FR2822279A1 - Robot de telesurveillance et de telemanipulation via internet - Google Patents

Abstract

Robot de télésurveillance et de télémanipulation via Internet. L'invention concerne un dispositif constitué d'un robot mobile, sans fil et relié par une liaison radio vers un ordinateur personnel doté d'un modem; un serveur Internet permettant l'acquisition de séquences vidéo et audio, et d'un terminal de type téléphone portable, PDA (ordinateurs pockets) ou ordinateur portables dotés d'un modem et d'une téléphonie sans fil. Le robot, qui peut prendre une forme " technique " ou rappeler un animal, est doté d'une caméra, d'un ensemble de moteurs et de capteurs lui assurant des capacités de mobilité, de surveillance-alarme intrusion et incendie, et de télémanipulation grâce à une pince ou d'autres actionneurs télécommandés. Linvention concerne deux domaines d'application principaux : - un système original et très rassurant pour les propriétaires, d'alarme qui permet de déclencher une caméra au moment de l'intrusion, et d'immédiatement envoyer les images sur un seveur Internet. Le propriétaire est prévenu automatiquement, et peut visualiser ce qui se passe chez lui grâce à un terminal relié sans fil sur ce serveur Internet.Le point remarquable de l'invention est que même si l'intrus détruit le robot, les images auront déjà été sauvegardées, car envoyées sur Internet. - la manipulation d'objets à distance via Internet (commander des appareils, nourrir des animaux) depuis son lieu de vacances par exemple.

Description

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L'invention se rattache au secteur des alarmes en télésurveillance, ainsi que celui des télémanipulateurs.

On connaît déjà des systèmes de télésurveillance par détecteurs de mouvements et incendie associés à des caméras.

Il s'agit de systèmes lourds réservés essentiellement aux professionnels. Par ailleurs, le propriétaire du système n'a pas la possibilité de visualiser lui-même à distance immédiatement la réalité d'un sinistre.

Par ailleurs, le point faible de ces caméras, lorsqu'elles ne sont pas reliées à un prestataire externe et fort coûteux de télésurveillance, est qu'il suffit de les détruire, ou le système de mémorisation associé, pour détruire les images, et donc les preuves du sinistre et de son auteur éventuel.

L'autre problème soulevé concerne les personnes qui se trouvent éloignées de leur lieu de résidence principale ou secondaire, et qui souhaitent agir à distance : manipuler des appareils, nourrir des animaux, arroser des planes, et d'autres applications de ce type.

A ce jour, il n'existe pas de solutions accessibles au grand public pour des applications de télémanipulations.

Les problèmes que se propose de résoudre la présente invention sont de plusieurs ordres : - d'une part d'améliorer la fiabilité d'une information d'alarme intrusion ou incendie, ainsi que d'apporter plus de tranquilité aux propriétaires par une télévisualisation de leur propriété grâce à un robot mobile, sans fils et muni de détecteurs et d'une caméra couleur.

- d'autre part, de filmer de façon fiable et pratiquement indestructible l'auteur de l'intrusion.

- enfin, de proposer un moyen relativement simple et économique de disposer d'un télémanipulateur chez soi ou dans sa résidence secondaire, afin de pouvoir exécuter différentes actions à distance.

Le dispositif, objet de la présente demande de brevet, est constitué des éléments suivants :

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- Un robot mobile sur roues (Fig. 1), qui peut prendre une forme de robot"technique"ou rappeler la forme d'un animal. Ce robot inclus, outre ses fonctions de mobilité, des fonctions de détection et un ou plusieurs bras manipulateurs télécommandés, ainsi qu'un chargeur de batteries externe - Un ordinateur personnel (Fig. 6) doté d'une part d'un transmetteur radio pour la communication avec le robot, et d'autre part, un

modem qui le relie à une ligne téléphonique filaire ou non.

- Un site Internet (Fig. 7), déjà existant ou spécifiquement créé pour le dispositif décrit ; l'essentiel étant de pouvoir disposer d'espace mémoire suffisant pour y télécharger des images à partir du robot et de l'ordinateur lié.

- Un ou plusieurs terminaux portables (Fig. 8) que l'utilisateur du dispositif emporte avec lui.

Le premier mode d'utilisation concerne l'alarme-survei) ! ance.

Ce mode permet d'utiliser le robot en tant qu'alarme intrusions et incendie.

Pour cela, le robot est positionné à un endroit stratégique de la maison, par exemple à proximité du hall d'entrée, connecté à un chargeur, en veille.

Si une intrusion apparaît, le capteur"PIR"la détecte, et sans faire aucun bruit ni lumière, le robot filme l'auteur de l'intrusion et transmet image et son par ondes radio vers un récepteur connecté sur un ordinateur de type"PC"ou autre, positionné à un endroit différent, et si possible, éloigné du robot.

L'ordinateur met immédiatement image et son en mémoire, en particulier l'image à To qui montre l'auteur de l'intrusion, et dains le même temps, compose un numéro de téléphone préalablement programmé.

Dans un premier temps, il compose le numéro d'un portable ou d'une ligne fixe et délivre le simple message"intrusion".

Immédiatement après, l'ordinateur compose un autre numéro vers un site Internet et y charge par exemple les 5 minutes qui suivent

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l'intrusion image et son, et en tout cas tant que le détecteur"PIR" remarque la présence d'une personne. Il est important que les images exportées sur Internet débutent à To, et qu'il soit possible de venir vers le temps réel à l'aide d'un curseur temporel.

Il sera alors possible de connecter un ordinateur portable sur une ligne téléphonique via un modem, et de vérifier soit à To, soit en temps réel ou encore entre les deux les images et le son.

Ensuite, le propriétaire pourra décider des suites qu'il entend

donner en toute connaissance de causes : appeler un voisin, la police, les pompiers...

- L'évolution de la norme"GSM"appelée"GPRS"permet d'atteindre des débits bien plus élevés que le GSM ; il sera donc possible de faire en même temps l'alerte intrusion, et d'afficher l'image To, voire les premières séquences sur le téléphone portable directement. Ensuite, soit à la demande du propriétaire, soit automatiquement, le site Internet prend le relais, ce qui est plus sûr en cas de destruction ou de vol de l'ordinateur par la personne responsable de l'intrusion.

Un autre immense avantage du"GPRS"est qu'il ne sera plus nécessaire de numéroter puisque la ligne pourra être en mode stand-by continu. Ainsi, cela permettra d'informer immédiatement le propriétaire de l'intrusion avec quelques ms de délai seulement ! - Bien évidemment, les futures normes"EDGE"et surtout"UMTS" apporteront encore plus de confort et de rapidité à ce système.

- A plus court terme, l'utilisation de PDA (Pocket PC) offre une excellente alternative. Ces petits ordinateurs disposent d'une qualité graphique suffisante pour la partie vidéo, et peuvent disposer directement d'un modem sans fil ou encore se relier automatiquement et sans fil à un téléphone portable (norme Bluetooth).

Il est aisé d'imaginer l'extraordinaire efficacité d'un tel système de télésurveillance.

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Le point essentiel est que le robot n'est qu'un relais dépourvu d'intelligence et de mémoire propres ; en effet, même si la personne responsable de l'incursion s'aperçoit de la présence de ce curieux robot et le détruit, c'est trop tard, car l'agresseur a déjà été filmé !
De la même façon, le temps que l'intrus devine qu'il existe quelque part dans la maison un ordinateur en train d'envoyer les informations, et qu'il le trouve, les images et le son auront déjà été envoyés sur un serveur Internet. Ce dernier avantage concerne également les caméras non robotisées.

Concernant les fonctions"incendie", un détecteur de fumée (type détecteur de CO) et un capteur de température au seuil ajustable déclenchent l'alerte.

L'avantage est que les capteurs et surtout la caméra renseignent de façon certaine sur la réalité du sinistre, et les pompiers ne seront pas dérangés pour rien.

Le deuxième mode d'utilisation concerne la télémanipulation. Cette fonction permet non seulement de déplacer le robot, et donc la caméra où on le souhaite, mais de plus, permet de faire des manipulations à distance via Internet.

Dans le cas du prototype réalisé, le robot a pris la forme d'une girafe, animal sympathique retenu pour "personnifier" le robot en raison de son long cou, et dispose d'une pince robotisée à l'extrémité de sa gueule.

Une autre application consiste en une fonction garde-malade, enfants ou personnes agées en particulier. Une fonction"appel d'urgence"par interrupteur de type"poire"ou par détection d'un seuil sonore préréglé permet de donner l'alerte. Depuis le terminal, il est alors possible de voir le malade, et de prendre d'éventuelles mesures appropriées. En outre, grâce à la télémanipulation, il est parfaitement possible de choisir un objet ou de tendre un verre d'eau par exemple...

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Par ailleurs, cette girafe trouvera également un intérêt dans son utilisation en tant que vidéophone sous Internet.

Moyens techniques mis en oeuvre : - Le premier dessin (Figure 1) représente le robot lui-même, réalisé à partir de sous-ensembles électroniques et d'éléments mécaniques du commerce.

(1.1) désigne le corps du robot qui contient l'électronique de commande, l'interf ? çage entre les commandes de moteurs ou d'actionneurs, les différents capteurs et palpeurs, et les données numériques nécessaires au système informatique, le transmetteur radio assurant la liaison avec l'ordinateur (Fig. 6) et les batteries rechargeables.

Le système de liaison radio est normalisé, et au choix entre plusieurs standards"bluetooth","airport"et d'autres systèmes encore à venir.

En (1.2), on trouve les moteurs, 1 ou 2 dans chaque patte avant, permettant d'assurer les marches avant et arrière, mais aussi les rotations à gauche et à droite par inversion des sens des moteurs des deux pattes l'une par-rapport à l'autre. En outre, des palpeurs sont positionnés juste devant les pattes avant pour bloquer la marche avant si le robot s'approche dangeureusement d'un escalier descendant.

(1.3) sont les roues des pattes arrières. Elles ne disposent pas de moteurs, et sont"libres"grâce à l'axe vertical décentré, à la façon des"caddies"de supermarchés.

(1.4) montre la"queue"du robot qui fait office d'antenne, et qui peut s'agiter lorsque le détecteur"PIR"constate une présence... sauf en mode alarme bien-sûr ! (1.5) indique le cou télescopique de la girafe, que l'on assimilera à un vérin, permettant à la tête de s'élever de 40 cm supplémentaires environ. Il existe une variante avec cou inclinable.

(1.6) montre la tête du robot qui comporte la caméra, la pince de préhension et ses moteurs associés et les éclairages visibles et infrarouges.

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(1. 7) indique la localisation de la pince de préhension, tout à l'avant.

(1.8) indique la localisation de la caméra orientable. La transmission radio des images se fait soit avec une caméra vidéo couleur miniature, un émetteur et récepteur vidéo connecté à

l'ordinateur (solution utilisée pour le prototype) ; soit en utilisant une webcam numérique connectée sur le même transmetteur radio numérique que les commandes et données du robot.

(1. 9) indique la position du détecteur de mouvements.

(1.10) représente un arbre schématisé en matière plastique, qui comporte des contacts dans le"feuillage", permettant à la girafe de recharger ses batteries au moyen de contacts positionnés à l'arrière de la pince. Le socle comporte le transformateur et l'électronique de gestion de charge, assurant en même temps un centre de gravité bas à l'arbre. L'autonomie du robot est d'une heure environ.

- (Figure 2) : motorisation de l'avancée et du retrait de la"machoire" afin d'effectuer l'avancée nécessaire à la préhension de l'objet par la pince, sans avoir à recourir aux moteurs principaux des pattes (Fig 1 ; 1.2) et être plus précis. La tête du robot est vue de profil.

- (Figure 3) : motorisation de la rotation de la pince de préhension (Fig. 1 ; 1.7) à 3600 où il est montré lesdites pinces sous différents angles sur la tête vue de face.

- (Figure 4) : motorisation de serrage et de desserrage de la pince de préhension (Fig. 1 ; 1.7) où il est montré les pinces serrées et desserrées sur la tête vue de face.

- (Figure 5) : motorisation d'orientation de la caméra (Fig. 1 ; 1.8) dans le sens vertical où les mouvements de la caméra sont schématisés sur la tête vue de profil.

Tous les moteurs (hormis ceux assignés au déplacement) comportent des fins de course qui protègent la mécanique.

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D'autres organes employés ne sont pas spécifiés sur les schémas : - 2 lampes-yeux pour éclairer les mouvements - Des leds IR pour éclairer la caméra en mode alarme - Un microphone pour l'écoute - Un haut-parleur pour les fonctions garde-malade et vidéophone - Un capteur de gaz sensible au CO - Un capteur de température ambiante - Des senseurs"sonar"ou"IR" pour éviter les dégâts lors des déplacements
Enfin, une version "alarme" simplifiée du robot sans la télémanipulation est également proposée.

- (Figure 6) montre l'installation centrée autour d'un ordinateur, qui doit être à distance du robot (100 m maximum), et non accessible au premier coup d'oeil par un intrus.

(6.1) : transmetteur radio vers le robot.

(6.2) : ordinateur personnel avec modem.

(6.3) : ligne téléphonique ou sans fil (GSM, GPRS, EDGE, UMTS...) - (Figure 7) : serveur Internet, situé en dehors du lieu où se trouvent le robot (Fig. 1) et l'ordinateur (Fig. 6) (7.1) : ligne téléphonique du prestataire de service Internet.

(7.2) : système informatique et de mémoire de masse du prestataire.

- (Figure 8) : terminaux informatiques dédiés aux utilisateurs du système.

Deux solutions sont proposées : soit un téléphone GSM (8.1) reçoit l'information d'alarme, et l'utilisateur connecte son ordinateur portable ou PDA (8.2) sur une ligne téléphonique (8.3) standard ou ADSL ; soit l'utilisateur dispose d'un téléphone portable (8.4) de nouvelle génération (GPRS, EDGE, UMTS...) comportant un écran graphique couleur, ou un PDA (8.5) avec modem et accès direct à la téléphonie sans fil (GPRS, EDGE, UMTS), ou encore un

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ordinateur portable (8. 6) également avec modem et téléphonie sans fil.

- (Figure 9) : exemple de présentation de l'interface graphique sur un écran de PDA (Fig. 8 ; 8.5), qui incorpore dans sa partie supérieure une fenêtre dédiée à la caméra, sur le côté gauche, les touches virtuelles d'orientation verticale de la caméra, sur le côté droit se trouve le curseur temporel permettant de se déplacer de To (première image obtenue au moment du déclenchement du capteur de mouvements) vers Tr (temps réel). 4 flèches"dir"déplacent te robot, 8 touches permettent les mouvements de la tête et de la pince.

Plusieurs logiciels sont nécessaires au fonctionnement de l'ensemble : - Un premier installé dans un ordinateur (Fig. 6) de type"PC"ou autre, qui commande les moteurs et les capteurs, gère la liaison radio avec le robot et commande le modem.

- Un deuxième installé sur le PDA, le téléphone portable ou l'ordinateur portable de type"notebook" (Fig. 8) qui permet de visualiser et écouter ce que perçoit le robot, d'être averti en cas d'intrusion ou d'incendie et de télécommander toutes les fonctions du robot.

La figure (9) montre un exemple de page graphique de ce dernier logiciel sur un écran de PDA.

L'industrialisation du procédé ne pose pas de problèmes particulier, les éléments et sous-ensembles nécessaires à la fabrication du robot existent dans le commerce. L'ordinateur familial peut parfaitement être utilisé pour cette application, moyennant la connexion du transmetteur radio. Enfin, l'acquisition d'un téléphone portable, PDA ou ordinateur portable ne se limite pas au procédé, et seront utiles pour toutes leurs autres applications.

Cette invention permettra au grand public d'accéder à des services qui pouvaient être considérés comme de la science-fiction il y a peu de temps encore, et ce, pour un coût très raisonnable.

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Il est prévu un site Internet spécifique pour la fonction d'alarme.

En effet, plutôt que de prévenir d'abord le propriétaire en cas d'intrusion, un opérateur du site serait alors averti immédiatement par le robot et l'ordinateur qui y est relié par liaison radio, via Internet.

L'opérateur peut alors vérifier la nature de l'intrusion, et en fonction du constat, appeler différents numéros selon une liste préétablie par le proriétaire : ce dernier, des voisins, la police, les pompiers etc...

L'avantage de ce principe est de garantir une vigilance 24h sur 24.

Les acquéreurs du robot pourront accéder à ce service moyennant un abonnement.

Claims (10)

1. 

   REVENDICATIONS 1) Dispositif d'alarme en télésurveillance et de télémanipulation, caractérisé en ce que le dispositif de surveillance et de manipulation est robotisé, mobile et sans fils, et commandable et interrogeable à distance via Internet.
2. 2) Dispositif selon. la revendication 1, caractérisé en ce que le robot (Fig. 1) est constitué des fonctions suivantes : - marche avant et arrière à l'aide de moteurs (Fig. 1 ; 1. 2) - rotation à gauche et à droite (Fig. 1 ; 1.2) - détection de mouvements (type IR"PIR"ou autre) (Fig. 1 ; 1.9) - détection de gaz ou fumées (type CO ou autre) - mesure de température ambiante - montée ou descente ou encore inclinaison de la pince de préhension par moteur ou autre (Fig. 1 ; 1.5) - avancée ou retrait dans un sens horizontal de la pince par moteur ou autre (Fig. 2) - rotation sur elle-même de la pince à 360 par moteur ou autre (Fig. 3) - serrage ou desserrage de la pince par moteur ou autre (Fig. 4) - orientation de la caméra couleur miniature (Fig. 5) - microphone et haut-parleur - palpeurs de sécurité pour éviter les chutes dans les escaliers - senseurs"sonar'ou autres pour éviter les dégâts lors des déplacements - différents actionneurs optionnels pour tourner, couper, pousser.

   Les fonctions de télémanipulation peuvent être optionnelles.
3. 3) Dispositif selon les revendications 1ou 2, caractérisé en ce que le robot incorpore exclusivement l'électronique de commande des moteurs, actionneurs autres, capteurs et palpeurs, t'interfaçage vers une liaison de type sérielle ou autre, et la transmission radio des données. Il n'y a pas de mémorisation de données et d'images

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   dans le robot même. La mémorisation à titre d'alarme des images sur Internet concerne également des caméras non robotisées.

   
4. 4) Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le robot mobile peut prendre une forme extérieure de robot manipulateur"technique", mais également une forme rappelant un animal.
5. 5) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le robot est relié à un ordinateur personnel (Fig. 6), sans en restreindre le type et la marque, au moyen d'une liaison radio dédiée à la transmission des données, des images et du son.
6. 6) Dispositif selon les revendications 1 ou 5, caractérisé en ce que l'ordinateur précité (Fig. 6), incorpore un modem et un logiciel spécifique capable de composer automatiquement différents numéros de téléphone et de serveur Internet, d'y envoyer les images et le son perçus par le robot, dès que les capteurs de mouvements, de fumée ou de température ambiante ont été activés.
7. 7) Dispositif selon les revendications 1,5 ou 6, caractérisé en ce que le logiciel de l'ordinateur (Fig. 6) assure les commandes et les acquisitions du robot, permettant également de télécommander toutes les fonctions du robot, y compris les commandes de la pince.

   Les images sont mises en mémoire par l'ordinateur, en attendant que celles-ci puissent être envoyées sur le site Internet (Fig. 7) une fois la numérotation du site automatiquement effectuée.
8. 8) Dispositif selon les revendications 1,2 ou 7 caractérisé en ce que l'utilisateur du robot dispose d'un terminal (Fig. 8) qui peut être un téléphone portable, un ordinateur portable, un ordinateur "pocket"PDA, ou autre, équipés d'un modem et d'une liaison téléphonique sans fil, qui lui permet tout à la fois d'être averti en cas d'intrusion ou d'incendie, de diriger le robot, de commander sa pince de préhension, et enfin d'utiliser les fonctions de vidéophone.

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9. 9) Dispositif selon les revendications 1 ou 8, caractérisé en ce que le terminal (Fig. 8) incorpore un logiciel spécifique doté des fonctions d'alarme et de télécommande du robot et de sa pince.

   En particulier, il est possible de visualiser les premières images suivant le déclenchement de l'alarme pour tenter d'identifier l'intrus, et grâce à un curseur temporel, de se déplacer entre le temps initial et le temps réel. Une fonction garde-malade permet de déclencher le terminal soit lorsqu'une poire d'appel connectée au robot est activée, soit lorsqu'une détection de seuil sonore émis par le malade est constatée.
10. 10) Dispositif selon les revendications 1 ou 6, caractérisé en ce qu'un site Internet (Fig. 7) spécifique à la télésurveillance permet de répondre 24h sur 24 aux alertes intrusion ou incendie transmises par le robot (Fig. 1) via une liaison radio vers un ordinateur (Fig. 6) , qui, via un modem, les retransmet vers le site Internet (Fig. 7) au moyen d'une ligne téléphonique fixe ou non, accessible depuis un terminal (Fig. 8). Le système peut toutefois fonctionner également avec un serveur Internet existant.