ES2897906T3 - Carro robotizado - Google Patents
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Abstract
Un carro (1) que comprende: - al menos una rueda motorizada (2), - al menos un microcontrolador (3) para controlar un motor de dicha al menos una rueda motorizada (2), - una unidad central (4) para procesar datos y generar datos de pilotaje y transmitirlos a dicho al menos a un microcontrolador (3), y - una baliza receptora (5) para transmitir los datos a dicha unidad central (4); el carro (1) comprende además una primera baliza transmisora (7) configurada para transmitir al menos una primera señal de radiofrecuencia (71) y una segunda baliza transmisora (8) configurada para transmitir al menos una segunda señal de radiofrecuencia (81), transmitiéndose la al menos una primera señal de radiofrecuencia (71) y la al menos una segunda señal de radiofrecuencia (81) a una baliza transceptora remota (9, 11) del carro, y la baliza receptora (5) está configurada para recibir al menos una tercera señal de radiofrecuencia (91) procedente de la baliza transceptora remota (9, 11) del carro (1), comprendiendo la al menos tercera señal de radiofrecuencia (91) un dato dependiente de dicha al menos primera señal de radiofrecuencia (71) y de dicha al menos segunda señal de radiofrecuencia (81) transmitidas por las balizas transmisoras primera y segunda (7, 8), para transmitir a la unidad central al menos un dato en función de dicha al menos tercera señal de radiofrecuencia (91) recibida, en el que el dato dependiente comprende una primera indicación de potencia de dicha al menos primera señal de radiofrecuencia (71) y una segunda indicación de potencia de dicha al menos segunda señal de radiofrecuencia (81), estando el carro caracterizado porque comprende además un terminal (50) que integra la baliza receptora (5), comprendiendo dicho terminal (50) al menos un medio de almacenamiento que almacena un algoritmo configurado para determinar la posición relativa del carro (1) con respecto a la baliza transceptora en función de las indicaciones de potencia primera y segunda, y de una tercera indicación de potencia de dicha al menos una tercera señal de radiofrecuencia (91) recibida por la baliza receptora (5) del terminal (50).
Description
DESCRIPCIÓN
Carro robotizado
Campo de la invención
La presente invención se refiere al campo de la robótica y la cobótica. La presente invención se refiere en particular a un sistema de robotización de cualquier carro que transporte objetos o mercancías.
Antecedentes tecnológicos
En el ámbito de la asistencia al usuario, se han desarrollado varias soluciones robóticas. En particular, la gestión y el transporte de los artículos de stock en un almacén utilizan cada vez más la automatización de carros.
Se conocen robots que se desplazan a lo largo de una trayectoria identificada entre los pasillos de un almacén para recuperar uno o varios artículos de las existencias. El movimiento de estos robots suele estar supervisado por la intervención de un operario o automáticamente por un programa informático alojado en un servidor centralizado. El viaje es específico de la infraestructura y suele seguir una ruta predeterminada según un plan. La orientación por medio de marcadores distribuidos en la infraestructura es otra solución conocida, por ejemplo divulgada en el documento WO 2016/015000 A2. Estas soluciones requieren que los robots y/o la infraestructura estén configurados específicamente para cooperar entre sí.
Otros tipos de robots pueden seguir a un usuario mientras se mueve. Una solución para identificar y seguir autónomamente a un usuario de este tipo es utilizar una cámara y un sistema de reconocimiento de patrones en un carro de seguimiento. Este sistema identifica un "objetivo", fija y rastrea ese objetivo en el campo de la cámara y transmite una o varias instrucciones para guiar el carro hacia el objetivo.
Sin embargo, un sistema de este tipo parece intrusivo, ya que se analiza la figura y/o la cara del usuario para permitir su seguimiento. Además, los elementos ópticos y el procesamiento de datos lo convierten en un sistema caro. Y este sistema óptico no garantiza que los cruces estén libres de problemas en cuanto a quién se sigue.
Alternativamente, el usuario puede estar provisto de una baliza que se comunica específicamente con el carro de seguimiento. Esta solución se describe en el documento EP 2590 041 A2. Esta baliza remota procesa las señales de las balizas transmisoras del carro. El posicionamiento preciso del carro hacia la baliza remota requiere tres balizas transmisoras en el carro. Esto hace que el diseño sea más complejo y aumenta el coste del material del carro.
Por lo tanto, se necesita una solución alternativa.
En particular, existe la necesidad de un carro robótico que sea sencillo de usar y no intrusivo para que sea más fácilmente aceptado por su usuario potencial.
También es importante desarrollar una solución que sea económicamente razonable, no sólo por la simplicidad y el bajo coste del equipo de a bordo, sino también por su adaptabilidad a los carros estándar que ya están desplegados, de modo que pueda implementarse rápidamente y a gran escala en almacenes, en supermercados, en la agricultura, en las ciudades, para las personas discapacitadas en particular.
Otro objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento de utilización de dicho carro robótico que sea sencillo y adaptable a los diferentes contextos que se puedan encontrar.
Sumario de la invención
Un primer aspecto de la invención se refiere a un carro robótico que comprende al menos una rueda motorizada, al menos un microcontrolador para controlar un motor de dicha rueda motorizada, una unidad central de procesamiento de datos para generar al menos datos de pilotaje y transmitirlos a dicho microcontrolador, una baliza receptora para transmitir datos a dicha unidad central, y al menos una fuente de energía eléctrica para alimentar al menos el terminal, la unidad central, dicho microcontrolador y el motor de dicha rueda motorizada, una baliza receptora para transmitir datos a dicha unidad central, y al menos una fuente de energía eléctrica para alimentar al menos el terminal, la unidad central, dicho al menos un microcontrolador y el motor de dicha al menos una rueda motorizada. El carro comprende además una primera baliza transmisora configurada para transmitir al menos una primera señal de radiofrecuencia, y una segunda baliza transmisora configurada para transmitir al menos una segunda señal de radiofrecuencia, transmitiéndose la al menos primera señal de radiofrecuencia y la al menos segunda señal de radiofrecuencia a una baliza transceptora remota del carro.
La baliza receptora está configurada para recibir al menos una tercera señal de radiofrecuencia de la baliza transceptora remota del carro, la al menos tercera señal de radiofrecuencia que comprende datos dependientes de la al menos primera señal de radiofrecuencia y de la al menos segunda señal de radiofrecuencia transmitida por las balizas transmisoras primera y segunda, para transmitir al menos un dato a la unidad central en función de la al
menos tercera señal de radiofrecuencia recibida. Los datos dependientes incluidos en la tercera señal de radiofrecuencia comprenden una primera indicación de potencia de la al menos una primera señal de radiofrecuencia y una segunda indicación de potencia de la al menos una segunda señal de radiofrecuencia El carro comprende además un terminal que incorpora la baliza receptora. Este terminal comprende al menos un soporte de memoria que almacena un algoritmo configurado para determinar la posición relativa del carro con respecto a la baliza transceptora en función de las indicaciones de primera y segunda potencia, y de una tercera indicación de potencia de dicha al menos tercera señal de radiofrecuencia recibida por la baliza receptora del terminal.
Así, la invención proporciona una solución alternativa a los carros robóticos existentes. Esta solución permite localizar el carro en relación con una baliza transceptora remota y generar datos de pilotaje del carro en función de su ubicación en relación con esta baliza. Este transceptor remoto puede ser un terminal de usuario que lleva el usuario, en cuyo caso el carro es capaz de seguir al usuario. Además o alternativamente, la baliza transceptora remota puede ser una baliza fija de un conjunto de balizas fijas distribuidas en una infraestructura, en cuyo caso el carro es capaz de localizarse con respecto a la infraestructura para guiar al usuario, por ejemplo, y/o volver a la base. La solución propuesta se adapta así a diferentes contextos para ofrecer una gama completa de servicios a un usuario, como un cliente de supermercado, un profesional del almacenamiento o la distribución masiva, un agricultor o una persona discapacitada, por ejemplo.
La localización precisa del carro con respecto a la baliza transceptora remota se hace así posible utilizando únicamente las balizas transmisoras primera y segunda situadas en el carro. La invención aprovecha la tercera señal transmitida directamente por la baliza transceptora remota, esta tercera señal contiene la tercera indicación de potencia que refleja la distancia entre la baliza transceptora remota y la baliza receptora, y además contiene la segunda indicación de potencia que refleja la distancia entre la segunda baliza transmisora y la baliza transceptora remota y la primera indicación de potencia que refleja la distancia entre la primera baliza transmisora y la baliza transceptora remota.
Un segundo aspecto no reivindicado de la solicitud se refiere a un kit que comprende al menos una rueda motorizada, al menos un microcontrolador, una unidad central de procesamiento, al menos una fuente de energía eléctrica, una primera y una segunda baliza transmisora y una baliza receptora configuradas para ser dispuestas en una estructura mecánica de un carro existente o incluso estándar. La primera baliza transmisora está destinada a transmitir al menos una primera señal de radiofrecuencia, y la segunda baliza transmisora está destinada a transmitir al menos una segunda señal de radiofrecuencia, transmitiéndose la al menos una primera señal de radiofrecuencia y la al menos una segunda señal de radiofrecuencia a una baliza transceptora remota del carro. La baliza receptora está destinada a recibir al menos una tercera señal de radiofrecuencia procedente de la baliza transceptora remota del carro, comprendiendo la al menos una tercera señal de radiofrecuencia un dato dependiente de la al menos una primera señal de radiofrecuencia y de la al menos una segunda señal de radiofrecuencia transmitida por las balizas transmisoras primera y segunda, para transmitir a la unidad central al menos un dato en función de la al menos tercera señal de radiofrecuencia recibida.
Ventajosamente, el kit permite fabricar económicamente un carro robótico según la invención.
Un tercer aspecto de la invención se refiere a un sistema que comprende un carro como el presentado anteriormente y al menos dicha baliza transceptora remota.
En una realización, la baliza transceptora remota puede ser alternativamente el terminal de usuario y una baliza de infraestructura fija. Esta configuración permite un uso mixto del sistema. En particular, el carro puede seguir al usuario y regresar tras su uso a una base de estacionamiento con total autonomía. Además, el carro puede guiar al usuario a través de la infraestructura en condiciones de proximidad al usuario. El carro también puede volver a la base de forma autónoma siguiendo el conjunto de balizas de la infraestructura, que puede ser un supermercado, un almacén, una bodega o un campo agrícola, por ejemplo.
Un cuarto aspecto de la invención se refiere a un procedimiento de pilotaje del carro robótico en dicho sistema. El procedimiento de pilotaje comprende al menos una etapa de emparejamiento, al menos una secuencia de etapas de comunicación y procesamiento, y al menos una etapa de desemparejamiento.
La etapa de emparejamiento consiste en emparejar al menos la baliza receptora del carro con al menos la baliza transceptora remota del carro.
La secuencia de etapas de comunicación comprende la transmisión de las señales de radiofrecuencia primera y segunda, respectivamente, desde las balizas transmisoras primera y segunda del carro a la baliza transceptora y, a cambio, la baliza receptora del carro recibe la tercera señal de radiofrecuencia desde dicha baliza transceptora, dicha tercera señal de radiofrecuencia comprende datos dependientes de las señales de radiofrecuencia primera y segunda.
La secuencia de etapas de procesamiento subsiguiente a la etapa de comunicación incluye la determinación de al menos un dato de ubicación del carro en relación con la baliza transceptora basada en la tercera señal de radiofrecuencia recibida. A continuación, la unidad central genera, basándose en dichos datos de localización y en al menos una instrucción almacenada en la unidad central, datos para dirigir el carro. Estos datos de pilotaje se transmiten al microcontrolador para que controle el motor y haga funcionar la rueda motorizada en consecuencia. La etapa de desemparejamiento consiste en desemparejar al menos la baliza receptora del carro con la baliza transceptora remota del carro.
El procedimiento de pilotaje, a la vez que sencillo, hace que el carro se adapte, potencialmente de forma automática, a los distintos contextos mencionados anteriormente.
Opcionalmente, el procedimiento de pilotaje puede utilizar un servidor externo para mejorar el apoyo que proporciona al usuario.
Otro aspecto no reivindicado de la solicitud se refiere a un producto de programa de ordenador que comprende instrucciones, que cuando son ejecutadas por al menos un procesador, por ejemplo un procesador de una unidad central, controlan la ejecución de al menos la etapa de emparejamiento, la secuencia de etapas de procesamiento y comunicación y la etapa de desemparejamiento del procedimiento según el cuarto aspecto de la invención.
Otro aspecto no reivindicado de la solicitud se refiere a un medio no transitorio legible por ordenador que comprende instrucciones, que cuando son ejecutadas por al menos un procesador, por ejemplo un procesador de unidad central, controlan la ejecución de al menos la etapa de emparejamiento, la secuencia de etapas de procesamiento y comunicación y la etapa de desemparejamiento del procedimiento según el cuarto aspecto de la invención Breve introducción de las figuras
Otras características, propósitos y ventajas de la presente invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada y de los dibujos adjuntos, que se dan como ejemplos no limitantes y en los que:
- la figura 1 muestra una realización del carro según la invención;
- la figura 2 muestra una primera realización de un sistema según la invención;
- la figura 3 ilustra una segunda realización de un sistema según la invención; y
- la figura 4 muestra un diagrama sinóptico que ilustra un ejemplo de procedimiento de pilotaje según la invención.
Descripción detallada
La invención, según su primer aspecto, comprende en particular las siguientes características opcionales que pueden utilizarse en combinación o alternativamente:
- los datos dependientes comprenden una primera indicación de potencia de la al menos una primera señal de radiofrecuencia y una segunda indicación de potencia de la al menos una segunda señal de radiofrecuencia. - el carro comprende además un terminal que integra la baliza receptora, dicho terminal comprende al menos un medio de memoria que almacena un algoritmo configurado para determinar la posición relativa del carro con respecto a la baliza transceptora en función de las indicaciones de primera y segunda potencia, y de una tercera indicación de potencia de dicha al menos tercera señal de radiofrecuencia recibida por la baliza receptora del terminal
- el algoritmo comprende al menos un filtro, por ejemplo del tipo Kalman, configurado para filtrar las indicaciones de primera, segunda y tercera potencia, habiendo sido dicho filtro previamente calibrado heurísticamente si fuera necesario.
- El algoritmo incluye al menos un filtro configurado para filtrar cualquier indicación de potencia que sea un valor atípico con respecto a una calibración realizada previamente.
- la al menos una tercera señal de radiofrecuencia comprende además al menos un dato de orientación, como un ángulo, y un dato acelerométrico, como una estimación de la distancia recorrida, procedentes de la baliza transceptora remota del carro.
- el terminal comprende un acelerómetro y un magnetómetro y el algoritmo está configurado para determinar la posición relativa del carro en función de las indicaciones de potencia primera, segunda y tercera, los datos de orientación y los datos acelerométricos de la baliza transceptora remota, y los datos acelerométricos y magnéticos del terminal.
- las primeras y segundas balizas transmisoras están distribuidas en el carro de forma que no están alineadas con la baliza receptora.
- las primeras y segundas balizas transmisoras y la baliza receptora están separadas dos a dos por una distancia superior a 15 cm, preferiblemente superior o igual a 20 cm.
- el terminal comprende una interfaz hombre-máquina colocada en el carro de manera que sea ergonómicamente accesible para un usuario del carro.
La materia del tercer aspecto incluye, en particular, las siguientes características opcionales que pueden utilizarse en combinación o alternativamente:
- el transceptor remoto se selecciona entre un terminal de usuario y un conjunto de transceptores fijos.
- la unidad central está configurada para generar al menos datos de pilotaje para que el carro siga o guíe al usuario. Las balizas transceptoras fijas del conjunto están espaciadas por pares, si es necesario, a una distancia de entre 1 m y 80 m, preferiblemente entre 10 m y 50 m.
La materia del cuarto aspecto incluye, en particular, las siguientes características opcionales que pueden utilizarse en combinación o alternativamente:
- una etapa de introducción de un modo de uso del carro en la interfaz hombre-máquina del terminal del carro es anterior a las etapas del procedimiento de pilotaje.
- el modo de uso introducido es uno seleccionado entre un modo de seguimiento y un modo de guía.
- la instrucción tomada en cuenta por la unidad central para generar los datos de pilotaje del carro según el modo de supervisión del procedimiento de pilotaje comprende al menos un valor para la distancia máxima del carro con respecto al terminal de usuario.
- se introduce al menos un destino a alcanzar para pilotar el carro según el modo de guía del procedimiento de pilotaje.
- la unidad central lleva a cabo al menos una etapa de cálculo de la ruta de acuerdo con el modo de guiado del procedimiento de pilotaje, con el fin de establecer una ruta guiada desde una ubicación conocida hasta el destino que se desea alcanzar.
- el cálculo de la ruta comprende la determinación de un subconjunto ordenado de las balizas transceptoras fijas del conjunto que se emparejarán sucesivamente.
- La determinación del subconjunto es al menos una función de la ubicación conocida de una baliza transceptora fija más cercana adyacente al carro y del destino al que se quiere llegar.
- la instrucción tomada en cuenta por la unidad central para generar los datos de pilotaje del carro según el modo de guiado comprende al menos una reducción del valor de la distancia del carro respecto a una baliza transceptora fija por debajo de un valor umbral.
- al final del procedimiento de pilotaje se realiza un retorno a la base de estacionamiento del carro.
En lo sucesivo, una señal de radiofrecuencia es una onda electromagnética modulada, en frecuencia o en pulso, para transportar al menos una información.
En lo que sigue, el término "emparejar" significa establecer una conexión entre dos balizas, según un protocolo de comunicación Bluetooth® o ZigBee® o Wifi® o uwb®, por ejemplo.
El término "desemparejar" significa romper la conexión entre dos balizas, según el protocolo de comunicación Bluetooth® o ZigBee® o Wifi® o uwb® por ejemplo. Los términos "emparejamiento" y "desemparejamiento" son similares a las definiciones anteriores.
En general, la presente invención se refiere a un carro robótico que puede seguir o guiar a un usuario o volver a una base predefinida en modo autónomo. En particular, el carro debe ser capaz de determinar su posición con respecto a la del usuario, y/o con respecto a uno o más marcadores distribuidos dentro de una infraestructura, como un almacén, una tienda, un aparcamiento o un campo agrícola, en la que el carro está destinado a operar.
La presente invención se describirá ahora mediante una realización no limitante del carro robótico.
Con referencia a la figura 1, una realización preferida de un carro robótico 1 según la invención comprende una estructura de soporte mecánico 20 con ruedas 2, al menos un motor eléctrico que acciona al menos una de estas ruedas, y al menos una fuente de energía 6, como una batería. El carro robotizado 1 puede comprender, en
particular, una baliza receptora 5 o un terminal 50 que integra dicha baliza receptora 5, una unidad central de procesamiento 4, un microcontrolador 3 y al menos una primera baliza transmisora 7 y una segunda baliza transmisora 8.
Típicamente, la batería 6 alimenta al menos parcialmente, preferiblemente totalmente, directa o indirectamente, al menos un elemento entre la unidad central 4, el microcontrolador 3, la baliza receptora 5 y/o el terminal 50, las balizas transmisoras 7, 8 y el/los motor/es eléctrico/s de las ruedas 2.
En lo que sigue, la realización preferida del carro 1 se refiere al terminal 50 que incorpora la baliza receptora 5. De forma no limitativa y siempre que no existan incompatibilidades, el carro 1 puede incluir únicamente la baliza receptora 5 en lugar del terminal 50.
Idealmente, la unidad central 4 está en conexión con el terminal 50, el microcontrolador 3 y las balizas transmisoras primera y segunda 7, 8. El microcontrolador 3 también está conectado al motor o motores eléctricos de las ruedas 2. Este enlace puede ser por cable y utilizar diferentes buses informáticos, por ejemplo. Las balizas transmisoras 7, 8 y el terminal 50 pueden conectarse a la unidad central 4 mediante conexiones USB (Universal Serial Bus). La unidad central 4 y el microcontrolador 3 pueden conectarse a través de una conexión I2C (Inter-Integrated Circuit). El microcontrolador 3 puede estar conectado a los motores eléctricos de las ruedas 2 mediante una conexión PWM (Pulse Width Modulation), por ejemplo.
La unidad central 4 puede ser un ordenador de placa única programable del tipo Raspberry Pi, por ejemplo. El microcontrolador 3 puede ser soportado por una placa de código abierto como una placa Arduino, por ejemplo. Las balizas de transmisión 7, 8 son preferentemente de bajo consumo y pueden transmitir según el estándar de comunicación Bluetooth®. Al menos una de las dos balizas transmisoras 7, 8 puede ser una baliza transmisora no receptora. El terminal 50 puede ser ventajosamente un teléfono inteligente o una tableta digital. El terminal 50 comprende al menos la baliza receptora 5 configurada para recibir señales de radiofrecuencia. El terminal 50 puede transmitir señales de radiofrecuencia.
Esta arquitectura permite reducir los costes de producción del carro robotizado 1.
Las primeras y segundas balizas transmisoras 7, 8 y el terminal 50 están separados por una distancia de más de 15 cm, preferiblemente 20 cm o más.
Las primeras y segundas balizas transmisoras 7, 8 pueden estar situadas en un primer plano sustancialmente horizontal, en parte de un mismo plano horizontal del carro 1. El terminal 50 puede estar situado en un segundo plano, sustancialmente horizontal, sobre dicho primer plano, en una parte superior del carro 1. Esto es para permitir que el usuario acceda a la información en el terminal 50.
La batería 6, el microcontrolador 3, la unidad central 4 y los motores eléctricos de las ruedas 2 están preferentemente dispuestos en una parte inferior del carro 1 para evitar el desequilibrio del carro con respecto a su centro de gravedad.
En una realización, el carro robótico 1 puede comprender al menos un sensor periférico (no mostrado), como un sensor anticolisión. Este sensor periférico puede conectarse al microcontrolador 3 o a la unidad central 4. En particular, el sensor puede estar configurado para detectar la presencia de un obstáculo delante o a los lados del carro 1. En este caso, el propio usuario puede considerarse un obstáculo.
Opcionalmente, el terminal 50, la unidad central 4, las balizas transmisoras 7, 8, el microcontrolador 3, el/los motor/es eléctrico/s de las ruedas 2, un sistema de accionamiento de las ruedas 2 y, en su caso, el/los sensor/es periférico/s pueden formar un kit adaptable a diferentes estructuras mecánicas de soporte 20.
En particular, el carro robótico 1 debe ser capaz de determinar su posición con respecto a la de un usuario, y/o con respecto a uno o varios puntos de referencia distribuidos en una infraestructura 10 en la que el carro 1 está destinado a desplazarse.
Este sistema ilustrado en las figuras 2 y 3 puede comprender un dispositivo remoto, es decir, externo, al que se puede referir el carro 1. Este dispositivo remoto puede comprender al menos uno de los siguientes: una baliza transceptora 9 llevada por el usuario, por ejemplo incluida en un teléfono inteligente del usuario, o un conjunto de balizas transceptoras 11 fijadas a la infraestructura 10.
Según un procedimiento de pilotaje particular 100 ilustrado en la figura 4 y con referencia a las figuras 2 y 3, el carro 1 transmite 101, 102 señales de radiofrecuencia 71, 81 a dicha baliza transceptora remota 9, 11, y recibe 103 señales de radiofrecuencia 91 de vuelta de dicha baliza transceptora remota 9, 11.
Simétricamente, el transceptor remoto 9, 11 está configurado para recibir señales de radiofrecuencia 71, 81 desde el carro 1 y enviar señales de radiofrecuencia 91 al carro 1.
Preferentemente, la primera baliza transmisora 7 del carro 1 está configurada para transmitir al menos una primera señal de radiofrecuencia 71 a la baliza transceptora remota 9, 11. Al mismo tiempo o simultáneamente, o incluso sucesivamente, la segunda baliza transmisora 8 del carro 1 está configurada para transmitir al menos una segunda señal de radiofrecuencia 81 a dicha baliza transceptora remota 9, 11. Dichas balizas transmisoras primera y segunda 7, 8 transmiten 101, 102 preferentemente sin interrupción las señales de radiofrecuencia primera y segunda 71, 81, respectivamente.
La baliza receptora 5 del terminal de carretilla 50 está configurada para recibir al menos una tercera señal de radiofrecuencia 91 de la baliza transceptora remota 9, 11.
Dicha transmisión y/o recepción de una señal puede requerir al menos un emparejamiento entre las balizas (5, 7, 8, 9, 11) en cuestión. La desvinculación puede hacerse después de al menos un emparejamiento.
La tercera señal de radiofrecuencia 91 puede comprender datos dependientes de la primera y segunda señales de radiofrecuencia 81, 91 recibidas por el transceptor remoto 9, 11.
Estos datos dependientes pueden comprender ventajosamente una primera indicación de la potencia de la primera señal de radiofrecuencia 71 recibida por la baliza transceptora 9, 11 y una segunda indicación de la potencia de la segunda señal de radiofrecuencia 81 recibida por la baliza transceptora 9, 11.
En consecuencia, el terminal 50 puede recibir 103 al menos una primera y segunda indicación de potencia de las primeras y segundas señales de radiofrecuencia 71, 81, y puede determinar simultáneamente una tercera indicación de potencia relativa a la tercera señal de radiofrecuencia 91 recibida 103.
Preferentemente, el terminal 50 comprende un medio de almacenamiento digital en el que se almacena un algoritmo de procesamiento de señales, en particular la tercera señal de radiofrecuencia 91 recibida 103.
Ventajosamente, el algoritmo puede realizar cálculos basados en los valores asociados a las indicaciones de potencia primera, segunda y tercera, para determinar la posición del terminal de carretilla 50 con respecto a la baliza transceptora remota 9, 11.
Estos cálculos pueden incluir al menos un filtrado sobre los valores de las indicaciones de potencia recibidas, mediante un filtro de tipo Kalman, por ejemplo. El filtrado posterior elimina los valores atípicos de las indicaciones de potencia recibidas. La tasa de filtrado puede elegirse o ajustarse preferentemente a través de una interfaz en el terminal 50, por ejemplo. El ruido que afecta a las señales puede así tenerse en cuenta de forma ventajosa encontrando un buen compromiso con respecto a la sensibilidad de las balizas, y en particular de la baliza receptora 5 que equipa el terminal 50, o incluso de cada baliza transceptora remota 9, 11.
Antes de los cálculos que determinan la posición relativa del terminal 50 con respecto a la baliza transceptora remota 9, 11, también pueden realizarse otros procesamientos, como el muestreo o la derivación de la señal.
Dichos cálculos incluyen comparaciones de al menos una diferencia A entre las indicaciones de potencia con al menos un valor límite de referencia.
Una primera diferencia A1 entre los valores (Rssi1, Rssi2) de las primeras y segundas indicaciones de potencia se compara con un valor límite alto y un valor límite bajo.
Según una realización, si esta diferencia es estrictamente mayor que el valor límite alto, la baliza transceptora 9, 11 se sitúa a la izquierda del carro 1; si esta diferencia es estrictamente menor que el valor límite bajo, la baliza transceptora 9, 11 se sitúa a la derecha del carro 1; y si esta diferencia está entre los valores límite alto y bajo, la baliza transceptora 9, 11 se sitúa delante del carro 1.
Una segunda diferencia A2 entre los valores (Rssi3, Rssi2) de la tercera y segunda indicaciones de potencia se compara con un valor límite alto y un valor límite bajo. Alternativamente, esta segunda diferencia A2 puede ser una función de los valores (Rssi3, Rssi1) de la tercera y primera indicación de potencia.
Según una realización, si esta segunda diferencia es estrictamente superior al valor límite alto, la baliza transceptora 9, 11 se sitúa detrás del carro 1. Si esta diferencia es estrictamente inferior al valor límite inferior, la baliza transceptora 9, 11 se sitúa delante del carro 1.
De este modo, se determina ventajosamente la posición de la baliza transceptora 9, 11 con respecto a la del carro 1. En una realización, el algoritmo se almacena en un medio de almacenamiento en la unidad central 4. Estos cálculos son realizados por la unidad central 4, utilizando los datos transmitidos por la baliza receptora 5.
Según una posibilidad, la tercera señal de radiofrecuencia 91 comprende al menos un dato giroscópico, por ejemplo acelerométrico, y un dato de orientación con respecto al norte magnético de la baliza transceptora 9, 11 distante del carro 1. Estos datos pueden ser un ángulo definido en relación con el norte magnético (mediante un magnetómetro)
y/o una estimación de la distancia recorrida (mediante un acelerómetro). Para ello, el teléfono inteligente del usuario puede incluir un acelerómetro y una brújula de navegación, además del transceptor 9.
Estos datos de distancia y ángulo pueden ser comparados por el algoritmo con los correspondientes datos de distancia y ángulo del terminal 50 del carro 1, para mejorar la determinación de la posición relativa del carro 1 con respecto a la de la baliza transceptora 9, 11. En particular, se puede tener en cuenta una orientación relativa del carro 1 con respecto a la de la baliza transceptora 9, 11 para generar una orden de pilotaje con mayor precisión. La orden de pilotaje es generada preferentemente 202 por la unidad central 4 y transmitida al microcontrolador 3 que controla un accionamiento 203 de los motores eléctricos de las ruedas 2. La orden de pilotaje puede incluir diferentes fases transitorias como la aceleración y la desaceleración, por ejemplo, para que el movimiento del carro 1 sea suave.
La orden de pilotaje puede depender del algoritmo que determina la posición del carro en relación con la baliza transceptora 9, 11 y una instrucción, almacenada en la unidad central 4, por ejemplo. Esta instrucción puede depender de un modo de uso del carro robotizado 1. El modo de uso puede ser, por ejemplo, un modo de seguimiento del usuario o un modo de guía del usuario.
Opcionalmente, la orden de pilotaje también depende de los datos de los sensores anticolisión periféricos, cuyos datos son procesados por el microcontrolador 3, por ejemplo.
Según una primera realización del procedimiento de pilotaje 100, el carro 1 está destinado a seguir a un usuario. Según esta primera variante, la baliza transceptora remota 9 está incluida, por ejemplo, en un teléfono inteligente que lleva el usuario.
El modo de uso puede ser introducido por el usuario a través de una interfaz en el teléfono inteligente o a través de una interfaz en el terminal 50 del carro 1, para especificar que el carro 1 se utiliza en el modo de seguimiento.
En este caso, la instrucción puede ser al menos uno de los siguientes: un valor de distancia máxima del carro 1 con respecto a la baliza transceptora 9 y un valor de aproximación máxima del carro 1 a la baliza transceptora 9. Por ejemplo, la instrucción puede ser una distancia nominal, preferiblemente entre 1 m y 5 m, entre el teléfono inteligente del usuario y el terminal 50 del carro 1.
Para ello, el algoritmo puede medir un cambio para cada diferencia A1 y A2. La diferencia A1 definida anteriormente corresponde a un movimiento del usuario con respecto al carro 1 en una dirección lateral. La diferencia A2, tal y como se ha definido anteriormente, corresponde a un movimiento del usuario con respecto al carro 1 en una dirección axial. Una gran variación corresponde potencialmente a un movimiento repentino o rápido del usuario en la dirección correspondiente. Si la variación es mayor que un umbral establecido, la orden de pilotaje se modifica para cumplir la instrucción, por ejemplo.
Se puede prever que la instrucción esté cerca del valor máximo de aproximación cuando las variaciones de las diferencias son pequeñas. El usuario está entonces esencialmente parado y el carro 1 está cerca del usuario, de modo que le resulta fácil colocar un artículo de almacén en el carro 1, por ejemplo.
Al contrario, la instrucción puede estar cerca del valor de la distancia máxima cuando las variaciones de las diferencias son grandes. El usuario está entonces en movimiento y la distancia nominal entre el carro 1 y el usuario se incrementa, con el fin de proporcionar seguridad adicional para evitar una colisión accidental entre el carro 1 y el usuario, por ejemplo.
El conjunto de valores constantes, como los valores límite, las instrucciones, los umbrales, los índices de filtrado, los índices de aceleración y desaceleración, por ejemplo, pueden parametrizarse, en particular durante una fase de calibración. Esta fase de calibración puede realizarse de forma heurística.
En una realización, el procedimiento de pilotaje 100 puede utilizar un servidor externo (no mostrado), a través del terminal 50 del carro 1 o del teléfono inteligente del usuario, por ejemplo, para ayudar al usuario a navegar o recorrer la infraestructura.
El usuario puede enviar al menos una solicitud al servidor a través de una interfaz del terminal 50 o del teléfono inteligente, relativa a la localización de al menos un producto, por ejemplo. A su vez, esta ubicación se comunica al usuario a través de la interfaz, por ejemplo, verbalmente o a través de una pantalla, para que el usuario pueda orientarse en las filas o estantes de la infraestructura 10. Se puede calcular ventajosamente una ruta optimizada en función de los productos introducidos en la solicitud del usuario. Este cálculo puede ser realizado por el algoritmo del terminal 50 o por otro algoritmo almacenado en el servidor, por ejemplo. Según otra posibilidad, el algoritmo del terminal 50 también puede almacenarse, al menos en parte, en el servidor externo o en la unidad central 4 en conexión con el terminal 50. Esta ruta optimizada se comunica al usuario a través de la interfaz, para ayudarle a navegar por la infraestructura.
Otros datos almacenados en el servidor, como el estado de las existencias o el inventario, por ejemplo, también pueden ponerse a disposición del usuario a través del terminal 50 o del teléfono inteligente. Alternativamente, el terminal 50 puede enviar información sobre la liberación de productos al servidor para ayudar a la gestión del inventario.
Una segunda realización del procedimiento de pilotaje 100 del carro robótico 1 según la invención es guiar al usuario y/o volver a la base en modo autónomo.
El modo de uso puede ser introducido por el usuario, a través de la interfaz del teléfono inteligente o a través de la interfaz del terminal 50 del carro 1, para especificar que el carro 1 se utiliza en el modo de guiado.
En particular, el usuario puede introducir un destino a alcanzar a través de dicha interfaz.
Según esta segunda variante, la baliza transceptora remota 11 se toma de un conjunto de balizas transceptoras 11 fijadas en la infraestructura, por ejemplo. Estas balizas fijas 11 forman al menos una parte de la malla de la infraestructura 10 y se incluyen preferentemente en un mismo plano ventajosamente paralelo a una superficie sobre la que se desplaza el carro 1. La distancia entre dos balizas fijas 11 más cercanas es preferiblemente inferior a 50 m.
En particular, la unidad central 4 puede realizar al menos una etapa de cálculo de la ruta desde la posición del carro 1 en relación con al menos una baliza fija 11 hasta el destino a alcanzar.
El cálculo de la ruta puede generar una lista de balizas fijas 11 que se emparejarán 110 sucesivamente a partir de la al menos una baliza fija 11, con el fin de establecer una trayectoria guiada de cerca a cerca según la malla de la infraestructura 10. Para ello, cada una de las balizas fijas 11 puede ser identificada por un identificador, como un número, que puede ser transportado por la tercera señal de radiofrecuencia 91.
Un bucle condicional puede así permitir que el carro 1 se desplace por una sucesión de emparejamientos 110 de balizas fijas 11.
El algoritmo determina la posición del carro 1 con respecto a la baliza fija 11, según el procedimiento de pilotaje particular 100 descrito anteriormente.
Una instrucción para la orden de pilotaje puede ser en este caso una distancia a minimizar entre el carro 1 y la baliza fija 11.
La orden de pilotaje puede ir acompañada de una condición como "emparejar 110 la baliza fija 11b inmediatamente siguiente de la lista de balizas fijas 11", después de minimizar al menos parcialmente la distancia entre el carro 1 y la baliza fija 11a con la que el carro 1 se emparejó primero, por ejemplo.
Como se ilustra en la figura 3, el carro 1 se desplaza así hasta las proximidades de la última baliza fija 11c establecida por la lista, guiando al usuario hacia el destino que debe alcanzar. Este destino puede ser un extremo de la estantería de un almacén o de una tienda, o un campo, por ejemplo, donde se encuentra el producto que hay que recuperar.
Opcionalmente, se prevé una etapa adicional de posicionamiento final para posicionar el carro 1 con mayor precisión en la estantería, por ejemplo, en las inmediaciones del producto a recuperar. De este modo, se puede fijar ventajosamente una baliza 11 en cada uno de los dos extremos opuestos del bastidor.
Esta última etapa de posicionamiento puede comprender, en particular, una sucesión de emparejamientos 110 con al menos, alternativamente, la última etiqueta 11c de la lista y la etiqueta 11 del extremo opuesto de la estantería correspondiente, para que el algoritmo determine la posición del carro 1 con respecto a estas dos etiquetas 11, 11c y preferentemente entre estas dos etiquetas 11, 11c.
Opcionalmente, la orden de pilotaje está sujeta además a una condición sobre una distancia máxima que debe respetarse entre el carro 1 y un teléfono inteligente de usuario. Esta variante implica al menos una etapa intermedia de emparejamiento 110 con el teléfono inteligente del usuario, con el fin de controlar la posición relativa del usuario con respecto al carro 1 a través del algoritmo. Esta condición opcional permite que el carro 1 permanezca en una proximidad razonable al usuario que está siendo guiado. Esto permite al usuario cronometrar su movimiento sin el riesgo de perder el carro 1 como guía. En el modo de retorno a la base, el carro es autónomo.
En una realización, el procedimiento de pilotaje 100 comprende una etapa de retorno automático del carro 1 a una base de estacionamiento, tras su uso en un modo de seguimiento o en un modo de guía.
En particular, el retorno a la base de estacionamiento puede comprender una sucesión de emparejamientos 110 de balizas fijas 11, desde una baliza fija 11a próxima a una posición del carro 1 después de su utilización hasta una baliza fija de estacionamiento.
El carro 1 se desplaza así de cerca a cerca, emparejando sucesivamente a través del terminal 50 la baliza fija 11 cercana a la posición del carro 1 después de su utilización, luego una baliza fija 11 más cercana y adyacente a dicha baliza fija 11, hasta la baliza fija de estacionamiento.
Esta retroalimentación puede comprender las etapas del procedimiento de pilotaje 100 según la segunda realización. En particular, la unidad central 4 puede realizar un cálculo de la ruta y generar una lista de balizas fijas 11 para emparejarlas sucesivamente, de modo que la orden de pilotaje, según un bucle condicional, haga que el carro 1 se desplace a la base de estacionamiento.
La invención no se limita a la forma de realización descrita anteriormente, sino que se extiende a cualquier forma de realización dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas.
Referencias
1. Carro
2. Ruedas
3. Microcontrolador
4. Unidad central
5. Baliza receptora
50. Terminal del carro
6. Fuente de alimentación eléctrica
7. Primera baliza transmisora
71. Primera señal de radiofrecuencia
8. Segunda baliza transmisora
81. Segunda señal de radiofrecuencia
9. Baliza transceptora remota del carro
91. Tercera señal de radiofrecuencia
10. Infraestructura
11. 11a, 11b, 11c. Balizas fijas
20. Estructura metálica portadora
100. Procedimiento de pilotaje
110. Emparejamiento
101. Transmisión de una primera señal de radiofrecuencia
102. Transmisión de una segunda señal de radiofrecuencia
103. Recepción de una tercera señal de radiofrecuencia
201. Generación de datos de localización
202. Generación de datos de pilotaje
203. Accionamiento de los motores
111. Desemparejamiento
Claims (12)
1. Un carro (1) que comprende:
- al menos una rueda motorizada (2),
- al menos un microcontrolador (3) para controlar un motor de dicha al menos una rueda motorizada (2), - una unidad central (4) para procesar datos y generar datos de pilotaje y transmitirlos a dicho al menos a un microcontrolador (3), y
- una baliza receptora (5 ) para transmitir los datos a dicha unidad central (4);
el carro (1) comprende además una primera baliza transmisora (7) configurada para transmitir al menos una primera señal de radiofrecuencia (71) y una segunda baliza transmisora (8) configurada para transmitir al menos una segunda señal de radiofrecuencia (81), transmitiéndose la al menos una primera señal de radiofrecuencia (71) y la al menos una segunda señal de radiofrecuencia (81) a una baliza transceptora remota (9, 11) del carro, y
la baliza receptora (5) está configurada para recibir al menos una tercera señal de radiofrecuencia (91) procedente de la baliza transceptora remota (9, 11) del carro (1), comprendiendo la al menos tercera señal de radiofrecuencia (91) un dato dependiente de dicha al menos primera señal de radiofrecuencia (71) y de dicha al menos segunda señal de radiofrecuencia (81) transmitidas por las balizas transmisoras primera y segunda (7, 8), para transmitir a la unidad central al menos un dato en función de dicha al menos tercera señal de radiofrecuencia (91) recibida, en el que el dato dependiente comprende una primera indicación de potencia de dicha al menos primera señal de radiofrecuencia (71) y una segunda indicación de potencia de dicha al menos segunda señal de radiofrecuencia (81),
estando el carro caracterizado porque comprende además un terminal (50) que integra la baliza receptora (5), comprendiendo dicho terminal (50) al menos un medio de almacenamiento que almacena un algoritmo configurado para determinar la posición relativa del carro (1) con respecto a la baliza transceptora en función de las indicaciones de potencia primera y segunda, y de una tercera indicación de potencia de dicha al menos una tercera señal de radiofrecuencia (91) recibida por la baliza receptora (5) del terminal (50).
2. Carro (1) según la reivindicación anterior, en el que la al menos una tercera señal de radiofrecuencia (91) comprende además al menos un dato de orientación y un dato acelerométrico de la baliza transceptora remota (9, 11) del carro.
3. Carro (1) según la reivindicación 2, en el que el terminal (50) comprende un acelerómetro y un magnetómetro, estando el algoritmo configurado además para determinar la posición relativa del carro (1) en función de la primera, la segunda y la tercera indicaciones de potencia, de dichos al menos un dato de orientación y un dato acelerométrico de la baliza transceptora remota (9, 11), y de los datos acelerométrico y magnético del terminal (50).
4. Carro (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera y la segunda baliza transmisora (7, 8) están distribuidas en el carro (1) de forma que no están alineadas con la baliza receptora (5) y/o en el que la primera y la segunda baliza transmisora (7, 8) y la baliza receptora (5) están separadas de dos en dos por una distancia superior a 15 cm, preferentemente superior o igual a 20 cm.
5. Carro (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el terminal (50) comprende una interfaz hombre-máquina situada en el carro (1) para permitir a un usuario del carro (1) especificar un modo de uso del carro.
6. Sistema de pilotaje que comprende un carro móvil (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 y al menos una baliza transceptora (9, 11) remota del carro (1).
7. Sistema según la reivindicación anterior, que comprende al menos uno entre un terminal de usuario y un conjunto de balizas transceptoras fijas (11) distribuidas dentro de una infraestructura (10), como una tienda o un aparcamiento, en el que el carro (1) está destinado a desplazarse, estando dicha baliza transceptora (9, 11) comprendida por al menos uno de entre el terminal de usuario y el conjunto de balizas transceptoras fijas (11). 8. Procedimiento de pilotaje (100) de un carro (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende al menos las siguientes etapas:
- emparejar (110) las balizas transmisora (7, 8) y receptora (5) del carro (1) con una baliza transceptora (9, 11) remota del carro, y
- Al menos una secuencia de etapas de comunicación y procesamiento que comprende:
° transmitir (101, 102) al menos una primera señal de radiofrecuencia (71) desde la primera baliza transmisora (7) del carro y al menos una segunda señal de radiofrecuencia (81) desde la segunda baliza transmisora (8) del carro a la baliza transceptora (9, 11),
° recibir (103) en la baliza receptora (5) del carro al menos una tercera señal de radiofrecuencia (91) procedente de la baliza transceptora (9, 11),
° determinar (201) al menos un dato de localización del carro (1) con respecto a la baliza transceptora en función de la al menos una tercera señal de radiofrecuencia (91) recibida,
° procesar el al menos un dato de localización del carro (1) con respecto a la baliza transceptora para generar (202), en función del al menos un dato de localización y de la al menos una instrucción almacenada en la unidad central (4), datos de pilotaje del carro (1), y
° transmitir los datos de pilotaje del carro (1) al menos un microcontrolador (3) para controlar (203) el motor de dicha al menos una rueda motorizada (2) en consecuencia, comprendiendo la al menos una tercera señal de radiofrecuencia (91) un dato dependiente de dicha al menos una primera señal de radiofrecuencia (71) y de dicha al menos una segunda señal de radiofrecuencia (81) transmitidas por la primera y segunda balizas transmisoras (7, 8), y a continuación
- desemparejar (111) las balizas transmisoras (7,
8) y receptora (5) del carro y la baliza transceptora remota (9, 11) del carro.
9. Procedimiento de pilotaje (100) según la reivindicación anterior, que comprende además, antes de la etapa de emparejamiento (110) de las balizas (5, 7, 8) del carro (1) con la baliza transceptora (9, 11), una etapa de introducción de un modo de uso del carro (1) en una interfaz hombre-máquina de un terminal (50) del carro.
10. Procedimiento de pilotaje (100) según la reivindicación anterior, en el que, siendo el modo de uso introducido un modo de seguimiento de la baliza transceptora (9) por parte del carro (1) y siendo la baliza transceptora (9) un terminal móvil portado por un usuario, la instrucción tenida en cuenta por la unidad central (4) para generar los datos de pilotaje del carro (1) comprende al menos un valor de la distancia máxima del carro (1) a dicha baliza transceptora (9).
11. Procedimiento de pilotaje (100) según la reivindicación 9, en el que, siendo el modo de uso introducido un modo de guiado del carro (1) hacia un destino a alcanzar, siendo la baliza transceptora (11) al menos una de un conjunto de balizas transceptoras fijas (11) distribuidas de forma conocida por una infraestructura (10),
tras la etapa de introducción del modo de uso, el procedimiento comprende:
al menos una etapa de introducción del destino a alcanzar, y
después una primera etapa de emparejamiento de las balizas (5, 7, 8) del carro con una baliza transceptora fija (11a) del conjunto más cercano a la baliza receptora (5) y antes de dicha al menos una secuencia de etapas de comunicación y procesamiento,
al menos una etapa de cálculo de la ruta que comprende la determinación, por parte de la unidad central (4), de un subconjunto ordenado de balizas transceptoras fijas (11b, 11c) del conjunto que debe emparejarse sucesivamente al menos en función de una localización conocida de la baliza transceptora fija vecina más próxima (11a) a la que se empareja primero la baliza receptora (5) del carro y del destino a alcanzar, para establecer una trayectoria guiada paso a paso desde la localización conocida hasta el destino a alcanzar, y en el que la instrucción tenida en cuenta por la unidad central (4) para generar (202) los datos de pilotaje del carro (1) comprende al menos la reducción de un valor de la distancia del carro (1) respecto a dicha baliza transceptora (11) por debajo de un valor umbral.
12. Procedimiento de pilotaje (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, que comprende además una última etapa de retorno a una base de estacionamiento del carro (1), en el que dicha última etapa de retorno comprende:
emparejar las balizas (5, 7, 8) del carro con una baliza transceptora fija (11a) de un conjunto de balizas transceptoras fijas (11) distribuidas de forma conocida en una infraestructura (10), siendo dicha baliza transceptora fija (11a) la más cercana a la baliza receptora (5), y
al menos una etapa de cálculo de la ruta que comprende la determinación, por parte de la unidad central (4), de un subconjunto ordenado de balizas transceptoras fijas (11b, 11c) del conjunto a emparejar (110) sucesivamente, al menos en función de una ubicación conocida de la baliza transceptora fija más próxima (11a) a la que está emparejada la baliza receptora (5) del carro y de una ubicación de la base de estacionamiento, a fin de establecer una trayectoria guiada paso a paso desde la ubicación conocida hasta la base de estacionamiento,
dicha última etapa de retorno comprende al menos un emparejamiento, al menos dicha secuencia de etapas de comunicación y procesamiento y al menos un desemparejamiento.
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