ES2585977B1 - Equipo robotizado para la localización de artículos en una tienda y su procedimiento de funcionamiento - Google Patents

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Abstract

Equipo robotizado para la localización de artículos en una tienda y su procedimiento de funcionamiento.#Equipo robotizado para la localización de artículos en coordenadas XYZ en una tienda que consta de un robot móvil (1) y puede comprender opcionalmente un ordenador externo (2) conectado por vía inalámbrica con el robot (1), que a su vez está formado por un sistema de visión artificial (3), un sistema de barrido y detección de obstáculos (4), un sistema de lectura de etiquetas activas con señales ópticas y/o electromagnéticas (5), un sistema de desplazamiento (11) formado por al menos dos ruedas motrices, una batería (6) y un controlador (7) que comprende una placa principal con un sistema operativo de código abierto, estando conectado dicho controlador con los diferentes sistemas que conforman el robot y estando configurado para recibir datos de dichos sistemas y procesarlos con objeto de crear un mapa de la tienda y determinar la ubicación de cada artículo en la tienda.

Description

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EQUIPO ROBOTIZADO PARA LA LOCALIZACION DE ARTICULOS EN UNA TIENDA Y SU PROCEDIMIENTO DE FUNCIONAMIENTO
DESCRIPCION
Sector tecnico de la invencion
La presente invencion se enmarca dentro los equipos y sistemas roboticos capaces de interaccionar con el entorno que les rodea. En particular, la presente invencion se refiere a un equipo robotizado autonomo para ayudar a un consumidor o a un empleado a localizar artlculos en una tienda de forma rapida y sencilla.
Estado de la tecnica
Un robot es una maquina electronica programable para moverse o realizar ciertas operaciones. En los ultimos anos, el avance de la microelectronica y el desarrollo de la informatica han hecho posible el desarrollo de robots cada vez mas complejos y capaces de realizar tareas y operaciones reservadas anteriormente solo para personas.
En cuanto a sistemas roboticos de asistencia en tiendas, el documento US20040217166 describe equipos que gulan al comprador por dentro de una tienda, usando un carro robotizado que contiene la lista de la compra. No obstante, la manera en que el carro robotizado es capaz de localizar los objetos no ha sido resuelta. Actualmente existen patentes sobre como posicionar un robot, sobre su navegacion en entornos estructurados o no, etc., pero que tienen un coste de implementation bastante elevado y cuya localization de artlculos se hace como mucho horizontalmente a nivel del suelo.
Tambien existen sistemas dispensadores y almacenes automatizados (documento US6325586) que son capaces de almacenar un objeto y recuperarlo posteriormente, pero en todos estos casos se parte de la premisa de que se conoce la localizacion exacta del artlculo. Tambien existen desarrollos para empaquetar los artlculos adquiridos en cajas de carton (ver patentes US20150059286, US20140180479). Algunos de estos almacenes pueden ofrecer la compra hecha al cliente cuando este entrega una lista de peticiones, pero extrayendo los artlculos de un almacen cerrado al publico (ver patente US20050238465).
Por otro lado, existen sistemas roboticos que interactuan con humanos (ver patente US6584375) pero se trata normalmente de interfaces muy simples que se limitan a intercambiar ciertas frases y gesticular. Estos sistemas no son capaces de localizar objetos, salvo en situaciones extremadamente controladas.
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Otra desventaja muy importante de los sistemas roboticos que existen hoy en dla para una tienda es que son de elevado coste, imposible de implementar en una cadena de tiendas.
La presente invention describe un equipo robotizado que permite localizar los artlculos de una tienda con objeto de que el cliente o consumidor pueda obtenerlos de la forma mas rapida posible. El equipo objeto de la invencion facilita la labor de compra al localizar los artlculos dentro de un lineal (tanto en horizontal como en vertical, estableciendo una ubicacion en el espacio con coordenadas en los ejes XYZ) y permitir asl que un sistema de asistencia pueda ayudar al consumidor final a dirigirse de forma rapida al artlculo de su lista de la compra. De esta forma no se necesita automatizar una tienda completa, cuyo coste de implantation serla muy elevado.
Description de la invencion
La invencion consiste en un equipo robotizado que es capaz de localizar artlculos en estanterlas o lineales de las tiendas del sector “retail” (venta al por menor), aunque no se excluye su aplicacion en otro tipo de establecimientos de mayor envergadura y venta al por mayor.
El equipo robotizado comprende un robot movil que navega por odometrla de forma autonoma por la tienda y localiza los artlculos colocados en los lineales de la misma por medio de vision artificial. Los artlculos estan identificados por codigos, bien sean de barras, QR (del ingles Quick Response code, codigo de respuesta rapida), RFID (siglas de Radio Frequency IDentification, identification por radiofrecuencia), y/o senales opticas y pueden estar a cualquier altura de la estanterla o lineal. El robot se encarga de realizar un mapa de la tienda para identificar la situation de las estanterlas y posteriormente, mediante la lectura de los codigos identificativos de los artlculos y senales auxiliares provenientes de etiquetas activas, va identificando y todos los artlculos tanto en sentido horizontal como vertical, creando asl un mapa con la ubicacion de cada artlculo. Una vez conocida la situacion de los diferentes artlculos, el robot puede dirigirse a por el artlculo que el cliente le solicite.
Para poder realizar estas actuaciones, el equipo robotizado de la presente invencion comprende un robot movil que consta de los siguientes elementos o dispositivos:
- un sistema de vision artificial para captura de imagenes,
- un sistema de barrido y detection de obstaculos constituido por al menos un sensor laser,
- un sistema de lectura de etiquetas activas con senales opticas y/o electromagneticas,
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- un sistema de desplazamiento formado por al menos dos ruedas motrices,
- una bateria que permite al robot funcionar de forma autonoma,
- un controlador que comprende una placa principal con un sistema operativo (por ejemplo ROS, sistema operativo robotico) de codigo abierto, estando conectado dicho controlador con el sistema de vision artificial, al sistema de barrido y detection de obstaculos, al sistema de lectura de etiquetas y sistema de desplazamiento y estando configurado para recibir datos de dichos sistemas y procesarlos con objeto de crear un mapa de la tienda y determinar la ubicacion de cada articulo.
El robot puede incluir una base de carga para poder cargar la bateria cuando esta se agote.
Asimismo, el robot movil puede incluir al menos un brazo robotico articulado tambien conectado al controlador en cuyo extremo libre dispone de unos medios de agarre a modo de pinzas o similar. En este caso, el controlador estara configurado para transmitir instrucciones al brazo robotico a fin de recoger el arriculo.
El robot incluye preferiblemente una plataforma de carga que permite usarlo como asistente en el transporte de articulos para el cliente, de forma que dicho cliente puede depositar dichos arriculos en la plataforma mientras realiza la compra.
El laser utilizado en el sistema de barrido y deteccion de obstaculos es preferiblemente un laser de tecnologia LIDAR (del ingles Laser Imaging Detection and Ranging) es una tecnologia que permite determinar la distancia desde un emisor laser a un objeto o superficie utilizando un haz laser pulsado. Este tipo de laseres proporcionan medidas muy fiables debido a su alta precision en la medida y su alta resolution angular. El laser permitira al robot componer el mapa de la tienda y detectar obstaculos.
El sistema de lectura de etiquetas activas con senales opticas y/o electromagneticas comprende preferiblemente en un lector de etiqueta por radiofrecuencia RFID (siglas de Radio Frequency IDentification, identification por radiofrecuencia) pudiendose utilizar muy alta frecuencia (UHF) debido a su mayor distancia y velocidad de lectura, ademas, la mayor direccionalidad del haz de emision de las etiquetas permite ubicar los productos de manera mas precisa. Tambien es posible utilizar lector de alta frecuencia (HF). El sistema de lectura de etiquetas activas con senales opticas puede ser una camara de vision o un sensor optico.
Preferiblemente, el sistema de vision artificial comprende una camara fotografica o webcam y un sensor de infrarrojos. Mediante el sistema de vision artificial, el robot puede realizar un elevado numero de fotografias por segundo a un lineal y estas
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imagenes son procesadas en tiempo real.
El controlador puede ser un controlador netbook (computadora portatil) ya que estos controladores son economicos y tienen una potencia aceptable.
El equipo robotizado puede comprender un ordenador externo conectado con el robot movil de forma inalambrica (wireless, wimax, XG, etc) en caso de que el controlador del robot no disponga de capacidad de computo suficiente. En este caso, el robot estarla configurado para enviar los datos (imagenes capturadas) recogidos al ordenador externo convenientemente programado y este serla quien harla el tratamiento y procesado de los mismos con objeto de obtener la ubicacion de los artlculos en la tienda (tanto en posicion vertical como horizontal dentro del lineal o estanterla) que podrla guardar en una base de datos. El ordenador externo simplemente ejecutarla los algoritmos que necesiten muchos recursos computacionales.
Los datos una vez procesados por el ordenador externo podrlan ser enviados de nuevo al robot movil o almacenados en la base de datos del ordenador externo en el caso de estar integrado con un software ERP (del ingles, Enterprise Resource Planning, sistema de gestion de tiendas).Con objeto de identificar todos los artlculos de un lineal en una tienda, el robot movil que navega por odometrla y utilizando su sensor laser, se situa en paralelo a este. Para ello utiliza los codigos identificativos asociados a cada producto. La identification del artlculo se realiza mediante vision artificial, analizando las imagenes obtenidas cuando el robot se desplaza en paralelo al lineal y usando la information suministrada por las etiquetas activas y codigos identificativos. El robot calcula la ubicacion de cada artlculo en unas coordenadas globales (XYZ) a nivel de la tienda.
El equipo robotizado as! concebido permite localizar productos situados en el lineal a cualquier altura y recordar su ubicacion. Ademas, se basa preferiblemente en el identificador mas extendido en el sector “retail’ (venta al por menor) y de bajo coste como es el codigo de barras. El robot que se mueve por odometrla crea un mapa de la tienda conforme la va recorriendo gracias a su sensor laser, y dispone de algoritmos de detection y evitacion de obstaculos, lo que le permite una navegacion autonoma para acceder al artlculo deseado.
Las potenciales aplicaciones de la invention son en el sector de tiendas al por menor, o comercializacion masiva de productos o servicios a grandes cantidades de consumidores finales o empresas de los sectores de hostelerla, restauracion y cafeterias, inlcuso industria. Tiene potencial aplicacion en cualquier entorno en el que
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haya que localizar artlcuios en sistemas de almacenaje.
Se puede aplicar a cualquier industria manufacturera donde haya que localizar artlcuios que puedan ser identificados mediante etiquetas de diferente tecnologla. Descripcion de las figuras
Con objeto de ayudar a una mayor comprension de la presente invention se incluyen con caracter ilustrativo y no limitativo las figuras siguientes:
Figura 1: muestra el equipo robotizado de la presente invencion frente a un lineal de la tienda.
Figura 2: muestra una vista del robot movil de perfil (A) y de frente (B).
Figura 3: muestra un diagrama de flujo una realization preferida del funcionamiento del equipo robotizado que comprende un robot movil y un ordenador externo o PC. Descripcion detallada de la invencion
En una realizacion particular el equipo robotizado de la presente invencion esta formado por un robot movil (1) y un ordenador externo o PC (2) conectado al robot movil por via inalambrica. Tal y como se muestra en la figura 2, el robot movil (1) que navega por odometrla comprende un sistema de vision artificial (3) para captura de imagenes, codigos de barras y QR o cualquier otra codification de artlculos que pueda ser tratados graficamente. Dicho sistema de vision artificial puede comprender una webcam, un sensor de infrarrojos, un lector de codigo de barras y/o un lector de codigos QR. El robot movil comprende, asimismo, un sistema de barrido y detection de obstaculos (4) constituido por un laser de tecnologla LIDAR que el robot utiliza para conformar el mapa de la tienda mientras navega y para evitar obstaculos, un sistema de lectura (5) de etiquetas activas que comprende en un lector RFID (lector de radiofrecuencia) y un sistema de desplazamiento (11) formado por al menos dos ruedas motrices. El robot incluye asimismo una baterla (6) que le permitira una autonomla de varias horas. Asimismo, el robot esta provisto de un controlador (7) programable, provisto de placa principal con un sistema operativo de codigo abierto y una base de carga para poder cargar la baterla cuando esta se agote. El controlador (7) esta configurado para recibir datos de los distintos sistemas que forman parte del robot (vision artificial, barrido y deteccion de obstaculos, sistema de lectura de etiquetas activas y de desplazamiento), el robot envla los datos al ordenador externo (2) para que sean procesados y elabore un mapa de la tienda y ubicacion de los artlculos.
Para ello, los artlculos de la tienda deben estar provistos de codigos identificativos. Los codigos identificativos pueden ser: codigos de barras, codigos QR (del ingles
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Quick Response code, codigo de respuesta rapida), siendo ambos detectados por el sistema de vision artificial, codigos RFID (siglas de Radio Frequency IDentification, identification por radiofrecuencia), y/o codigos con senales opticas, que serlan detectados por el sistema un sistema de lectura de etiquetas activas con senales opticas y/o electromagneticas.
El robot (1) incluye una plataforma (9) donde el cliente puede depositar los artlculos seleccionados.
El robot (1) podrla incluir ademas un brazo robotico (no representado) articulado tambien conectado al controlador en cuyo extremo libre dispone de unos medios de agarre a modo de pinzas o similar.
El procedimiento de funcionamiento del equipo robotizado que comprende un robot movil (1) y un ordenador externo (2) para la localization de un artlculo en una tienda provista de lineales donde se encuentran situados los artlculos comprende las siguientes etapas (vease Figura 3):
- el robot movil (1) navega por odometrla por la tienda realizando un mapeo de la misma para determinar obstaculos, lineales, etc, para lo que hace uso sistema de barrido laser y detection de obstaculos ,
- una vez conocido el mapa de la tienda, el robot (1) se posiciona frente a un lineal (10) de la misma y realiza una segunda navegacion para detectar los productos ubicados en dicho lineal (10) mediante el sistema de lectura (5) de etiquetas activas y/o el sistema de vision artificial (3), obteniendo asl datos y/o imagenes del lineal y sus artlculos.
- el robot (1) envla los datos recibidos de los distintos sistemas al ordenador externo (2) configurado para procesar dichos datos a fin de calcular la ubicacion de cada artlculo en forma de coordenadas globales XYZ a nivel de la tienda, asl como guardar la ubicacion de los artlculos en una base de datos (el software del ordenador externo (2) ya dispondra de antemano de la relation codigo-producto, de forma que podra vincular cada codigo con el producto correspondiente),
- el ordenador externo (2) envla orden al robot (1) para detectar los productos de otro lineal y asl sucesivamente hasta tener un mapa completo de la tienda con sus productos ubicados.
En el caso de que el equipo robotizado no incluya un ordenador externo (2), el propio controlador (7) del robot movil (1) serla el que procesarla los datos recogidos para calcular su ubicacion en forma de coordenadas globales XYZ a nivel de la tienda y
guardarla la ubicacion de los artlcuios en una base de datos del propio controlador (7). Ademas, en este caso, el propio software del controlador dispondra de antemano de la relacion codigo-producto.
Una vez que un cliente solicita un producto al robot (por ejemplo a traves de un punto 5 de venta o interfaz de usuario), este consultarla la base de datos del ordenador externo (2) o del propio controlador (7) del robot y se desplazarla hasta el lugar donde se encuentra el artlculo solicitado.

Claims (11)

  1. 5
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    REIVINDICACIONES
    1. Equipo robotizado para la localization de artlcuios en una tienda, estando provistos los artlcuios de codigos identificativos, caracterizado por comprender un robot movil (1) que navega por odometrla y que comprende, a su vez, los siguientes elementos:
    • un sistema de vision artificial (3) para captura de imagenes,
    • un sistema de barrido y detection de obstaculos (4) constituido por al menos un sensor laser que utiliza para componer el mapa de la tienda,
    • un sistema de lectura de etiquetas activas con senales opticas y/o electromagneticas (5),
    • un sistema de desplazamiento (11) formado por al menos dos ruedas motrices,
    • una baterla (6) que permite al robot funcionar de forma autonoma,
    • un controlador (7) que comprende una placa principal con un sistema operativo de codigo abierto, estando conectado dicho controlador (7) con el sistema de vision artificial (3), al sistema de barrido y deteccion de obstaculos (4), al sistema de lectura de etiquetas activas (5) y al sistema de desplazamiento (11) y estando configurado para recibir datos de dichos sistemas y procesarlos con objeto de crear un mapa de la tienda y determinar la ubicacion de cada artlculo en la tienda.
  2. 2. Equipo robotizado, segun reivindicacion 1 caracterizado porque comprende un ordenador externo (2) conectado con el robot por via inalambrica.
  3. 3. Equipo robotizado, segun reivindicacion 1 caracterizado porque el robot movil incluye un brazo robotico articulado conectado al controlador en cuyo extremo libre dispone de unos medios de agarre.
  4. 4. Equipo robotizado, segun reivindicacion 1 caracterizado porque comprende una base de carga para cargar la baterla.
  5. 5. Equipo robotizado, segun reivindicacion 1 caracterizado porque el laser utilizado en el sistema de barrido y deteccion de obstaculos (4) es preferiblemente un laser de tecnologla LIDAR.
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  6. 6. Equipo robotizado, segun reivindicacion 1 caracterizado porque el sistema de lectura de etiquetas activas (5) comprende un lector de etiqueta por radiofrecuencia.
  7. 7. Equipo robotizado, segun reivindicacion 1 caracterizado porque el sistema de vision artificial (5) comprende una webcam, un sensor de infrarrojos, un lector de codigo de barras y/o un lector de codigos QR.
  8. 8. Equipo robotizado, segun reivindicacion 1 caracterizado porque el robot comprende una plataforma (9) para depositar los artlculos seleccionados.
  9. 9. Procedimiento de funcionamiento del equipo robotizado para la localization de artlculos provistos de codigos identificativos en una tienda provista de lineales descrito en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por comprender las siguientes etapas:
    - el robot movil (1) navega por odometrla por la tienda realizando un mapeo de la misma para lo que hace uso del sistema de barrido y detection de obstaculos (4),
    - una vez conocido el mapa de la tienda, el robot (1) se posiciona frente a un lineal (10) de la misma y realiza una segunda navegacion para detectar los artlculos ubicados en dicho lineal (10) mediante el sistema de lectura (5) de etiquetas activas y/o el sistema de vision artificial (3), obteniendo as! datos y/o imagenes del lineal y sus artlculos.
  10. 10. Procedimiento de funcionamiento, segun reivindicacion 9, caracterizado por que:
    - el robot (1) envla los datos obtenidos a un ordenador externo (2) conectado con el robot por via inalambrica, estando el ordenador externo (2) configurado para procesar dichos datos a fin de calcular la ubicacion de cada artlculo en forma de coordenadas globales XYZ a nivel de la tienda y guarda la ubicacion de los artlculos en una base de datos,
    - el ordenador externo (2) envla orden al robot (1) para detectar los productos de otro lineal y as! sucesivamente hasta tener un mapa completo de la tienda con sus productos ubicados.
  11. 11. Procedimiento de funcionamiento, segun reivindicacion 9, caracterizado por que:
    el controlador (7) del robot movil (1) procesa los datos obtenidos a fin de calcular la ubicacion de los articulos en forma de coordenadas globales XYZ a nivel de la tienda y guarda la ubicacion de los articulos en una base de datos del propio controlador (7).
    5
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