DE102017008917A1 - Method for locating a mobile robot - Google Patents

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Abstract

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Lokalisieren eines mobilen Roboters (10) in einem Bezugssystem, umfasst die, insbesondere wiederholten und/oder online durchgeführten, Schritte:- Erfassen (S10) einer Umgebungskontur; und- Ermitteln (S20) einer Pose des Roboters relativ zu dem Bezugssystem in Abhängigkeit von, insbesondere einem Unterschied zwischen, der erfassten Umgebungskontur (21) und einem Grundriss eines Gebäudes (20), der relativ zu dem Bezugssystem vorgegeben ist.A method according to the invention for locating a mobile robot (10) in a reference system comprises the steps, in particular repeated and / or online, of: - acquiring (S10) an environmental contour; and determining (S20) a pose of the robot relative to the frame of reference as a function of, in particular a difference between, the detected surrounding contour (21) and a floor plan of a building (20) which is predetermined relative to the frame of reference.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lokalisieren eines mobilen Roboters, ein Steuermittel zum Steuern eines mobilen Roboters sowie ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens und einen mobilen Roboter mit dem Steuermittel.The present invention relates to a method for locating a mobile robot, a control means for controlling a mobile robot and a computer program product for carrying out the method and a mobile robot with the control means.

Insbesondere für eine flexiblere Automatisierung sollen mobile Roboter in Gebäuden lokalisiert werden.In particular for a more flexible automation mobile robots are to be located in buildings.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lokalisieren eines mobilen Roboters in einem Gebäude zu verbessern.An object of the present invention is to improve the location of a mobile robot in a building.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 12 -14 stellen ein Steuermittel bzw. Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens bzw. einen mobilen Roboter mit einem hier beschriebenen Steuermittel unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.This object is achieved by a method having the features of claim 1. Claims 12-14 protect a control or computer program product for carrying out a method or a mobile robot described here with a control means described here. The subclaims relate to advantageous developments.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Lokalisieren eines mobilen Roboters in einem Bezugssystem die, in einer Ausführung mehrfach wiederholten und/oder online bzw. während einer Bewegung des Roboters durchgeführten, Schritte auf: (jeweils)

  • - Erfassen einer Kontur einer Umgebung des mobilen Roboters („Umgebungskontur“); und
  • - Ermitteln einer Pose des Roboters relativ zu dem Bezugssystem auf Basis bzw. in Abhängigkeit von dieser erfassten Umgebungskontur und einem Grundriss eines Gebäudes, welcher relativ zu dem Bezugssystem vorgegeben ist, in einer Ausführung auf Basis bzw. in Abhängigkeit von einem Unterschied zwischen dieser erfassten Umgebungskontur und dem Grundriss, insbesondere auf Basis bzw. in Abhängigkeit von einem Vergleich dieser erfassten Umgebungskontur und bzw. mit dem Grundriss.
According to one embodiment of the present invention, a method for locating a mobile robot in a reference system comprises the steps, repeated in an embodiment and / or performed online or during a movement of the robot:
  • - detecting a contour of an environment of the mobile robot ("surrounding contour"); and
  • Determining a pose of the robot relative to the reference system on the basis of this detected environmental contour and a floor plan of a building, which is predetermined relative to the reference system, in an embodiment based on a difference between this detected environmental contour and the floor plan, in particular based on or in dependence on a comparison of this detected environmental contour and / or with the floor plan.

Einer Ausführung der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, Gebäudegrundrisse, die mit hoher Wahrscheinlichkeit konstante erfassbare Konturen, insbesondere (Gebäude)Wände oder dergleichen, aufweisen bzw. beschreiben, zu nutzen, um den Roboter in einem, insbesondere gebäude(grundriss)festen, Bezugssystem besser, insbesondere präzise(r) und/oder robuster, zu lokalisieren.One embodiment of the present invention is based on the idea of using building floor plans which are highly likely to have constant detectable contours, in particular (building) walls or the like, in order to fix the robot in a, in particular building (floor plan), reference system better, in particular precise (r) and / or robust, to locate.

Der mobile Roboter weist in einer Ausführung eine mobile Plattform, in einer Weiterbildung ein, insbesondere omnidirektionales, Fahrwerk, insbesondere ein Fahrwerk mit lenkbaren und/oder Mecanum-Rädern, Raupen, Ketten oder dergleichen, auf.In one embodiment, the mobile robot has a mobile platform, in a further development, in particular an omnidirectional, chassis, in particular a chassis with steerable and / or mecanum wheels, caterpillars, chains or the like.

Hierdurch kann in einer Ausführung eine vorteilhafte Beweglichkeit zur Verfügung gestellt werden.As a result, in one embodiment, an advantageous mobility can be provided.

In einer Ausführung weist der mobile Roboter wenigstens einen Roboterarm mit wenigstens drei, insbesondere wenigstens sechs, in einer Ausführung wenigstens sieben, insbesondere elektrisch, in einer Ausführung elektromotorisch, aktuierbaren bzw. aktuierten Gelenken bzw. Achsen auf.In one embodiment, the mobile robot has at least one robot arm with at least three, in particular at least six, in one embodiment at least seven, in particular electrically, in one embodiment electromotive, actuatable or actuated joints or axes.

Hierdurch können in einer Ausführung die Einsatzmöglichkeiten des mobilen Roboters erweitert werden.As a result, in one embodiment, the capabilities of the mobile robot can be extended.

Das Bezugssystem weist in einer Ausführung wenigstens, insbesondere genau, zwei Positionskoordinaten und/oder wenigstens, insbesondere genau, eine Orientierungskoordinate auf. Es ist in einer Ausführung gebäudefest (definiert).In one embodiment, the reference system has at least, in particular exactly, two position coordinates and / or at least, in particular exactly, an orientation coordinate. It is building-defined (defined) in one execution.

Entsprechend beschreibt in einer Ausführung eine Pose des mobilen Roboters eine, in einer Ausführung ein-, zwei- oder dreidimensionale und/oder kartesische, Position und/oder eine, insbesondere ein-, zwei- oder dreidimensionale, Orientierung des Roboters, insbesondere seiner mobilen Plattform, relativ zu dem Bezugssystem.Accordingly, in one embodiment, a pose of the mobile robot describes, in one embodiment, one, two or three dimensional and / or Cartesian position and / or one, in particular one, two or three dimensional, orientation of the robot, in particular its mobile platform , relative to the frame of reference.

Unter einem Lokalisieren in einem Bezugssystem wird entsprechend insbesondere die Ermittlung einer (aktuellen) Pose relativ zu dem Bezugssystem verstanden.A localization in a reference system is accordingly understood in particular as the determination of a (current) pose relative to the reference system.

In einer Ausführung wird die bzw. werden eine oder mehrere der Pose(n jeweils) auf Basis bzw. in Abhängigkeit von einer Koppelnavigation, insbesondere Odometrie, ermittelt bzw. zusätzlich zur erfassten Umgebungskontur und dem Grundriss auch eine Koppelnavigation bzw. Odometrie zum Lokalisieren des mobilen Roboters verwendet bzw. berücksichtigt.In one embodiment, the one or more of the pose (n respectively) is determined on the basis of or in dependence on a dead reckoning, in particular odometry, or in addition to the detected environmental contour and the floor plan also a dead reckoning or odometry for locating the mobile Robot used or considered.

Hierzu werden in einer Weiterbildung Bewegungen bzw. Posendifferenzen des Roboters mithilfe von erfassten Bewegungen seiner mobilen Plattform, insbesondere Radumdrehungen oder dergleichen, erfasst.For this purpose, in a further development, movements or position differences of the robot are detected by means of detected movements of its mobile platform, in particular wheel revolutions or the like.

Durch die zusätzliche Berücksichtigung einer Koppelnavigation, insbesondere Odometrie, kann in einer Ausführung die Präzision der Lokalisierung (weiter) verbessert bzw. umgekehrt durch die zusätzliche Berücksichtigung von (Unterschieden bzw. Vergleichen von) erfassten Umgebungskonturen und dem Grundriss insbesondere eine Drift einer Koppelnavigation vorteilhaft kompensiert werden.By additionally considering a dead reckoning, in particular odometry, in one embodiment the precision of the localization can be (further) improved or vice versa by the additional consideration of (differences or comparisons of) detected environmental contours and the floor plan in particular a drift of dead reckoning can be advantageously compensated ,

Entsprechend wird die bzw. werden eine oder mehrere mittels Koppelnavigation ermittelte(n) Pose(n) des Roboters in einer Ausführung (jeweils) auf Basis bzw. in Abhängigkeit von der erfassten Umgebungskontur und dem Grundriss, insbesondere auf Basis bzw. in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen der erfassten Umgebungskontur und dem Grundriss, insbesondere auf Basis bzw. in Abhängigkeit von dem Vergleich der erfassten Umgebungskontur und bzw. mit dem Grundriss, korrigiert. Correspondingly, the one or more pose (s) of the robot determined by dead reckoning becomes in one embodiment (respectively) based on or depending on the detected surrounding contour and the layout, in particular based on or depending on the Difference between the detected environmental contour and the floor plan, in particular on the basis of or depending on the comparison of the detected environmental contour and / or with the floor plan corrected.

In einer Ausführung wird die bzw. werden eine oder mehrere mittels Koppelnavigation ermittelte(n) Pose(n) hierzu (jeweils) so verändert, insbesondere verschoben und/oder -dreht, dass eine Abweichung zwischen einer in dieser Koppelnavigations-Pose erfassten Umgebungskontur, insbesondere relativ zur Koppelnavigations-Pose, und einem entsprechenden Teil des Grundrisses bzw. dessen Kontur relativ zur korrigierten Pose, in einer Ausführung im Mittel, reduziert, in einer Ausführung minimiert, wird.In one embodiment, the one or more pose (s) determined by dead reckoning is (are) changed (in particular), in particular displaced and / or rotated, such that there is a deviation between an environmental contour detected in this co-pose pose relative to the dead reckoning pose, and a corresponding part of the ground plan or its contour relative to the corrected pose, in one embodiment on average, reduced, minimized in one embodiment.

In einer Ausführung wird eine aktuelle Pose des Roboters relativ zu dem Bezugssystem auf Basis bzw. in Abhängigkeit von zuvor angefahrenen Posen, in einer Ausführung Posen, die mittels bzw. auf Basis von Koppelnavigation und/oder in Abhängigkeit von, insbesondere Unterschieden zwischen, insbesondere Vergleichen von, erfassten Umgebungskonturen und dem Grundriss ermittelt, insbesondere korrigiert, worden sind, ermittelt.In one embodiment, a current pose of the robot relative to the frame of reference is based on or in response to previously approached poses, in one embodiment poses based on dead reckoning and / or in dependence of, in particular differences between, in particular comparisons from, detected environmental contours and the floor plan determined, in particular corrected, have been determined.

Durch eine (Mit)Berücksichtigung früherer Posen können in einer Ausführung vorteilhaft lokale Messfehler kompensiert werden.By (previous) consideration of previous poses, local measurement errors can advantageously be compensated for in one embodiment.

In einer Ausführung wird eine Trajektorie bzw. Folge mit zuvor angefahrenen Posen relativ zu dem Bezugssystem und der aktuellen Pose in Abhängigkeit von einem Gütekriterium ermittelt, das eine Norm bzw. Gütefunktion, insbesondere Summen- und/oder Betragsnorm, in einer Ausführung Quadratsumme, von Abweichungen von Posen der Trajektorie zu mittels Koppelnavigation und/oder in Abhängigkeit von, insbesondere Unterschieden zwischen, insbesondere Vergleichen von, erfassten Umgebungskonturen und dem Grundriss ermittelten, insbesondere korrigierten, Posen und/oder von Abweichungen von Posendifferenzen der Trajektorie zu mittels Koppelnavigation ermittelten Posendifferenzen aufweist.In one embodiment, a trajectory or sequence with previously approached poses relative to the frame of reference and the current pose is determined as a function of a quality criterion that includes a norm or quality function, in particular sum and / or magnitude norm, in a quadratic sum implementation, of deviations from poses the trajectory to by means of dead reckoning and / or as a function of, in particular differences between, in particular comparisons of, detected environmental contours and the floor plan determined, in particular corrected, poses and / or deviations of position differences of the trajectory to determined by dead reckoning position differences has.

Durch eine solche Trajektorie mit der aktuellen Pose, insbesondere als Endpunkt, können in einer Ausführung frühere Posen besonders vorteilhaft berücksichtigt und somit lokale Messfehler besonders vorteilhaft kompensiert werden.By means of such a trajectory with the current pose, in particular as the end point, earlier poses can be taken into account in an embodiment particularly advantageously and thus local measurement errors can be compensated particularly advantageously.

In einer Ausführung wird die Trajektorie bzw. deren Posen jeweils so aktualisiert bzw. angepasst, dass die Trajektorie zuvor angefahrene, mittels Koppelnavigation und/oder in Abhängigkeit von, insbesondere Unterschieden zwischen, insbesondere Vergleichen von, erfassten Umgebungskonturen und dem Grundriss ermittelte, insbesondere korrigierte, Posen einerseits und mittels Koppelnavigation ermittelte Posendifferenzen andererseits im Sinne der Norm bzw. Gütefunktion möglichst gut approximiert, gegebenenfalls unter Berücksichtigung, insbesondere Gewichtung, weiterer Gütefunktionen des Gütekriteriums.In one embodiment, the trajectory or its poses is respectively updated or adapted such that the trajectory previously determined, determined by means of dead reckoning and / or as a function of, in particular differences between, in particular comparisons of, detected environmental contours and the floor plan, in particular corrected, On the one hand, and on the other hand, position differences determined by means of dead-reckoning are approximated as well as possible in the sense of the standard or quality function, optionally taking into account, in particular weighting, further quality functions of the quality criterion.

Anschaulich gesprochen werden Posen der Trajektorie sozusagen zum Einen durch virtuelle Federn an zuvor ermittelten Posen gefesselt und zum Anderen Posen der Trajektorie durch virtuelle Federn aneinander gefesselt, die die Differenz dieser Posen auf mittels Koppelnavigation ermittelte Posendifferenzen einzustellen suchen, wobei sich die Trajektorie dann durch ein Kräftegleichgewicht dieser virtuellen Federn ergibt.Speaking poses of trajectory are so to speak tied to previously determined poses by virtual feathers and tied to the other poses the trajectory by virtual springs, which seek to adjust the difference of these poses on determined by dead reckoning position differences, the trajectory is then by an equilibrium of forces this virtual feathers yields.

Dabei werden in einer Ausführung mittels Koppelnavigation ermittelte Posendifferenzen zwischen (zeitlich) aufeinanderfolgend(erfasst)en Posen berücksichtigt.In this case, position differences between (temporally) consecutive (detected) poses determined in a design by means of dead reckoning are taken into account.

Zusätzlich oder alternativ kann in einer Ausführung die aktuelle Pose anschaulich gesprochen sozusagen durch eine virtuelle Federn einerseits an eine mittels Koppelnavigation und/oder in Abhängigkeit von, insbesondere einem Unterschied zwischen, insbesondere einem Vergleich von, einer in der aktuellen Pose erfassten Umgebungskontur und dem Grundriss ermittelte Pose und andererseits durch virtuelle Federn an Posen der Trajektorie in der Nähe gefesselt werden.Additionally or alternatively, in one embodiment, the current pose can be graphically spoken, so to speak, by virtue of a virtual feathering, on the one hand, by means of dead reckoning and / or depending on, in particular a difference between, in particular a comparison of, an environmental contour captured in the current pose and the floor plan Pose and on the other hand be bound by virtual feathers on poses of the trajectory in the vicinity.

Entsprechend wird in einer Ausführung die aktuelle Pose in Abhängigkeit von Posen der Trajektorie und mit diesen verknüpften Posen, insbesondere den diesen Posen der Trajektorie zugrundeliegenden mittels Koppelnavigation ermittelten bzw. Koppelnavigations-Posen, ermittelt, deren Abstand zu einer aktuell, insbesondere mittels Koppelnavigation und/oder in Abhängigkeit von, insbesondere einem Unterschied zwischen, insbesondere einem Vergleich von, einer erfassten Umgebungskontur und dem Grundriss ermittelten, insbesondere korrigierten, Pose jeweils einen vorgegebenen Höchstabstand unterschreitet, falls die Anzahl dieser Posen der Trajektorie bzw. der mit diesen verknüpften Posen eine vorgegebene Mindestanzahl überschreitet.Accordingly, in one embodiment, the current pose is determined as a function of poses of the trajectory and poses associated therewith, in particular the coupling navigation based on these poses of the trajectory, their distance to a current, in particular via dead reckoning and / or depending on, in particular a difference between, in particular a comparison of, a detected surrounding contour and the floor plan determined, in particular corrected, pose each falls below a predetermined maximum distance, if the number of these poses the trajectory or the associated poses exceeds a predetermined minimum number ,

In einer Weiterbildung wird hierzu analog zur vorstehend erläuterten Anpassung der Trajektorie die aktuelle Pose in Abhängigkeit von einem Gütekriterium ermittelt, das eine Norm bzw. Gütefunktion, insbesondere Summen- und/oder Betragsnorm, in einer Ausführung Quadratsumme, der Abweichung der aktuellen Pose zur aktuell mittels Koppelnavigation und/oder in Abhängigkeit von, insbesondere einem Unterschied zwischen, insbesondere einem Vergleichen von, einer aktuell erfassten Umgebungskontur und dem Grundriss ermittelten, insbesondere korrigierten, Pose und/oder von Abweichungen zwischen Differenzen von Posen der Trajektorie zur aktuellen Pose und Differenzen der entsprechenden mittels Koppelnavigation ermittelten Posen aufweist.In a further development, the current pose is determined as a function of a quality criterion analogous to the adjustment of the trajectory explained above, which is a standard or quality function, in particular summation and / or magnitude norm, in one embodiment, the sum of squares, the deviation of the current pose for currently using dead reckoning and / or depending on, in particular a difference between, in particular a comparison of, a currently detected environmental contour and the floor plan determined, in particular corrected pose and / or deviations between differences of poses of the trajectory to the current pose and has differences in the corresponding poses detected by dead reckoning.

In einer Ausführung wird bzw. ist der Grundriss auf Basis von Architektur- und/oder CAD-Daten, insbesondere also Architektur-CAD-Daten vorgegeben, er kann insbesondere solche Daten aufweisen, in einer Ausführung hieraus bestehen.In one embodiment, the floor plan is or is predefined on the basis of architectural and / or CAD data, in particular therefore architectural CAD data, and in particular can have such data, in one embodiment thereof.

Solche Grundrisse bzw. Daten können in der Regel leicht beschafft werden und stimmen im Allgemeinen sehr gut mit dem tatsächlichen Gebäude bzw. dessen Struktur, insbesondere Wänden, überein. In einer Ausführung kann der Grundriss des Gebäudes der Grundriss eines Erd-, unteren bzw. Unter- oder oberen bzw. Obergeschosses bzw. -stockwerks des Gebäudes sein.Such floor plans or data can usually be easily procured and generally agree very well with the actual building or its structure, in particular walls. In one embodiment, the floor plan of the building may be the floor plan of a ground floor, lower floor, upper floor or upper floor of the building.

Zusätzlich oder alternativ kann der Grundriss in einer Ausführung, insbesondere vorab bzw. vor dem erfindungsgemäßen Lokalisieren, mithilfe des mobilen Roboters, insbesondere durch den bzw. von dem mobilen Roboter selbst, erfasst bzw. vorgegeben werden bzw. sein, er kann insbesondere eine, in einer Ausführung zuvor bzw. vorab bzw. vor dem erfindungsgemäßen Lokalisieren, mithilfe des mobilen Roboters, insbesondere durch den bzw. von dem mobilen Roboter selbst, erstellte bzw. robotererstellte Karte oder ein(en) Teil hiervon aufweisen, insbesondere sein.Additionally or alternatively, the floor plan in one embodiment, in particular in advance or before the localization according to the invention, can be detected or specified by means of the mobile robot, in particular by or by the mobile robot itself, in particular one, in an embodiment before or before or before the localization according to the invention, by means of the mobile robot, in particular by or by the mobile robot itself, created or robotererte card or a part thereof, in particular be.

Solche robotererstellte Karten bzw. Grundrisse können in einer Ausführung vorteilhaft auch ohne Architektur- bzw. CAD-Daten vorgegeben werden.Such robot-generated maps or floor plans can be given in an embodiment advantageously without architectural or CAD data.

Entsprechend kann ein bzw. der Grundriss im Sinne der vorliegenden Erfindung in einer Ausführung, insbesondere theoretisch(vorgeben)e bzw. geplante, Wände, Tür(öffnung)en oder dergleichen aufweisen, in einer Weiterbildung hieraus bestehen, insbesondere also ein Grundriss im engeren architektonischen Sinne sein. Gleichermaßen kann ein Grundriss im Sinne der vorliegenden Erfindung in einer Ausführung zusätzlich oder alternativ, insbesondere vorab mithilfe des bzw. durch den bzw. von dem mobilen Roboter(s) erfasste, Grenzen von, insbesondere freien, Räumen bzw. Flächen, insbesondere Bodenflächen, aufweisen, in einer Weiterbildung hieraus bestehen, insbesondere also Konturen von Wänden sowie (anderen) Hindernissen, insbesondere Möbelstücken oder dergleichen, die in einer Ausführung vorab mithilfe des bzw. durch den bzw. von dem mobilen Roboter(s) erfasst worden sind. Auch solche Grenzen werden somit vorliegend zur kompakteren Darstellung als Grundriss im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet.Accordingly, one or the ground plan in the sense of the present invention in an embodiment, in particular theoretically (pretend) e or planned, walls, door (s) or the like, in a further development thereof, in particular a floor plan in the narrow architectural Be meaning. Likewise, a plan in the sense of the present invention in an embodiment additionally or alternatively, in particular by means of or by the mobile robot (s) detected, borders of, in particular free, spaces or surfaces, in particular floor surfaces have , consist in a development thereof, in particular thus contours of walls and (other) obstacles, in particular pieces of furniture or the like, which have been detected in advance in an embodiment with or by the mobile robot (s). Even such boundaries are thus referred to herein for compact presentation as a floor plan in the context of the present invention.

In einer Ausführung wird/werden die Umgebungskontur(en jeweils) berührungslos, insbesondere optisch, in einer Ausführung mittels Laser, und/oder mittels Abstandsmessung, insbesondere also mittels eines LiDAR-Systems mit einem oder mehreren Lasersensoren erfasst.In one embodiment, the surrounding contour (s in each case) is / are detected without contact, in particular optically, in an embodiment by means of a laser, and / or by means of distance measurement, ie in particular by means of a LiDAR system with one or more laser sensors.

Hierdurch können sie in einer Ausführung präzise, rasch und/oder berührungslos erfasst werden.As a result, they can be detected in a precise, fast and / or contactless manner.

In einer Ausführung werden erfasste Umgebungskonturen unterschiedlich gewichtet berücksichtigt, insbesondere bei der Korrektur von Koppelnavigations-Posen. Zusätzlich oder alternativ werden in einer Ausführung Posen der Trajektorie und/oder, insbesondere korrigierte, Koppelnavigations-Posen unterschiedlich gewichtet berücksichtigt, insbesondere bei der Ermittlung der aktuellen Pose und/oder Ermittlung bzw. Erstellung oder Aktualisierung der Trajektorie und/oder Karte. Hierzu können in einer Weiterbildung jeweils Kovarianzen dieser Größen verwendet werden.In one embodiment, acquired environmental contours are considered differently weighted, especially in the correction of dead reckoning poses. Additionally or alternatively, in one embodiment, poses of the trajectory and / or, in particular corrected, dead reckoning poses are taken into account differently weighted, in particular in the determination of the current pose and / or determination or creation or updating of the trajectory and / or map. For this purpose, covariances of these sizes can be used in a further development.

Hierdurch können in einer Ausführung Abweichungen zwischen dem Grundriss des Gebäudes und der aktuellen Situation, beispielsweise zusätzlichen Gegenständen, wenigstens teilweise verdeckten Wänden oder dergleichen, vorteilhaft berücksichtigt werden.As a result, deviations between the ground plan of the building and the current situation, for example additional objects, at least partially hidden walls or the like, can advantageously be taken into account in one embodiment.

In einer Ausführung wird auf Basis der erfassten Umgebungskontur(en) (auch) eine Kollisionsüberwachung des mobilen Roboters durchgeführt, in einer Ausführung eine Kollisionsreaktion, insbesondere ein Stop und/oder eine Ausweich-, insbesondere Rückzugbewegung, durchgeführt, wenn ein Abstand des Roboters zu einer erfassten Umgebungskontur einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.In one embodiment, a collision monitoring of the mobile robot (also) is carried out on the basis of the detected environmental contour (s), in one embodiment, a collision reaction, in particular a stop and / or an evasion, in particular retreat, performed when a distance of the robot to a detected ambient contour falls below a predetermined limit.

Zusätzlich oder alternativ wird in einer Ausführung mittels der Erfassung der Umgebungskontur eine bzw. die, insbesondere bezugssystemfeste, Karte erstellt oder aktualisiert, insbesondere eine simultane Lokalisierung und Kartenerstellung bzw. - aktualisierung (SLAM) durchgeführt.Additionally or alternatively, in one embodiment, by means of the detection of the surrounding contour, one or more, in particular reference-frame-fixed, card is created or updated, in particular a simultaneous localization and map creation or update (SLAM) is performed.

Hierdurch kann ein Umgebungskonturerfassungssystem in einer Ausführung jeweils, insbesondere in Kombination, vorteilhaft mehrere Funktionalitäten integrieren bzw. ein bereits zur Kollisionsüberwachung bzw. Lokalisierung genutztes System in einer zusätzlichen Funktionalität eingesetzt werden. Durch eine solche Kartenerstellung bzw. -aktualisierung, insbesondere -erweiterung, („robotic mapping“) können zudem Abweichungen zwischen dem theoretischen bzw. zuvor erfassten Grundriss des Gebäudes und der aktuellen Situation, beispielsweise zusätzlichen oder verschobenen Gegenständen, wenigstens teilweise verdeckten Wänden oder dergleichen, berücksichtigt werden.As a result, an ambient contour acquisition system in one embodiment, in particular in combination, can advantageously integrate a plurality of functionalities or a system already used for collision monitoring or localization can be used in an additional functionality. By such a map creation or update, in particular -weiterung, ("robotic mapping") In addition, deviations between the theoretical or previously recorded ground plan of the building and the current situation, for example additional or displaced objects, at least partially hidden walls or the like, can be taken into account.

Indem in einer Ausführung einerseits mittels der Erfassung der Umgebungskontur(en) eine bezugssystemfeste Karte erstellt bzw. aktualisiert und andererseits Pose(n) des Roboters relativ zu dem Bezugssystem in Abhängigkeit von, insbesondere (einem) Unterschied(en) zwischen, insbesondere Vergleich(en) von, erfassten Umgebungskontur(en) und dem Grundriss ermittelt werden, wird in einer Ausführung der Grundriss mit der erstellten Karte augmentiert bzw. die mithilfe des mobilen Roboters vorab erfasste bzw. vorgegebene Karte aktualisiert, insbesondere erweitert.In one embodiment, on the one hand, by means of the detection of the surrounding contour (s), creating and updating a reference system-fixed map and, on the other hand, pose (s) of the robot relative to the reference system as a function of, in particular (a) difference (s) between, in particular comparison (s In one embodiment, the floor plan with the created map is augmented or the map pre-recorded or predefined with the aid of the mobile robot is updated, in particular extended, by means of the acquired environmental contour (s) and the floor plan.

Der mobile Roboter kann in einer Ausführung auf Basis der erfindungsgemäßen Lokalisierung vorteilhaft überwacht werden, mit anderen mobilen Robotern und/oder Einrichtungen wie beispielsweise Arbeits- und/oder Ablagestationen kommunizieren oder dergleichen. In einer Ausführung wird der Roboter auf Basis des Grundrisses und/oder der Karte navigiert, in einer Weiterbildung, insbesondere online, eine Bahnplanung durchgeführt und/oder eine Bewegung des Roboters gesteuert.The mobile robot can advantageously be monitored in an embodiment based on the localization according to the invention, communicate with other mobile robots and / or devices such as work and / or storage stations or the like. In one embodiment, the robot is navigated on the basis of the floor plan and / or the map, in a development, in particular online, carried out a path planning and / or controlled a movement of the robot.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein Steuermittel zum Steuern des mobilen Roboters, insbesondere hard- und/oder software-, insbesondere programmtechnisch, zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet und/oder weist auf:

  • - Mittel zum Erfassen einer Umgebungskontur, insbesondere online und/oder mehrfach; und
  • - Mittel zum Ermitteln einer Pose des Roboters relativ zu dem Bezugssystem in Abhängigkeit von, insbesondere einem Unterschied zwischen, insbesondere einem Vergleich, der (jeweils) erfassten Umgebungskontur und einem Grundriss eines Gebäudes, der relativ zu dem Bezugssystem vorgegeben ist, insbesondere online.
According to one embodiment of the present invention, a control means is provided for controlling the mobile robot, in particular hardware and / or software, in particular program technology, for carrying out a method described here and / or comprises:
  • - means for detecting a surrounding contour, in particular online and / or multiple times; and
  • - Means for determining a pose of the robot relative to the reference system as a function of, in particular a difference between, in particular a comparison, the (respectively) detected environmental contour and a floor plan of a building, which is predetermined relative to the reference system, in particular online.

In einer Ausführung weist das Steuermittel bzw. sein(e) Mittel auf:

  • Mittel zum Ermitteln der Pose des Roboters in Abhängigkeit von einer Koppelnavigation, insbesondere Odometrie; und/oder
  • Mittel zum Korrigieren einer mittels Koppelnavigation ermittelten Pose des Roboters in Abhängigkeit von, insbesondere einem Unterschied zwischen, insbesondere einem Vergleichen, der erfassten Umgebungskontur und dem Grundriss; und/oder
  • Mittel zum Ermitteln einer aktuellen Pose des Roboters relativ zu dem Bezugssystem in Abhängigkeit von zuvor angefahrenen, insbesondere mittels Koppelnavigation und/oder in Abhängigkeit von, insbesondere Unterschieden zwischen, insbesondere Vergleichen von, erfassten Umgebungskonturen und dem Grundriss ermittelten, Posen; und/oder
  • Mittel zum Ermitteln einer Trajektorie mit zuvor angefahrenen Posen relativ zu dem Bezugssystem und der aktuell in Abhängigkeit von einem Gütekriterium, das eine Norm von Abweichungen von Posen der Trajektorie zu mittels Koppelnavigation und/oder in Abhängigkeit von, insbesondere Unterschieden zwischen, insbesondere Vergleichen von, erfassten Umgebungskonturen und dem Grundriss ermittelten Posen und/oder von Abweichungen von Posendifferenzen der Trajektorie zu mittels Koppelnavigation ermittelten Posendifferenzen aufweist; und/oder
  • Mittel zum Ermitteln der aktuellen Pose in Abhängigkeit von Posen der Trajektorie und mit diesen verknüpften Posen, deren Abstand zu einer aktuell ermittelten Pose jeweils einen vorgegebenen Höchstabstand unterschreitet, falls die Anzahl dieser Posen der Trajektorie eine vorgegebene Mindestanzahl überschreitet; und/oder
  • Mittel zum Erfassen der Umgebungskontur berührungslos, insbesondere optisch, und/oder mittels Abstandsmessung; und/oder
  • Mittel zum Durchführen einer Kollisionsüberwachung auf Basis der erfassten Umgebungskontur; und/oder
  • Mittel zum Erstellen oder Aktualisieren, einer bezugssystemfesten Karte mittels der Erfassung der Umgebungskontur; und/oder
  • Mittel zum Navigieren des Roboters auf Basis des Grundrisses und/oder der Karte.
In one embodiment, the control means or its agent (s) comprises:
  • Means for determining the pose of the robot in dependence on dead reckoning, in particular odometry; and or
  • Means for correcting a dead reckoned pose of the robot as a function of, in particular a difference between, in particular a comparison, the detected environmental contour and the floor plan; and or
  • Means for determining a current pose of the robot relative to the reference system as a function of previously approached, in particular by means of dead reckoning and / or as a function of, in particular differences between, in particular comparisons of, detected environmental contours and the floor plan determined poses; and or
  • Means for determining a trajectory with previously approached poses relative to the reference system and currently depending on a quality criterion, the standard of deviations of poses of the trajectory to means of dead reckoning and / or depending on, in particular differences between, in particular comparisons of detected Containing environmental contours and the floor plan determined poses and / or deviations from position differences of the trajectory to determined by dead reckoning position differences; and or
  • Means for determining the current pose as a function of poses of the trajectory and associated poses whose distance from a currently determined pose falls below a predetermined maximum distance if the number of these poses of the trajectory exceeds a predetermined minimum number; and or
  • Means for detecting the environmental contour without contact, in particular optically, and / or by means of distance measurement; and or
  • Means for performing collision monitoring based on the detected environmental contour; and or
  • Means for creating or updating a reference system fixed card by means of the detection of the surrounding contour; and or
  • Means for navigating the robot based on the floor plan and / or the map.

Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere den mobilen Roboter lokalisieren, insbesondere steuern, in einer Ausführung navigieren, kann. Ein Computerprogrammprodukt kann in einer Ausführung ein, insbesondere nichtflüchtiges, Speichermedium zum Speichern eines Programms bzw. mit einem darauf gespeicherten Programm aufweisen, insbesondere sein, wobei ein Ausführen dieses Programms ein System bzw. eine Steuerung, insbesondere einen Computer, dazu veranlasst, ein hier beschriebenes Verfahren bzw. einen oder mehrere seiner Schritte auszuführen.A means in the sense of the present invention may be designed in terms of hardware and / or software, in particular a data or signal-connected, preferably digital, processing, in particular microprocessor unit (CPU) and / or a memory and / or bus system or multiple programs or program modules. The CPU may be configured to execute instructions implemented as a program stored in a memory system, to capture input signals from a data bus, and / or to output signals to a data bus. A storage system may comprise one or more, in particular different, storage media, in particular optical, magnetic, solid state and / or other non-volatile media. The program may be such that it uses the methods described herein is capable of executing, so that the CPU can perform the steps of such methods, and thus in particular the mobile robot can locate, in particular control, navigate in an execution can. In one embodiment, a computer program product may have, in particular, a storage medium for storing a program or a program stored thereon, in particular non-volatile memory, wherein execution of this program causes a system or a controller, in particular a computer, to perform a described here Execute method or one or more of its steps.

In einer Ausführung werden ein oder mehrere, insbesondere alle, Schritte des Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchgeführt, insbesondere durch das Steuermittel bzw. sein(e) Mittel.In one embodiment, one or more, in particular all, steps of the method are completely or partially automated, in particular by the control means or its (e) means.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert,:

  • 1: einen mobilen Roboter mit einem Steuermittel zum Steuern des Roboters nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
  • 2: ein Verfahren zum Lokalisieren des mobilen Roboters nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Further advantages and features emerge from the subclaims and the exemplary embodiments. This shows, partially schematized ,:
  • 1 a mobile robot having a control means for controlling the robot according to an embodiment of the present invention; and
  • 2 : A method for locating the mobile robot according to an embodiment of the present invention.

1 zeigt einen mobilen Roboter 10 mit einem Steuermittel 11 zum Steuern des Roboters nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. 1 shows a mobile robot 10 with a control means 11 for controlling the robot according to an embodiment of the present invention.

Der mobile Roboter 10 weist eine mobile Plattform mit einem Fahrwerk 12 und ein LiDAR-System 13 auf.The mobile robot 10 has a mobile platform with a landing gear 12 and a LiDAR system 13 on.

Das Steuermittel 11 navigiert den Roboter 10 in einem Gebäude 20 relativ zu einem gebäudefesten Bezugssystem, das in 1 durch seine x- und y-Achse xm , ym angedeutet ist.The control means 11 navigates the robot 10 in a building 20 relative to a building-fixed frame of reference, which is in 1 through its x and y axis x m . y m is indicated.

Hierzu wird bzw. ist in dem Steuermittel 11 ein Grundriss des Gebäudes 20 mit Architektur-CAD-Daten abgespeichert, die dessen Wandkonturen im bzw. relativ zum Bezugssystem xm , ym angeben. In einer Abwandlung kann der Grundriss auch vorab mithilfe des Roboters 10 erfasst worden sein, indem der Roboter eine entsprechende Karte mit diesem Grundriss erstellt (hat).This is or is in the control means 11 a floor plan of the building 20 stored with architectural CAD data, the wall contours in or relative to the reference system x m . y m specify. In a modification, the floor plan can also advance using the robot 10 detected by the robot has created a corresponding map with this floor plan (has).

In einem Verfahrensschritt S10 (vgl. 2) wird zum Einen odometrisch eine aktuelle Koppelnavigations-Pose ermittelt und zum Anderen mittels des LiDAR-Systems 13 eine aktuelle Umgebungskontur erfasst.In one process step S10 (see. 2 ) is determined on the one hand odometrically a current dead reckoning pose and on the other hand by means of the LiDAR system 13 recorded a current environmental contour.

Diese vergleicht das Steuermittel 11 in einem Schritt S20 mit dem abgespeicherten Grundriss und ermittelt auf Basis eines Unterschieds bzw. dieses Vergleichs eine korrigierte Pose.This compares the control means 11 in one step S20 with the stored floor plan and determines based on a difference or this comparison a corrected pose.

Dies ist in 1 exemplarisch für eine odometrisch ermittelte Koppelnavigations-Pose xi illustriert, wobei diese odometrisch ermittelte Pose eines roboterfesten Referenzsystems relativ zum Bezugssystem xm , ym strichpunktiert, die erfasste Umgebungskontur 21 fett ausgezogen und diejenige Umgebungskontur fett gestrichelt angedeutet ist, die nach dem Grundriss in der Pose xi erfasst werden bzw. vorliegen müsste.This is in 1 exemplary for a odometrically determined dead reckoning pose x i illustrated, wherein this odometrically determined pose of a robot-fixed reference system relative to the reference system x m . y m dash-dotted, the detected environmental contour 21 boldly drawn and the outline of the environment is indicated in bold dashed lines, in the pose according to the floor plan x i be recorded or should be present.

Mit ei ist die Transformation der Koppelnavigations-Pose xi in diejenige korrigierte Pose yi angedeutet, die die Abweichung zwischen der erfassten Umgebungskontur 21 und der entsprechenden Kontur des Grundrisses minimiert bzw. in der die erfasste Umgebungskontur mit der nach dem bzw. durch den Grundriss vorgegebenen Gebäudekontur möglichst gut übereinstimmt.With e i is the transformation of the dead reckoning pose x i in the corrected pose y i indicated that the deviation between the detected environmental contour 21 and minimizes the corresponding contour of the floor plan or in which the detected environmental contour coincides as well as possible with the building contour predetermined according to or by the floor plan.

Im Prinzip kann so bereits eine aktuelle Pose (xt , yt , θt) des mobilen Roboters als korrigierte Koppelnavigations-Pose yi ermittelt werden.In principle, so already a current pose (x t . y t . θ t ) of the mobile robot as a corrected dead-reckoning pose y i be determined.

Im Ausführungsbeispiel wird jedoch eine Trajektorie T, die zuvor angefahrene Posen und die aktuelle Pose aufweist, ermittelt bzw. jeweils auf Basis der aktuellen Pose aktualisiert.In the embodiment, however, a trajectory T , who has previously used poses and the current pose, respectively updated on the basis of the current pose.

Hierzu wird in einem Schritt S30 geprüft, ob die Anzahl der Koppelnavigations-Posen, die mit Posen der bisherigen Trajektorie verknüpft sind bzw. diesen zugrundeliegen, und deren Abstand zur aktuellen Koppelnavigations-Pose einen vorgegebenen Höchstabstand unterschreitet, eine vorgegebene Mindestanzahl überschreitet, mit anderen Worten, ob in der Nähe der aktuellen Koppelnavigations-Pose bereits ausreichend viele Trajektorien-Posen bzw. mit diesen verknüpfte Koppelnavigations-Posen vorliegen.This is done in one step S30 checked whether the number of Koppelnavigations poses that are associated with poses of the previous trajectory or underlying this, and their distance to the current Koppelnavigations pose falls below a predetermined maximum distance exceeds a predetermined minimum number, in other words, whether in the vicinity of already present a sufficient number of trajectory poses or associated with this link navigation poses.

Ist dies der Fall (S30: „Y“), fährt das Verfahren bzw. Steuermittel 11 mit Schritt S40 fort, andernfalls (S30: „N“) mit Schritt S50.Is that the case ( S30 : " Y "), Moves the method or control means 11 with step S40 otherwise, ( S30 : " N ") With step S50 ,

In Schritt S50 ermittelt bzw. aktualisiert das Steuermittel 11 die Trajektorie derart, dass einerseits die Abstände ihrer Posen zu den (korrigierten) Koppelnavigations-Posen und andererseits die Differenz von Abständen zwischen benachbarten Trajektorien-Posen und Abständen zwischen entsprechenden Koppelnavigations-Posen im Mittel minimal werden.In step S50 determines or updates the control means 11 the trajectory such that on the one hand the distances of their poses to the (corrected) dead reckoning poses and on the other hand the difference of distances between adjacent trajectory poses and distances between corresponding dead reckoning poses become minimal on average.

Dies ist in 1 anhand von zwei korrigierten Koppelnavigations-Posen yj , yj+1 und entsprechenden Trajektorien-Posen zj , zj+1 illustriert, wobei die Trajektorie T strichdoppelpunktiert angedeutet und die Minimierung durch virtuelle Federn veranschaulicht ist, wobei einerseits virtuelle Federn die Trajektorien-Posen zj , zj+1 an die entsprechenden korrigierten Koppelnavigations-Posen yj , yj+1 fesseln, und andererseits eine virtuelle Feder den Abstand zwischen den Trajektorien-Posen zj , zj+1 an den Abstand der entsprechenden odometrisch ermittelten Koppelnavigations-Posen bzw. die odometrisch ermittelte Posendifferenz anzupassen sucht. Gleichermaßen können die Trajektorien-Posen zj , zj+1 auch direkt an die entsprechenden odometrisch ermittelten Koppelnavigations-Posen gefesselt sein bzw. werden (d.h. xj , xj+1 anstelle von yj , yj+1 ).This is in 1 based on two corrected dead reckoning poses y j . yj + 1 and corresponding trajectory poses z j . zj + 1 illustrated, the trajectory T dash-dotted lines are indicated and the minimization is illustrated by virtual springs, on the one hand virtual feathers the trajectory poses z j . zj + 1 to the corresponding corrected dead reckoning poses y j . yj +1 and on the other hand a virtual spring the distance between the trajectory poses z j . zj + 1 to adapt to the distance of the corresponding odometrically determined Koppelnavigations poses or the odometrically determined position difference seeks. Similarly, the trajectory poses z j . zj + 1 also be bound directly to the corresponding odometrically determined dead reckoning poses (ie x j . x j + 1 instead of y j . yj + 1 ).

Dabei wird auch die aktuelle Pose als Endpunkt der Trajektorie mit ermittelt bzw. angepasst. Hierdurch können vorteilhaft im Vergleich zu einer alleinigen Korrektur nur in Abhängigkeit von dem Vergleich der aktuell erfassten Umgebungskontur und dem Grundriss lokale Ausreißer durch die Gesamtoptimierung der Trajektorie kompensiert werden.The current pose is also determined or adjusted as the endpoint of the trajectory. As a result, in comparison with a sole correction, local outliers can be compensated for by the overall optimization of the trajectory only as a function of the comparison of the currently detected environmental contour and the floor plan.

Falls in der Nähe der aktuellen Koppelnavigations-Pose bereits ausreichend viele mit Trajektorien-Posen verknüpfte bzw. diesen zugrundeliegende Koppelnavigations-Posen vorliegen (S30: „Y“), ermittelt das Steuermittel 11 in Schritt S40 die aktuelle Pose in analoger Weise, wobei jedoch nicht die gesamte bisherige Trajektorie (durch die in 1 angedeuteten virtuellen Federn) mit aktualisiert wird, sondern in analoger Weise einerseits die aktuelle Pose durch eine virtuelle Feder an die aktuelle korrigierte Koppelnavigations-Pose gefesselt ist und andererseits virtuelle Federn die Abstände zwischen ihr und den in der Nähe befindlichen Trajektorien-Posen an die Abstände der entsprechenden odometrisch ermittelten Koppelnavigations-Posen anzupassen suchen. Hierdurch kann insbesondere die Rechenzeitverkürzt werden, die bei dem online durchgeführten Verfahren von Bedeutung ist.If, in the vicinity of the current dead reckoning pose, there are already sufficiently many trajectory poses associated with or underlying these dead reckoning poses ( S30 : " Y "), Determines the control means 11 in step S40 the current pose in an analogous manner, but not the entire previous trajectory (by the in 1 indicated virtual feathers) is updated with, but in an analogous way on the one hand the current pose is tied by a virtual spring to the current corrected Koppelnavigations pose and on the other hand virtual feathers the distances between it and the nearby trajectory poses to the distances of seek to adapt to corresponding odometrically determined dead reckoning poses. As a result, in particular the computing time which is of importance in the method carried out online can be shortened.

In einem Schritt S60 wird eine bzw. die bezugssystem- bzw. gebäude(grundriss)feste Karte auf Basis der aktuell erfassten Umgebungskontur aktualisiert, insbesondere gegebenenfalls erweitert, wodurch beispielsweise ein im Grundriss (noch) nicht vorhandenes Hindernis 22, beispielsweise ein Möbelstück oder dergleichen, berücksichtigt werden kann, und in einem Schritt S70 der Roboter auf Basis dieser (aktualisierten) Karte navigiert, insbesondere seine Bahn geplant und er in eine neue Pose verfahren wird, in der das Verfahren bzw. Steuermittel 11 wieder mit Schritt S100 beginnt.In one step S60 one or the reference system or building (floor plan) fixed map is updated on the basis of the currently detected environmental contour, in particular possibly extended, whereby, for example, in the plan (not yet) existing obstacle 22 , For example, a piece of furniture or the like, can be considered, and in one step S70 the robot navigates on the basis of this (updated) map, in particular, planning its course and moving it into a new pose in which the method or control means 11 again with step S100 starts.

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.Although exemplary embodiments have been explained in the foregoing description, it should be understood that a variety of modifications are possible. It should also be noted that the exemplary embodiments are merely examples that are not intended to limit the scope, applications and construction in any way. Rather, the expert is given by the preceding description, a guide for the implementation of at least one exemplary embodiment, with various changes, in particular with regard to the function and arrangement of the components described, can be made without departing from the scope, as it turns out according to the claims and these equivalent combinations of features.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
mobiler Robotermobile robot
1111
Steuermittelcontrol means
1212
Fahrwerklanding gear
1313
LiDAR-SystemLiDAR
2020
Gebäudebuilding
2121
erfasste Umgebungskonturrecorded environmental contour
2222
Hindernisobstacle
(xt, yt, θt)(x t , y t , θ t )
aktuelle Posecurrent pose
xm, ym x m , y m
x- und y-Achse gebäudefesten Bezugssystemsx- and y-axis building-fixed reference system
ei e i
Transformationtransformation
xi x i
Koppelnavigations-PoseDead-reckoning pose
yi, yj, yj+1 y i, y j, y j + 1
korrigierte Koppelnavigations-Posecorrected dead reckoning pose
Zj, zj+1 Z j , z j + 1
Trajektorien-PoseTrajectories pose
TT
Trajektorietrajectory

Claims (14)

Verfahren zum Lokalisieren eines mobilen Roboters (10) in einem Bezugssystem, mit den, insbesondere wiederholten und/oder online durchgeführten, Schritten: - Erfassen (S10) einer Umgebungskontur; und - Ermitteln (S20) einer Pose des Roboters relativ zu dem Bezugssystem in Abhängigkeit von, insbesondere einem Unterschied zwischen, der erfassten Umgebungskontur (21) und einem Grundriss eines Gebäudes (20), der relativ zu dem Bezugssystem vorgegeben ist.Method for locating a mobile robot (10) in a reference system, with the steps, in particular repeated and / or online, being carried out: - detecting (S10) an environmental contour; and Determining (S20) a pose of the robot relative to the reference system in dependence on, in particular a difference between, the detected environmental contour (21) and a floor plan of a building (20) which is predetermined relative to the reference system. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pose des Roboters in Abhängigkeit von einer Koppelnavigation, insbesondere Odometrie, ermittelt wird.Method according to Claim 1 , characterized in that the pose of the robot in dependence on a dead reckoning, in particular odometry, is determined. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine mittels Koppelnavigation ermittelte Pose des Roboters in Abhängigkeit von der erfassten Umgebungskontur und dem Grundriss korrigiert wird (S40, S50).Method according to the preceding claim, characterized in that a pose of the robot determined by means of dead-reckoning in FIG Depending on the detected environmental contour and the floor plan is corrected (S40, S50). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine aktuelle Pose des Roboters relativ zu dem Bezugssystem in Abhängigkeit von zuvor angefahrenen, insbesondere mittels Koppelnavigation und/oder in Abhängigkeit von erfassten Umgebungskonturen und dem Grundriss ermittelten, Posen ermittelt wird (S40, S50).Method according to one of the preceding claims, characterized in that a current pose of the robot is determined relative to the reference system as a function of previously approached, in particular determined by means of dead reckoning and / or in dependence on detected environmental contours and the ground plan, poses (S40, S50) , Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trajektorie (T) mit zuvor angefahrenen Posen relativ zu dem Bezugssystem und der aktuellen Pose in Abhängigkeit von einem Gütekriterium ermittelt wird (S40, S50), das eine Norm von Abweichungen von Posen der Trajektorie zu mittels Koppelnavigation und/oder in Abhängigkeit von erfassten Umgebungskonturen und dem Grundriss ermittelten Posen und/oder von Abweichungen von Posendifferenzen der Trajektorie zu mittels Koppelnavigation ermittelten Posendifferenzen aufweist.Method according to the preceding claim, characterized in that a trajectory (T) with previously approached poses relative to the reference frame and the current pose in dependence on a quality criterion is determined (S40, S50), which is a norm of deviations from poses of the trajectory by means of dead reckoning and / or depending on detected environmental contours and the floor plan determined poses and / or deviations from position differences of the trajectory to determined by dead reckoning position differences has. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Pose in Abhängigkeit von Posen der Trajektorie und mit diesen verknüpften Posen ermittelt wird, deren Abstand zu einer aktuell ermittelten Pose jeweils einen vorgegebenen Höchstabstand unterschreitet, falls die Anzahl dieser Posen der Trajektorie eine vorgegebene Mindestanzahl überschreitet (S40).Method according to the preceding claim, characterized in that the current pose is determined as a function of poses of the trajectory and associated poses whose distance to a currently determined pose falls below a predetermined maximum distance, if the number of poses the trajectory a predetermined minimum number exceeds (S40). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundriss mithilfe des mobilen Roboters (10) und/oder auf Basis von Architektur- und/oder CAD-Daten vorgegeben wird, insbesondere Architektur- und/oder CAD-Daten aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the floor plan using the mobile robot (10) and / or based on architectural and / or CAD data is given, in particular architectural and / or CAD data has. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungskontur berührungslos, insbesondere optisch, und/oder mittels Abstandsmessung, erfasst wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the surrounding contour is detected without contact, in particular optically, and / or by means of distance measurement. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der erfassten Umgebungskontur eine Kollisionsüberwachung durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that on the basis of the detected environmental contour, a collision monitoring is performed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Erfassung der Umgebungskontur eine bezugssystemfeste Karte erstellt oder aktualisiert wird (S60).Method according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the detection of the surrounding contour a reference system fixed card is created or updated (S60). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter auf Basis des Grundrisses und/oder der Karte navigiert wird (S70).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the robot is navigated on the basis of the floor plan and / or the map (S70). Steuermittel (11) zum Steuern eines mobilen Roboters (10), das zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist und/oder aufweist: - Mittel zum Erfassen einer Umgebungskontur; und - Mittel zum Ermitteln einer Pose des Roboters relativ zu dem Bezugssystem in Abhängigkeit von, insbesondere einem Unterschied zwischen, der erfassten Umgebungskontur (21) und einem Grundriss eines Gebäudes, der relativ zu dem Bezugssystem vorgegeben ist.Control means (11) for controlling a mobile robot (10), which is set up to carry out a method according to one of the preceding claims and / or comprises: - means for detecting a surrounding contour; and - means for determining a pose of the robot relative to the reference system as a function of, in particular a difference between, the detected environmental contour (21) and a floor plan of a building, which is predetermined relative to the reference system. Mobiler Roboter (10) mit einem Steuermittel (11) zum Steuern des Roboters nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Mobile robot (10) having a control means (11) for controlling the robot according to one of the preceding claims. Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.A computer program product having a program code stored on a computer-readable medium for performing a method according to any one of the preceding claims.
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