ES2637210T3

ES2637210T3 - Procedimiento para desencadenar automáticamente una autolocalización

Info

Publication number: ES2637210T3
Application number: ES13713066.2T
Authority: ES
Inventors: Harold Artes; Dominik Seethaler; Michael Schahpar
Original assignee: Robart GmbH
Current assignee: Robart GmbH
Priority date: 2012-02-08
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2017-10-11
Anticipated expiration: 2033-02-08
Also published as: DE102012201870A1; US9527212B2; CN104115082A; EP2812766A1; US20160008982A1; EP2812766B1; CN104115082B; JP2015508202A; EP2812766B2; JP6054425B2; WO2013116887A1

Abstract

Robot (100) móvil autopropulsado para la ejecución autónoma de tareas; presentando el robot lo siguiente: un módulo (130) de accionamiento para el movimiento del robot (100) por encima de la superficie de suelo; un módulo (140) de procesamiento para ejecutar las tareas durante una operación de procesamiento; al menos un módulo (120) sensor para registrar información en cuanto a la estructura de un módulo (150) detector, que está configurado para detectar un desplazamiento del robot (100) antes de o durante una operación de procesamiento; y un módulo (110) de navegación, que está configurado para la navegación del robot (100) durante la operación de procesamiento mediante un mapa del entorno por encima de la superficie de suelo, y para almacenar y gestionar uno o varios mapas del entorno, caracterizado porque el módulo de navegación está configurado además para realizar una autolocalización global, cuando el módulo (150) detector ha detectado un desplazamiento del robot (100), detectándose en la autolocalización global, sin o sólo con un conocimiento previo limitado sobre la posición real del robot (100) en 20 relación con el mapa si y dónde se encuentran el robot (100) dentro de los mapas almacenados.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento para desencadenar automaticamente una autolocalizacion Campo tecnico

La presente descripcion se refiere a un procedimiento para desencadenar automaticamente una autolocalizacion, en particular una autolocalizacion global automatica de un robot autonomo autopropulsado (por ejemplo robots aspiradores).

Antecedentes

Se conocen numerosos robots autopropulsados para la limpieza o el procesamiento de superficies de suelo y pueden adquirirse comercialmente. Basicamente se pretende conseguir un procesamiento lo mas completo posible de la superficie de suelo en el menor tiempo posible. En sistemas sencillos se usan procedimientos de navegacion aleatoria (por ejemplo el documento EP 2287697 A2 de iRobot Corp.), que funcionan sin la generacion o el uso de un mapa del entorno, en el que se encuentra la superficie de suelo que va a procesarse. Es decir, no se usa ninguna informacion de ubicacion relativa a obstaculos, delimitaciones de la superficie de suelo, zonas limpiadas/no limpiadas, etc. En combinacion con estrategias de movimiento locales, unicamente se varfa la direccion de desplazamiento (aleatoriamente) en el caso de una colision con un obstaculo. De este modo se acepta por ejemplo una limpieza multiple de superficies de suelo sin poder ofrecer garantfa (en tiempo finito) de una limpieza completa de la superficie de suelo.

La publicacion EP 2 256 574 A1 describe una tecnica para estimar la posicion propia y para generar un mapa del entorno para un robot movil autonomo. La publicacion US 2003/030398 A1 describe un robot de servicio con un mapa del entorno almacenado, estando asociada una tarea a al menos un segmento del mapa. En la publicacion Jensfelt, P., Active Global Localization for a Mobile Robot Using Multiple Hypothesis Tracking, IEEE Trans. en Robotics and Automation, tomo 17, n.° 5, 5 de octubre de 2001, se describe un enfoque probabilistic para la locacion de un robot movil, usandose un “modelo del mundo” topologico incompleto. En la publicacion DE 10 2007 010979 B3 se describe un procedimiento para la limpieza de una superficie de suelo por medio de un robot aspirador. El robot aspirador descrito determina el grado de suciedad de zonas individuales de la superficie de suelo debido a la cantidad de polvo recogida allf durante la limpieza y registrada por el dispositivo sensor, la almacena y controla la intensidad de procesamiento de una zona en un ciclo de procesamiento posterior en funcion de la cantidad de polvo almacenada de esa zona. En cada aspiracion, se combinara la cantidad de polvo medida, para su actualizacion, con los datos existentes, por ejemplo, mediante promediacion u otra operacion matematica, con lo que el sistema se vuelve adaptativo y con capacidad de autoaprendizaje. Si el robot aspirador se desplaza a otra habitacion, tras un breve tiempo se establece una desviacion masiva de los nuevos datos con respecto a los antiguos. De este modo, la unidad de control reconoce el cambio de habitacion y reacciona con un nuevo desplazamiento de aprendizaje con una aspiracion completa con una potencia de soplador y un numero de revoluciones del cepillo maximos. La publicacion US 2005/0182518 se refiere igualmente a un robot aspirador, que navega por medio de un procedimiento Visual-SLAM (VSLAM, SLAM visual). A este respecto, pueden corregirse errores en la odometrfa del robot por medio de una estimacion de la posicion basandose en la deteccion (visual) de marcas terrestres.

Los sistemas mas complicados generan un mapa del entorno para una planificacion dirigida de la trayectoria y una limpieza dirigida de la superficie de suelo por medio de un algoritmo SLAM (SLAM: “Simultaneous Localization and Mapping”, “localizacion y generacion de mapas simultaneas”). A este respecto, se determina un mapa y la posicion del robot en el mapa por medio de sensores externos (escaner de distancia por laser, triangulacion por medio de camara y laser, sensores de contacto, etc.) y sensores inerciales (sensores odometricos, sensores de aceleracion, etc.). En los robots de limpieza mas recientes, que usan un modulo SLAM de este tipo, el mapa generado no es permanente, es decir se genera un nuevo mapa para cada nueva operacion de limpieza (es decir tras la finalizacion de una operacion de limpieza previa).

A diferencia de los mapas no permanentes, el uso de mapas almacenados de manera permanente posibilita operaciones de procesamiento mas eficaces, dado que no es necesaria una exploracion repetida del entorno. Por consiguiente, una operacion de procesamiento puede calcularse desde el principio. A este respecto, puede determinarse y volver a usarse informacion basada en mapa adicional (por ejemplo zonas problematicas, zonas muy sucias, etc.). Sin embargo, tambien puede aceptarse informacion especifica del usuario, tal como por ejemplo denominaciones de las habitaciones, zonas que requieren una limpieza mas intensa o zonas bloqueadas, cuya introduccion no serfa logica en los mapas no permanentes. En el documento US 6.667.592 B2 de Intellibot se usa, por ejemplo, un mapa almacenado/permanente pasa asignar funciones (eventualmente diferentes) (por ejemplo aspiracion, fregado) a zonas parciales individuales de un mapa, que pueden ejecutarse entonces de manera autonoma por parte de un aparato de limpieza. En el documento US 2009/0182464 A1 de Samsung se descompone el mapa disponible en zonas parciales, que a continuacion se limpian secuencialmente.

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Un requisito basico para robots que almacenan mapas de manera permanente es que el robot pueda localizarse de manera autonoma en el mapa permanente, sin o solo con un conocimiento previo muy limitado sobre su posicion real en relacion con el mapa. Esta capacidad se denomina tambien autolocalizacion global (del ingles global selflocalization). Un procedimiento de este tipo se describe, por ejemplo, en “Active Global Localization for a Mobile Robot using Multiple Hypothesis Tracking”, IEEE Transactions on Robotics and Automation, 2001.

Sin embargo, una autolocalizacion, que se realiza segun un procedimiento de este tipo, puede durar mucho segun el tamano y el numero de los mapas existentes. Durante este tiempo, el robot se pone en parte fuera de servicio para su verdadera tarea, por ejemplo aproximarse a un punto objetivo, con lo que se retarda la ejecucion de la tarea.

El objetivo en el que se basa la invencion consiste ahora en poner a disposicion un robot autonomo, que realice una autolocalizacion en la medida de lo posible, en particular solo cuando resulte ser necesario, para ahorrar tiempo y energfa para la verdadera ejecucion de la tarea.

Sumario de la invencion

Dicho objetivo se alcanza mediante un robot movil segun la reivindicacion 1. Diferentes ejemplos y perfeccionamientos de la invencion son el objeto de las reivindicaciones dependientes.

A continuacion se describira un robot movil autopropulsado para la ejecucion autonoma de tareas. Segun un ejemplo de la invencion, el robot presenta lo siguiente: un modulo de accionamiento para el movimiento del robot por encima de la superficie de suelo, un modulo de procesamiento para ejecutar las tareas durante una operacion de procesamiento; al menos un modulo sensor para registrar informacion en cuanto a la estructura del entorno y/o en cuanto a la superficie de suelo; un modulo detector, que esta configurado para detectar un desplazamiento del robot antes de o durante una operacion de procesamiento; y un modulo de navegacion, que esta configurado para hacer navegar el robot durante la operacion de procesamiento mediante un mapa del entorno por encima de la superficie de suelo, para almacenar y gestionar uno o varios mapas del entorno, y realizar una autolocalizacion, cuando el modulo detector ha detectado un desplazamiento del robot, detectandose en la autolocalizacion si y donde se encuentra el robot dentro de los mapas almacenados.

Por lo demas se describe un procedimiento para la realizacion automatica de tareas con ayuda de un robot autonomo autopropulsado. Segun un ejemplo de la invencion, el procedimiento presenta lo siguiente: almacenar y gestionar al menos un mapa del entorno; Iniciar la operacion de procesamiento y ejecutar las tareas con ayuda de un modulo de procesamiento dispuesto en el robot; hacer navegar el robot por encima de la superficies de suelo durante la operacion de procesamiento mediante un mapa del entorno; registrar informacion en cuanto a la estructura del entorno y/o en cuanto a la superficie de suelo durante la operacion de procesamiento mediante al menos un modulo sensor dispuesto en o dentro del robot; realizar una autolocalizacion, cuando un modulo detector dispuesto en o dentro del robot detecta que se ha desplazado el robot, detectandose en la autolocalizacion si y donde se encuentra el robot dentro de los mapas almacenados.

Los ejemplos y las caracterfsticas tecnicas del robot movil, descritos en relacion con el procesamiento de una superficie de suelo, tambien pueden aplicarse a un robot movil para realizar otras tareas o tareas adicionales. Las tareas ejecutadas por el robot movil descrito tambien pueden comprender, por ejemplo, el procesamiento de superficies de suelo, la inspeccion de la superficie de suelo o del entorno, el transporte de objetos, la limpieza de aire y/o la ejecucion de juegos de entretenimiento. Un modulo de procesamiento no es obligatoriamente necesario, por ejemplo, en el caso de un uso exclusivo para inspeccion.

Breve descripcion de los dibujos

Se pretende que los siguientes dibujos y la descripcion adicional ayuden a entender mejor la invencion. Los elementos en los dibujos no deben entenderse necesariamente como limitacion, mas bien se da importancia a representar el principio de la invencion. En los dibujos, los mismos numeros de referencia designan componentes iguales o similares o senales con el mismo o similar significado. En los dibujos muestran:

la figura 1 a modo de ejemplo una representacion isometrica esquematica de un robot autopropulsado para la limpieza autonoma de superficies de suelo;

la figura 2 una representacion a modo de ejemplo de un robot autopropulsado para la limpieza autonoma de superficies de suelo en diferentes posiciones en una region que debe limpiarse;

la figura 3 a modo de ejemplo, mediante un diagrama de bloques, la construccion de un robot segun la invencion para el procesamiento autonomo de superficies de suelo; y

la figura 4 mediante un diagrama de bloques, un ejemplo adicional de un robot segun la invencion para el procesamiento autonomo de superficies de suelo.

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Descripcion detallada

La figura 1 muestra a modo de ejemplo una representacion isometrica esquematica de un robot 100 autopropulsado para la limpieza autonoma de superficies de suelo. La figura 1 muestra tambien un sistema de coordenadas cartesianas con origen en el centro del robot 100. Los aparatos de este tipo estan configurados frecuentemente, aunque no necesariamente, en forma de disco. El eje vertical z pasa por el centro del disco. El eje longitudinal se designa con x y el eje transversal con y.

El robot 100 comprende un modulo de accionamiento (no representado), que puede presentar por ejemplo motores electricos, engranajes y ruedas. El modulo de accionamiento puede estar configurado, por ejemplo, para mover el robot en una direccion hacia delante y hacia detras (en la representacion de la figura 1 esto serfa a lo largo del eje x) y hacer girar alrededor del eje vertical (en la representacion de la figura 1 esto serfa el eje z). Por consiguiente, el robot puede, en teorfa, aproximarse a cualquier punto de una superficie de suelo (que se encuentra en paralelo al plano definido por el eje x y el eje y). El robot comprende por lo demas un modulo de procesamiento, como por ejemplo un modulo de limpieza, que esta configurado para limpiar la superficie de suelo que se encuentra debajo del (y/o junto al) robot. Por ejemplo se aspiran polvo y partfculas de suciedad a un recipiente de captacion o se transportan de manera mecanica (o de alguna otra manera) al interior del mismo. Los robots de este tipo son, en si, conocidos y se diferencian esencialmente por el tipo de navegacion en el entorno y la “estrategia” que se emplea en el procesamiento de la superficie de suelo, tal como por ejemplo en una operacion de limpieza.

Se conocen robots, que funcionan sin la generacion o el uso de un mapa. En los sistemas de este tipo, comparativamente sencillos, se usan por regla general procedimientos de navegacion aleatorios. No se almacena informacion relativa a la ubicacion, tal como por ejemplo informacion relativa a obstaculos o puntos de orientacion, ni vuelve a usarse durante las operaciones de procesamiento. En combinacion con estrategias de movimiento locales, tales robots cambian por regla general (de manera aleatoria) la direccion de desplazamiento en el caso de una colision con un obstaculo. De esta manera se limpian parcialmente multiples veces superficies de suelo en una region que debe limpiarse, mientras que es probable que otras superficies de suelo ni siquiera se limpien.

Por este motivo se han desarrollado sistemas mas complejos, que determinan un mapa del entorno y al mismo tiempo la posicion correspondiente del robot en este mapa. Se conocen procedimientos de este tipo y se denominan procedimientos SLAM (ingles: Simultaneous Localization and Mapping, espanol: localizacion y generacion de mapas simultaneas, vease, por ejemplo, H. Durrant-Whyte y T. Bailey: Simultaneous Localization and Mapping (SLAM): Part I The Essential Algorithms”, en: IEEE Robotics and Automation Magazine, tomo 13, n.° 2, pags. 99-110, junio de 2006). De esta manera se hace posible una navegacion dirigida. A este respecto, el mapa y la posicion del robot en el mapa pueden determinarse por medio de uno o varios sensores.

En algunos sistemas conocidos, para cada nueva operacion de limpieza se genera un nuevo mapa, es decir, los mapas no son permanentes. En los sistemas de este tipo, para el robot resulta irrelevante si entre dos operaciones de limpieza un usuario lo ha desplazado por ejemplo a otra habitacion, dado que en cada nueva operacion de procesamiento genera automaticamente un nuevo mapa.

Con sistemas, en los que los mapas generados por el robot se almacenan de manera permanente y vuelven a usarse para posteriores operaciones de limpieza, en comparacion con sistemas con mapas temporales, son posibles operaciones de procesamiento mas eficaces, dado que no es necesaria una exploracion repetida del entorno. Adicionalmente puede determinarse y volver a usarse informacion basada en mapas. Asf, pueden marcarse en el mapa, por ejemplo, zonas muy sucias, y tratarse especialmente durante una operacion de limpieza posterior. Tambien puede aceptarse informacion especffica del usuario, tal como, por ejemplo, denominaciones de las habitaciones. Sin embargo, en el caso de volver a usar mapas almacenados es necesario poder gestionar de manera eficaz un desplazamiento del robot, por ejemplo a una zona en otro mapa almacenado, entre y en particular antes de las operaciones de procesamiento.

La figura 2 muestra a modo de ejemplo un robot 100 autonomo en una posicion A dentro de una region G que debe limpiarse. A este respecto, la region G que debe limpiarse se divide en diferentes habitaciones, que estan conectadas entre si mediante puertas. A este respecto, en las habitaciones individuales pueden encontrarse objetos de diferentes tipos (superficies rayadas). Si el robot 100 termina una operacion de limpieza, por ejemplo, en la posicion A, entonces almacena por regla general esta posicion. Por consiguiente, al inicio de la siguiente operacion de limpieza el robot 100 sabe en que sitio se encuentra dentro del mapa usado. Sin embargo, para ello es necesario que el robot 100 vuelva a iniciar la siguiente operacion de limpieza desde la posicion A. Sin embargo, si el robot 100 se desplaza antes de la siguiente operacion de limpieza, por ejemplo, a otra posicion B en la misma habitacion o tambien a una posicion C en otra habitacion de la region G que va a limpiarse, entonces la posicion A almacenada al finalizar la operacion de limpieza anterior no coincide con la posicion B o C inicial real de la siguiente operacion de limpieza.

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Un usuario tambien puede desplazar el robot 100 durante una operacion de limpieza, por ejemplo de la posicion A' a otro sitio B o C. El robot 100 tendra por tanto que seguir realizando la operacion de limpieza ya iniciada desde otra posicion. Si el robot 100 tiene almacenado varios mapas, por ejemplo un mapa para cada planta de un edificio, entonces tambien es posible que el robot 100 no solo se desplace dentro de un mapa, sino de un mapa a otro.

Por este motivo, un robot 100 de este tipo puede realizar por regla general una denominada autolocalizacion global, antes de que comience con una operacion de limpieza. A este respecto, autolocalizacion global (del ingles “global self-localization”) significa que el robot 100 se localiza de manera autonoma en un mapa permanente, sin o solo con un conocimiento previo muy limitado sobre su posicion real en relacion con el mapa. A este respecto, el robot 100 puede empezar a elaborar activamente, por ejemplo, un nuevo mapa temporal mediante una nueva exploracion (del ingles “active global self-localization"). A este respecto, el robot 100 compara repetidas veces el nuevo mapa temporal aun durante la elaboracion con todos los mapas almacenados, hasta que se ha conseguido una seguridad suficiente sobre una localizacion satisfactoria o insatisfactoria.

A este respecto, el robot 100 determina de manera autonoma hipotesis de localizacion globales en los mapas almacenados. Esto significa que comprueba diferentes criterios, para poder asociar el emplazamiento actual unfvocamente a una posicion en el mapa. El robot puede por ejemplo determinar en que direccion y a que distancia se encuentra una puerta, paredes o determinados muebles. Con cada caracterfstica reconocida puede limitarse el numero de las posibles posiciones.

La figura 3 es un diagrama de bloques, que ilustra la construccion esquematica de un ejemplo de un robot segun la invencion para el procesamiento autonomo (por ejemplo la limpieza) de superficies de suelo. Se representan un modulo 130 de accionamiento y un modulo 140 de procesamiento, que ya se mencionaron anteriormente. Ambos modulos 130 y 140 se controlan mediante un modulo 110 de control y navegacion (navigation and control module). El modulo de navegacion esta configurado para hacer navegar el robot durante una operacion de limpieza mediante un mapa del entorno por encima de la superficie de suelo. A este respecto, el mapa esta depositado en una memoria del modulo 110 de control y navegacion en forma de datos de mapa (map data). Para la navegacion en el entorno se conocen diferentes estrategias para la planificacion de la trayectoria teorica del robot. En general se intenta cubrir de la manera mas completa posible la superficie de suelo que va a procesarse (por ejemplo que va a limpiarse) con una trayectoria lo mas corta posible, para garantizar un procesamiento (por ejemplo limpieza) completo.

El robot 100 comprende ademas un modulo 120 sensor para registrar informacion en cuanto a la estructura del entorno y/o en cuanto a propiedades de la superficie de suelo. Con este fin, el modulo sensor puede presentar una o varias unidades de sensor, que estan configuradas para registrar informacion, en base a la cual puede elaborarse un mapa del entorno y localizarse la posicion del robot en el mapa. Sensores adecuados para este fin son, por ejemplo, escaneres de distancia por laser, camaras, sensores de triangulacion, sensores de contacto para reconocer un choque con un obstaculo, etc. Para la elaboracion del mapa y para la determinacion simultanea de la posicion del robot dentro del mapa puede utilizarse, tal como ya se ha descrito, un procedimiento SLAM.

En el caso de una localizacion satisfactoria, el mapa (temporal) recien elaborado y el mapa de localizacion permanente correspondiente al mismo pueden combinarse de manera razonable, para actualizar posibles diferencias. Asf, por ejemplo en la localizacion puede haber nuevos objetos o haberse retirado objetos presentes anteriormente. A este respecto, las hipotesis de localizacion deben presentar una calidad suficientemente alta, es decir debe haberse encontrado un numero mfnimo de coincidencias unfvocas entre el mapa nuevo y el almacenado.

La localizacion falla, cuando no puede conseguirse una localizacion con una calidad suficientemente alta. En un caso de este tipo, el robot 100 puede generar, por ejemplo a partir de los datos obtenidos durante la localizacion, un mapa del entorno momentaneo y almacenarlo como nuevo mapa. Asf, un mapa obtenido de esta manera tambien esta disponible para futuras operaciones de limpieza.

A este respecto, una autolocalizacion global del robot 100 se desencadena de manera autonoma. El robot 100 presenta para ello, por ejemplo, un modulo 150 detector. A este respecto, el modulo 150 detector puede esta configurado como modulo propio, pero tambien puede integrarse, por ejemplo, en el modulo 110 de navegacion o el modulo 120 sensor. El modulo 150 detector esta configurado para detectar si se ha desplazado el robot 100. Esta deteccion puede tener lugar de diferentes maneras. Por ejemplo, el robot 100 puede detectar una elevacion, asf como una posterior reposicion del robot 100. Para ello, el robot puede presentar, por ejemplo, uno o varios conmutadores de contacto en ruedas montadas sobre resortes (no mostrados), mediante los que puede detectarse la elevacion asf como la posterior reposicion. Una posibilidad adicional serfa que un sensor inercial, tal como por ejemplo un giroscopio, se encuentre en el modulo 120 sensor. Los sensores inerciales pueden medir aceleraciones de traslacion y de rotacion. Al utilizar el robot 100, este sensor proporcionara valores mayores que en reposo o durante la navegacion normal durante una operacion de limpieza. Con estas soluciones a modo de ejemplo es posible detectar un desplazamiento del robot tanto antes como durante una operacion de limpieza. Alternativamente, la elevacion puede detectarse mediante denominados “sensores de descenso” (tambien denominados “cliff sensors”). A este respecto se trata esencialmente de una barrera de luz de reflexion (optoacoplador de reflexion), que esta dispuesto en el lado inferior del aparato (preferiblemente en el borde, para detectar por ejemplo el canto de

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una escalera), reflejandose el rayo de luz en el suelo y devolviendose a la barrera de luz de reflexion. Al elevar el aparato ya no se produce una reflexion. Tras la reposicion, vuelve la reflexion y puede desencadenarse una autolocalizacion.

Sin embargo, el robot 100 tambien puede detectar, tras el encendido, por medio de otros sensores que se encuentran en el modulo 120 sensor, que no se encuentra en la misma posicion que durante el apagado. Para ello tiene que almacenarse la posicion durante el apagado. Si los datos proporcionados por los sensores durante el encendido, por ejemplo distancia con respecto a objetos que pueden detectarse por ejemplo por medio de escaneres de distancia por laser, no son consistentes con la posicion almacenada en ultima instancia, entonces esto es una indicacion de que se ha desplazado el robot 100.

Es decir, si se detecta un desplazamiento del robot 100, entonces se desencadena automaticamente una autolocalizacion global. De esta manera, cuando no se ha desplazado el robot 100, no tiene que realizarse automaticamente una autolocalizacion antes de cada nueva operacion de limpieza. Esto es ventajoso en particular cuando el robot 100 ha almacenado muchos mapas y/o muy complejos, y la autolocalizacion requerirfa un tiempo relativamente prolongado. Por lo demas es posible detectar un desplazamiento en todo momento, es decir tambien durante una operacion de limpieza. Para la deteccion puede usarse uno o varios procedimientos, y/u otros distintos a los expuestos anteriormente.

Es igualmente posible que el robot determine mediante los datos proporcionados por los sensores o conmutadores de contacto, con que probabilidad se encuentra todavfa dentro del mismo mapa que antes del desplazamiento. Asf, el robot 100 puede realizar, por ejemplo, una medicion de tiempo entre la elevacion y la posterior reposicion. Si con una medicion de tiempo de este tipo se obtiene un periodo de tiempo unicamente corto, entonces el robot 100 puede partir de la base con una probabilidad relativamente alta, que solo se ha desplazado un poco desde su posicion original y que se todavfa se encuentra dentro del mismo mapa. A diferencia de ello, aumenta la probabilidad de que se encuentre en otro mapa, cuando el periodo de tiempo entre la elevacion y la posterior reposicion es muy largo.

Las unidades de sensor, que proporcionan la informacion de entorno necesaria para la elaboracion del mapa, tambien pueden usarse, por ejemplo, para reconocer los obstaculos aun sin registrar en un mapa existente. Los sensores de contacto pueden detectar una colision, a traves de sensores de corriente para la medicion de la corriente de carga de la unidad de accionamiento puede reconocerse, por ejemplo, cuando se queda enganchado el robot (por ejemplo en los flecos de una alfombra). Otras unidades de sensor pueden detectar, por ejemplo, que el robot se ha quedado atascado, porque las ruedas de accionamiento derrapan. Pueden estar previstas unidades de sensor adicionales, que por ejemplo estan configuradas para determinar el grado de suciedad del suelo. La informacion de entorno registrada puede transmitirse junto con una posicion del robot en el mapa asociado a la respectiva informacion al modulo 110 de control y navegacion.

La figura 4 muestra un ejemplo adicional de un robot segun la invencion para el procesamiento autonomo de superficies de suelo. A este respecto, un modulo 150 de comunicacion esta previsto para establecer una conexion de comunicacion con una interfaz 200 hombre-maquina (human machine interface, HMI). A este respecto, como interfaz 200 hombre-maquina se considera un ordenador personal (PC), sin embargo tambien puede tratarse solo de una pantalla sencilla en la carcasa del robot. El usuario puede introducirse, por ejemplo a traves de un PC o a traves de un tecla dispuesta en la carcasa del robot, un comando de control. Naturalmente, tambien se conocen otras variantes de una comunicacion hombre-maquina. Esta interfaz 200 hombre-maquina permite representar la informacion almacenada con las posiciones correspondientes para un usuario, y le ofrece por tanto la posibilidad de intervenir en la operacion de procesamiento (o alternativamente una operacion de inspeccion) o realizar modificaciones en el entorno. La interfaz 200 hombre-maquina permite mediante la introduccion de comandos de control por parte del usuario, interrumpir, modificar, continuar con o reiniciar la operacion de procesamiento (o la operacion de inspeccion).

El usuario puede notificar, por ejemplo a traves de la interfaz 200 hombre-maquina al robot 100 la zona parcial deseada o una cantidad parcial de los mapas que deben tenerse en cuenta. Si el usuario desplaza el robot, por ejemplo, de la planta baja a la primera planta, entonces puede notificarle esto al robot 100 por ejemplo a traves de un aviso de usuario “1a planta”. El usuario puede notificar al robot 100 por ejemplo tambien a traves de un aviso de usuario “nuevo mapa”, que el robot 100 se encuentra en una zona, para la que aun no se ha almacenado ningun mapa. Por tanto, el robot 100 sabe en que mapa tiene que realizar la localizacion, o si debe elaborar un nuevo mapa. En el caso de haber muchos mapas almacenados, esto puede reducir considerablemente el tiempo que se necesita para la localizacion. Tambien cuando, tal como por ejemplo en hoteles, las habitaciones en las diferentes plantas son muy similares, una entrada de usuario de este tipo puede reducir claramente los tiempos de localizacion y aumentar las expectativas de exito correspondientes.

La funcion de un robot 100 segun la invencion para el procesamiento autonomo de superficies de suelo se explica a continuacion mas detalladamente mediante dos ejemplos de caso.

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Primer ejemplo: El robot comienza con una exploracion de un piso de dos plantas en la planta baja, elabora a este respecto un mapa de la planta baja y lo almacena, tras la finalizacion de la exploracion, como “mapa 1”. Despues realiza una operacion de limpieza del “mapa 1” y tras la finalizacion de la operacion de limpieza vuelve a su estacion base. Despues, el usuario cambia el nombre del mapa almacenado “mapa 1” a traves de una interfaz hombre- maquina a “planta baja”.

Durante su siguiente operacion de limpieza de la “planta baja,” el robot se levanta y se desplaza a la primera planta del piso. El robot detecta que se ha desplazado (elevacion seguido de reposicion) y desencadena una autolocalizacion global. A este respecto, mediante una exploracion elabora un nuevo mapa, por el momento temporal, y lo compara repetidas veces con el mapa “planta baja”. Dado que esta localizacion falla, el robot finaliza la exploracion de la primera planta y almacena a continuacion el nuevo mapa como “mapa 2”. Despues, el robot realiza una operacion de limpieza del “mapa 2”. A continuacion, el usuario cambia a su vez el nombre del “mapa 2” a traves de la interfaz hombre-maquina a “primera planta”.

En el caso de un desplazamiento posterior del robot a la planta baja, el robot puede localizarse en la “planta baja” y terminar una operacion de limpieza interrumpida en determinadas circunstancias anteriormente, de tal manera que solo se limpien las zonas aun no limpiadas anteriormente. Por lo demas, tras cada desplazamiento del robot entre las plantas se desencadena una autolocalizacion global en los mapas “planta baja” y “primera planta”. Esto permite al usuario una utilizacion flexible del robot con mapas permanentes elaborados por el mismo.

Segundo ejemplo: El robot comienza con la exploracion de un piso, elabora a este respecto un mapa y almacena el mapa tras la finalizacion de la exploracion como “mapa 1”. Despues realiza una operacion de limpieza del “mapa 1” y vuelve, despues de haberla terminado, a su estacion base. Despues, el usuario le da al mapa elaborado el nombre de “piso” a traves de una interfaz hombre-maquina. Durante su siguiente operacion de limpieza, el usuario apaga el robot y lo lleva, inclusive su estacion base, a otra parte del piso, para conseguir un aspecto mejorado del piso. A continuacion el usuario enciende de nuevo el robot. El robot reconoce que se ha encendido y detecta a continuacion que sus datos de sensor no concuerdan con su posicion en el mapa “piso” almacenada en ultimo lugar.

Este acontecimiento desencadena una autolocalizacion global del robot en “piso”. El robot elabora a su vez un nuevo mapa (temporal) mediante exploracion, y lo compara repetidas veces con “piso”. En el caso de una localizacion satisfactoria en “piso”, el nuevo mapa y el mapa “piso” se combinan de manera razonable para dar un mapa “piso” actualizado.

En el caso de una localizacion fallida, por ejemplo cuando el usuario, para mejorar el aspecto del piso, tambien ha cambiado de lugar tantos objetos grandes que ya no es posible una localizacion suficientemente segura, el robot termina la nueva exploracion y almacena el mapa recien elaborado como “mapa 2”. El usuario tiene entonces la posibilidad de borrar el mapa “piso” ya existente y renombrar el “mapa 2” a “piso”.

Los ejemplos y las caracterfsticas tecnicas del robot movil descritos en relacion con el procesamiento de una superficie de suelo tambien pueden aplicarse a un robot movil para la realizacion de otras tareas. A este respecto, todas las tareas, que puedan llevarse a cabo por robots autonomos autopropulsados son concebibles. Estas tareas pueden comprender, por ejemplo, la inspeccion de la superficie de suelo o del entorno, el transporte de objetos, la limpieza de aire y/o la ejecucion de juegos de entretenimiento. El modulo 140 de procesamiento descrito esta configurado de manera correspondiente en los robots, que ejecutan otras tareas o tareas adicionales al procesamiento de suelos. En algunos casos no es necesario un modulo 140 de procesamiento, tal como por ejemplo en el caso de la mera supervision o inspeccion de habitaciones, superficies u objetos.

Aunque la invencion se ha descrito mediante una configuracion a modo de ejemplo, la invencion puede modificarse asf adicionalmente dentro del concepto basico y el alcance de proteccion de esta divulgacion. Por tanto, la presente solicitud pretende cubrir numerosas variantes, posibilidades de uso o adaptaciones de la invencion usando sus principios basicos. Ademas, la presente solicitud esta concebida para cubrir aquellas desviaciones de la presente divulgacion que representan la practica conocida o habitual en el estado de la tecnica, en el que se basa la presente invencion. La invencion no se limita a los detalles indicados anteriormente, sino que pueden modificarse segun las reivindicaciones adjuntas.

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REIVINDICACIONES

1. Robot (100) movil autopropulsado para la ejecucion autonoma de tareas; presentando el robot lo siguiente: un modulo (130) de accionamiento para el movimiento del robot (100) por encima de la superficie de suelo;

un modulo (140) de procesamiento para ejecutar las tareas durante una operacion de procesamiento;

al menos un modulo (120) sensor para registrar informacion en cuanto a la estructura del entorno;

un modulo (150) detector, que esta configurado para detectar un desplazamiento del robot (100) antes de o durante una operacion de procesamiento; y

un modulo (110) de navegacion, que esta configurado para la navegacion del robot (100) durante la operacion de procesamiento mediante un mapa del entorno por encima de la superficie de suelo, y para almacenar y gestionar uno o varios mapas del entorno,

caracterizado porque el modulo de navegacion esta configurado ademas para realizar una autolocalizacion global, cuando el modulo (150) detector ha detectado un desplazamiento del robot (100), detectandose en la autolocalizacion global, sin o solo con un conocimiento previo limitado sobre la posicion real del robot (100) en relacion con el mapa si y donde se encuentran el robot (100) dentro de los mapas almacenados.
2. Robot (100) segun la reivindicacion 1, en el que el modulo (110) de navegacion esta configurado ademas para, basandose en los datos registrados por el modulo (120) sensor, generar y almacenar un nuevo mapa, cuando el robot (100) no se localiza dentro de los mapas almacenados.
3. Robot (100) segun la reivindicacion 1 o 2, en el que el modulo (110) de navegacion realiza la autolocalizacion global, formulando mediante los mapas almacenados hipotesis de localizacion globales en cuanto al emplazamiento del robot, comprobandose durante la formulacion de las hipotesis de localizacion globales, si un emplazamiento actual puede asociarse a una posicion en el mapa.
4. Robot (100) segun la reivindicacion 3, en el que el modulo (110) de navegacion determina la calidad de las hipotesis de localizacion en los mapas almacenados.
5. Robot (100) segun una de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende ademas un modulo (160) de comunicacion, que esta configurado para establecer una conexion con una interfaz (200) hombre-maquina, para recibir a traves de una conexion entradas de usuario.
6. Robot (100) segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que el modulo (150) detector esta configurado para detectar un desplazamiento del robot (100), detectando una elevacion y una posterior reposicion del robot (100).
7. Robot (100) segun la reivindicacion 6, comprendiendo el robot (100) ademas al menos un conmutador de contacto en ruedas montadas sobre resortes y/o una barrera de luz de reflexion dispuesta en el lado inferior del robot, que emite un rayo reflexible en el suelo, mediante el que pueden detectarse una elevacion y una posterior reposicion del robot (100).
8. Robot (100) segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que el modulo (120) sensor comprende un sensor inercial para registrar los movimientos del robot (100), detectando el modulo (150) detector un desplazamiento del robot (100) mediante los movimientos registrados.
9. Robot (100) segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que se almacena la informacion registrada por el modulo (120) sensor antes del apagado y se detecta un desplazamiento del robot, cuando la informacion registrada por el modulo (120) sensor en el caso de un nuevo encendido difiere de la informacion almacenada.
10. Robot (100) segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que las tareas ejecutadas de manera autonoma comprenden el procesamiento de superficies de suelo y/o la inspeccion de un entorno o de objetos que se encuentran en el entorno y/o el transporte de objetos y/o la limpieza de aire.
11. Procedimiento para la realizacion automatica de tareas con ayuda de un robot (100) autonomo autopropulsado; comprendiendo el procedimiento lo siguiente:

almacenar y gestionar al menos un mapa del entorno;

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iniciar la operacion de procesamiento y ejecutar las tareas con ayuda de un modulo (140) de procesamiento dispuesto en el robot (100);

hacer navegar el robot por encima de la superficie de suelo durante la operacion de procesamiento mediante un mapa del entorno;

registrar informacion en cuanto a la estructura del entorno durante la operacion de procesamiento mediante al menos un modulo (120) sensor dispuesto en o dentro del robot (100); caracterizado por

realizar una autolocalizacion global, cuando un modulo (150) detector dispuesto en o dentro del robot (100) detecta que se ha desplazado el robot (100), detectandose en la autolocalizacion global, sin o solo con un conocimiento previo limitado sobre la posicion real del robot (100) en relacion con el mapa, si y donde se encuentra el robot (100) dentro de los mapas almacenados.
12. Procedimiento segun la reivindicacion 11, en el que, basandose en los datos registrados por el modulo (120) sensor, se genera y se almacena un nuevo mapa, cuando el robot (100) no se localiza dentro de los mapas almacenados.
13. Procedimiento segun la reivindicacion 11 o 12, en el que mediante el modulo (150) detector se detecta una elevacion y una posterior reposicion del robot (100).
14. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 11 a 13, en el que el modulo (120) sensor comprende un sensor inercial para registrar los movimientos del robot (100), detectando el modulo (150) detector un desplazamiento del robot (100) mediante los movimientos registrados.
15. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 11 a 14, que comprende ademas: almacenar la informacion registrada por el modulo (120) sensor antes del apagado y

detectar un desplazamiento del robot mediante el modulo (150) detector, cuando la informacion registrada por el modulo (120) sensor en el caso de un nuevo encendido difiere de la informacion almacenada.