CN113382830A

CN113382830A - 表面标记机器人

Info

Publication number: CN113382830A
Application number: CN201980091905.5A
Authority: CN
Inventors: A·哈西多夫普莱瑟; B·纳瓦斯桑切斯; R·别德马庞塞; A·罗德里格斯阿维拉
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2019-02-12
Filing date: 2019-02-12
Publication date: 2021-09-10
Also published as: EP3880414B1; US20210363708A1; EP3880414A1; WO2020167298A1; EP3880414A4

Abstract

在示例中，一种表面标记机器人，包括：主体；打印装置，其包括安装在主体上的多个打印喷嘴；位置检测装置，用于确定机器人的位置；以及运动控制系统，用于使机器人以预期路径沿着表面行进。打印装置可以用于将打印材料从多个喷嘴中的第一喷嘴沉积到表面上，以在机器人遵循预期路径时形成线条；以及在由位置检测装置检测到机器人的位置已经偏离预期路径时，运动控制系统可以用于对机器人的行进的方向执行校正，使得机器人返回到预期路径；并且打印装置可以用于解激活第一喷嘴并且激活多个喷嘴中的第二喷嘴，其中可以选择第二喷嘴，使得第一和第二喷嘴之间的距离用于补偿机器人的位置与预期路径的偏离。

Description

表面标记机器人

背景技术

表面标记机器人可以被用于通过在沿着表面移动的同时沉积打印剂在表面上绘制或打印线条。

附图说明

现在将参考附图描述非限制性示例，其中：

图1示出了示例表面标记机器人的示意性表示。

图2示出了图1的表面标记机器人的示例打印装置。

图3示出了示例方法的示意性流程图。

图4示出了另一示例方法的示意性流程图。

图5示出了示例机器可读介质和用于执行本文中描述的示例方法的处理器的示意性表示。

具体实施方式

表面标记机器人，在本文中也称为表面标记车辆（其可以是例如自主车辆），可以被用于在表面上打印图像，诸如线条，以用于诸如建筑（construction）和街道标记的应用。然而，诸如不平坦的地面、外部撞击、机器人轨迹中的物体或碎片、或者例如由地面上的一块油或类似物引起的轮打滑的因素可能导致机器人偏离预期路径，从而导致打印线条的位置中的不准确性。

图1示出了表面标记机器人100，其包括主体102和打印装置104，打印装置104包括安装在主体102上的多个打印喷嘴106。机器人100还包括运动控制系统108，以使机器人100以预期路径或轨迹沿着表面行进。例如，运动控制系统108可以包括与电机或任何合适的推进系统连接的多个轮。在一些示例中，运动控制系统108还可以包括处理器，以接收和执行定义对于机器人100要遵循的预期路径的指令。在一些示例中，运动控制系统108可以包括机器可读介质，该机器可读介质具有存储的指令，该存储的指令定义对于机器人100要遵循的预定义预期路径。在其他示例中，运动控制系统108可以定义针对机器人100的预期路径。在一些示例中，运动控制系统108可以包括控制电路，以控制安装在机器人100的主体102上的轮、电机或其他推进装置，以控制机器人100的方向（以及在一些示例中，速度）。在一些示例中，运动控制系统可以是跟随轨迹伺服的微控制器，该轨迹伺服与推进系统通信，该推进系统包括电机驱动电子设备，以向一组轮提供力。

机器人100还包括用于检测机器人100的位置的位置检测装置110。位置检测装置110可以例如包括传感器，或者在一些示例中包括多个传感器。（一个或多个）传感器112可以是任何种类的合适的位置传感器，诸如定位在机器人的轮上的旋转编码器、定位在机器人的主体上的相机、光检测和测距（LIDAR）系统、用于感测机器人的加速度和方向的惯性机械单元、包括先前提到的位置传感器中的至少一些或任何其他合适种类的位置传感器的组合。在一些示例中，来自（一个或多个）传感器112的信息可以与伺服理想路径进行比较，以检测偏离。例如，除了由伺服理想路径定义的轴之外的轴上的加速度可以指示机器人没有遵循定义的路径。在一些示例中，确定机器人的轮上的旋转编码器未稳定增加可以提供机器人已经偏离定义路径的指示。位置检测装置110可以包括处理电路，以确定所确定的位置是否匹配机器人100的预期路径，该预期路径可以由运动控制装置108保持。在一些示例中，机器人的位置可以由定位在机器人的外部的传感器（例如相机）来监视，并且位置检测装置可以包括处理器以接收针对机器人的位置信息。在一些示例中，位置检测装置110和/或运动控制装置108可以确定机器人的当前位置与其预期路径之间的差异的幅度和方向。在一些示例中，检测机器人的位置已经偏离预期路径包括检测机器人的位置已经偏离预期路径超过预定义阈值距离。阈值距离可以被设置为例如2 cm。预定义阈值距离可以例如被设置为基于喷嘴106的第一喷嘴106a和与第一喷嘴106a相邻定位的喷嘴之间的距离的距离。在一些示例中，机器人以其返回到路径的角度（即，在返回到预期路径时机器人遵循的方向）可以基于哪个角度将导致更直的整体轨迹来选择。在其他示例中，机器人可以采取使其朝向预期路径取向的任何合适的角度。

在机器人100的使用中，当机器人100遵循预期路径时，打印装置104从多个喷嘴106的第一喷嘴106a（例如，中央喷嘴）将打印材料沉积到表面上以形成线条。在由传感器112检测到机器人100的位置已经偏离预期路径时：运动控制系统108对机器人100的行进的方向执行校正，使得机器人100返回到预期路径；并且打印装置104解激活第一喷嘴106a并激活多个喷嘴106中的第二喷嘴106b。选择第二喷嘴106b，使得第一和第二喷嘴106a、106b之间的距离用于补偿机器人的位置与预期路径的偏离。在一些示例中，第一和第二喷嘴之间的距离可以等于机器人的位置和预期路径之间的距离。在一些示例中，第二喷嘴106b可以被选择为多个喷嘴中的最靠近于预期路径的喷嘴。

切换到从不同的喷嘴沉积墨水使得能够补偿机器人的路径中的意外偏离，这增加了由机器人100打印的线条的准确性。切换到不同的喷嘴以沉积打印剂是比例如移动喷嘴106a本身或校正机器人的路径更快且更准确的方法。在与提供打印装置104的校正的同时校正机器人100的方向，平衡了提供对与路径的小偏离的快速校正，同时通过在预期路径变得超出喷嘴106的范围之前校正机器人100的路径来抢先（preemptively）防止大偏离。

在一些示例中，喷嘴106相对于主体102固定，例如，喷嘴被安装在主体102上，而不是被安装在可移动的打印托架上。将喷嘴106安装在相对于主体102的固定布置中提供了比安装在可移动的打印机托架上更鲁棒的布置，这提高了针对机器人100的维护的便利性。

在一些示例中，喷嘴106垂直于机器人100的行进的方向以行布置。该布置使得能够通过在沿着行的不同位置处使用喷嘴106来补偿偏离预期路径的程度的范围。

在一些示例中，喷嘴106彼此被间隔开5和20mm之间的距离。通过从第一喷嘴106a切换到多个喷嘴106中的另一个喷嘴，该间隔使得能够补偿与机器人100的预期路径的甚至小的偏离。

在一些示例中，多个喷嘴106包括5和20个之间的喷嘴。因此，可以校正一定范围的偏离距离。

在一些示例中，位置检测装置110通过以下方式检测机器人100已经偏离其预期路径：利用传感器112确定机器人100的当前位置，以及将机器人100的当前位置与针对机器人100的预期位置信息进行比较。在一些示例中，位置检测装置110用于确定当前位置和预期位置之间的差异的方向和幅度。在一些示例中，位置检测装置110连续监视机器人100的位置。在其他示例中，位置检测装置110周期性地检测机器人100的位置。

在一些示例中，检测机器人100的位置已经偏离其预期路径包括检测机器人100已经偏离其预期路径超过预定义阈值距离。在一些示例中，预定义阈值距离可以被设置为大于第一喷嘴106a和多个喷嘴106中与第一喷嘴106a相邻定位的喷嘴之间的距离的一半的距离。

在一些示例中，在由位置检测装置110检测到机器人100已经偏离其预期路径时，打印装置104可以计算多个喷嘴106中的哪个喷嘴当前最靠近于当前预期路径位置。然后，打印装置104可以解激活第一喷嘴106a并激活多个喷嘴106中的当前最靠近于预期路径的任何一个。

随着机器人的路径被运动控制装置108校正，预期路径和机器人100的实际位置之间的距离将减小。在一些示例中，当机器人100返回到预期路径时，打印装置104用于解激活第二喷嘴106b并重新激活第一喷嘴106a。也就是说，打印装置104停止从第二喷嘴106b沉积打印剂，并且再次开始从第一喷嘴106a沉积打印剂。这使得当机器人100与预期路径重新会聚时能够沿着预期路径准确地打印该打印线条。

在一些示例中，其中第一喷嘴106a和第二喷嘴106b彼此不相邻定位，在使用机器人时，当机器人100和预期路径之间的距离减小时，打印装置104可以解激活第二喷嘴106b，并且激活定位在第一和第二喷嘴106a、106b之间的第三喷嘴106c，并且当机器人100返回到预期路径时，解激活第三喷嘴106c并且重新激活第一喷嘴106a。在一些示例中，当机器人100返回到预期路径时，打印装置104用于依次（in sequence）激活和解激活多个喷嘴106中的连续相邻喷嘴，使得打印线条对应于预期路径。这可能有助于提供打印线条的连续性或平滑性。在一些示例中，在任何给定时间被激活的喷嘴是在该时间被确定为最靠近于预期路径的任何一个喷嘴。以该方式，机器人100确保即使机器人100本身未遵循该路径，也沿着预期路径打印线条。

图2示出了使用中的图1的机器人100的打印装置104的示例。如该图中所示，机器人100最初通过从打印装置104的喷嘴106的第一中央喷嘴106a沉积打印剂来打印线条，同时遵循预期路径，以沿着预期路径打印线条。机器人100被指示以遵循预期路径P1。然而，机器人100代之以沿着路径P2行进（例如，由于不平坦的表面、轮打滑等）。一旦已经由位置检测装置110确定预期路径P1和实际路径P2之间的差异，就解激活喷嘴106a，并且激活第二喷嘴106b，第二喷嘴106b是如基于确定的差异而确定的最靠近于预期路径P1定位的喷嘴。此外，运动控制装置108控制机器人100的运动，使得机器人100遵循路径P3，使得机器人100返回到路径P1。在一些示例中，打印装置104可以从第二喷嘴106b打印线条，直到机器人100返回到预期路径P1。在其他示例中，一旦第二喷嘴106b不再是最靠近于预期路径P1的喷嘴，打印装置104就可以解激活该喷嘴，并且可以激活定位在第一和第二喷嘴106a、106b其间的第三喷嘴106c。在一些示例中，当机器人100移动回到预期路径时通过在任何给定时间激活（并因此从其打印）被确定为最靠近于预期路径的任何一个喷嘴，可以依次一次一个地激活和解激活喷嘴106。当实际路径P3重返（rejoin）预期路径P1时，第一喷嘴106a被重新激活以继续沿着预期路径打印线条。使用在多个喷嘴106中被中央地定位的第一喷嘴106a使得能够实现由于任一方向上的偏离而导致的最大误差校正。然而，在一些示例中，第一喷嘴可以被定位在不同的位置中（例如，当偏离更可能在一个方向而不是另一个方向上时。

图3示出了一种方法，该方法可以是打印线条的方法。该方法可以由表面标记机器人或车辆（诸如关于图1和图2描述的表面标记机器人100）来执行。该方法的框300包括通过从表面标记车辆的多个打印喷嘴中的第一打印喷嘴沉积墨水来打印线条，该表面标记车辆包括多个打印喷嘴和推进机构，以使车辆沿着路径沿着表面行进。该方法的框302包括例如通过使用如上所述的技术来确定车辆已经偏离预期路径。该方法的框304包括通过解激活第一喷嘴和从第二喷嘴沉积墨水来补偿偏离，其中第二喷嘴与第一喷嘴间隔开一定距离，该距离与车辆的位置和预期路径之间的确定偏移成比例，同时控制车辆的方向以返回到特定路径。

因此，图3的方法提供了响应性（responsive）和鲁棒的方法，用于校正由于车辆的路径偏离而导致的由表面标记车辆打印的线条中的误差。

图4示出了另一方法，其可以是打印线条的方法。图4的方法可以由表面标记机器人（诸如关于图1和图2描述的表面标记机器人）执行。图4包括框300至304，如上面关于图3描述的那样。图4还包括框400，其包括当车辆返回到特定路径时，依次激活和解激活多个喷嘴中的连续相邻喷嘴，使得打印的线条对应于预期路径。框402包括，一旦表面标记车辆已经返回到特定路径，就重新激活第一喷嘴。

因此，图4的方法将机器人返回到其预期位置，同时提供打印线条的高水平的连续性，并且当机器人100的实际路径与预期路径重新会聚时，保持沿着预期路径打印线条。

图5示出了包括指令504的有形机器可读介质500的示意性表示，该指令504在被执行时使处理器502执行本文中描述的示例过程。在示例中，机器可读介质500包括一组指令，该组指令在被执行时使处理器502执行如参考图3或图4描述的方法。在示例中，机器可读介质500包括一组指令504，该组指令504在被处理器502执行时，使处理器502控制自推进表面标记机器人以沿着路径移动，同时使用表面标记机器人的打印装置在表面上标记线条，该打印装置包括打印喷嘴的布置。

指令504包括指令506，以控制打印装置以从喷嘴的布置的第一喷嘴沉积打印剂。指令504进一步包括指令508，以接收针对机器人的位置信息。指令504还包括：指令510，以响应于检测到针对机器人的预期路径和机器人的实际路径之间的差异，控制打印装置以从第二喷嘴沉积打印剂，以补偿预期路径和实际路径之间的差异，同时调节表面标记机器人的方向；以及指令512，以响应于检测到实际路径已经与预期路径重新会聚，控制打印装置以从多个喷嘴中的第一喷嘴沉积打印剂。

在一些示例中，机器可读介质可以包括指令，以在机器人和预期路径之间的距离减小时，解激活第二喷嘴并从定位在第一和第二喷嘴之间的第三喷嘴沉积打印剂，并且在机器人返回到预期路径时，解激活第三喷嘴并从第一喷嘴沉积打印剂。

在一些示例中，机器可读介质可以包括指令，以在机器人和预期路径之间的距离减小时，依次激活和解激活第二喷嘴和第一喷嘴之间的每个喷嘴，使得在实际路径返回到预期路径时，打印剂沿着预期路径沉积。

在一些示例中，机器可读介质500可以形成表面标记机器人（例如图1的表面标记机器人100）的部分。在其他示例中，机器可读介质500可以被定位在机器人100的外部，并且使用诸如Wi-Fi、蓝牙或任何合适的通信系统的无线通信系统与机器人通信。参考流程图来描述本公开。尽管上面描述的流程图示出了特定的执行的次序，但是执行的次序可以与所描述的执行的次序不同。关于一个流程图描述的框可以与另一个流程图的那些框组合。

应当理解，流程图中的一些框可以使用机器可读指令（诸如软件、硬件、固件或诸如此类的任何组合）来实现。这样的机器可读指令可以被包括在其中或其上具有计算机可读程序代码的计算机可读存储介质（包括但不限于盘存储装置、CD-ROM、光存储装置等）上。

机器可读指令可以例如由通用计算机、专用计算机、嵌入式处理器或其他可编程数据处理设备的处理器执行，以实现描述和图中描述的功能。特别地，处理器或处理装置可以执行机器可读指令。因此，装置和设备的功能模块可以由执行存储在存储器中的机器可读指令的处理器或根据嵌入在逻辑电路中的指令操作的处理器来实现。术语‘处理器’要被广义地解释为包括CPU、处理单元、ASIC、逻辑单元或可编程门阵列等。方法和功能模块都可以由单个处理器执行或在若干个处理器之中划分。

这样的机器可读指令还可以被存储在计算机可读存储器中，该计算机可读存储器可以引导计算机或其他可编程数据处理设备，以便以特定模式操作。此外，本文中的一些教导可以以计算机软件产品的形式来实现，该计算机软件产品被存储在存储介质中并且包括用于使计算机设备实现在本公开的示例中所述的方法的多个指令。

已经呈现前述描述以说明和描述所描述的原理的示例。该描述不旨在是穷举的或将这些原理限制到所公开的任何精确形式。根据上面的教导，许多修改和变型是可能的。要理解，关于任何一个示例描述的任何特征可以被单独使用，或者与所描述的其他特征组合地使用，并且还可以与示例中的任何其他示例的任何特征或者示例中的任何其他示例的任何组合来组合地使用。

Claims

1.一种表面标记机器人，包括：

主体；

打印装置，其包括安装在主体上的多个打印喷嘴；

位置检测装置，用于确定机器人的位置；

运动控制系统，用于使机器人以预期路径沿着表面行进；

其中，打印装置用于将打印材料从多个喷嘴中的第一喷嘴沉积到表面上，以在机器人遵循预期路径时形成线条；以及

其中，在由位置检测装置检测到机器人的位置已经偏离预期路径时：

（i）运动控制系统用于对机器人的行进的方向执行校正，使得机器人返回到预期路径；以及

（ii）打印装置用于解激活第一喷嘴并且激活多个喷嘴中的第二喷嘴，其中选择第二喷嘴，使得第一和第二喷嘴之间的距离用于补偿机器人的位置与预期路径的偏离。

2.根据权利要求1所述的表面标记机器人，其中喷嘴相对于主体来固定。

3.根据权利要求1所述的表面标记机器人，其中喷嘴垂直于机器人的运动的方向以行布置。

4.根据权利要求1所述的表面标记机器人，其中，当机器人返回到预期路径时，打印装置用于解激活第二喷嘴并重新激活第一喷嘴。

5.根据权利要求4所述的表面标记机器人，其中，当机器人和预期路径之间的距离减小时，打印装置用于解激活第二喷嘴并激活定位在第一和第二喷嘴之间的第三喷嘴，并且当机器人返回到预期路径时，解激活第三喷嘴并重新激活第一喷嘴。

6.根据权利要求1所述的表面标记机器人，其中，所述多个喷嘴在垂直于机器人的运动的方向的方向上彼此间隔开5和20mm之间的距离。

7.根据权利要求1所述的表面标记机器人，其中所述多个喷嘴包括5和20个之间的喷嘴。

8.根据权利要求1所述的表面标记机器人，其中检测机器人的位置已经偏离预期路径包括检测机器人的位置已经偏离预期路径超过预定义阈值距离。

9.一种方法，包括：

通过从表面标记车辆的多个打印喷嘴中的第一打印喷嘴沉积墨水来打印线条，所述表面标记车辆包括多个打印喷嘴和推进机构，以使车辆沿着路径沿着表面行进；

确定车辆已经偏离预期路径；以及

通过解激活第一喷嘴和从第二喷嘴沉积墨水来补偿偏离，其中第二喷嘴与第一喷嘴间隔开一定距离，所述距离与车辆的位置和预期路径之间的确定偏移成比例，同时控制车辆的方向以返回到预期路径。

10.根据权利要求9所述的方法，包括一旦表面标记车辆已经返回到预期路径，就重新激活第一喷嘴。

11.根据权利要求9所述的方法，包括当车辆返回到预期路径时，依次激活和解激活多个喷嘴中的连续相邻喷嘴，使得当车辆返回到预期路径时，由车辆打印的线条沿着预期路径来打印。

12.根据权利要求9所述的方法，其中从多个喷嘴选择第二喷嘴，使得确定的偏移对应于第一和第二喷嘴之间的距离。

13.一种有形机器可读介质，包括一组指令，当由处理器执行时，所述指令使处理器：

控制自推进表面标记机器人以沿着路径移动，同时使用表面标记机器人的打印装置在表面上标记线条，所述打印装置包括打印喷嘴的布置；

控制打印装置以从喷嘴的布置的第一喷嘴沉积打印剂；

接收针对机器人的位置信息；

响应于检测到针对机器人的预期路径和机器人的实际路径之间的差异；

控制打印装置以从第二喷嘴沉积打印剂，以补偿预期路径和实际路径之间的差异，同时调节表面标记机器人的方向；以及

响应于检测到实际路径已经与预期路径重新会聚，控制打印装置以从喷嘴的布置的第一喷嘴沉积打印剂。

14.根据权利要求13所述的有形机器可读介质，进一步包括指令，以在机器人和预期路径之间的距离减小时，解激活第二喷嘴并从定位在第一和第二喷嘴之间的第三喷嘴沉积打印剂，并且在机器人返回到预期路径时，解激活第三喷嘴并从第一喷嘴沉积打印剂。

15.根据权利要求13所述的有形机器可读介质，进一步包括指令，以在机器人和预期路径之间的距离减小时，依次激活和解激活在第二喷嘴和第一喷嘴之间的每个喷嘴，使得在实际路径返回到预期路径时，打印剂沿着预期路径来沉积。