人造成干擾最小的位置。該位置可能與人遠離或離人更近，這取決于其他因素。在步驟302，機器人在區(qū)域內進行清潔。在步驟304，判斷人是否進入所述區(qū)域。該 判斷優(yōu)選為持續(xù)感測活動，而非離散獨立步驟。如果未感測到人，則過程繼續(xù)至步驟302，在 此進行清潔。然而，如果在步驟304判斷人進入所述房間或區(qū)域，過程繼續(xù)至步驟306。在 該步驟，機器人停止清潔，并移至其所清潔的區(qū)域內的另一位置，例如最小干擾區(qū)。可定義 一組規(guī)則來選擇所述最小干擾區(qū)，諸如位于距用戶某一距離之內或之外、臨近用戶進入所 述區(qū)域的入口等等。在步驟308，機器人感測用戶何時離開，之后返回至步驟302并進行其 清潔操作。圖4為用于在人進入區(qū)域或房間時對服務機器人進行控制的方法的另一實施方 式的流程圖400。當人進入區(qū)域或房間時，服務機器人轉換至服務機器人依靠人來提供命令 的模式，例如通過將事情指出、給出口頭指令等。這將造成以一種先進且無縫的方式來改善 機器人作出決定的過程。在步驟402，機器人對區(qū)域進行清潔。在步驟404，判斷人是否進入所述區(qū)域。該 判斷優(yōu)選為持續(xù)感測活動，而非離散獨立步驟。如果未感測到人，則過程繼續(xù)至步驟402， 機器人在此進行清潔。然而，如果在步驟404判斷人進入所述房間或區(qū)域，過程繼續(xù)至步驟 406，在此機器人停止清潔。在步驟408，機器人等待人的命令以進行其下一操作，例如繼續(xù) 清潔、離開區(qū)域、進入休眠模式等。在步驟410，機器人執(zhí)行所述命令。圖5為用于在人進入區(qū)域或房間時對服務機器人進行控制的方法的另一實施方式的流程圖500。當人進入區(qū)域或房間時，服務機器人離開該區(qū)域對另一區(qū)域進行清潔，并 在之后返回至所離開的區(qū)域，以完成對該區(qū)域的服務。在步驟502，機器人對區(qū)域進行清潔。在步驟504，判斷人是否進入所述區(qū)域。該 判斷優(yōu)選為持續(xù)感測活動，而非離散獨立步驟。如果未感測到人，則過程繼續(xù)至步驟502， 機器人在此進行清潔。然而，如果在步驟504判斷人進入所述房間或區(qū)域，過程繼續(xù)至步驟 506，在此機器人記錄其當前位置。機器人可以持續(xù)記錄其位置，從而其可保存所清潔的所 有區(qū)域(整個區(qū)域或部分區(qū)域)的記錄。在步驟508，機器人移至另一區(qū)域，以對該區(qū)域進 行服務(例如，清潔)。在步驟510，機器人返回至原始區(qū)域，以完成清潔。從而，在各種服務機器人方法中，機器人可被配置為對工作中止進行跟蹤，以使得 其可在人離開之后，在所述區(qū)域重新開始工作。本領域技術人員可以理解的是，服務機器人(例如，吸塵器)包括用于存儲指令和 數據的存儲器以及用于執(zhí)行所述指令的處理器。因此，可將上述方法編入服務機器人來執(zhí) 行，以完成在此所公開的功能。在所述方法的另一實施形式中，所述機器人對區(qū)域內的人的感測可通過安裝于環(huán) 境內且與服務機器人直接或間接通信的傳感器來執(zhí)行。在此實施方式中，所述傳感器可用 于其他功能，諸如溫度控制或環(huán)境安全感測，并與環(huán)境內的其他控制組件進行通信。該實施 形式需要機器人與傳感器之間的空間關系是已知的。這存在各種可能的實施形式，包括機 器人對所述傳感器的感知、預先知曉傳感器在“地圖”中的位置、或環(huán)境內的控制系統(tǒng)所提 供的信息。部分上述描述涉及被配置為響應于人的存在而執(zhí)行不同行為的機器人。該配置可 被實施為“預編程”行為或“建立的”菜單(該菜單提供一系列可在某一觸發(fā)條件下執(zhí)行的 可選行為)，這在消費者和工業(yè)產品上是很常見的。此外，雖然在本實施方式中，所述服務機器人被表示為機器人清潔器，但本領域技 術人員可以理解的是，根據本發(fā)明的方法可應用至任意數量的服務機器人，且可實施任意 數量和類型的傳感器。圖6示出了包括仰面?zhèn)鞲衅?10的服務機器人600的一實施方式。傳感器610可 用于判斷人是否進入區(qū)域。該判斷可基于其他感知技術，諸如聲音、運動檢測等。在再一實 施方式中，判斷方法還可基于上述判斷方法的組合。圖7示出了具有多個傳感器710的服務機器人700的一實施方式，所述傳感器710 允許機器人700判斷區(qū)域內人的存在。圖8示出了與安裝于環(huán)境850內的多個傳感器810進行交互式通信的服務機器人 800的一實施方式，所述多個傳感器810允許機器人800判斷環(huán)境850內人(未示出)的存在。雖然以上描述了被視為最佳模式的內容和/或其他優(yōu)選實施方式，但可以理解的 是，可對其進行各種修改，可以各種形式和實施方式實施本發(fā)明，且本發(fā)明可應用于各種用 途，在此僅對部分用途進行了描述。
權利要求
一種利用檢測生物的機器人對場所進行服務的方法，該方法包括通過由所述機器人使用自動自我控制，使所述機器人巡行穿過環(huán)境，并對該環(huán)境進行服務；在巡行穿過所述環(huán)境的同時，由所述機器人感測所述環(huán)境內的生物；以及響應于接收自所述感測的傳感器數據，改變所述巡行及服務。
2.根據權利要求1所述的方法，其中改變所述巡行及服務包括當所述機器人感測到人 在附近時，執(zhí)行服務暫停。
3.根據權利要求2所述的方法，其中改變所述巡行及服務進一步包括感測人在附近， 判斷對人干擾最小的位置，以及主動移至該位置。
4.根據權利要求3所述的方法，其中所述位置與人遠離。
5.根據權利要求3所述的方法，其中所述位置與人較近。
6.根據權利要求3所述的方法，其中所述人位于房間之內，而所述位置位于所述房間 之外。
7.根據權利要求2所述的方法，該方法進一步包括所述機器人對所述服務暫停進行跟S示ο
8.根據權利要求7所述的方法，該方法進一步包括一旦所述傳感器數據表示人已離開 所述環(huán)境，則重新開始在所述環(huán)境內的服務。
9.根據權利要求1所述的方法，該方法進一步包括當人進入所述服務機器人所存在的 房間內時，所述機器人對人指出事情進行響應。
10.根據權利要求1所述的方法，其中所述感測進一步包括使用光感測、聲音感測、視 覺感測、運動檢測、熱感測以及電磁感測中的一者或多者。
11.根據權利要求1所述的方法，其中所述傳感器附屬于所述機器人。
12.根據權利要求1所述的方法，其中所述傳感器附屬于所述環(huán)境。
13.根據權利要求1所述的方法，其中所述服務機器人為機器人真空吸塵器。
14.一種被配置為檢測生物存在的服務機器人，該服務機器人包括 平臺，該平臺支持服務子系統(tǒng)；巡行控制器，該巡行控制器耦合至驅動機構，并被配置為使所述平臺巡行穿過環(huán)境；以及一個或多個傳感器，該一個或多個傳感器被配置為在巡行及服務期間，感測所述環(huán)境 內的人；其中所述巡行控制器響應于接收自所述一個或多個傳感器的傳感器數據，而控制所述 機器人改變所述巡行及服務。
15.根據權利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述巡行控制器被配置為通過當所述機器人感 測到人在附近時進入服務暫停模式來改變所述巡行及服務。
16.根據權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述巡行控制器被配置為通過感測人在附近、 判斷對人干擾最小的位置以及主動移至該位置來改變所述巡行及服務。
17.根據權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述位置與人遠離。
18.根據權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述位置與人較近。
19.根據權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述人位于房間之內，而所述位置位于所述房間之外。
20.根據權利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述機器人被配置為對所述服務暫停進行跟S示ο
21.根據權利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述巡行控制器被進一步配置為一旦所述傳感 器數據表示人已離開所述環(huán)境，則重新開始在所述環(huán)境內的服務。
22.根據權利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述機器人被配置為當人進入所述服務機器人 所存在的房間內時，對人指出事情進行響應。
23.根據權利要求14所述的系統(tǒng)，所述一個或多個傳感器包括光傳感器、和/或聲音傳 感器、和/或視覺傳感器、和/或運動檢測、和/或熱感測和/或電磁傳感器。
24.根據權利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述服務機器人為機器人真空吸塵器。
25.根據權利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器附屬于所述機器人。
26.根據權利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器附屬于所述環(huán)境。
27.一種被配置為檢測生物存在的服務機器人，該服務機器人包括 平臺，該平臺支持服務子系統(tǒng)；巡行控制器，該巡行控制器耦合至驅動機構，并被配置為使所述平臺巡行穿過環(huán)境；以及通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)與安裝于所述環(huán)境內的一個或多個傳感器進行通信，該一個或 多個傳感器被配置為在巡行及服務期間對所述環(huán)境中的人進行感測；其中所述巡行控制器響應于接收自所述一個或多個傳感器的傳感器數據，而控制所述 機器人改變所述巡行及服務。
28.根據權利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述巡行控制器被配置為通過當所述機器人感 測到人在附近時進入服務暫停模式來改變所述巡行及服務。
29.根據權利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述巡行控制器被配置為通過感測人在附近、 判斷對人干擾最小的位置以及主動移至該位置來改變所述巡行及服務。
30.根據權利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述位置與人遠離。
31.根據權利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述位置與人較近。
32.根據權利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述人位于房間之內，而所述位置位于所述房 間之外。
33.根據權利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述機器人被配置為對所述服務暫停進行跟S示ο
34.根據權利要求33所述的系統(tǒng)，其中所述巡行控制器被進一步配置為一旦所述傳感 器數據表示人已離開所述環(huán)境，則重新開始在所述環(huán)境內的服務。
35.根據權利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述機器人被配置為當人進入所述服務機器人 所存在的房間內時，對人指出事情進行響應。
36.根據權利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述一個或多個傳感器包括光傳感器、聲音傳 感器、視覺傳感器、運動檢測傳感器、熱傳感器和電磁傳感器中的一者或多者。
37.根據權利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述服務機器人為機器人真空吸塵器。
全文摘要
根據本發(fā)明的多個方面，提供了一種服務機器人以及對該機器人進行控制的方法。具體而言，所述機器人被配置為感測人的存在，并響應于對人的存在的感測來采取下一動作。例如，機器人可離開區(qū)域、等待人的命令、或進入空閑或休眠狀態(tài)或模式直至人離開。
文檔編號G05D1/12GK101970186SQ200980108309
公開日2011年2月9日 申請日期2009年1月28日 優(yōu)先權日2008年1月28日
發(fā)明者H·P·莫拉維克, M·外斯, S·J-M·佛利曼 申請人:塞格瑞德公司