[发明专利]目标跟踪的视觉指示

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年4月5日提交的、申请号为13/440653的美国专利申请的权益和优先权，在此将该美国专利申请的全部公开内容通过引用包含于本文中。

技术领域

在各个实施例中，本发明总的涉及自动化工业系统中的运动检测，尤其涉及伴随运动跟踪发生的视觉指示。

背景技术

自半个世纪前出现第一批人造机器人以来，自动化工业系统(例如自主式机器人)已经发展到更加自给自足。与最早的机器人不同，现代装置需要更少的人类辅助；它们能够在各种类型的非结构化环境中独立运行并完成任务。然而，使机器人与人类在空间上接近引发了如何确保人类安全这一根本性问题。具有大功率的致动器和不可预料的复杂行为的重型工业机器人可能会由于诸如踩在人的脚上或倒在人的身上的原因而造成伤害。因此，检测在机器人附近的运动对象的存在对于确保在机器人系统附近工作的人的安全是至关重要的。

一种方式是给机器人配备运动检测能力。存在各种运动检测技术，包括被动红外探测器(PIR)，多普勒微波传感器、超声波测距仪、扫描激光测距仪、基于视觉的系统、压力敏感垫以及红外发射器/探测器对构成的阵列(其被称为“光幕”)。于2011年9月23日提交的、标题为“Ultrasonic Motion Detection”的美国申请13/243253(该申请的全部公开内容通过引用被包含于此)描述了用于利用超声波自适应地检测运动对象的实时近似距离和方位的系统和方法。在各个实施例中，超声波传感器包括多个超声波传感器元件。这种布置允许360度全视野的检测并且能实时检测具有不同速度处于不同距离范围的多个运动对象，同时将不动的对象的存在忽略为静态背景。根据该申请(13/243253)的系统能可靠地检测一个或多个运动对象的距离和方位，而忽略例如自主式机器人附近的静止对象，从而保护该工作环境中的人类。

尽管配备这种类型的存在检测系统的机器人能识别人员的接近并采取合适的安全措施，但人员本身并不知道机器人是否觉察到了他们并且是否将相应地调整它的行为。个人可能会对是否接近机器人而犹豫不决，这限制了他们训练机器人并参与机器人执行的任务的能力；而反过来，这又限制了机器人设计，因为机器人必须被配置为在没有与人类稳健且常规交互的预期的情况下进行适应和学习。

向个人提醒机器人对他们的存在的觉察是一个具有挑战性的问题。可听检测指示器不适合于在嘈杂的工业环境中使用，并且不能给多个人提供特定于位置的反馈，而在视觉上指示机器人检测到的对象的显示屏幕不能提供对可在机器人周围360°延伸的工作环境中的检测的即时的、明确的、特定于位置的指示：显示屏幕难以从超过机器人活动半径的距离进行读取并且具有有限的视角。而且屏幕显示在经济上和计算开销上代价都很高。实际上，在充满具有显示屏幕的自动化设备的工业环境中，除非经过机器人的个体打算操作该机器人，否则他们可能将该机器人显示屏幕的内容视为不相关而忽略掉。

发明内容

在各种实施例中，本发明通过提供与人对齐(即对准人)的视觉信号来指示对接近的人(或其他运动对象)的觉察。例如，照明系统可采用封闭的环或部分环的形式，在该封闭环或部分环的周围可选择性地激活照明元件。响应于所跟踪的一个或多个运动对象的位置，控制器可以选择性地激活一个或多个发光元件，以便提供对每个运动目标持续(且单独)可见的并随所跟踪的位置变化的视觉跟踪信号。这样，在机器人的跟踪区内运动的个体观察到与他们的位置视觉上对应的信号，该信号明确地指示他们已经被该机器人检测到。

因此，在一个方面，本发明涉及用于给被跟踪的目标提供视觉跟踪指示的方法。在各个实施例中，该方法包括通过跟踪装置跟踪在限定的空间中运动的目标对象的位置；以及响应于所跟踪的位置，提供对于在所述空间中运动的目标持续可见并随所跟踪的位置而变化的视觉跟踪信号，所述信号在视觉上指示相对于所述跟踪装置的所跟踪的位置。在一些实施例中，视野至少覆盖相对于跟踪装置180°的范围-例如，180°、270°或360°，或者中间角度区域。该视觉跟踪信号可以是由弧形照明装置提供的，所述弧形照明装置具有角度可变的照明输出，所述照明输出被限制在与所跟踪的目标持续对齐的可变弧形区域。