CN100493857C - 移动机器人位置计算***和充电站返回***及其使用方法 - Google Patents

移动机器人位置计算***和充电站返回***及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种移动机器人，能够利用无线信号精确地计算无线信号源的位置，并允许移动机器人使用所计算的位置精确的和快速的返回到充电站。用于移动机器人的位置计算***包括：无线信号源，用于连续的或周期的输出无线信号；和移动机器人，其包括多个定向天线，用于检测通过无线信号源输出的无线信号，其中，移动机器人经定向天线检测的旋转角度来计算无线信号源的方向，并使用定向天线之间的无线信号检测时间差来计算距无线信号源的距离。

Description

移动机器人位置计算***和充电站返回***及其使用方法
技术领域
本发明涉及移动机器人，尤其涉及移动机器人的位置计算***和充电站返回***及其使用方法，其中，位置计算***能够使用无线信号精确的计算无线信号源的位置，而且充电站返回***允许移动机器人使用计算的位置精确的和快速的返回到充电站。
背景技术
已经被开发成工业机器人的机器人已经被用作工厂自动化的一部分。此外，使用机器人来代替人类在人类无法忍受的极端环境中以便收集或获取所需的信息。随着机器人应用到高技术空间的发展工业，机器人技术领域更飞速的发展。近年来，机器人技术领域已经开发了与人友善的家用机器人，其代表性的例子是清洁机器人。
清洁机器人是一种类型的移动机器人，是自由地围绕着定义的清洁区域比如房屋或办公室移动的一种设备，并吸收灰尘或杂质。清洁机器人包括普通的真空清洁器组件以及其他的组件。在此，所述的其他组件包括：行进设备，用于使清洁机器人行进；多个传感器，用于检测清洁机器人的碰撞以防止清洁机器人与各种障碍物碰撞；和微处理器，用于控制上述的清洁机器人的部件等等。为在清洁区域中自由地移动，清洁机器人通过电池提供驱动电力。
另一方面，清洁机器人具有自动充电功能以方便用户。在实现自动充电功能中，清洁机器人检查电池中的剩余的电力电平。如果电池的剩余电力电平低于参考值，清洁机器人自动地返回到位于清洁区域中预定位置上的充电站，对电池充电，并重新开始相应的操作。
然而，用于清洁机器人的常规的充电站自动返回方法是把人工标记附到充电站的一种方法，当清洁机器人通过随机行进，检测到附于充电站的标记时，确定充电站的位置，并接着允许清洁机器人返回到充电站。
此外，常规的充电站自动返回方法具有的问题是，为了允许清洁机器人检测附着到充电站的人工标记，充电站必须被安装在其中放置了清洁机器人的相同的区域中，并且在清洁机器人和充电站之间不存在障碍物。
例如，在充电站被放置在起居室同时清洁机器人被放置在不同的房间的情况下，由于诸如墙壁的障碍物清洁机器人不能检测到附着到充电站的人工标记，则不能允许清洁机器人正常的返回到充电站。
发明内容
因此，本发明针对上述问题，本发明的一个目的是提供一种用于移动机器人的位置计算***，其经多个定向天线通过检测经无线信号源输出的无线信号，能够计算无线信号源的方向，并使用检测无线信号的定向天线之间的无线信号检测时间差，计算无线信号源和移动机器人之间的距离。
本发明的另一个目的是提供一种充电站返回***及其使用方法，通过在充电站中安排无线信号源，使用基于无线信号计算的方向信息和距离信息，当移动机器人自动地返回到充电站时，能够允许移动机器人更有效的返回到充电站。
根据本发明的一个方面，可以通过提供一种用于移动机器人的位置计算***来实现上述的和其他的目的，该***包括：无线信号源，用于连续地或周期地输出无线信号；移动机器人，其包括多个定向天线，用于检测通过无线信号源输出的无线信号，其中，移动机器人通过经定向天线检测的旋转角度来计算无线信号源的方向，并使用定向天线之间的无线信号检测时间差来计算距无线信号源的距离，其中所述移动机器人包括：驱动单元，其包括左轮马达和右轮马达，用于使移动机器人行进；存储器，用于存储移动机器人的操作程序，并存储无线信号源和移动机器人之间的距离信息和方向信息；微处理器，用于控制移动机器人的行进，计算移动机器人的位置信息和控制移动机器人的全部部件。
根据本发明的另一个方面，提供了一种使移动机器人返回到充电站的***，该***包括：充电站，用于连续地或周期地输出无线信号；移动机器人，其至少包括两个定向天线，用于检测通过充电站输出的无线信号，其中，当移动机器人的电池中的剩余的电力电平低于预定值时，移动机器人使用由定向天线检测的充电站的方向和使用定向天线之间的无线信号检测时间差，计算有关与充电站分离的移动机器人的距离信息，并基于该距离信息返回到充电站，其中所述移动机器人包括：驱动单元，其包括左轮马达和右轮马达，用于使移动机器人行进；电池电压检测电路，用于以预定的时间间隔检测移动机器人的电池电压，和当检测的电池电压低于参考值时，输出充电请求信号；存储器，用于存储移动机器人的操作程序，并存储充电站和移动机器人之间的距离信息；微处理器，用于控制移动机器人的行进，计算充电站的方向，计算相距充电站的距离的信息，和控制移动机器人的全部部件。
根据本发明的又一个方面，提供了使机器人返回到充电站的方法，其中移动机器人包括位置信息计算单元和充电站返回处理单元，该方法包括步骤：a)在预定时间间隔检测移动机器人的电池电压，和当检测的电池电压低于参考值时，输出充电请求信号；b)使用至少两个定向天线检测从充电站输出的无线信号，计算充电站的方向信息和充电站与移动机器人之间的距离信息，并输出方向信息和距离信息，其中通过访问距离信息映射表以获得相应于通过至少两个定向天线输出的无线信号的检测时间差的距离信息来输出距离信息；c)使机器人返回到充电站，其中该充电站返回处理单元基于通过位置信息计算单元输出的方向信息和距离信息来允许移动机器人返回到充电站。
因此，本发明提供了用于移动机器人的位置计算***，其中，由于移动机器人检测通过无线信号源输出的无线信号，根据无线信号源位置计算方向信息，并利用定向天线之间的无线信号检测时间差计算距离信息，即使在移动机器人和无线信号源之间存在障碍物，也能够精确的计算无线信号源的位置。
此外，本发明提供了充电站返回***及其使用方法，其中，如果无线信号源是充电站，通过计算方向信息和距离信息，即使在移动机器人和充电站之间存在障碍物，也能够精确的计算充电站位置，并且当电池中的剩余的电力电平较低时，允许移动机器人有效的返回到充电站。
附图说明
从下面结合附图得到的详细描述中，将更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征和其他优点，在附图中：
图1是示例了根据本发明优选实施例的用于移动机器人的位置计算***的示意图；
图2是示例了作为图1的移动机器人的一个例子的清洁机器人的结构示意方框图；
图3是示例了图2的清洁机器人和无线信号源之间每个移动距离的无线信号检测时间差的示意图；
图4是示例了根据本发明优选实施例的用于移动机器人的充电站返回***的示意图；
图5是作为图4的充电站返回***中的移动机器人的一个例子的清洁机器人的结构示意方框图；和
图6是示例了根据本发明优选实施例的用于清洁机器人的充电站返回方法的示意流程图。
具体实施方式
现在，将结合参考附图详细描述本发明的优选实施例。
图1是示例了根据本发明优选实施例的用于移动机器人的位置计算***的示意图。
如该图所示，根据本发明优选实施例的用于移动机器人的位置计算***包括：安排在固定地点上的无线信号源10，用于连续的或周期的输出无线信号；和移动机器人100，其包括多个定向天线160，用于检测通过无线信号源10输出的无线信号，其中，移动机器人100通过由定向天线160检测的旋转角度来计算无线信号源10的方向，并使用定向天线160之间的无线信号检测时间差来计算距无线信号源10的距离。
无线信号源10是一种无线信号传输设备。例如，无线信号源10可以是用于无线通信中的接入点(AP)，并连同移动机器人100一起提供。最好是，将无线信号源10安装在定向天线160的相同高度上，以便允许定向天线160容易地检测无线信号源10，而且，例如，无线信号源10可以是移动机器人100的充电站。无线信号源10连续地或周期地以预定频率带宽输出无线信号。
移动机器人100至少包括两个定向天线160，用于检测通过无线信号源10输出的无线信号。移动机器人100每个时间间隔以预定的速度旋转，并经定向天线160检测无线信号。此外，根据本发明的移动机器人100仅通过经定向天线160检测无线信号，来计算无线信号源10的方向，以及移动机器人100和无线信号源10之间的距离。尽管常规的***通过对无线信号经过障碍物时被衰减和反射的总体情况进行建模，基于无线信号的强度来计算无线信号源的方向和距离，而根据本发明的***只通过检测无线信号来计算方向和距离。因此，根据本发明的***比常规的***能更快地执行操作处理。
图2是示例了作为图1的移动机器人的例子的清洁机器人的结构示意方框图。
如该图所示，根据本发明优选实施例的清洁机器人100包括常规清洁机器人的普通基础结构。除此之外，该清洁机器人包括：两个或更多的定向天线160，用于检测通过图1的无线信号源10输出的无线信号，它们被安装在清洁机器人100的前面上；存储器170，用于存储清洁机器人100的操作程序，包括距离信息映射表171和位置信息数据库172，其中距离信息映射表171被用于根据定向天线160之间的无线信号检测时间差来映射距离信息，位置信息数据库172存储有关清洁机器人100距无线信号源10的距离信息和方向信息；和微处理器150，用于控制清洁机器人100的全部部件，包括行进控制单元151，用于根据控制信号来控制清洁机器人100的行进。
首先，清洁机器人100的普通基础结构包括灰尘检测传感器。此外，普通的清洁机器人的基础结构进一步包括吸入单元110，用于吸入由灰尘检测传感器检测的灰尘或杂质；灰尘容纳单元120，用于容纳吸入单元110收集的灰尘或杂质；行进单元130，用于基于提供的控制信号来使清洁机器人100行进，其中行进单元130包括左轮马达131和右轮马达132；电池140，用于提供电源电压到吸入单元110和行进单元130；和微处理器150，用于控制上述的部件。将省略清洁机器人的普通基础结构的详细描述，因为这些都是公知的。
定向天线160是一种被设计通过在特定方向角度内形成射束而具有方向范围的天线。此外，定向天线160是一种天线，其被设计成通过将反射板附着到全向天线的后侧而只在特定方向中允许无线电波传播。
例如，应用于本发明的定向天线160可以是垂直波束宽度很窄的定向天线，其中垂直波束宽度是垂直平面中的半功率波束宽度。特别的是，优选地定向天线的垂直波束宽度低于20°。由于定向天线在相同平面中规则的安排多个半波偶极子，并提供相同的功率给每个偶极子，定向天线可以在期望的方向中具有灵敏的方向特性，并具有高增益。
定向天线160检测通过无线信号源10连续或周期的输出的具有预定频率带宽的无线信号，并把无线信号发射到微处理器150。
存储器170包括非易失性存储器，比如EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、闪存等等，能够写和读，并存储用于驱动清洁机器人100的操作程序和有关驱动的数据。根据本发明一个方面的存储器170包含距离信息映射表171和位置信息数据库172，其中距离信息映射表171用于根据定向天线160之间的无线信号检测时间差来映射距离信息，而位置信息数据库172存储有关清洁机器人100距无线信号源10的距离信息和方向信息。经微处理器150来控制访问存储在存储器170中的数据。
微处理器150控制清洁机器人100的全部部件，并包括：行进控制单元151，用于基于控制信号来控制驱动单元130的行进；和位置信息计算单元152，用于计算无线信号源10相对于清洁机器人100的距离信息和方向信息，并在位置信息数据库172中存储计算的距离信息和方向信息，其中位置信息计算单元152输出控制信号到行进控制单元151，以便每个时间间隔以预定的速度旋转清洁机器人100。此时，位置信息计算单元152基于由定向天线160检测的无线信号的旋转角度来计算方向信息，通过访问距离信息映射表171来计算清洁机器人100的距离信息，以便获得与通过定向天线160输出的无线信号的检测时间差相应的距离信息，并在位置信息数据库172中存储计算的方向信息和距离信息。
行进控制单元151控制行进单元130，该行进单元130用于根据通过清洁机器人100的操作程序输出的控制信号来使清洁机器人100行进。
位置信息计算单元152输出控制信号到行进控制单元151以使清洁机器人100以预定速度旋转，并在每个时间间隔计算清洁机器人100的位置。同时，位置信息计算单元152输出驱动命令到定向天线160。因此，基于行进控制单元151的控制，清洁机器人100旋转，并与此同时，定向天线160检测无线信号和根据检测结果来输出检测信号。
当位置信息计算单元152从多个定向天线160的任意一个接收检测信号时，位置信息计算单元152使用清洁机器人100的旋转角度来计算其中放置了无线信号源10的方向。与此同时，计算的方向信息被存储在存储器170的位置信息数据库172中，并当在下一个时间间隔计算无线信号源10的位置时，被设置为旋转开始方向。因此，通过使用先前计算的方向作为参考方向，能够快速的计算无线信号源10的位置。
此外，在位置信息计算单元152从多个定向天线160的任意一个接收方向信号之后，位置信息计算单元152测量到下一个定向天线输出检测信号所经过的时间。这是为了测量无线信号源10和清洁机器人100之间的距离。参考图3，下面将详细解释。
图3是示例了图2的清洁机器人和无线信号源之间的每个移动距离的无线信号检测时间差的示意图。
如该图所示，当两个检测信号之间的检测时间差很大时，则表示无线信号源10靠近清洁机器人100。原因是因为，当无线信号源10远离定向天线160时检测区域变宽，而当无线信号源10靠近定向天线160时检测区域变窄。就是说，在短距离中，由于电磁能量直线传播检测区域变窄，并因此，两个检测信号的时间差变大。
此外，当两个检测信号之间的检测时间差变小时，表示无线信号源10远离清洁机器人100。由于无线信号源10远离清洁机器人100，在定向天线160的检测区域中检测无线信号源10，并因此，两个检测信号的时间差是小的。
此外，经存储器170的距离信息映射表171来计算相应于通过定向天线160接收的检测时间差的距离信息。位置信息计算单元152计算通过定向天线160接收的检测时间差，并访问存储器170的距离信息映射表171以获得相应于检测时间差的距离信息。在此，距离信息映射表171是其中存储根据本发明的实验所获取的值的表。
位置信息计算单元152在位置信息数据库172中存储方向信息和距离信息，其中当清洁机器人100旋转时，经由定向天线160首次检测的旋转角度来计算无线信号源10的方向，并通过使用定向天线160之间的检测时间差来计算清洁机器人100和无线信号源10之间的距离。
由于清洁机器人100检测通过无线信号源10输出的无线信号，根据无线信号源10的位置计算方向信息，并使用定向天线160之间的无线信号检测时间差计算距离信息，即使清洁机器人100和无线信号源10之间存在障碍物，也能够精确的计算无线信号源的位置。
图4是示例了根据本发明优选实施例的用于移动机器人的充电站返回***的示意图。
如该图所示，根据本发明优选实施例的用于移动机器人的充电站返回***包括：充电站20，用于连续或周期的输出无线信号；和移动机器人100，其包括多个定向天线160，用于检测通过充电站20输出的无线信号，其中，当移动机器人100的电池140中的剩余的电力电平低于预定值时，使用定向天线160检测的无线信号源的方向和使用定向天线160之间的无线信号检测时间差，移动机器人100计算有关移动机器人100距充电站20的距离信息，并基于该距离信息返回到充电站20。
充电站20对提供驱动移动机器人100所需的电力的电池140充电，并包括发射由移动机器人100的定向天线160检测的无线信号的电路。充电站20连续的或周期的发射具有预定频率带宽的无线信号。将省略无线信号发射电路的详细描述，因为这是公知的。
现在，将参考图5解释根据本发明的作为一种类型的移动机器人的清洁机器人。
图5是示例了作为图4的充电站返回***中的移动机器人的例子的清洁机器人的结构示意方框图。
如该图所示，根据本发明实施例的清洁机器人100包括：驱动单元130，用于使清洁机器人100行进，其包括左轮马达131和右轮马达132；电池电压检测电路180，用于在每个时间间隔检测清洁机器人100中的电池140的电压，和当检测的电池电压低于参考值时输出充电请求信号；存储器170，用于存储清洁机器人100的操作程序，和包括距离信息映射表171，用于基于定向天线160之间的无线信号检测时间差来映射充电站20和清洁机器人100之间的距离；和微处理器150，用于控制清洁机器人100的全部部件，和包括行进控制单元151、位置信息计算单元152和充电站返回处理单元153，其中行进控制单元151基于控制信号来控制驱动单元130的行进，位置信息计算单元152输出控制信号到行进控制单元151，以便当接收到充电请求信号时在每个时间间隔以预定的速度旋转清洁机器人100，计算充电站相对于离开充电站20的清洁机器人100的距离信息和方向信息，并输出计算的距离信息和方向信息，而充电站返回处理单元153输出控制信号到行进控制单元152，以便基于通过位置信息计算单元152输出的所计算的距离信息和方向信息，使移动机器人返回到充电站。
将省略根据本发明的充电站返回***的移动机器人100的构造中与图2相同部件的描述。就是说，将描述图5的电池电压检测电路180和微处理器150，其中该电池电压检测电路180用于在每个时间间隔检测清洁机器人100中的电池140的电压，并且当检测的电池电压低于参考值时，输出充电请求信号。
电池电压检测电路100通过预定的电阻比率划分从电池140提供的电压，并输出划分的检测电压，其中电池140嵌入在清洁机器人100中并提供驱动电压给清洁机器人100。微处理器150根据通过电池电压检测电路180输出的检测电压的电平显示用于表示电池140的剩余电力电平的棒条。此外，电池电压检测电路180比较从电池140检测的电压和足够驱动清洁机器人100的并存储在存储器170中的参考电压值，当检测电压低于参考电压值时输出充电请求信号到微处理器150。
微处理器150控制清洁机器人100的全部部件，并包括行进控制单元151、位置信息计算单元152和充电站返回处理单元153，其中行进控制单元151基于控制信号来控制驱动单元130的行进，和位置信息计算单元152输出控制信号给行进控制单元151，以便当接收到充电请求信号时在每个时间间隔以预定的速度旋转清洁机器人100，并计算有关离开充电站20的清洁机器人100的方向信息，计算通过定向天线160接收的检测时间差，和访问存储器中的距离信息映射表171以获得相应于时间差的距离信息，并输出计算的距离信息和方向信息，而充电站返回处理单元153输出控制信号给行进控制单元151，以便使清洁机器人基于通过位置信息计算单元152输出的所计算的距离信息和方向信息返回到充电站20。
行进控制单元151根据通过清洁机器人100的操作程序输出的控制信号来控制用于使清洁机器人100行进的行进单元130。
位置信息计算单元152接收通过电池电压检测单元180输出的充电请求信号，输出控制信号给行进控制单元151，以便以预定速度旋转清洁机器人100，并在每个时间间隔计算清洁机器人100的位置。与此同时，位置信息计算单元152输出驱动命令到定向天线160。因此，基于行进控制单元151的控制，清洁机器人100旋转，并与此同时，定向天线160检测无线信号并根据检测结果输出检测信号。
当位置信息计算单元152从多个定向天线160的任何一个接收检测信号时，位置信息计算单元152使用清洁机器人100的旋转角度计算其中放置了充电站20的方向。此时，将计算的检测信息存储在存储器170的位置信息数据库172中，并在计算下一个时间间隔充电站20的位置时，将其设置为旋转开始方向。这样，通过使用先前计算的方向作为参考方向，能够快速的计算充电站的位置。
此外，在位置信息计算单元152从多个定向天线160的任意一个接收检测信号时，位置信息计算单元152测量到下一个定向天线输出检测信号所经过的时间。这是为了测量充电站20和清洁机器人100之间的距离。
位置信息计算单元152计算通过定向天线160接收的检测时间差，和访问存储器中的距离信息映射表171以获得相应于该时间差的距离信息。在此，距离信息映射表171是一个表，其存储根据本发明的实验所获得的值。
位置信息计算单元152输出方向信息和距离信息到充电站返回处理单元153，其中通过当清洁机器人100旋转时，经定向天线160首先检测的旋转角度来计算充电站20的方向，和通过使用定向天线160之间的检测时间差来计算清洁机器人100和充电站20之间的距离。
充电站返回处理单元153使用通过位置信息计算单元152输出的充电站20的计算的距离信息和方向信息，输出控制信号到行进控制单元151。因此，充电站返回处理单元153根据输入到行进控制单元151的控制信号来驱动行进单元130，并使清洁机器人返回到充电站20。
因此，由于清洁机器人100检测通过充电站20输出的无线信号，根据充电站位置计算方向信息，和使用定向天线160之间的无线信号检测时间差来计算距离信息，即使清洁机器人100和充电站20之间存在障碍物，也能够精确的计算充电站的位置，并使清洁机器人100有效的返回到充电站20。
图6是示例了根据本发明优选实施例的清洁机器人的充电站返回方法的示意流程图。
参考图6，首先，当用户输入了用于驱动其充满了电的清洁机器人的命令时，例如，用户输入位于清洁机器人100上的输入按钮或遥控器的输入按钮(S101)，操作程序根据驱动命令输出控制信号到行进控制单元151。接着，清洁机器人100开始在清洁区域中随机的行进，并通过驱动吸入单元110执行清洁功能(S103)。
接着，每个时间间隔，清洁机器人100的电池电压检测单元180检测电池140的电压，以便根据电池140中剩余的电力电平确定自动充电时间。电池电压检测单元180比较检测的电压与存储在存储器170中的参考电压值，并当检测的电压低于参考电压值时，输出充电请求信号到微处理器150的位置信息计算单元152。
微处理器150的位置信息计算单元152确定是否接收了充电请求信号(S105)，当接收了充电请求信号时，位置信息计算单元152输出控制信号给行进控制单元151，并且行进控制单元151使清洁机器人100以预定的速度旋转，以便计算清洁机器人100的位置。此外，位置信息计算单元152输出用于驱动定向天线160的命令(S107)。这样，清洁机器人100在行进控制单元151的控制下旋转，且与此同时，定向天线160检测无线信号并根据检测结果输出检测信号。
当位置信息计算单元152接收通过任何一个定向天线160输出的检测信号时(S109)，位置信息计算单元152使用清洁机器人100的旋转角度计算其中充电站20所定位的方向(S111)。
此外，在位置信息计算单元152从多个定向天线160的任何一个接收了检测信号时，位置信息计算单元152测量直到下一个定向天线输出方向信号所经过的时间(S113)。这是为了测量充电站20和清洁机器人100之间的距离。
接着，位置信息计算单元152计算通过定向天线160接收的检测时间差，并访问存储器170中的距离信息映射表171，以获得对应于该时间差的距离信息(S115)。在此，距离信息映射表是一个表，其存储了根据本发明的实验所获得的值。
接下来，位置信息计算单元152输出方向信息和距离信息到充电站返回处理单元153，其中通过当清洁机器人100旋转时经定向天线160首先检测的旋转角度来计算充电站20的方向，并通过使用定向天线160之间的检测时间差来计算清洁机器人100和充电站20之间的距离(S117)。
接着，充电站返回处理单元153使用通过位置信息计算单元152输出的所计算的充电站20的距离信息和方向信息，输出控制信号给行进控制单元151。这样，充电站返回处理单元153根据输入到行进控制单元151的控制信号来驱动该驱动单元130，并使清洁机器人返回到充电站20(S119)。
从上述内容显而易见，本发明提供了用于移动机器人的位置计算***，其中，由于移动机器人检测通过无线信号源输出的无线信号，根据该无线信号源位置计算方向信息，和使用定向天线之间的无线信号检测时间差来计算距离信息，即使移动机器人和无线信号源之间存在障碍物，也能够精确的计算无线信号源的位置。
此外，本发明提供了充电站返回***及其使用方法，其中，如果无线信号源是充电站，通过计算方向信息和距离信息，即使移动机器人和充电站之间存在障碍物，也能够精确的计算充电站位置，并当电池中的剩余电力电平较低时，使移动机器人有效的返回到充电站。
尽管出于示例目的已经公开了本发明的优选实施例，本领域技术人员应该清楚，在不脱离所附权利要求所公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、添加和替换是可能的。

Claims (10)

1.一种用于移动机器人的位置计算***，包括：
无线信号源(10)，用于连续地或周期地输出无线信号；和
移动机器人(100)，其包括多个定向天线(160)，用于检测通过无线信号源(10)输出的无线信号，其中，移动机器人(100)通过经定向天线(160)检测的旋转角度来计算无线信号源(10)的方向，并使用定向天线(160)之间的无线信号检测时间差来计算距无线信号源(10)的距离，其中所述移动机器人包括：
驱动单元(130)，其包括左轮马达(131)和右轮马达(132)，用于使移动机器人(100)行进；
存储器(170)，用于存储移动机器人(100)的操作程序，并存储无线信号源(10)和移动机器人(100)之间的距离信息和方向信息；以及
微处理器(150)，用于控制移动机器人(100)的行进，计算移动机器人(100)的位置信息和控制移动机器人(100)的全部部件。
2.如权利要求1所述的位置计算***，其中该存储器包括：
距离信息映射表(171)，用于根据定向天线(160)之间的无线信号检测时间差来映射距离信息；和
位置信息数据库(172)，用于存储无线信号源(10)和移动机器人(100)之间的距离信息和方向信息。
3.如权利要求2所述的位置计算***，其中该微处理器包括：
行进控制单元(151)，用于基于控制信号来控制驱动单元(130)的运行；和
位置信息计算单元(152)，用于输出控制信号到行进控制单元，以便以预定的速度在每个时间间隔内旋转移动机器人(100)，其中，该位置信息计算单元(152)基于移动机器人(100)的旋转角度来计算无线信号源(10)的方向信息，通过访问距离信息映射表(171)以获得相应于通过定向天线(160)输出的无线信号的检测时间差的距离信息来计算距离信息，并在位置信息数据库(172)中存储计算的距离信息和方向信息。
4.如权利要求1所述的位置计算***，其中该无线信号源(10)是用于移动机器人(100)的充电站(20)。
5.一种使移动机器人返回到充电站的***，该***包括：：
充电站(20)，用于连续地或周期地输出无线信号；和
移动机器人(100)，其至少包括两个定向天线(160)，用于检测通过充电站(20)输出的无线信号，其中，当移动机器人(100)的电池(140)中的剩余的电力电平低于预定值时，移动机器人(100)使用由定向天线(160)检测的充电站(20)的方向和使用定向天线(160)之间的无线信号检测时间差，计算有关与充电站(20)分离的移动机器人(100)的距离信息，并基于该距离信息返回到充电站(20)，其中所述移动机器人(100)包括：
驱动单元(130)，其包括左轮马达(131)和右轮马达(132)，用于使移动机器人(100)行进；
电池电压检测电路(180)，用于以预定的时间间隔检测移动机器人(100)的电池电压，和当检测的电池电压低于参考值时，输出充电请求信号；
存储器(170)，用于存储移动机器人(100)的操作程序，并存储充电站(20)和移动机器人(100)之间的距离信息；和
微处理器(150)，用于控制移动机器人(100)的行进，计算充电站(20)的方向，计算相距充电站(20)的距离的信息，和控制移动机器人(100)的全部部件。
6.如权利要求5所述的***，其中该存储器(170)包括距离信息映射表(171)，用于根据定向天线(160)之间的无线信号检测时间差来映射充电站(20)和移动机器人(100)之间的距离。
7.如权利要求5所述的***，其中该微处理器(150)包括：
行进控制单元(151)，用于基于控制信号来控制驱动单元(130)的运行；
位置信息计算单元(152)，用于当接收充电请求信号时，输出控制信号到行进控制单元(151)以便以预定的速度在每个时间间隔内旋转移动机器人(100)，其中，该位置信息计算单元(152)基于移动机器人(100)的旋转角度来计算无线信号源(10)的方向信息，通过访问距离信息映射表(171)以便获得与通过定向天线(160)输出的无线信号的检测时间差对应的距离信息，计算距离信息，并输出所计算的方向信息和距离信息；和
充电站返回处理单元(153)，用于输出控制信号到行进控制单元(151)，以便使移动机器人(100)利用通过位置信息计算单元(152)计算的方向信息和距离信息返回到充电站(20)。
8.一种使移动机器人返回到充电站的方法，其中该移动机器人包括位置信息计算单元和充电站返回处理单元，该方法包括步骤：
a)在预定时间间隔检测移动机器人的电池电压，和当检测的电池电压低于参考值时，输出充电请求信号；
b)使用至少两个定向天线检测从充电站输出的无线信号，计算充电站的方向信息和充电站与移动机器人之间的距离信息，并输出方向信息和距离信息，其中通过访问距离信息映射表以获得相应于通过至少两个定向天线输出的无线信号的检测时间差的距离信息来输出距离信息；和
c)使机器人返回到充电站，其中该充电站返回处理单元基于通过位置信息计算单元输出的方向信息和距离信息来允许移动机器人返回到充电站。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述步骤b)包括输出控制信号到行进控制单元，以便当接收了充电请求信号时，在每个时间间隔以预定的速度旋转移动机器人。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述步骤b)包括：
计算方向信息和输出所计算的方向信息，其中位置信息计算单元基于移动机器人的旋转角度来计算无线信号源的方向信息。
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