AT18113U1

AT18113U1 - System zur automatisierten autonomen Müllabholung

Info

Publication number: AT18113U1
Application number: ATGM50047/2023U
Authority: AT
Inventors: Pasching Christoph
Original assignee: Brantner Env Group Gmbh
Priority date: 2023-03-29
Filing date: 2023-03-29
Publication date: 2024-02-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur automatischen autonomen Müllabholung, umfassend ein Aufnahmefahrzeug (1), zumindest eine Sammelstation (2) für Müll, eine Basisstation (3) und einen ersten, in der Sammelstation (2) angeordneten Sammelbehälter (4), wobei der Sammelbehälter (4) dazu ausgebildet ist, in regelmäßigen Abständen seinen Füllstand zu detektieren und an eine Datenbank (5) zu übermitteln, wobei das Aufnahmefahrzeug (1) einen Greifarm (8) und zumindest eine erste Transporthalterung (7) zur Aufnahme des Sammelbehälters (4) aufweist, wobei das Aufnahmefahrzeug (1) dazu ausgebildet ist, in regelmäßigen Abstand die Datenbank (5) abzufragen und, wenn der Füllstand einen Schwellwert übersteigt, aus einer Reservebucht (9) der Basisstation (3) mit dem Greifarm (8) einen zweiten Sammelbehälter (4‘) aufzunehmen und in der Transporthalterung (7) zu fixieren, autonom zur Sammelstation (2) zu fahren, mit dem Greifarm (8) den zweiten Sammelbehälter (4‘) gegen den ersten Sammelbehälter (4) auszutauschen, zur Basisstation (3) zu fahren, und den ersten Sammelbehälter (4) in einer Sammelbucht (6) der Basisstation (3) abzustellen.

Description

Beschreibung

SYSTEM ZUR AUTOMATISIERTEN AUTONOMEN MÜLLABHOLUNG

[0001] Die Erfindung betrifft ein System zur automatisierten autonomen Müllabholung in urbanen Gebieten.

[0002] Aus dem Stand der Technik sind Systeme zum automatisierten Transport von Materialien grundsätzlich bekannt, beispielsweise in Form von Transportrobotern. Derartige Transportroboter sind insbesondere in abgeschlossenen Umgebungen wie Fabrikhallen und dergleichen gebräuchlich, sie sind jedoch unflexibel und in der Verwendung meist auf eine vorgegebene Umgebung und Transportroute beschränkt. Für eine Verwendung im öffentlichen Raum sind sie in der Regel nicht geeignet, sodass ein Einsatz herkömmlicher Transportroboter zur Abholung von Müll aus Öffentlichen Müllbehältern nicht möglich ist.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein neuartiges System zur Einsammlung und zum Abtransport von Müll zu schaffen, welches insbesondere im öffentlichen Raum eingesetzt und einfach erweitert werden kann.

[0004] Diese und andere Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein System gemäß Anspruch 1 gelöst.

[0005] Ein erfindungsgemäßes System zur automatisierten Müllabholung umfasst ein Aufnahmefahrzeug, zumindest eine Sammelstation für Müll, eine Basisstation und einen ersten, in der Sammelstation angeordneten Sammelbehälter zur Aufnahme von Müll. Bei dem Sammelbehälter kann es sich beispielsweise um einen Mülleimer handeln. Die Sammelstation kann beispielsweise in einer Parkanlage oder in einem Freizeitpark angeordnet sein.

[0006] Der Sammelbehälter ist dazu ausgebildet, in regelmäßigen Abständen seinen Füllstand zu detektieren und den Füllstand, vorzugsweise gemeinsam mit einer eindeutigen Kennzeichnung des Sammelbehälters, an eine Datenbank zu übermitteln. Die Datenbank kann vorzugsweise auf einem Server im Internet, also in der Cloud, gespeichert sein.

[0007] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Sammelbehälter zur Detektion seines Füllstands in seinem Innenraum einen Sensor, insbesondere einen Ultraschallsensor oder Lasersensor aufweist. Zur Übermittlung des Füllstands an die Datenbank kann der Sammelbehälter einen Transceiver aufweisen, insbesondere einen LoRaWAN-Transceiver, der mit einem LoRaWAN-Gateway verbunden ist. Der Transceiver kann eine Reichweite von etwa 3 km bis 6 km aufweisen. Der LoRaWAN-Gateway kann über ein Internet-Modul, beispielsweise ein LTE-Modul, mit dem Internet verbunden sein.

[0008] Die Sammelbehälter sind vorzugsweise dazu ausgebildet, ihren Füllstand etwa alle 10 Minuten über den Transceiver an die Datenbank zu übermitteln.

[0009] Das Aufnahmefahrzeug kann als autonom fahrender Roboter ausgebildet sein. Es weist einen Greifarm auf, der zur Manipulation eines Sammelbehälters ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Greifarm unter einer Abdeckung angeordnet. Ferner umfasst das Aufnahmefahrzeug eine erste Transporthalterung zur Aufnahme und Fixierung des Sammelbehälters während der Fahrt des Aufnahmefahrzugs.

[0010] Das Aufnahmefahrzeug befindet sich im Ruhezustand in der Basisstation, wo es vorzugsweise induktiv aufgeladen wird. Es ist dazu ausgebildet, in regelmäßigen Abstand die Datenbank abzufragen und festzustellen, ob der Füllstand eines Sammelbehälters einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt.

[0011] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Aufnahmefahrzeug zur Abfrage der Datenbank einen Datentransceiver, insbesondere ein mit dem Internet verbindbares LTE-Modul aufweist. Dadurch kann das Aufnahmefahrzeug autonom mit der in der Cloud befindlichen Datenbank kommunizieren. Vorzugsweise ist das Aufnahmefahrzeug dazu ausgebildet, die Datenbank etwa alle 10 Minuten abzufragen.

[0012] Übersteigt der Füllstand eines Sammelbehälters einen vorgegebenen Schwellwert, so entnimmt das Aufnahmefahrzeug aus einer Reservebucht der Basisstation mit seinem Greifarm einen leeren Sammelbehälter und fixiert ihn in der Transporthalterung. Danach verlässt es die Basisstation und fährt autonom zu jener Sammelstation, in der sich der betreffende Sammelbehälter befindet. Die Ortsinformation der Sammelstation wird vorzugsweise der Datenbank entnommen.

[0013] Es kann vorgesehen sein, dass das Aufnahmefahrzeug vor dem Verlassen der Basisstation verschiedene Parameter überprüft, die einer autonomen Fahr zur Sammelstation im Wege stehen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das System eine Wetterstation zur Aufnahme von Umweltdaten aufweist. Dabei kann es sich insbesondere um die Windgeschwindigkeit, den Niederschlag, die Luftfeuchtigkeit und/oder die Lufttemperatur handeln.

[0014] Das Aufnahmefahrzeug kann mit der Wetterstation vorzugsweise über einen LoRaWANTransceiver in Verbindung stehen. Das Aufnahmefahrzeug kann dazu ausgebildet sein, eine Müllabholung nur dann durchzuführen, wenn die von der Wetterstation empfangenen Umweltdaten innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen, beispielsweise wenn es nicht regnet und die Windgeschwindigkeit unter einem vorgegebenen Bereich liegt.

[0015] Das Aufnahmefahrzeug kann vor der Fahrt zur Sammelstation auch den Ladezustand seiner internen Batterie und weitere technische Parameter der einzelnen mechanischen und elektrischen Komponenten, insbesondere des Laserscanners und des Greifarms, prüfen und gegebenenfalls die Fahrt zur Sammelstation abbrechen.

[0016] Zur Navigation in der Umgebung kann das Aufnahmefahrzeug über einen GPS-Sensor und zumindest einen, zwei- oder dreidimensionalen Laserscanner verfügen. Zudem kann vorgesehen sein, dass das Aufnahmefahrzeug auf eine vorab gespeicherte, dreidimensionale und hochdetaillierte Landkarte der Umgebung zugreift, die vorzugsweise in einem internen Speicher des Aufnahmefahrzeugs gespeichert ist.

[0017] Wenn das Aufnahmefahrzeug beim Sammelbehälter angekommen ist, tauscht es mit dem Greifarm den leeren Sammelbehälter aus seiner Transporthalterung gegen den vollen Sammelbehälter aus der Sammelstation. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass das Aufnahmefahrzeug eine erste Transporthalterung zur Aufnahme eines vollen Sammelbehälters und eine zweite Transporthalterung zur Aufnahme eines leeren Sammelbehälters aufweisen. Dies ermöglicht eine besonders schnelle und effiziente Durchführung des Tauschvorgangs an der Sammelstation.

[0018] Danach fährt das Aufnahmefahrzeug autonom zur Basisstation zurück, wobei es wiederum auf die vorab gespeicherte, dreidimensionale und hochdetaillierte Landkarte der Umgebung zugreift.

[0019] Wenn das Aufnahmefahrzeug in der Basisstation angekommen ist, transportiert es mit dem Greifarm den vollen Sammelbehälter aus der Transporthalterung in eine Sammelbucht der Basisstation, wo der Sammelbehälter gelagert und weiterverarbeitet werden kann. Das Aufnahmefahrzeug nimmt danach wieder seine Ruheposition ein.

[0020] Der Laserscanner des Aufnahmefahrzeugs kann zur Navigation unterschiedliche Modi aufweisen. Insbesondere kann der Laserscanner einen Nahfeldmodus aufweisen, in dem der Laserscanner das Umfeld in geringer Entfernung, beispielsweise in einem Abstand von unter 2 Metern, aufnimmt.

[0021] Ferner kann der Laserscanner einen Fernfeldmodus aufweisen, in dem der Laserscanner das Umfeld in großer Entfernung, beispielsweise in einem Abstand von über 2 Metern, aufnimmt.

[0022] Es kann vorgesehen sein, dass während der Fahrt des Aufnahmefahrzeugs der Nahfeldmodus und während des Austauschs der Sammelbehälter an der Sammelstation der Fernfeldmodus aktiviert ist. Dies hat den sicherheitsrelevanten Vorteil, dass während der Hantierung des Greifarms mit den Sammelbehältern ein größerer Bereich um das Aufnahmefahrzeug überwacht wird. Beim Auftreten von Hindernissen, beispielsweise spielenden Kindern oder Passanten, kann

das Aufnahmefahrzeug den Austausch der Sammelbehälter unterbrechen.

[0023] Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass am Greifarm eine Kamera angeordnet ist, um die exakte Position der Sammelbehälter während des Betriebs des Greifarms zu detektieren. Dadurch kann eine besonders exakte Handhabung der Sammelbehälter mit dem Greifarm erfolgen. Ferner kann der Greifarm einen RFID-Leser aufweisen, um ein gegebenenfalls am Sammelbehälter angeordnetes RFID-Tag auszulesen.

[0024] Die Sammelbehälter können über eine eindeutige Kennzeichnung, beispielsweise in Form eines QR-Codes oder eines RFID-Tags, verfügen. Das Aufnahmefahrzeug kann dazu ausgebildet sein, die Kennzeichnung der Sammelbehälter zu detektieren. In der Datenbank kann somit die Position jedes Sammelbehälters in den Sammelstationen anhand der eindeutigen Kennzeichnung nachvollziehbar gespeichert sein. Die Positionen der Sammelstationen können vorab in der Datenbank gespeichert sein.

[0025] Das erfindungsgemäße System kann eine Vielzahl an Sammelstationen mit einer Vielzahl an Sammelbehältern und eine Basisstation mit einer Vielzahl an leeren Sammelbehältern aufweisen. Die leeren Sammelbehälter können in einer Reservebucht der Basisstation gelagert sein. Die vollen Sammelbehälter können in einer Sammelbucht der Basisstation gelagert sein.

[0026] Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich aus den Patentansprüchen, den Figuren und dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel. Es zeigen

[0027] Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems;

[0028] Fig. 2a - 2b: schematische dreidimensionale Darstellungen einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aufnahmefahrzeugs.

[0029] Fig.1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zur automatisierten Müllabholung, umfassend ein Aufnahmefahrzeug 1, drei Sammelstationen 2 für Müll und eine Basisstation 3, in der das Aufnahmefahrzeug 1 in Ruheposition angeordnet ist. In den Sammelstationen 2 sind jeweils Sammelbehälter 4 für Müll angeordnet. Bei der dargestellten Anordnung kann es sich um einen Öffentlichen Park mit öffentlich zugänglichen Abfallkübeln handeln.

[0030] Die Sammelbehälter 4 weisen jeweils einen Ultraschallsensor 12 auf, der dazu ausgebildet ist, in regelmäßigen Abständen den Füllstand des Sammelbehälters 4 zu detektieren. Ferner ist am Sammelbehälter 4ein (nicht dargestellter) QR-Code und ein LoRaWAN-Transceiver 13 angeordnet, über den der Füllstand und die eindeutige Kennzeichnung des Sammelbehälters 4 an eine, auf einem Server in der Cloud gespeicherte Datenbank 5 übermittelt wird.

[0031] Das Aufnahmefahrzeug 1 ist als autonomer Roboter ausgeführt und in der Basisstation 3 angeordnet. Es fragt über ein LTE-Modul regelmäßig den Füllstand der Sammelbehälter 4 in dem ihm zugeordneten Areal ab. In der Basisstation 3 ist ferner eine Reservebucht 9 mit leeren Sammelbehältern 4‘ und eine Sammelbucht 6 mit befüllten Sammelbehältern 4 angeordnet. Das Aufnahmefahrzeug 1 verfügt in diesem Ausführungsbeispiel über zwei Transporthalterungen 7, 7‘ zur Aufnahme eines leeren Sammelbehälters 4‘ und eines vollen Sammelbehälters 4.

[0032] Fig. 2a - 2b zeigen schematische dreidimensionale Darstellungen einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aufnahmefahrzeugs 1, wobei Fig. 2a das Aufnahmefahrzeug 1 während der Fahrt und Fig. 20 das Aufnahmefahrzeug 1 während des Austauschs der Sammelbehälter 4, 4‘ zeigt. Das Aufnahmefahrzeug 1 weist einen, unter einer Abdeckung 10 angeordneten Greifarm 8 auf, der dazu ausgebildet ist, die Sammelbehälter 4, 4‘ zu manipulieren. Ferner weist das Aufnahmefahrzeug 1 eine erste Transporthalterung 7 zur Aufnahme eines ersten, vollen Sammelbehälters 4 und eine zweite Transporthalterung 7° zur Aufnahme eines zweiten, leeren Sammelbehälters 4 auf.

[0033] Wenn das Aufnahmefahrzeug 1 feststellt, dass der Füllstand eines Sammelbehälters 4 einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt, nimmt es über den Greifarm 8 aus der Reservebucht 9 der Basisstation 3 einen leeren Sammelbehälter 4‘ und fixiert ihn in der Transporthalterung 7‘.

Danach fährt es autonom zur betreffenden Sammelstation 2, nimmt eine Parkposition ein, und tauscht mit dem Greifarm 8 den leeren Sammelbehälter 4‘ gegen den vollen Sammelbehälter 4 in der Sammelstation. Zur Handhabung der Sammelbehälter verfügt der Greifarm an seinem vorderen Bereich über eine eigene Kamera, mit der ein schachbrettartiges Muster um die Position des Sammelbehälters aufgenommen wird, um dessen Position genau zu bestimmen. Ferner wird mit der Kamera der QR-Code des Sammelbehälters 4 eingescannt. Während der Greifarm 8 die Sammelbehälter 4, 4‘ manipuliert, befindet sich ein Laserscanner des Aufnahmefahrzeugs in einen Fernaufnahme-Modus, um herannahende Hindernisse rechtzeitig zu erkennen.

[0034] Nach dem Austausch der Sammelbehälter 4, 4‘ fährt das Aufnahmefahrzeug 1 autonom zur Basisstation 3, stellt mit dem Greifarm 8 den vollen Sammelbehälter 4 in der Sammelbucht 6 der Basisstation 3 ab, und begibt sich wieder in die Ruheposition.

[0035] Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel, sondern umfasst sämtliche Systeme im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Aufnahmefahrzeug 2 Sammelstation 3 Basisstation

4,4‘ Sammelbehälter

5 Datenbank

6 Sammelbucht

7, 7° Transporthalterung 8 Greifarm

9 Reservebucht

10 Abdeckung

11 Wetterstation

12 Ultraschallsensor

13 Transceiver

Claims

Ansprüche

1. System zur automatisierten Müllabholung, umfassend ein Aufnahmefahrzeug (1), zumindest eine Sammelstation (2) für Müll, eine Basisstation (3) und einen ersten, in der Sammelstation (2) angeordneten Sammelbehälter (4), dadurch gekennzeichnet, dass

a. der Sammelbehälter (4) dazu ausgebildet ist, in regelmäßigen Abständen seinen Füllstand zu detektieren und an eine, insbesondere auf einem Server im Internet gespeicherte Datenbank (5) zu übermitteln,

b. das Aufnahmefahrzeug (1) einen vorzugsweise unter einer Abdeckung (10) angeordneten Greifarm (8) und zumindest eine erste Transporthalterung (7) zur Aufnahme des Sammelbehälters (4) aufweist,

c. wobei das Aufnahmefahrzeug (1) dazu ausgebildet ist, in regelmäßigen Abstand die Datenbank (5) abzufragen und, wenn der Füllstand einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt,

i. aus einer Reservebucht (9) der Basisstation (3) mit dem Greifarm (8) einen zweiten Sammelbehälter (4°) aufzunehmen und in der Transporthalterung (7) zu fixieren,

il. autonom zur Sammelstation (2) zu fahren,

ill. mit dem Greifarm (8) den zweiten Sammelbehälter (4‘) gegen den ersten Sammelbehälter (4) auszutauschen, iv. autonom zur Basisstation (3) zu fahren, und

V. mit dem Greifarm (8) den ersten Sammelbehälter (4) in einer Sammelbucht (6)

der Basisstation (3) abzustellen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelbehälter (4, 4°) zur Detektion ihres Füllstands in ihrem Innenraum einen Sensor, insbesondere einen Ultraschallsensor (12) oder Lasersensor aufweisen, und zur Übermittlung des Füllstands an die Datenbank (5) einen Transceiver aufweisen, insbesondere einen LoRaWAN-Transceiver (13), der mit einem LoRaWAN-Gateway (7) verbunden ist, wobei die Sammelbehälter (4, 4°) vorzugsweise dazu ausgebildet sind, ihren Füllstand etwa alle 10 Minuten an die Datenbank (5) zu übermitteln.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmefahrzeug (1) zur Abfrage der Datenbank (5) einen Datentransceiver, insbesondere ein mit dem Internet verbindbares LTE-Modul aufweist und vorzugsweise dazu ausgebildet ist, die Datenbank (5) etwa alle 10 Minuten abzufragen.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wetterstation (11) zur Aufnahme von Umweltdaten, insbesondere Windgeschwindigkeit, Niederschlag, Luftfeuchtigkeit und/oder Lufttemperatur vorgesehen ist, wobei das Aufnahmefahrzeug (1) mit der Wetterstation (11) vorzugsweise über einen LOoRaWAN-Transceiver in Verbindung steht, und wobei das Aufnahmefahrzeug (1) dazu ausgebildet ist, eine Müllabholung nur dann durchzuführen, wenn die von der Wetterstation (11) empfangenen Umweltdaten innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmefahrzeug (1) zur Navigation von der Basisstation (3) zur Sammelstation (2) und zurück einen GPS-Sensor und zumindest einen, zwei- oder dreidimensionalen Laserscanner aufweist.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserscanner a. einen Nahfeldmodus aufweist, in dem der Laserscanner das Umfeld in geringer Entfernung, beispielsweise in einem Abstand von unter 2 Metern, aufnimmt, und b. einen Fernfeldmodus aufweist, in dem der Laserscanner das Umfeld in großer Entfernung, beispielsweise in einem Abstand von über 2 Metern, aufnimmt, wobei c. während der Fahrt des Aufnahmefahrzeugs (1) der Nahfeldmodus und während des Austauschs der Sammelbehälter (4, 4°) der Fernfeldmodus aktiviert ist.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Greifarm (8) eine Kamera und/oder ein RFID-Leser angeordnet ist.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelbehälter (4, 4°) über eine eindeutige Kennzeichnung, beispielsweise in Form eines QR-Codes oder eines RFID-Tags, verfügen, um sie eindeutig zu kennzeichnen, und wobei das Aufnahmefahrzeug (1) dazu ausgebildet ist, die Kennzeichnung der Sammelbehälter (4, 4‘) zu detektieren.

9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmefahrzeug (1) eine erste Transporthalterung (7) zur Aufnahme des vollen Sammelbehälters (4) und eine zweite Transporthalterung (7°) zur Aufnahme des leeren Sammelbehälters (4°) aufweist.

10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Vielzahl an Sammelstationen (2) mit einer Vielzahl an Sammelbehältern (4) und eine Basisstation (3) mit einer Vielzahl an leeren Sammelbehältern (4°) aufweist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen