ES2879867T3

ES2879867T3 - Diagnóstico y recuperación automatizados de fallos de máquinas

Info

Publication number: ES2879867T3
Application number: ES16856987T
Authority: ES
Inventors: Akash Gupta; Samay Kohli; Wolfgang Hoeltgen; Gaurav Kejriwal
Original assignee: Grey Orange Pte Ltd
Current assignee: Grey Orange Pte Ltd
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2016-10-24
Publication date: 2021-11-23
Anticipated expiration: 2036-10-24
Also published as: PL3365736T3; DK3365736T3; WO2017068417A2; US20190265720A1; CA3002911A1; AU2016341525B2; AU2016341525A1; WO2017068417A3; US10802497B2; JP2018534691A; EP3365736A2; JP7065024B2; EP3365736B1; EP3365736A4

Abstract

Un método para diagnosticar fallos y recuperarse de ellos en un robot, comprendiendo el método: proporcionar una pluralidad de marcadores (105a - 105t) fijados a una superficie de suelo, teniendo cada marcador una indicación de posición en el mismo y teniendo cada marcador una posición y un ángulo; navegar, mediante el robot, desde un primer marcador de la pluralidad de marcadores hasta un segundo marcador de la pluralidad de marcadores utilizando un desplazamiento de posición y/o un desplazamiento angular almacenados del segundo marcador y una posición y un ángulo del primer marcador con respecto al robot, incluyendo los desplazamientos almacenados información para que el robot navegue desde cada marcador hasta un vecino más cercano de cada marcador; captar, utilizando un sensor (325), las indicaciones de posición situadas en el segundo marcador; procesar, utilizando circuitos (305), las indicaciones de posición captadas para determinar una posición y un ángulo del segundo marcador; calcular un desplazamiento de posición y un desplazamiento angular del segundo marcador con respecto a la posición y al ángulo del primer marcador; ajustar el desplazamiento de posición y el desplazamiento angular almacenados del segundo marcador cuando el desplazamiento de posición y el desplazamiento angular calculados del segundo marcador cumplen un primer criterio predeterminado; alertar a una entidad externa cuando el desplazamiento de posición y el desplazamiento angular calculados del segundo marcador no cumplen el primer criterio predeterminado; y alterar uno o más parámetros operativos del robot cuando el desplazamiento de posición y el desplazamiento angular calculados del segundo marcador cumplen un segundo criterio predeterminado, donde el primer criterio predeterminado incluye un primer umbral predeterminado del desplazamiento de posición y el desplazamiento angular calculados del segundo marcador y el segundo criterio predeterminado incluye un segundo umbral predeterminado del desplazamiento de posición y el desplazamiento angular calculados del segundo marcador, donde el segundo umbral predeterminado es mayor que el primer umbral predeterminado.

Description

DESCRIPCIÓN

Diagnóstico y recuperación automatizados de fallos de máquinas

Campo técnico

El campo de la presente divulgación pertenece al diagnóstico automatizado de fallos de máquinas.

Descripción de la técnica relacionada

Se pueden utilizar máquinas, como por ejemplo los robots móviles (también conocidos como Vehículos Guiados Automatizados, Vehículos Guiados Automáticos o AGVs), para mover materiales y otros artículos en almacenes, centros de distribución y fábricas. Sin embargo, las máquinas pueden requerir ocasionalmente ajuste, calibración o mantenimiento. T radicionalmente, para cuando se detecta y se corrige un fallo, la máquina puede haber sufrido daños graves. Por lo tanto, existe la necesidad de diagnosticar las condiciones de fallo en las máquinas dentro de un período de tiempo razonable de tal manera que su diagnóstico se pueda manifestar en una reparación en el momento adecuado.

El documento US9157757 describe métodos y sistemas para la navegación autónoma utilizando reconocimiento visual de puntos de referencia.

Compendio

Se proporciona un método para diagnosticar fallos y recuperarse de ellos en un robot como se menciona en la reivindicación 1. El método incluye proporcionar varios marcadores fijados a una superficie de suelo, teniendo cada marcador una indicación de posición en el mismo y teniendo cada marcador una posición y un ángulo, navegar desde un primer marcador hasta un segundo marcador utilizando un desplazamiento de posición y/o un desplazamiento angular almacenados del segundo marcador y una posición y un ángulo del primer marcador con respecto al robot, captar las indicaciones de posición situadas en el segundo marcador, procesar las indicaciones de posición captadas para determinar una posición y un ángulo del segundo marcador, calcular un desplazamiento de posición y un desplazamiento angular del segundo marcador con respecto a la posición y al ángulo del primer marcador, ajustar el desplazamiento de posición y el desplazamiento angular almacenados del segundo marcador cuando el desplazamiento de posición y el desplazamiento angular calculados del segundo marcador cumplen un primer criterio predeterminado, y alertar a una entidad externa cuando el desplazamiento de posición y el desplazamiento angular calculados del segundo marcador no cumplen el primer criterio predeterminado.

Se proporciona un sistema para diagnosticar fallos y recuperarse de ellos como se menciona en la reivindicación 6. El sistema incluye varios marcadores fijados a una superficie de suelo, teniendo cada marcador una indicación de posición en el mismo y teniendo cada marcador una posición y un ángulo de referencia, uno o más robots, donde cada robot incluye circuitos configurados para: navegar desde un primer marcador hasta un segundo marcador utilizando un desplazamiento de posición y/o un desplazamiento angular almacenados del segundo marcador y una posición y un ángulo del primer marcador con respecto al robot, captar las indicaciones de posición situadas en el segundo marcador, procesar las indicaciones de posición captadas para determinar una posición y un ángulo del segundo marcador, calcular un desplazamiento de posición y un desplazamiento angular del segundo marcador con respecto a la posición y al ángulo del primer marcador, ajustar el desplazamiento de posición y el desplazamiento angular almacenados del segundo marcador cuando el desplazamiento de posición y el desplazamiento angular calculados del segundo marcador cumplen un primer criterio predeterminado, y alertar a una entidad externa cuando el desplazamiento de posición y el desplazamiento angular calculados del segundo marcador no cumplen el primer criterio predeterminado.

Breve descripción de los dibujos

Se obtendrá fácilmente una apreciación más completa de la presente divulgación y de muchas de las ventajas concomitantes de la misma a medida que se entienda mejor la misma por referencia a la siguiente descripción detallada cuando se considere en conexión con los dibujos adjuntos, en los cuales:

La Figura 1 ilustra una disposición de marcadores de acuerdo con algunas implementaciones de la presente divulgación;

La Figura 2 ilustra rutas de navegación para una máquina de acuerdo con algunas implementaciones de la presente divulgación;

La Figura 3 ilustra un diagrama de bloques funcional simplificado de los componentes electrónicos y electromecánicos de una máquina de acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación;

La Figura 4 ilustra una representación de diagrama de flujo de un método para el diagnóstico automatizado de fallos de máquinas de acuerdo con algunas implementaciones de la presente divulgación; y

La Figura 5 ilustra una representación de diagrama de flujo de otro aspecto de un método para el diagnóstico automatizado de fallos de máquinas de acuerdo con algunas implementaciones de la presente divulgación.

Descripción detallada

La siguiente exposición proporciona una breve descripción general de un entorno adecuado en el que se pueden implementar diversas realizaciones de la presente divulgación. Las realizaciones se pueden implementar en un ordenador o procesador de datos de propósito especial que esté programado, configurado o construido específicamente para realizar uno o más de los mecanismos ejecutables por un ordenador que se explican en detalle más adelante.

Se describirán ahora realizaciones ejemplares con referencia a los dibujos adjuntos. Sin embargo, la divulgación se puede implementar de muchas formas diferentes y no se debería interpretar como limitada a las realizaciones descritas en este documento; más bien, estas realizaciones se proporcionan para que esta divulgación sea minuciosa y completa, y transmita completamente su alcance a los expertos en la técnica. La terminología utilizada en la descripción detallada de las realizaciones ejemplares particulares ilustradas en los dibujos adjuntos no pretende ser limitativa. En los dibujos, números similares se refieren a elementos similares.

La especificación puede referirse a "una" o "algunas" realización(es) en varios puntos. Esto no implica necesariamente que cada una de dichas referencias sea a la(s) misma(s) realización(es), o que la característica sólo aplique a una única realización. También se pueden combinar características individuales de diferentes realizaciones para proporcionar otras realizaciones.

Tal como se utilizan en este documento, las formas singulares "un", "una" y "el", “la” están concebidas para incluir también las formas plurales, a menos que se indique expresamente lo contrario. Se entenderá además que los términos "incluye", "comprende", "que incluye" y/o "que comprende" cuando se utilizan en esta especificación, especifican la presencia de características, números enteros, pasos, operaciones, elementos y/o componentes indicados, pero no excluyen la presencia o adición de una o más características, números enteros, etapas, operaciones, elementos, componentes y/o grupos de los mismos. Se entenderá que cuando se dice que un elemento está "conectado" o "acoplado" a otro elemento, puede estar conectado o acoplado directamente al otro elemento o pueden estar presentes elementos intermedios. Además, "conectado" o "acoplado", tal como se utilizan en este documento, pueden incluir conectado o acoplado de forma inalámbrica. Tal como se utiliza en este documento, el término "y/o" incluye todas y cada una de las combinaciones y disposiciones de uno o más de los elementos enumerados asociados.

A menos que se defina lo contrario, todos los términos (incluidos los términos técnicos y científicos) utilizados en este documento tienen el mismo significado que el que entiende habitualmente una persona con experiencia ordinaria en la técnica a la que pertenece esta divulgación. Se entenderá además que los términos, como los definidos en los diccionarios de uso común, se deberían interpretar como si tuvieran un significado que sea consistente con su significado en el contexto de la técnica relevante y no se interpretarán en un sentido idealizado o demasiado formal a menos que así se defina expresamente en este documento.

Las figuras representan una estructura simplificada que sólo muestra algunos elementos estructurales y entidades funcionales, siendo todos ellos unidades lógicas cuya implementación puede diferir de lo que se muestra. Las conexiones mostradas son conexiones lógicas; las conexiones físicas reales pueden ser diferentes. Es evidente para una persona con experiencia en la técnica que la estructura también puede comprender otras funciones y estructuras. Se debería apreciar que las funciones, estructuras, elementos y los protocolos utilizados en comunicación son irrelevantes para la presente divulgación. Por lo tanto, no es necesario analizarlos con más detalle aquí.

Además, todas las unidades lógicas descritas y representadas en las figuras pueden incluir componentes software y/o hardware necesarios para que la unidad funcione. Además, cada unidad puede comprender dentro de sí misma uno o más componentes, los cuales se entienden implícitamente. Estos componentes pueden estar acoplados operativamente entre sí y estar configurados para comunicarse entre sí para realizar la función de la citada unidad.

Se pueden utilizar máquinas, como por ejemplo robots móviles, para mover materiales y otros productos dentro de áreas designadas de un almacén, centro de distribución, fábrica u otra instalación. Estas máquinas también pueden mover estanterías enteras o Unidades Móviles de Almacenamiento (MSUs) para mejorar la eficiencia del almacenamiento y la recuperación de productos en un almacén o centro de distribución de productos. Los robots móviles pueden estar configurados para moverse a lo largo de un suelo en base a un mapa predeterminado de un área designada y utilizando la navegación por estima (calculando una posición estimando la dirección y la distancia recorrida) para navegar por debajo y alrededor de equipos, elementos de fijación, MSUs y obstáculos. Estas máquinas pueden utilizar las revoluciones de las ruedas (obtenidas de codificadores de las ruedas, por ejemplo) para calcular la dirección y la distancia desde una posición de comienzo inicial conocida (este tipo de proceso de navegación por estima también se conoce como "odometría").

Pero los sistemas de navegación por estima pueden estar sujetos a errores acumulativos significativos debidos a discrepancias entre la distancia recorrida estimada y la real. Estas discrepancias se pueden producir debido a deslizamiento de las ruedas, degradación mecánica, anomalías en la superficie del suelo y similares. Los sistemas de navegación por estima se pueden mejorar significativamente mediante el uso de marcadores de posición absoluta ocasionales o periódicos (denominados a veces puntos de referencia artificiales).

Haciendo referencia ahora a los dibujos, en los que números de referencia similares designan partes idénticas o correspondientes en todas las diversas vistas.

La Figura 1 ilustra una implementación en la que, por ejemplo, una disposición de marcadores 105a-105t, cada uno de los cuales tiene indicaciones de posición impresas, como por ejemplo códigos de barras (1D o 2D) u otros patrones, puede estar fijada a un suelo 100 sobre el cual pueden navegar una o más máquinas. Cada uno de los marcadores puede estar construido para permitir la detección de una posición y un ángulo precisos del marcador. En algunas realizaciones, por ejemplo, las indicaciones de posición pueden ser un código QR (código de Respuesta Rápida), un código de Matriz de Datos o un código Aztec. En la Figura 1, la cuadrícula de líneas discontinuas, las marcas de los ejes (x e y), y las marcas de ángulo se muestran sólo para referencia y no representan marcas reales-en el suelo. Los marcadores 105a-105t pueden ser colocados manualmente por una persona, o por una máquina, utilizando guiado láser u otros métodos similares. Pero en la práctica, las posiciones de los marcadores pueden no ser precisas. Por ejemplo, los marcadores 105g y 105n pueden tener pequeños desplazamientos de posicionamiento con respecto a otros marcadores, y los marcadores 105j y 105k pueden tener pequeños desplazamientos angulares con respecto a otros marcadores. Un marcador 105q puede tener a la vez desplazamiento de posición y desplazamiento angular. Además, algunos marcadores (por ejemplo, el 105s) pueden estar (o resultar) dañados y algunos pueden faltar por completo. La disposición, tamaño, forma, configuración y separación de los marcadores ilustrados en la Figura 1 no pretende ser limitativa. Las personas con experiencia en la técnica reconocerán que se pueden emplear muchas otras disposiciones, tamaños, formas, configuraciones y separaciones de los marcadores para lograr los objetivos de la presente divulgación. Además, los marcadores pueden ser todos idénticos (teniendo cada uno de ellos un código de Matriz de Datos o un código QR idéntico, por ejemplo), o cada marcador puede tener un código único.

En algunas realizaciones, cada máquina puede incorporar uno o más sensores (cámaras, escáneres láser u otros sistemas de obtención de imágenes) y circuitos de procesamiento de imágenes para captar (leer) las indicaciones de posición situadas en un marcador cuando la máquina se acerca a él o pasa por encima de él. Cada vez que una máquina capta las indicaciones de posición de un marcador, puede utilizar la información para corregir o compensar errores de colocación del marcador y ajustar su planificación de ruta (distancia y rumbo, por ejemplo) en base a la posición y orientación precisas de un marcador.

Las máquinas, en algunas realizaciones, pueden navegar planificando incrementalmente el desplazamiento desde un marcador hasta el marcador más cercano en la dirección de desplazamiento deseada. Por ejemplo, con referencia a la Figura 1, si una máquina comienza en el marcador 105a y se requiere que se desplace hasta el marcador 105h, primero se puede desplazar desde el marcador 105a hasta el marcador 105b, luego desde el marcador 105b al marcador 105c. Finalmente, la máquina se puede desplazar desde el marcador 105c hasta el marcador 105h. Aunque una máquina no necesita detenerse en cada marcador intermedio (marcadores 105b y 105c, en este ejemplo), la máquina puede captar las indicaciones de posición situadas en un marcador cuando pasa por encima o cerca de él, y utilizar esta información para hacer ajustes en la navegación hasta el siguiente marcador.

Para facilitar este tipo de navegación incremental, en algunas realizaciones, se puede emplear una tabla de desplazamientos de marcadores. Una tabla de desplazamientos de marcadores puede contener, por ejemplo, desplazamientos (desviaciones) de posición y/o angulares que ayudan a una máquina a navegar desde cada marcador (origen) hasta cada uno de sus vecinos más cercanos (destinos). Así, por ejemplo, con referencia a la Figura 1, la tabla de desplazamientos de marcadores puede contener una entrada para cada uno de los marcadores 105a-105t como orígenes, junto con información necesaria para que la máquina navegue hasta cada uno de sus vecinos más cercanos (por ejemplo, 4 vecinos en una realización) como destinos. Una entrada, por ejemplo, para el marcador de origen 105h puede incluir información necesaria para que una máquina navegue hasta los marcadores de destino 105c, 105g, 105i y 105m. Los valores de desplazamientos de marcadores almacenados en cada entrada de la tabla de desplazamientos de marcadores pueden especificarse como el desplazamiento de posición y/o angular que es necesario sumar al ángulo y/o a la posición del marcador de origen (según lo captado y decodificado por la máquina) de tal manera que, idealmente, la máquina alcance el marcador de destino sin ninguna desviación de posición. En otras realizaciones, la tabla de desplazamientos de marcadores puede contener información adicional. Por ejemplo, la tabla de desplazamientos de marcadores puede contener la información necesaria para que una máquina navegue hasta cada uno de sus ocho vecinos más cercanos (incluidas las diagonales) como destinos.

La Figura 2 ilustra rutas de navegación para una máquina de acuerdo con algunas implementaciones. Si el desplazamiento de un marcador hasta un destino tiene un ángulo G, una máquina puede planificar una trayectoria 205 normal en un sistema de referencia normal, mostrado en la Figura 2 definido por los ejes X e Y. Pero la máquina puede recorrer en realidad una trayectoria 210 modificada en un sistema de referencia girado definido por los ejes X' e Y' basado en el desplazamiento angular desde el marcador de origen hasta el marcador de destino.

En algunas realizaciones, una o más máquinas se pueden guiar sobre el área del suelo, en el que se ha colocado una disposición de marcadores, para crear/calibrar una tabla inicial de desplazamientos de marcadores de los marcadores colocados, incluyendo, por ejemplo, un desplazamiento angular y una dirección de movimiento opcional, de cada marcador que permitiría a la máquina llegar a otro marcador. La tabla inicial de desplazamientos de marcadores puede incluir un desplazamiento de posición preciso para uno o más de los pares de marcadores en otras realizaciones. En algunas realizaciones, las máquinas utilizadas para establecer esta tabla inicial de desplazamientos de marcadores pueden ser máquinas de referencia. Se puede saber que cada máquina de referencia tiene un sistema de navegación por estima (odometría) preciso o, en algunas realizaciones, cada máquina de referencia puede estar equipada con un sistema de posicionamiento absoluto adicional (que puede no estar incorporado, por ejemplo, en una máquina típica).

En una realización, la máquina de referencia se puede seleccionar haciendo circular una pluralidad de máquinas por encima de una tira de marcadores que están fijados con la misma tolerancia de error que en un entorno operativo del mundo real (un almacén, por ejemplo). Las máquinas se pueden hacer circular varias veces tanto en un movimiento de cara frontal (Cara 1) como en un movimiento de cara trasera (Cara 2). Si no hay ninguna diferencia en el movimiento de las dos ruedas de la máquina, entonces en ambas caras (es decir, Cara 1 y Cara 2) la máquina debería comportarse/desviarse en el mismo lado, o no debería desviarse en absoluto (p. ej., por cualquier motivo debido a hardware mecánico). Se calcula un valor de desplazamientos de calibración del marcador para cada marcador utilizando los datos por separado para el movimiento de la Cara 1 y el movimiento de la Cara 2. La(s) máquina(s) para la(s) que los valores coinciden muy estrechamente (por ejemplo, la(s) diferencia(s) entre los desplazamientos de calibración para los movimientos de la Cara 1 y la Cara 2 es/son la(s) más pequeña(s)) se puede(n) seleccionar como máquina(s) de referencia.

En algunas realizaciones, las máquinas se pueden hacer pasar entre marcadores múltiples veces para mejorar la precisión de la calibración. Por ejemplo, una máquina se puede hacer pasar entre pares de marcadores de 10 a 100 veces para mejorar la precisión de la calibración. En algunas implementaciones, una máquina puede realizar inicialmente 10 viajes entre un marcador de origen y un marcador de destino, captando cada vez las indicaciones de posición en el marcador de destino y calculando (mediante la máquina o el servidor) el desplazamiento de posición y/o angular necesario. Se puede hacer un cálculo de la media y la desviación estándar para los resultados de estas 10 muestras. A continuación se pueden realizar 10 viajes adicionales, con un cálculo similar de la media y la desviación estándar para los resultados de las 20 muestras en conjunto. Este proceso se puede repetir, agregando 10 viajes cada vez. Después de un tamaño de muestra particular, el cambio en la media y en la desviación estándar puede caer por debajo de un umbral predeterminado. Se puede considerar que este es el tamaño de muestra óptimo (N). Para calcular los valores de desplazamiento de posición y/o de desplazamiento angular finales, se pueden calcular la media y la desviación estándar para las N muestras. Todos los valores fuera del rango de más o menos una desviación estándar se pueden eliminar.

En algunas realizaciones, antes de comenzar el funcionamiento normal, las máquinas pueden almacenar su propia tabla de desplazamientos de marcadores basada, inicialmente, en una tabla de referencia creada durante el proceso de calibración expuesto anteriormente. En otras realizaciones, una tabla de desplazamientos de marcadores de una máquina puede estar almacenada en un servidor. Durante el funcionamiento normal, cada máquina puede utilizar sus uno o más sensores y circuitos de procesamiento de imágenes para captar indicaciones de posición de los marcadores cuando la máquina se acerca a ellos o pasa por encima de ellos. Como se expuso anteriormente, una máquina puede ajustar su planificación de ruta (distancia y rumbo, por ejemplo) basándose en la posición y orientación precisas de un marcador captado y el desplazamiento (de la tabla de desplazamientos de marcadores) hasta un marcador de destino.

Una máquina, o un servidor, también puede utilizar la posición y la orientación captadas de un marcador para diagnosticar condiciones de fallo y recuperarse de ellas. Las condiciones de fallo pueden ser externas a la máquina (un marcador ausente o mal colocado o una indicación de posición ilegible situada en un marcador, por ejemplo), o pueden ser internas. Los fallos internos pueden incluir, pero no están limitados a, errores no sistemáticos como por ejemplo una rueda desgastada o dañada, degradación (desgaste por uso) o fallo mecánicos, fallo electrónico, pérdida de calibración, degradación del rendimiento del motor, etc.; y errores sistemáticos tales como errores de alineación y fallos de funcionamiento de los sensores (por ejemplo, de la cámara), diferencias en el diámetro de la rueda, variación en la dimensión de la base de la rueda, alineación de la rueda y similares. Además, se pueden hacer predicciones en cuanto a las ondulaciones del suelo hasta cierto punto basándose en los datos captados.

En algunas circunstancias, una máquina puede determinar que uno o más marcadores pueden faltar o estar mal colocados. En otras situaciones, por ejemplo, cuando todos los marcadores muestran un error de desplazamiento, se puede determinar que el sistema de posicionamiento de una máquina puede estar fallando. En algunos casos, una máquina puede ser capaz de hacer correcciones o ajustes a su sistema de posicionamiento o de ajustar su sistema de transmisión (hacer girar una rueda más rápido que otra rueda para tener en cuenta el diámetro reducido debido al desgaste, por ejemplo). En otras situaciones, una máquina puede producir una alerta a una entidad externa (un servidor, por ejemplo) para indicar que se ha producido un fallo o un error incorregible.

En algunas realizaciones, un servidor central puede, de vez en cuando, analizar las tablas de marcadores de todas las máquinas que operan en el mismo área. Por ejemplo, se puede utilizar un análisis estadístico para determinar si hay un mal funcionamiento en una máquina, o dicho análisis estadístico puede indicar otros problemas sistémicos, como por ejemplo marcadores ilegibles o mal colocados. En un ejemplo, una entrada de distribución puede tener un área con M marcadores, en la que han estado funcionando N máquinas. Cada una de las N máquinas puede cargar, en un servidor, valores de desviación (errores de posición y/o angulares) para cada uno de los M marcadores a medida que la máquina capta las indicaciones de posición situadas en los marcadores. Si, por ejemplo, los valores de desviación situados en algunos marcadores tienen una desviación estándar muy alta o hay una gran cantidad de valores atípicos y estos valores están distribuidos en diferentes máquinas, entonces se puede suponer que hay un problema con el suelo en esos puntos. De forma alternativa, si una máquina específica tiene una desviación estándar muy alta para la mayoría de los marcadores donde otras máquinas están mostrando un comportamiento consistente, entonces se puede concluir que la máquina tiene un problema o fallo. En general, la recogida de datos (valores de desviación) a lo largo del tiempo para diferentes máquinas en diferentes marcadores, puede permitir que el análisis de datos descubra otros fallos ocultos o nuevos que afecten a la navegación precisa. También puede ser posible compensar/corregir el desgaste por uso que se produce debido al envejecimiento.

La Figura 3 ilustra un diagrama de bloques funcional simplificado de los componentes electrónicos y electromecánicos de una máquina de acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación. La máquina 300 puede incluir al menos un procesador 305. El procesador 305 puede ser un microprocesador estándar (comercial) de un solo núcleo o de varios núcleos, como por ejemplo un Core™, Xeon®, Atom™, o Pentium®, disponibles de Intel® o un FX™, Athlon™, o Sempron™ disponibles de AMD, o puede ser un procesador integrado de uno o varios núcleos, como un ARM®Cortex® u otro procesador ARM® integrado. En algunas realizaciones, el procesador 305 puede ser un circuito integrado patentado, diseñado a medida o específico de la aplicación (ASIC). El bus 307 se puede utilizar para conectar el procesador 305 a varios otros componentes dentro de la máquina 300. La memoria 310 puede ser un dispositivo de almacenamiento no transitorio, como por ejemplo una Memoria de Acceso Aleatorio (RAM) de alta velocidad para ser utilizada por el procesador 305 para el almacenamiento de código de programa (que será ejecutado por el procesador 305) y datos. El almacenamiento 315 puede ser un dispositivo de almacenamiento no volátil y no transitorio, como por ejemplo una unidad de disco duro, una unidad de estado sólido o un dispositivo de memoria Flash. Típicamente el almacenamiento 315 puede ser de mayor capacidad, pero de menor velocidad que la memoria 310, y se puede utilizar como almacenamiento masivo para almacenar el código de programa y los datos que utilizará el procesador 305. Durante el funcionamiento normal, el código de programa y los datos se pueden transferir desde el almacenamiento 315 a la memoria 310 antes de ser ejecutados desde la memoria 310 por el procesador 305. En algunas realizaciones, el bus 307 puede incluir múltiples buses. Por ejemplo, el bus 307 puede incluir un bus de alta velocidad para la conexión entre el procesador 305 y los componentes de alta velocidad (como la memoria 310), y un bus de baja velocidad para la conexión entre el procesador 305 y los componentes de baja velocidad.

La interfaz de sensores 320 se puede utilizar para conectar diferentes sensores 325 al procesador 305. Los sensores 325 pueden incluir, pero no están limitados a, cámaras, escáneres láser o sistemas de obtención de imágenes, dispositivos acústicos de medición de distancias, sensores de rotación de las ruedas (denominados a veces codificadores rotativos o codificadores de eje), sensores giroscópicos, acelerómetros, sensores de RF y sensores de temperatura. La interfaz de sensores 320 puede incluir circuitos configurados para convertir una entrada de sensor en bruto a un formato digital (convertidores de Analógico a Digital, por ejemplo) y también puede incluir circuitos de procesamiento para proporcionar una funcionalidad específica relacionada con sensores particulares. Por ejemplo, se pueden incorporar circuitos de procesamiento de imágenes en la interfaz de sensores 320 para identificar marcadores a partir de la entrada de imagen procedente de los sensores 325 (cámaras y/o escáneres láser, por ejemplo). El controlador de movimiento 130 se puede utilizar para conectar uno o más motores de rueda 335 y actuadores 340 al procesador 305. La máquina 300 puede incluir dos o más ruedas, donde al menos una rueda puede ser impulsada por uno o más motores de rueda 335 para mover la máquina 300. La máquina 300 puede tener un mecanismo de dirección específico que hace girar una o más ruedas, o puede realizar una función de dirección haciendo variar la relación de velocidad entre las dos o más ruedas. La máquina 300 también puede incluir uno o más actuadores 340. Los actuadores 340 pueden incluir, pero no están limitados a, un mecanismo de dirección para dirigir la máquina 300; un mecanismo de elevación para levantar materiales, productos, Unidades Móviles de Almacenamiento y similares; y un brazo robótico para coger, colocar o mover materiales, productos, paquetes y similares.

La interfaz de comunicación 345 proporciona un enlace de comunicación inalámbrica entre la máquina 300 y una entidad estacionaria (ordenador, servidor, PC, etc.). La interfaz de comunicación 345 puede utilizar uno de los protocolos de red de área local inalámbrica estándar IEEE 802.11 (también llamado WiFi), una red de datos celulares (3G, 4G, LTE, etc.) o un sistema de comunicación inalámbrico patentado.

La máquina 300 también puede incluir baterías, cargadores de baterías, elementos de iluminación y otros componentes auxiliares.

La Figura 4 ilustra un diagrama de flujo de un proceso de diagnóstico de fallos automatizado 400 de ejemplo de acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación. La Figura 4 ilustra el uso de una técnica de navegación que puede permitir la determinación de niveles de rendimiento y fallos en una máquina. Como se expuso anteriormente, algunas realizaciones de la presente divulgación pueden utilizar marcadores colocados en el suelo de un almacén, centro de distribución o fábrica. Las máquinas pueden utilizar indicaciones de posición situadas en los marcadores para hacer un seguimiento de su posición y navegar. Los datos recogidos por cada máquina durante la navegación también se pueden utilizar para monitorizar el rendimiento de la navegación y detectar fallos.

En el paso 405 del proceso 400 de diagnóstico de fallos automatizado, la máquina 300 puede navegar desde un marcador de origen hasta un marcador de destino. La máquina 300 puede utilizar entradas de una tabla de desplazamientos de marcadores, que incluyen, pero no están limitadas a, un desplazamiento de posición y/o un desplazamiento angular almacenados para que sean utilizados en su plan de navegación para desplazarse hasta el marcador de destino. Por ejemplo, la máquina puede determinar su desplazamiento de posición y/o su desplazamiento angular con respecto al marcador de origen utilizando, por ejemplo, una cámara y circuitos de procesamiento de imágenes. La máquina o el servidor pueden calcular una ruta hasta el marcador de destino basándose en el desplazamiento de posición y/o en el desplazamiento angular determinados y en la entrada de la tabla de desplazamientos de marcadores para el par de marcador de origen y marcador de destino.

En el paso 410, la máquina 300, habiendo llegado a un marcador de destino o cerca de él, puede captar las indicaciones de posición situadas en el marcador de destino utilizando, por ejemplo, una cámara y circuitos de procesamiento de imágenes.

En el paso 415, la máquina 300 puede determinar y almacenar la posición y/o el ángulo del marcador de destino basándose en las indicaciones de posición situadas en el marcador. La máquina 300, o un servidor, puede utilizar circuitos para identificar, a partir de la salida de los circuitos de procesamiento de imágenes, el centro de la indicación de posición situada en el marcador. La máquina 300, o el servidor, también puede utilizar circuitos para identificar, a partir de la salida de los circuitos de procesamiento de imágenes, el ángulo de la indicación de posición situada en el marcador. La posición del marcador se puede almacenar en la máquina y/o en el servidor basándose en los circuitos de navegación por estima existentes en la máquina 300. Por ejemplo, la máquina 300 puede utilizar odometría para medir la distancia recorrida desde un marcador de origen hasta un marcador de destino y, conociendo la posición del marcador de origen, estimar la posición del marcador de destino.

En algunas realizaciones, los pasos 405, 410 y 415 se pueden repetir para recoger muestras adicionales de los datos de posición del marcador. La repetición de estos pasos puede continuar (paso 420) hasta que se recojan suficientes muestras, lo que puede estar determinado por la consistencia de los datos recogidos.

La Figura 5 ilustra un diagrama de flujo de otro aspecto de un proceso de diagnóstico de fallos automatizado 500 de ejemplo de acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación. La Figura 5 ilustra el uso de técnicas de procesamiento que pueden permitir la determinación de niveles de rendimiento y fallos en una máquina. El proceso de diagnóstico de fallos automatizado 500 se puede ejecutar para cada entrada de la tabla de desplazamientos de marcadores a una frecuencia predeterminada.

En el paso 505, los datos recogidos se pueden procesar utilizando técnicas estadísticas para estimar un desplazamiento del marcador. En algunas realizaciones, se puede calcular una media de las entradas de desplazamiento recogidas. En algunas realizaciones, los valores atípicos (valores de datos más allá de una desviación estándar de la media, por ejemplo) pueden descartarse (no utilizarse para calcular el valor medio).

En el paso 510, si se determina que un marcador está situado como se esperaba (de acuerdo con las entradas de una tabla de desplazamientos de marcadores, por ejemplo), el proceso puede finalizar. De lo contrario, en el paso 515, se puede realizar una determinación del motivo del error de posición y/o angular. La máquina 300, o el servidor, puede utilizar uno o más conjuntos de criterios predeterminados para juzgar el motivo del error de posición y/o angular. Por ejemplo, la máquina 300 o el servidor pueden determinar que si una desviación del desplazamiento de posición o del desplazamiento angular de un único marcador supera un primer umbral predeterminado, entonces el error puede deberse a una mala colocación del marcador. En algunas realizaciones, la máquina 300 o el servidor pueden determinar que si una desviación del desplazamiento de posición o del desplazamiento angular de todos los marcadores encontrados supera un segundo umbral predeterminado, entonces el error puede deberse a un fallo en la máquina. En otras realizaciones, un servidor puede evaluar los errores encontrados en múltiples máquinas, y si todas las máquinas o muchas de ellas han encontrado errores en un conjunto específico de marcadores, entonces el servidor puede juzgar que el error se debe a uno o más marcadores mal colocados.

En el paso 520, si se determina que el error se debe a la máquina, entonces, en el paso 525, se pueden hacer ajustes en la tabla de desplazamientos de marcadores basándose en los datos procesados en el paso 505.

De lo contrario, en el paso 530, se puede generar una alerta a una entidad externa (un operador del sistema, a través de una consola de control o servidor, por ejemplo) para tratar el error.

La implementación de la presente divulgación para el diagnóstico de fallos automatizado es extremadamente útil ya que, convencionalmente, todas las máquinas requieren intervención manual, incluso si el fallo es un fallo de degradación de bajo nivel. Por ejemplo, un fallo de degradación de bajo nivel puede ser una rueda desgastada. Una rueda defectuosa puede hacer que la máquina llegue a un destino ligeramente inclinada, o provocar un error en la medición de la distancia. Las realizaciones de la presente divulgación buscan identificar fallos en una de las ruedas y pueden intentar ajustar su rotación automáticamente para hacer que cubra la misma distancia que la otra rueda. Por lo tanto, puede minimizar el alcance de la intervención manual y, por lo tanto, cualquier gasto general provocado debido a la misma.

Como apreciará una persona con experiencia en la técnica, las realizaciones de la presente divulgación se pueden implementar como un método, sistema o producto de programa informático almacenado en un dispositivo de almacenamiento no transitorio. Por consiguiente, las realizaciones de la presente divulgación pueden adoptar la forma de una realización completamente hardware, de una realización software o de una realización que combine aspectos software y hardware, todos generalmente denominados en este documento "circuito" o "módulo". Además, las realizaciones de la presente divulgación pueden adoptar la forma de un producto de programa informático en un medio de almacenamiento utilizable por un ordenador que tenga código de programa utilizable por un ordenador incorporado en el medio.

Además, las realizaciones de la presente divulgación se describieron en parte anteriormente con referencia a ilustraciones de diagrama de flujo y/o a diagramas de bloques de métodos, aparatos (sistemas) y productos de programa informático de acuerdo con las realizaciones de la presente divulgación.

Se entenderá que cada bloque de las ilustraciones de diagrama de flujo y/o de los diagrama de bloques, y combinaciones de bloques en las ilustraciones de diagrama de flujo y/o en los diagramas de bloques, se pueden implementar mediante instrucciones de programa informático. Estas instrucciones de programa informático se pueden proporcionar a un procesador de un ordenador de propósito general, de un ordenador de propósito especial u otro aparato de procesamiento de datos programable para producir una máquina, de tal manera que las instrucciones, que se ejecuten por medio del procesador del ordenador u otro aparato de procesamiento de datos programable, creen medios para implementar las funciones/actos especificados en el bloque o bloques del diagrama de flujo y/o del diagrama de bloques.

Las instrucciones también se pueden almacenar en una memoria legible por un ordenador que puede dirigir un ordenador u otro aparato de procesamiento de datos programable para que funcione de una manera particular, de tal manera que las instrucciones almacenadas en la memoria legible por un ordenador produzcan un artículo de fabricación que incluya medios de instrucción que implementen la función/acto especificado en el bloque o bloques del diagrama de flujo y/o del diagrama de bloques.

Las instrucciones también se pueden cargar en un ordenador u otro aparato de procesamiento de datos programable como un escáner/escáner de cheques para hacer que se realicen una serie de pasos operativos en el ordenador u otro aparato programable para producir un proceso implementado por ordenador de tal manera que las instrucciones que se ejecuten en el ordenador u otro aparato programable proporcionen pasos para implementar las funciones/actos especificados en el bloque o bloques del diagrama de flujo y/o del diagrama de bloques.

Los diagramas de flujo de este documento ilustran la funcionalidad y las operaciones de algunas realizaciones de métodos, sistemas y productos de programa informático para el diagnóstico automatizado de fallos. A este respecto, cada bloque puede representar un módulo, segmento o parte de código, que comprende una o más instrucciones ejecutables para implementar las una o más funciones lógicas especificadas. También se debería tener en cuenta que en otras implementaciones, las una o más funciones indicadas en los bloques pueden ocurrir fuera del orden indicado en las figuras. Por ejemplo, dos bloques mostrados en sucesión pueden, de hecho, ejecutarse sustancialmente al mismo tiempo o los bloques pueden ejecutarse a veces en el orden inverso, dependiendo de la funcionalidad implicada.

En los dibujos y en la especificación, se han descrito realizaciones ejemplares. Obviamente, son posibles numerosas modificaciones y variaciones de la presente divulgación a la luz de las enseñanzas anteriores. Por lo tanto, se debe entender que dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas, las realizaciones se pueden poner en práctica de una manera diferente a la descrita específicamente en este documento.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para diagnosticar fallos y recuperarse de ellos en un robot, comprendiendo el método: proporcionar una pluralidad de marcadores (105a - 105t) fijados a una superficie de suelo, teniendo cada marcador una indicación de posición en el mismo y teniendo cada marcador una posición y un ángulo;

navegar, mediante el robot, desde un primer marcador de la pluralidad de marcadores hasta un segundo marcador de la pluralidad de marcadores utilizando un desplazamiento de posición y/o un desplazamiento angular almacenados del segundo marcador y una posición y un ángulo del primer marcador con respecto al robot, incluyendo los desplazamientos almacenados información para que el robot navegue desde cada marcador hasta un vecino más cercano de cada marcador;

captar, utilizando un sensor (325), las indicaciones de posición situadas en el segundo marcador;

procesar, utilizando circuitos (305), las indicaciones de posición captadas para determinar una posición y un ángulo del segundo marcador;

calcular un desplazamiento de posición y un desplazamiento angular del segundo marcador con respecto a la posición y al ángulo del primer marcador;

ajustar el desplazamiento de posición y el desplazamiento angular almacenados del segundo marcador cuando el desplazamiento de posición y el desplazamiento angular calculados del segundo marcador cumplen un primer criterio predeterminado;

alertar a una entidad externa cuando el desplazamiento de posición y el desplazamiento angular calculados del segundo marcador no cumplen el primer criterio predeterminado; y

alterar uno o más parámetros operativos del robot cuando el desplazamiento de posición y el desplazamiento angular calculados del segundo marcador cumplen un segundo criterio predeterminado,

donde el primer criterio predeterminado incluye un primer umbral predeterminado del desplazamiento de posición y el desplazamiento angular calculados del segundo marcador y el segundo criterio predeterminado incluye un segundo umbral predeterminado del desplazamiento de posición y el desplazamiento angular calculados del segundo marcador, donde el segundo umbral predeterminado es mayor que el primer umbral predeterminado.

2. El método de la reivindicación 1, en el que uno o más parámetros operativos del robot incluyen una relación de velocidades de las ruedas entre una primera rueda y una segunda rueda.

3. El método de la reivindicación 1, en el que las indicaciones de posición incluyen uno o más de un código de barras, un código QR, un código de Matriz de Datos y un código Aztec.

4. El método de la reivindicación 1, en el que el sensor incluye uno o más de una cámara y un escáner láser.

5. El método de la reivindicación 1, en el que el ajuste del desplazamiento de posición y el desplazamiento angular almacenados del segundo marcador incluye el uso de un método estadístico.

6. Un sistema para diagnóstico y recuperación de fallos en un robot que comprende:

una pluralidad de marcadores (105a - 105t) fijados a una superficie de suelo, teniendo cada marcador una indicación de posición en el mismo y teniendo cada marcador una posición y un ángulo de referencia;

uno o más robots, donde cada robot incluye circuitos (300) configurados para:

navegar desde un primer marcador de la pluralidad de marcadores hasta un segundo marcador de la pluralidad de marcadores utilizando un desplazamiento de posición y/o un desplazamiento angular almacenados del segundo marcador y una posición y ángulo del primer marcador con respecto al robot, incluyendo los desplazamientos almacenados información para que el robot navegue desde cada marcador hasta un vecino más cercano de cada marcador;

procesar las indicaciones de posición captadas para determinar una posición y un ángulo del segundo marcador; calcular un desplazamiento de posición y un desplazamiento angular del segundo marcador con respecto a la posición y al ángulo del primer marcador;

7. El sistema de la reivindicación 6, en el que uno o más parámetros operativos del robot incluyen una relación de velocidades de las ruedas entre una primera rueda y una segunda rueda.

8. El sistema de la reivindicación 6, en el que las indicaciones de posición incluyen uno o más de un código de barras, un código QR, un código de Matriz de Datos y un Código Aztec.

9. El sistema de la reivindicación 6, en el que el sensor incluye uno o más de una cámara y un escáner láser.

10. El sistema de la reivindicación 6, en el que el ajuste del desplazamiento de posición y el desplazamiento angular almacenados del segundo marcador incluye el uso de un método estadístico.