ES2610755T3

ES2610755T3 - Sistema de posicionamiento de un robot

Info

Publication number: ES2610755T3
Application number: ES13756056.1T
Authority: ES
Inventors: Anders Haegermarck
Original assignee: Electrolux AB
Current assignee: Electrolux AB
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2017-05-03
Anticipated expiration: 2033-08-23
Also published as: EP2888603B1; CN104487864B; US20150185322A1; EP3104194A1; US9939529B2; JP2015534048A; EP3104194B1; EP2888603A1; KR20150048093A; KR102142162B1; WO2014033055A1; JP6202544B2; CN104487864A

Abstract

Un método de posicionamiento de un robot que comprende los pasos de: iluminar (S101) un espacio con al menos un primer láser lineal que proyecta líneas láser verticales dentro del campo de visión de una cámara; registrar (S102), con la cámara, una fotografía del espacio iluminado por las líneas láser verticales; extraer (S103), de la fotografía registrada, los datos de imagen que representan una línea formada por las líneas láser verticales que se reflejan contra los objetos ubicados dentro del espacio; comparar (S103b) los datos de imagen de la fotografía registrada con los datos de imagen de, al menos, una fotografía registrada anteriormente; ajustar (S103c) la línea extraída en función de la comparación de dichos datos de imagen utilizando navegación por estima, en la que se registra una posición estimada del robot en el instante del registro de la fotografía respectiva; y crear (S104'), a partir de la línea extraída y ajustada, una representación del espacio iluminado a lo largo de las líneas láser proyectadas, donde el robot está situado con respecto a dicha representación.

Description

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DESCRIPCION

Sistema de posicionamiento de un robot

La presente invencion se refiere a un sistema de posicionamiento de un robot y a un metodo de posicionamiento de un robot.

ANTECEDENTES

En multiples sectores tecnologicos es deseable utilizar robots con un comportamiento autonomo, de modo que se puedan mover libremente alrededor de un espacio sin chocar con posibles obstaculos.

A modo de ejemplo, existen en la tecnica los aspiradores roboticos con la capacidad de aspirar una habitacion de manera mas o menos autonoma, en la cual estan ubicados muebles, tales como mesas, sillas y otros obstaculos tales como paredes y escaleras. Tradicionalmente, estos aspiradores roboticos se han desplazado en una habitacion por medio de la utilizacion de, p. ej., ultrasonidos u ondas de luz. Ademas, los aspiradores roboticos deben estar complementados habitualmente con sensores adicionales, tales como sensores de escaleras, sensores de seguimiento de paredes y diversos transpondedores para trabajar con precision.

Un gran numero de aspiradores roboticos de la tecnica anterior utilizan una tecnologfa denominada Localizacion y Mapeo Simultaneos (SLAM, por sus siglas en ingles). SLAM esta relacionada con el problema de que un robot movil realice un mapa de un entorno desconocido, mientras que al mismo tiempo se desplaza por el entorno utilizando el mapa. Habitualmente, esto se combina con un laser de exploracion horizontal para la medicion del rango. Ademas, se utiliza la odometna para proporcionar una posicion aproximada del robot segun se mide mediante el movimiento de las ruedas del robot.

El documento US 2002/0091466 expone un robot movil con una primera camara dirigida hacia el techo de una habitacion para reconocer una senal base en el techo, una lmea laser para emitir un haz de luz lineal hacia un obstaculo, y una segunda camara para reconocer un haz de luz lineal reflejado del obstaculo. La lmea laser emite un haz en forma de una lmea recta que se extiende horizontalmente por delante del robot movil.

El documento US 2005/0088643 expone un metodo y sistema para identificar un borde sembrado de un cultivo que facilita el guiado de una maquina agncola o de otro vehmulo de trabajo a lo largo del borde sembrado, en la zona de transicion entre las partes cosechadas y no cosechadas de un campo. Un transmisor emite un patron de radiacion transmitida dentro de una zona espacial definida. Un receptor recoge una imagen de la zona espacial definida. Un detector detecta una presencia del borde sembrado, entre una parte cosechada y no cosechada de un campo en funcion de un patron de radiacion de iluminacion observado en una parte no cosechada. Un procesador de datos identifica los datos de las coordenadas, en la imagen recogida, asociados con el borde sembrado detectado.

COMPENDIO

Un objeto de la presente invencion es solucionar, o al menos mitigar estos problemas de la tecnica y proporcionar un sistema de posicionamiento de robots mejorado.

Este objetivo se logra mediante los metodos y sistemas respectivos para posicionar un robot, tal como se definen en las reivindicaciones.

De manera ventajosa, el sistema de posicionamiento de robots de acuerdo con las realizaciones de la presente invencion crea una representacion del entorno en la que el sistema se configura de modo que opere registrando los datos de imagen que son resultado de la luz reflejada contra los objetos ubicados dentro del entorno iluminado. Un sensor de posicionamiento de la tecnica anterior ejecuta normalmente miles de mediciones cada segundo con el fin de generar grandes cantidades de datos que se deben procesar para posicionar el robot en el que esta dispuesto el sensor de posicionamiento. Por el contrario, el sistema de posicionamiento de robots de la presente invencion ejecuta una cantidad similar de mediciones, pero utiliza unicamente una pequena cantidad de los datos resultantes para su posicionamiento. El sistema de posicionamiento de robots de la presente invencion considera unicamente los datos de las imagenes registradas a lo largo de una superficie plana obtenidos mediante las lmeas laser verticales proyectadas mediante el laser lineal. Esta diferencia en comparacion con los sensores de posicionamiento de la tecnica anterior esta mas acentuada aun mas en el caso de que el entorno para el cual se debe crear la representacion contenga muchos objetos, ya que cada pequeno detalle se representara mediante el procesamiento de una cantidad relativamente pequena de datos de imagen. Al contrario que con muchos sistemas de posicionamiento de robots de la tecnica anterior, no se requiere un sensor de suelo, p. ej., para evitar que el robot caiga de manera accidental por una escalera.

Una ventaja adicional es que el sistema de posicionamiento de robots se puede utilizar para detectar polvo y restos por delante de un aspirador robotico, en el que se puede disponer el sistema de posicionamiento. Incluso pequenas partmulas en el suelo iluminadas mediante los laseres lineales reflejaran considerablemente mas luz que un suelo

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limpio y se pueden detectar facilmente registrando la variacion de la luz reflejada.

Otra ventaja adicional es que incluso sin emprender un analisis complejo de la fotograffa y sin construir una representacion completa del entorno, se pueden utilizar directamente los datos de p^xeles/imagenes de una fotograffa registrada para detectar obstaculos, bordes y paredes. Cada pixel se puede tomar como un detector de obstaculos para un punto pequeno en el espacio, y cada pixel que detecta la luz laser se puede traducir de manera sencilla a cuanto mas se puede mover el robot hasta que entre en contacto con un objeto. Por tanto, el sistema de posicionamiento de robots de acuerdo con las realizaciones de la presente invencion permite proporcionar datos precisos y relevantes para desplazarse superando obstaculos a corta distancia.

En una realizacion adicional de la presente invencion, el sistema de posicionamiento de robots comprende ademas un segundo laser lineal dispuesto de modo que ilumine el espacio dentro del campo de vision de la camara proyectando lmeas laser verticales. En esta realizacion particular, la unidad de procesamiento esta dispuesta de modo que extraiga, a partir de la fotograffa registrada, los datos de imagen que representan una lmea respectiva formada por las lmeas laser verticales del primer y segundo laser lineal que se reflejan contra un objeto ubicado en el espacio. Ademas, la unidad de procesamiento esta dispuesta de modo que cree, a partir de la lmea extrafda respectiva, una representacion del espacio iluminado a lo largo de las lmeas laser proyectadas del primer y segundo laser lineal.

De manera ventajosa, en caso de utilizar dos fuentes de luz, se mejora la precision del posicionamiento y las fotograffas registradas contendran mas informacion para facilitar la creacion de una representacion detallada del entorno en el que el opera el sistema de posicionamiento de robots.

En una realizacion adicional de la presente invencion, el primer y segundo laser lineal estan dispuestos en un lado respectivo de la camara a lo largo de un eje que es perpendicular a un eje optico de la camara. De manera ventajosa, con esta disposicion, el laser lineal respectivo se puede montar tan lejos como sea posible de la camara, lo que ilumina, por tanto, el mayor espacio posible.

En otra realizacion mas de la presente invencion, se dispone un filtro optico en la camara, donde dicho filtro optico esta adaptado a una longitud de onda de la luz emitida por el primer (y segundo) laser lineal. De manera ventajosa, la camara se puede hacer sensible a la longitud de onda particular utilizada por el o los laseres lineales, por lo que registra unicamente la luz reflejada desde los laseres lineales.

En una realizacion, la camara es una camara de semiconductor complementario de oxido metalico (CMOS).

En otra realizacion mas de la presente invencion, se dispone el sistema de posicionamiento de robots, de modo que pueda rotar, alrededor de un eje vertical. Esto se puede lograr montando de manera fija el sistema de posicionamiento de robots en el aspirador robotico y rotando el aspirador, o montando el sistema de posicionamiento de robots, de modo que pueda rotar, en el aspirador robotico. De manera ventajosa, el sistema de posicionamiento de robots se puede configurar de modo que rote y la camara registre fotograffas de todo el entorno en el que se configura para operar el aspirador. Por tato, se puede obtener una representacion completa del entorno.

En otra realizacion mas de la presente invencion, el sistema de desplazamiento del robot comprende ademas un sistema de posicionamiento para estimar una posicion instantanea del sistema de posicionamiento del robot. Esto es ventajoso ya que se puede establecer un origen de coordenadas para cada fotograffa registrada y, por tanto, en ultimo caso, para la representacion creada.

En una realizacion adicional de la presente invencion, los datos de imagen se mapean en un sistema de coordenadas de un conjunto de sensores de la camara. De manera ventajosa, cada caractenstica de la imagen de una fotograffa registrada se puede asociar, por tanto, con unas coordenadas unicas utilizando el sistema de coordenadas del conjunto de sensores. Por tanto, la representacion creada estara asociada a un sistema de coordenadas para facilitar el posicionamiento del aspirador robotico.

Cabe destacar que la invencion se refiere a todas las posibles combinaciones de caractensticas citadas en las reivindicaciones. Cuando se estudien las reivindicaciones adjuntas y la siguiente descripcion se haran evidentes caractensticas adicionales de la presente invencion y ventajas de esta. Aquellos que son expertos en la tecnica se pueden dar cuenta que se pueden combinar diferentes caractensticas de la presente invencion para crear realizaciones diferentes a aquellas descritas en lo que sigue.

DESCRIPCION BREVE DE LOS DIBUJOS

La invencion se describe ahora, a modo de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos anexos, en los cuales:

la figura 1 muestra un sistema de posicionamiento de robots de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;

la figura 2a muestra una vista superior de un aspirador robotico que se dispone con un sistema de posicionamiento

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de robots de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;

la figura 2b muestra la vista superior de la figura 2a con el campo de vision de la camara senalado de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;

la figura 2c muestra una vista lateral de un aspirador robotico dispuesto con un sistema de posicionamiento de robots de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;

las figuras 3a y 3b ilustran un procedimiento de creacion de una representacion del entorno en el que opera el robot utilizando un sistema de posicionamiento de robots de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;

la figura 4 muestra un diagrama de flujo de un metodo de posicionamiento de un robot de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;

la figura 5 muestra un diagrama de flujo de un metodo de posicionamiento de un robot de acuerdo con otra realizacion de la presente invencion; y

la figura 6 ilustra un sistema de posicionamiento de robots de acuerdo con una realizacion adicional de la presente invencion.

DESCRIPCION DETALLADA

La invencion se describira ahora con mas detalle a continuacion en la presente haciendo referencia a los dibujos anexos en los que se muestran ciertas realizaciones de la invencion. No obstante, la invencion se puede realizar de multiples formas diferentes y no se debena interpretar como que esta limitada a las realizaciones explicadas en la presente; sino que mas bien, estas realizaciones se proporcionan a modo de ejemplo de modo que esta exposicion sera minuciosa y completa, y trasladara totalmente el alcance de la invencion a aquellos expertos en la tecnica. Cabe destacar que el sistema de desplazamiento de robots de acuerdo con las realizaciones de la presente invencion utiliza la SLAM para su posicionamiento. La SLAM es ampliamente conocida en la tecnica y no se analizara con mayor detalle.

La figura 1 muestra un sistema de posicionamiento de robots de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. El sistema de posicionamiento de robots 10 comprende un chasis 11 en el que esta ubicado un detector de luz 12, tal como una camara CMOS, asf como tambien dos fuentes de luz 13, 14 en forma de laseres lineales. Los laseres lineales 13, 14 estan dispuestos de modo que proyecten lmeas laser verticales dentro del campo de vision de la camara CMOS 12. La camara CMOS 12 registrara, de manera repetida, fotograffas del espacio iluminado por los dos laseres lineales 13, 14, de modo que se pueda crear una representacion del espacio iluminado para un posicionamiento preciso. Cabe destacar que en una realizacion de la presente invencion, el sistema de posicionamiento robotico comprende una unica fuente de luz. No obstante, en caso de utilizar dos fuentes de luz, se mejora la precision del posicionamiento y las fotograffas registradas contendran mas informacion para facilitar la creacion de una representacion detallada del entorno en el que opera el sistema de posicionamiento de robots. A lo largo de toda la descripcion, se describira la utilizacion de dos laseres lineales.

El procesamiento y la derivacion de datos de una representacion del espacio iluminado se realiza habitualmente mediante una unidad de procesamiento 15 materializada en forma de uno o mas microprocesadores dispuestos de modo, que ejecuten un programa de ordenador 16 respectivo descargado en un medio de almacenamiento 17 adecuado asociado al microprocesador, tal como una memoria de acceso aleatorio (RAM), una memoria flash o un disco duro. La unidad de procesamiento 15 esta dispuesta de modo que, al menos parcialmente, lleve a cabo el metodo de acuerdo con las realizaciones de la presente invencion, cuando se descarga el programa de ordenador 16 apropiado que comprende instrucciones ejecutables por ordenador al medio de almacenamiento 17 y se ejecuta mediante la unidad de procesamiento 15. El medio de almacenamiento 17 tambien puede ser un producto con el programa de ordenador que comprende el programa de ordenador 16. Como alternativa, el programa de ordenador se puede transferir al medio de almacenamiento por medio de un producto con el programa de ordenador apropiado, tal como un disco flexible o una memoria extrafble. Como alternativa adicional, el programa de ordenador 16 se puede descargar al medio de almacenamiento 17 a traves de una red. Como alternativa, la unidad de procesamiento 15 se puede materializar en forma de un circuito integrado de aplicacion espedfica (ASIC, por sus siglas en ingles), una matriz de puertas programables en campo (FPGA, por sus siglas en ingles), un dispositivo logico programable complejo (CPLD, por sus siglas en ingles), etc. Cabe destacar ademas que en caso de que el sistema de posicionamiento de robots 10 este integrado con un dispositivo tal como un aspirador robotico, el sistema de posicionamiento de robots puede utilizar el microprocesador ya disponible en el aspirador.

El sistema de posicionamiento de robots 10 se monta habitualmente en un electrodomestico tal como un aspirador robotico o un limpia suelos. Cuando se monta en un electrodomestico robotico, el sistema de posicionamiento de robots esta en una realizacion de la presente invencion, dispuesto de modo que pueda rotar alrededor de un eje vertical. Esto se puede lograr montando, de manera fija, el sistema de posicionamiento de robots 10 en el aspirador robotico y rotando el aspirador, o montando, de modo que pueda rotar, el sistema de posicionamiento de robots 10

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en el aspirador robotico.

La figura 2a ilustra una vista superior de un aspirador robotico 20 que dispone de un sistema de posicionamiento de robots de acuerdo con una realizacion de la presente invencion, donde cada uno de los dos laseres lineales 13, 14 ilumina un espacio 21 que esta ubicado en el campo de vision de la camara CMOS 12 por medio de lmeas laser verticales 22, 23. Los laseres lineales 13, 14 respectivos se debenan montar tal lejos como sea posible de la camara CMOS 12, y de ese modo iluminar el mayor espacio 21 posible. Ademas, el sistema de posicionamiento de robots se debena colocar tan alto como sea posible en el aspirador robotico para crear la mejor perspectiva del entorno en el que debe operar el aspirador robotico.

Con una camara CMOS 12 y al menos un laser lineal 13, 14, cada fotograffa realizada con la camara se puede utilizar para crear una representacion de una parte del espacio iluminado a lo largo de los haces laser 22, 23 emitidos. Como el sistema de posicionamiento de robots y/o el aspirador robotico completo, sobre el que se monta el sistema de posicionamiento de robots, se mueven y rotan, la camara 12 realiza fotograffas, de manera repetida, que contienen informacion a partir de la cual se pueden derivar datos de imagen con el fin de crear una representacion del entorno ubicado dentro del espacio 21 iluminado por los laseres. En una realizacion, la rotacion del sistema de posicionamiento de robots 360 grados mientras realiza fotograffas, de manera repetida, creara una pluralidad de fotograffas que contienen informacion en forma de datos de imagen a partir de los cuales se puede crear una representacion extremadamente detallada de la geometna del entorno.

La camara CMOS 12 tambien se puede utilizar para ubicar unas balizas o transpondedores en el entorno siempre que emitan con la misma longitud de onda que el laser.

Los aspiradores roboticos deben ser capaces de moverse libremente en un espacio y, por tanto, se impulsan mediante batenas. Cabe destacar, que no hay necesidad de una baliza activa en la estacion de carga del aspirador de la presente invencion, ya que la estacion de carga se puede identificar y ubicar mediante su forma o un patron de reflexion espedfico en su parte frontal.

La figura 2b ilustra una vista superior de un aspirador robotico 20 que dispone de un sistema de posicionamiento de robots de acuerdo con una realizacion de la presente invencion, en el que cada uno de los dos laseres lineales 13, 14 ilumina un espacio 21 que esta ubicado en el campo de vision de la camara CMOS 12 por medio de lmeas laser verticales 22, 23.

Como en la figura 2a, el primer laser lineal 13 y el segundo laser lineal 14 estan dispuestos en un lado respectivo de la camara 12 a lo largo de un eje que es perpendicular a un eje optico de la camara. Ademas, tal como se puede observar en las figuras 2a y 2b, los laseres lineales 13, 14 estan dirigidos de modo que sus haces laser 22, 23 respectivos se intersequen dentro del campo de vision de la camara 12. Habitualmente, la interseccion coincide con el eje optico de la camara 12.

De manera ventajosa, la configuracion direccional de los laseres lineales 13, 14 y el campo de vision 24 de la camara 12 estan dispuestos de modo que la anchura wc del espacio iluminado 21, ubicado dentro del campo de vision 24 de la camara 12, sea mayor que la anchura wr del aspirador robotico 20. Por lo tanto, los laseres lineales 13, 14 estan dirigidos de modo que la camara 12, que tiene un campo de vision 24 seleccionado, sea capaz de capturar un espacio iluminado 21 con una anchura wc mayor que la anchura wr del aspirador robotico 20. Esto es util para detectar obstaculos, ya que el robot 20 es capaz de percibir los obstaculos que aparecen, al menos, a lo largo de toda su anchura wr.

La figura 2c ilustra una vista lateral del aspirador robotico 20 mostrado en las figuras 2a y 2b que dispone de un sistema de posicionamiento de robots de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. Por analogfa con lo que se explica en relacion con la figura 2b, la configuracion direccional de los laseres lineales hacen que los haces laser 22, 23 y el campo de vision 24 de la camara 12 esten dispuestos de manera ventajosa, de modo que la altura he del espacio iluminado 21, que esta ubicado dentro del campo de vision 24 de la camara 12, sea mayor que la altura hR del aspirador robotico 20. Por lo tanto, los laseres lineales estan dirigidos de modo que la camara 12, que tiene un campo de vision 24 dado, sea capaz de capturar un espacio iluminado 21 que tenga una altura he mayor que la altura hR del aspirador robotico 20. De nuevo, esto es util para detectar obstaculos, ya que el robot 20 es capaz de percibir los obstaculos que aparecen, al menos, a lo largo de toda su altura hR.

En una realizacion adicional de la presente invencion, el sistema de posicionamiento de robots de la presente invencion comprende un sensor de polvo para detectar polvo, restos y/o partmulas iluminadas por los laseres lineales 13, 14. El sensor de polvo se puede implementar en la practica mediante el microprocesador 15 analizado anteriormente que ejecuta un programa de ordenador apropiado para lograr una funcionalidad de deteccion de polvo en un aspirador robotico que esta equipado con el sistema de posicionamiento de robots. Por tanto, los laseres lineales 13, 14 iluminan un espacio 21 del que la camara registra fotograffas. A partir de estas fotograffas, se pueden extraer los datos de imagen que indican claramente las partmulas iluminadas. En el caso de que el aspirador robotico encuentre un area que comprenda partmulas, estas se iluminaran y, por tanto, se podran distinguir de un suelo limpio libre de parffculas mediante la utilizacion del procesamiento de imagenes. Por tanto, el aspirador

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robotico se puede controlar, de manera ventajosa, en funcion de esta informacion. Por ejemplo, la capacidad de succion se puede aumentar temporalmente cuando pasa sobre un area que comprenda una gran cantidad de parffculas, o el aspirador se puede controlar de modo que pase sobre el area un par de veces con el fin de garantizar que se retira todo el polvo y los restos.

Haciendo referencia a las figuras 3a y 3b, se describira una realizacion de la presente invencion que ilustra un procedimiento de creacion de una representacion del entorno en el que opera un robot utilizando el sistema de posicionamiento de robots de la presente invencion, con respecto al que se puede situar la representacion del robot. Los laseres lineales 13, 14 estan controlados de modo que emitan luz para crear unas lmeas laser verticales 22, 23 respectivas, mientras se opera la camara CMOS 12 de modo que realice fotograffas de manera repetida. Con el fin de minimizar los efectos perjudiciales de la luz ambiental, los laseres lineales se controlan, de manera opcional, para emitir luz con el maximo efecto posible. Ademas, se puede disponer un filtro optico por delante de la camara CMOS para hacer la camara mas perceptiva a la luz emitida por los laseres lineales.

La posicion estimada del robot se registra en el instante de realizar la fotograffa respectiva aplicando navegacion por estima. Este es un metodo conocido en el que se calcula la posicion actual utilizando los datos pertenecientes a una posicion determinada anteriormente. Los datos de imagen de cada fotograffa se filtran para la reduccion del ruido y se extrae una lmea que define las lmeas laser verticales respectivas, utilizando cualquier metodo de deteccion de bordes apropiado, tal como, p. ej., el algoritmo de deteccion de bordes de Canny. Como la lmea respectiva extrafda de los datos de imagen pueden ser borrosos, el procesamiento de las imagenes se puede mejorar mas extrayendo el centro de las lmeas laser presente en la fotograffa utilizando, por ejemplo, el denominado metodo del centro de gravedad en valores de pfxeles adyacentes en la lmea laser detectada del borde respectiva para calcular el centro de la lmea laser.

Como una camara CMOS esta equipada con un conjunto de sensores de luz, donde cada sensor de luz individual (es decir, pixel) en el conjunto representa la luz detectada desde una unica posicion en el espacio, una fotograffa registrada contendra datos de imagen que representan objetos que los laseres lineales han iluminado, donde dichos datos de imagen se pueden asociar ademas a coordenadas unicas. Posteriormente, se deriva una lista de coordenadas donde el centro de las lmeas laser transcurren en el conjunto de sensores, es decir, en la fotograffa registrada. De manera ventajosa, estas coordenadas tendran una resolucion mucho mayor que los pfxeles de las fotograffas, ya que cada coordenada del centro de la lmea laser se calcula a partir de diversos pfxeles y de la luz registrada en todos esos pfxeles.

Haciendo referencia a las figuras 3a y 3b, y al diagrama de flujo de la figura 4 que ilustra un metodo de acuerdo con una realizacion de la presente invencion, al tiempo que el aspirador robotico 20 se mueve alrededor de una habitacion que se debe limpiar, el primer y segundo laser lineal 13, 14 iluminan, en el paso S101, el espacio 21 en un campo de vision de la camara CMOS por medio de lmeas laser verticales 22, 23 respectivamente. La camara 12 registra, en el paso S102, fotograffas del espacio iluminado 21. Posteriormente, se extraen, en el paso S103, los datos de imagen que representan una lmea formada por las lmeas laser verticales 22, 23 respectivas de la o las fotograffas registradas. A partir de estas lmeas extrafdas, se crea, en el paso S104, una representacion del espacio iluminado a lo largo de las lmeas laser proyectadas, ya que las lmeas extrafdas se pueden asociar con unas coordenadas unicas en el espacio 21. Los laseres lineales iluminan un primer obstaculo en forma de un tope 31 y un segundo obstaculo en forma de pared 32. En la figura 3b, como cada sensor de luz individual de la camara CMOS 12 representa una posicion unica en el espacio, una fotograffa registrada contiene datos de imagen que representan objetos iluminados y sus coordenadas particulares en el espacio 21. Por tanto, la representacion del espacio iluminado a lo largo de las lmeas laser proyectadas aparecera como una seccion transversal de la habitacion a lo largo de la superficie plana formada por las lmeas laser 22, 23 emitidas. Tal como se puede observar, el tope 31 y la pared 32 se pueden encontrar en la figura 3b. Ademas, se puede calcular con gran precision donde estan ubicados los objetos en la habitacion. Por ejemplo, la distancia hasta el tope 31 es 0.5 m, el tope tiene una altura de 0.1 m y una anchura de 0.15 m, etc. Como se registro la posicion del robot cuando se tomo la fotograffa, una pluralidad de estas representaciones 2D se pueden transformar en el espacio 3D y utilizar para construir un mapa 3D completo de la habitacion mientras el robot se mueve y registra de manera continua mas secciones de la habitacion.

La figura 5 ilustra un metodo de acuerdo con una realizacion adicional de la presente invencion, en el que se crea la representacion por medio de. Los pasos S101-S103 son identicos a aquellos descritos haciendo referencia a la figura 4. En un paso adicional S103b, los datos de imagen de la fotograffa registrada en ese instante se comparan con los datos de imagen de, al menos, una fotograffa registrada anteriormente. Esta podffa ser la fotograffa registrada que la precede directamente, o una fotograffa registrada con antelacion. La comparacion se puede hacer incluso con fotograffas registradas con mayor antelacion. A continuacion, en el paso 103c, la lmea extrafda de la fotograffa registrada en ese instante se ajusta en funcion de la comparacion de los diferentes conjuntos de datos de imagen utilizando navegacion por estima. Por tanto, utilizando la informacion perteneciente a posiciones conocidas previamente, se puede estimar mejor una posicion actual, y en caso de perturbaciones (es decir, ruido) en la fotograffa, el ruido se puede filtrar ya que dicho ruido no es probable que se mueva a traves de la fotograffa de una manera esperada cuando se comparan fotograffas con un movimiento relativo conocido de una en relacion con la

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otra.

Por ultimo, en el paso S104', se crea una representacion del espacio iluminado a lo largo de las lmeas laser proyectadas a partir de la lmea ex^da y ajustada. Por tanto, al comparar los datos de imagen registrados en ese instante con la representacion hecha a partir de datos de imagen registrados anteriormente y aplicar navegacion por estima, se puede crear una representacion mas correcta, con respecto a la cual se puede situar el robot con mayor precision.

De manera opcional, ademas de la extraccion de las lmeas en la fotograffa, se extraen la intensidad y la anchura de las lmeas. La informacion de la anchura e intensidad de la lmea se puede utilizar para filtrar las lmeas que son probablemente falsas. La fluctuacion de la intensidad a lo largo de una lmea individual se podna utilizar como un indicador de restos, si la lmea tiene la posicion e inclinacion habitual de un suelo. Ademas, en la practica, como el robot se inclinara ligeramente hacia delante y hacia atras, y de lado a lado, mientras se mueve a lo largo del suelo, puede que haya que ajustar los datos de imagen que se utilizan para generar una representacion en forma de mapa 3D, p. ej., asumiendo que el suelo sobre el cual se mueve el robot es plano, y hacer un ajuste lineal de los datos de imagen en las fotograffas. Como resultado, se ajustan las lmeas largas que estan cerca de la horizontal en el espacio 3D de modo que sean perfectamente horizontales, se registran los parametros de la desviacion de las lmeas casi horizontales y el resto de las lmeas se ajustan con los parametros de desviacion correspondientes.

En caso de que se generen grandes cantidades de datos, que representan puntos en el espacio 3D, estos se pueden comprimir para reducir los requisitos de poder de calculo de la unidad de procesamiento del sistema de posicionamiento de robots, de acuerdo con las realizaciones de la presente invencion. Por ejemplo, un numero de puntos coherentes en el espacio se puede aproximar por una lmea y se registran unicamente los puntos de comienzo y finalizacion de la lmea en memoria y, por tanto, estos representan todos los puntos coherentes en el espacio, y un numero de lmeas coherentes en el espacio pueden aproximar una superficie.

La figura 6 ilustra una realizacion adicional del sistema de posicionamiento de robots de acuerdo con la presente invencion. Cuando el aspirador robotico 20 se encuentra con un obstaculo, tal como una alfombra 25, que hace que se incline ligeramente, la representacion creada puede ser incorrecta, si se asume que el aspirador robotico es paralelo a la superficie que se debe limpiar. Esto es mas evidente aun en el caso de que el aspirador robotico 20 pase sobre un umbral, en cuyo caso el aspirador robotico es capaz de inclinarse en cualquier direccion para mover su centro de gravedad con el fin de escalar de manera mas sencilla el umbral. Por tanto, en esta realizacion particular, la representacion creada esta relacionada con la superficie a traves de la cual se mueve el aspirador robotico. Por lo tanto, la representacion creada tiene como referencia un sistema de coordenadas que esta fijo al suelo y, por tanto, es invariante a la inclinacion del robot.

A pesar de que la invencion se ha descrito haciendo referencia a realizaciones ilustrativas espedficas de esta, para aquellos que son expertos en la tecnica seran evidentes multiples alteraciones, modificaciones y similares diferentes. Por lo tanto, las realizaciones descritas no pretenden limitar el alcance de la invencion tal como se define mediante las reivindicaciones adjuntas.

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REIVINDICACIONES

1. Un metodo de posicionamiento de un robot que comprende los pasos de:

iluminar (S101) un espacio con al menos un primer laser lineal que proyecta lmeas laser verticales dentro del campo de vision de una camara;

registrar (S102), con la camara, una fotograffa del espacio iluminado por las lmeas laser verticales;

extraer (S103), de la fotograffa registrada, los datos de imagen que representan una lmea formada por las lmeas laser verticales que se reflejan contra los objetos ubicados dentro del espacio;

comparar (S103b) los datos de imagen de la fotograffa registrada con los datos de imagen de, al menos, una fotograffa registrada anteriormente;

ajustar (S103c) la lmea extrafda en funcion de la comparacion de dichos datos de imagen utilizando navegacion por estima, en la que se registra una posicion estimada del robot en el instante del registro de la fotograffa respectiva; y

crear (S104'), a partir de la lmea extrafda y ajustada, una representacion del espacio iluminado a lo largo de las lmeas laser proyectadas, donde el robot esta situado con respecto a dicha representacion.
2. El metodo de la reivindicacion 1, donde los pasos de:

iluminar un espacio comprende ademas iluminar el espacio con al menos un segundo laser lineal que proyecta lmeas laser verticales dentro del campo de vision de la camara;

extraer, a partir de la fotograffa registrada, los datos de imagen que representan una lmea comprende ademas extraer los datos de imagen que representan una lmea formada por las lmeas laser verticales del primer y segundo laser lineal; y

crear una representacion a partir de la lmea extrafda comprende crear, a partir de las lmeas extrafdas del primer y segundo laser lineal, una representacion del espacio iluminado a lo largo de las lmeas laser proyectadas del primer y segundo laser lineal.
3. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2 que comprende ademas los pasos de:

obtener una estimacion de la posicion de la camara; y

utilizar la estimacion de la posicion para crear la representacion del espacio iluminado, estando asociada dicha representacion a las coordenadas en funcion de la estimacion de la posicion.
4. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que comprende ademas los pasos de:

rotar la camara alrededor de un eje vertical;

registrar, de manera repetida, fotograffas a partir de las cuales se crea la representacion.
5. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, que comprende ademas los pasos de:

mapear los datos de imagen a unas coordenadas unicas del conjunto de sensores de la camara; y

asignar las coordenadas unicas a las lmeas extrafdas, donde dicha representacion esta asociada con las coordenadas unicas.
6. Un sistema de posicionamiento de robots (10) que comprende:

una camara (12);

una unidad de procesamiento (15); y

al menos un primer laser lineal (13), dispuesto de modo que ilumine un espacio (21) mediante la proyeccion de lmeas laser verticales (23) dentro del campo de vision de la camara; donde

la camara se dispone de modo que registre una fotograffa del espacio iluminado por las lmeas laser verticales; y la unidad de procesamiento se dispone de modo que extraiga, a partir de la fotograffa registrada, los datos de imagen que representan una lmea formada por las lmea laser verticales que se reflejan contra los objetos ubicados dentro del espacio, compare los datos de imagen de la fotograffa registrada con los datos de imagen de al menos una fotograffa registrada anteriormente, ajuste la lmea extrafda en funcion

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de la comparacion de dichos datos de imagen utilizando navegacion por estima, en la que se registra una posicion estimada del robot en el instante de registro de la fotograffa respectiva, y ademas cree, a partir de la lmea ex^da y ajustada, una representacion del espacio iluminado a lo largo de las lmeas laser proyectadas, donde el robot en el que se dispone el sistema de posicionamiento de robots se situa con respecto a dicha representacion.
7. El sistema de posicionamiento de robots (10) de la reivindicacion 6, que comprende ademas:

un segundo laser lineal (14) dispuesto de modo que ilumine el espacio (21) dentro del campo de vision de la camara (12) proyectando lmeas laser verticales (22); donde

la unidad de procesamiento (15) se dispone de modo que extraiga, a partir de la fotograffa registrada, los datos de imagen que representan una lmea respectiva formada por las lmeas laser verticales del primer y segundo laser lineal y ademas cree, a partir de la lmea extrafda respectiva, una representacion del espacio iluminado a lo largo de las lmeas laser proyectadas del primer y segundo laser lineal.
8. El sistema de posicionamiento de robots (10) de la reivindicacion 7, donde el primer (13) y segundo (14) laser lineal mencionado se disponen en un lado respectivo de la camara (12) a lo largo de un eje que es perpendicular a un eje optico de la camara.
9. El sistema de posicionamiento de robots (10) de las reivindicaciones u 8, donde el primer (13) y segundo (14) laser lineal mencionado se disponen de modo que esten dirigidos de tal manera que sus haces laser (23, 22) respectivos se intersequen dentro del campo de vision de la camara (12).
10. El sistema de posicionamiento de robots (10) de cualquiera de las reivindicaciones 7-9, donde la direccion del primer (13) y segundo (14) laser lineal mencionado y el campo de vision (24) de la camara (12) se disponen de modo que la anchura (wc) del espacio iluminado (21) ubicado dentro del campo de vision de la camara sea mayor que la anchura (wr) del robot en el que se dispone el sistema de posicionamiento de robots.
11. El sistema de posicionamiento de robots (10) de cualquiera de las reivindicaciones 7-10, donde la direccion del primer (13) y segundo (14) laser lineal mencionado y el campo de vision (24) de la camara (12) se disponen de modo que la altura (hc) del espacio iluminado (21) ubicado dentro del campo de vision de la camara sea mayor que la altura (hR) del robot en el que se dispone el sistema de posicionamiento de robots.
12. El sistema de posicionamiento de robots de cualquiera de las reivindicaciones 6-11, donde dicha unidad de procesamiento (15) se dispone ademas para:

mapear los datos de imagen a coordenadas unicas del conjunto de sensores de la camara (12); y

asignar las coordenadas unicas a las lmeas extrafdas, donde dicha representacion esta asociada a las coordenadas unicas.
13. El sistema de posicionamiento de robots de cualquiera de las reivindicaciones 6-12, que comprende ademas:

un sensor de polvo dispuesto de modo que detecte las parffculas iluminadas por el primer (13) y segundo (14) laser lineal mediante la extraccion de los datos de imagen que indican las parffculas iluminadas, donde se puede controlar el funcionamiento del robot en el que se dispone el sistema de posicionamiento de robots en respuesta a las parffculas detectadas.
14. El sistema de posicionamiento de robots de cualquiera de las reivindicaciones 6-13, donde dicha unidad de procesamiento (15) se dispone ademas de modo que relacione la representacion creada con un sistema de coordenadas que esta fijo a una superficie a lo largo de la cual se mueve el robot.
15. Un programa de ordenador (17) que comprende componentes ejecutables por ordenador para hacer que un dispositivo (10) realice, al menos partes, de los pasos citados en cualquiera de las reivindicaciones 1-5, cuando los componentes ejecutables por ordenador se ejecutan en una unidad de procesamiento (15) incluida en el dispositivo.
16. Un producto con el programa de ordenador (16) que comprende un medio legible por ordenador, donde el medio legible por ordenador tiene el programa de ordenador (17) de acuerdo con la reivindicacion 15 incorporada en la presente.
17. Un aspirador robotico (20) que dispone del sistema de posicionamiento de robots (10) de cualquiera de las reivindicaciones 6-16.