FR2823869A1 - Robot de nettoyage, systeme comportant un tel robot et son dispositif de recharge, et procede pour ramener le robot a sa position d'attente - Google Patents
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Abstract
L'invention se rapporte à un robot de nettoyage, un système comportant un tel robot et son dispositif de recharge, et un procédé pour ramener le robot à sa position d'attente et de charge.Selon l'invention, le robot (10) comprend une partie d'entraînement destinée à entraîner une pluralité de roues; au moins une caméra (13, 14) installée sur le robot, la caméra étant destinée à photographier l'environnement externe, et un dispositif de commande pour photographier une image au moyen de la caméra pour reconnaître une position dans laquelle un dispositif de recharge externe (30) est relié au robot et pour stocker l'image photographiée.Le robot se déplace depuis le dispositif de recharge externe vers une destination lorsqu'un signal de début d'opération est reçu par le robot relié au dispositif de recharge externe, le dispositif de commande déterminant un trajet vers la position de connexion au dispositif de recharge externe et un trajet de retour du robot lorsqu'il revient vers le dispositif de recharge externe, tout en comparant une image courante prise par la caméra avec une image stockée de la position de connexion du robot et du dispositif de recharge externe.
Description
linéaire extrait.
La présente invention se rapporte à un robot de nettoyage, à un système qui utilise un tel robot, et à un procédé permettant de connecter à nouveau à un dispositif de recharge externe le robot lorsque le robot a terminé le travail qui lui était assigné ou que la batterie qu'il porte tend à se décharger. De façon générale, un robot de nettoyage a pour objet d'aspirer la poussière ou les substances étrangères sur une surface de nettoyage, et il effectue de la sorte une opération de nettoyage en se déplaçant de manière automatique sur une surface à nettoyer sans avoir besoin d'être
o manié par un utilisateur.
Étant donné que le robot de nettoyage contrôle de façon régulière l'emplacement o il se trouve, mesure les distances qui le sépare d'obstacles, tels que des meubles, des appareils de bureau et des parois, le robot de nettoyage peut nettoyer la surface à nettoyer tout en contrôlant qu'il
ls ne vient pas en collision avec aucun des obstacles.
Un tel robot de nettoyage est équipé d'une batterie, qui fournit l'alimentation en courant requise pour entraner le robot de nettoyage. La
batterie peut être rechargée au moyen d'un dispositif de recharge externe.
En conséquence, lorsque la batterie a besoin d'être rechargée, o le robot de nettoyage doit localiser le dispositif de recharge externe pour
revenir se recharger sur ce dispositif de recharge externe.
À cet effet, le robot de nettoyage utilise généralement un signal à haute fréquence qui est reçu en provenance du dispositif de recharge
externe pour détecter l'emplacement du dispositif de recharge externe.
Qs Cette manière de faire présente cependant quelques défauts en ce que le niveau du signal à haute fréquence peut être modifié par des facteurs externes tels que des ondes de réflexion et des ondes d'interférence, et que le niveau du signal à haute fréquence peut varier, de sorte que le robot de nettoyage peut parfois ne pas trouver l'emplacement
so exact requis pour s'atteler au dispositif de recharge externe.
La présente invention a été faite afin de surmonter les problèmes cidessus mentionnés ou les défauts de fonctionnement de l'art antérieur, et en conséquence, un objet de la présente invention est de prévoir un robot de nettoyage, un système qui l'utilise et un procédé permettant de reconnecter le robot à son dispositif de recharge externe, cela
de façon automatique et fiable.
Un autre objet de la présente invention est de prévoir un dispositif de recharge externe permettant un accès aisé et une re-connexion
aisée du robot de nettoyage au dispositif externe de recharge.
o Ces objets sont atteints en prévoyant un robot de nettoyage susceptible d'effectuer un travail tout en communiquant sans fil avec un dispositif externe, ce robot étant caractérisé en ce qu'il comprend une partie d'entranement destinée à entraner une pluralité de roues; au moins une caméra installée sur le corps du robot de nettoyage, la caméra étant s destinée à photographier l'environnement externe; et un dispositif de commande pour photographier une image au moyen de la caméra pour reconnatre une position dans laquelle un dispositif de recharge externe est relié au robot de nettoyage et pour stocker l'image photographiée, le dispositif de commande destiné à commander la partie d'entranement étant o ainsi conçu que le robot de nettoyage peut se déplacer depuis le dispositif de recharge externe vers une destination lorsqu'un signal de début de l'opération est reçu par le robot de nettoyage relié au dispositif de recharge externe, le dispositif de commande déterminant un trejet vers la position de connexion au dispositif de recharge externe et un trejet de retour du robot de :s nettoyage lorsqu'il revient vers le dispositif de recharge externe tout en comparant une image courante prise par la caméra avec une image stockée de la position de connexion du robot de nettoyage et du dispositif de
recharge externe.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la caméra du robot de nettoyage comprend une caméra supérieure montée sur le corps du robot de nettoyage pour photographier un objet verticalement au-dessus du robot de nettoyage par rapport à la direction de déplacement, et le dispositif de commande reçoit une image située au-dessus du dispositif de recharge externe depuis la caméra supérieure montée sur le robot de nettoyage qui est relié au dispositif de recharge externe, de man ière à photograph ier I'image et à stocker l'image reçue en tant qu'image de position de connexion, tandis que le dispositif de commande détermine un trejet vers le dispositif de recharge externe lorsque le robot de nettoyage revient vers le dispositif de recharge externe en comparant l'image prise par la caméra
supérieure à l'image stockée de la position de connexion.
Selon une autre caractéristique de l' invention, le robot de nettoyage se caractérise en ce qu'il comprend une partie de détection du niveau de charge pour détecter le niveau de charge d'une batterie qui est montée sur le corps du robot de manière amovible par rapport au dispositif de recharge externe, le dispositif de commande arrêtant le travail du robot lorsqu'il reçoit un signal de demande de recharge de la partie de détection du niveau de charge, et commandant à la partie d'entranement du robot que
le robot de nettoyage retourne au dispositif de recharge externe.
Selon une autre caractéristique encore de l'invention, le robot de nettoyage comprend une partie de détection du niveau de charge pour o détecter le niveau de charge d'une batterie qui est montée sur le corps du robot de manière amovible par rapport au dispositif de recharge externe, le dispositif de commande arrêtant le travail du robot lorsqu'il reçoit un signal de demande de recharge de la partie de détection du niveau de charge, et commandant à la partie d'entranement du robot que le robot de nettoyage
:s retourne au dispositif de recharge externe.
Selon une autre caractéristique de l' invention, le robot de nettoyage est caractérisé en ce qu'il comprend en outre une caméra frontale montée sur le corps du robot de nettoyage de manière à photographier une image frontale du robot de nettoyage dans sa direction d'avancement, le so dispositif de commande recevant l'image frontale du dispositif de recharge externe prise par la caméra frontale et emmagasi nant l' image reçue en tant qu'image de position de connexion du robot de nettoyage et du dispositif de recharge externe, et déterminant un trejet vers le dispositif de recharge externe en comparant l'image prise par la caméra frontale avec l'image de la position de connexion du robot de nettoyage et du dispositif de recharge externe lorsque le robot de nettoyage revient vers le dispositif de recharge externe. Selon une autre caractéristique de l' invention, le robot est inclus dans un système qui comprend en outre un dispositif de commande éloignée sans fil communiquant avec le robot de nettoyage, lequel dispositif o de commande éloignée reçoit une image prise par la caméra pour reconnatre la position de connexion du robot de nettoyage et du dispositif
de recharge externe et pour stocker l'image reçue.
De préférence, le dispositif de commande éloignée reçoit de la caméra supérieure l'image située au-dessus du dispositif de recharge s externe, I'image qui est prise lorsque le robot de nettoyage est connscté au dispositif de recharge externe, et le dispositif de commande stocke l'image
reçue en tant que image de la position de connexion de recharge.
Il est également préférable que le dispositif de commande éloignée arrête le robot de nettoyage lorsqu'il reçoit un signal de demande o de recharge engendré par la partie de détection du niveau de charge et qui est transmis depuis le robot de nettoyage, en commandant la partie d'entranement de telle sorte que le robot de nettoyage revient vers le
dispositif de recharge externe.
Selon une autre caractéristique de l'invention, il est en outre s prévu un dispositif de recharge externe pour recharger le robot de nettoyage qui comprend un corps, sur lequel est disposée une borne d'alimentation en courant destinée à étre reliée avec une borne de recharge d'une batterie du robot de nettoyage, un organe de guidage étant prévu en un certain endroit du corps du dispositif de recharge de manière à pouvoir être photographié so par la caméra du robot de nettoyage, et une marque de guidage de la position de recharge étant formée en un certain endroit sur l'organe de guidage de façon à pouvoir être photographiée par la caméra du robot de nettoyage. Selon une autre caractéristique de l' invention, le corps du dispositif de recharge, comprend une partie de sièpe dans laquelle est formée une gorge pour recevoir une partie des roues du robot de nettoyage lorsqu'il est dans une position dans laquelle la borne de recharge du robot
de nettoyage est reliée à la borne d'alimentation en courant.
Selon une autre caractéristique encore de l' invention, I'organe de guidoge du dispositif de recharge est formé par la partie de siège à une o hauteur prédéterminée parallèlement à la partie de siège, et comporte une marque de guidage de position de recharge qui est formée sur une face
inférieure de cette partie.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de recharge comprend en outre une paroi de guidage qui s'étend depuis la ls partie de siège jusqu'à une hauteur prédéterminée, pour permettre la pénétration ou le retrait du robot de nettoyage avec la partie de siège, I'organe de guidage et la marque de guidage de position de recharge étant prolongés d'une longueur prédéterminée correspondant à la distance séparant la paroi de guidage de la partie de siège pour pouvoir être
o photographiés par la caméra du robot de nettoyage.
Selon une autre caractéristique de l' invention, la marque de guidage de position de recharge du dispositif de guidage est prolongée par
un motif linéaire d'une longueur prédéterminée.
Selon une autre caractéristique de l'invention, I'organe de :s guidage du dispositif de guidage est formé sur le corps du dispositif dans une relation verticale par rapport audit corps sur une hauteur prédéterminée, et la marque de guidage de position de recharge est formée sur l'organe de guidage, dans une position dans laquelle la marque de guidage peut être
photographiée par la caméra frontale du robot de nettoyage.
so Selon une autre caractéristique de l'invention, I'organe de guidage du dispositif de recharge est formé dans une position qui fait face à la caméra frontale du robot de nettoyage installée sur la partie de siège du
robot de nettoyage.
Selon une autre caractéristique de l' invention, la marque de
guidage de position de recharge présente une forme circulaire.
L'invention concerne également un procédé pour ramener un robot de nettoyage vers un dispositif de recharge externe, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a) lorsqu'un signal de début d'opération est reçu par le robot de nettoyage relié au dispositif de recharge externe, photographier, par une caméra portée par le robot de nettoyage une image de reconnaissance de la position de recharge, de manière que le robot de nettoyage reconnaisse la position de connexion dans laquelle le robot de nettoyage est relié au dispositif de recharge externe; b) effectuer un travail assigné en entranant le robot de nettoyage; et c) lorsque le robot de nettoyage a besoin d'être rechargé, ou lorsque que le travail assigné est terminé, définir un trejet vers le dispositif de recharge en comparant une image courante prise de façon courante par la caméra avec l'image stockée de reconnaissance de la o position de recharge, et ramener le robot de nettoyage au dispositif de
recharge externe.
Les objets indiqués ci-dessus ainsi que d'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparatront plus
clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence aux
dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective montrant un robot de nettoyage conforme à la présente invention, dont le couvercle a été enlevé; la figure 2 est un schéma synoptique montrant le système de robot de nettoyage qui est utilisé en relation avec le robot de nettoyage de la so figure 1; la figure 3 est un schéma synoptique d'une unité de commande centrale de la figure 2; la figure 4 est une vue en perspective montrant un exemple dans lequel un dispositif de recharge externe recharge le robot de nettoyage de la figure 1; la figure 5 est une vue en perspective montrant un dispositif de recharge externe conforme à un second mode de réalisation préféré de la présente invention; la figure 6 est une vue en perspective d'un dispositif de o recharge externe conforme à un troisième mode de réalisation préféré de la présente invention; et la figure 7 est un diagramme expliquant le processus de retour du robot de nettoyage vers le dispositif de recharge externe conformément à
la présente invention.
ls On va décrire maintenant la présente invention plus en détail
en faisant référence aux dessins annexés.
La figure 1 est une vue en perspective montrant un robot de nettoyage conforme à la présente invention dont le couvercle a été enlevé, et la figure 2 est un diagramme synoptique montrant le système du robot de
o nettoyage appliqué au robot de nettoyage de la figure 1.
En se reportant aux dessins, le robot de nettoyage 10 comprend une partie 11 d'aspiration de la poussière, une partie de 12 de capteur, une caméra frontale (ou appareil photographique) 13, une caméra (ou appareil photographique) supérieure 14, une partie d'entranement 15, s une partie d'émission/réception 17, une partie de commande 18 et une
batterie 19.
La partie 11 d'aspiration de la poussière est formée sur un corps 1 Oa du robot nettoyeur, ici un aspirateur, pour aspirer la poussière depuis la surface opposée de plancher sur laquelle l'aspirateur se déplace so lors de l'opération d'aspiration. La partie 11 d'aspiration de la poussière peut être construite de manière générale connue. Par exemple, la partie 11 d'aspi ration de la poussi ère peut comporter u n moteu r d'asp i ration ( non représenté) et une chambre pour la collecte des poussières qui reçoit les poussi ères aspi rées à travers un conduit d' asp i rati on formé en avant d u
plancher, tandis que le moteur d'aspiration fonctionne.
La partie 12 de capteur comprend des capteurs d'obstacles 1 2a formés sur la surface du corps de l'aspirateur à intervalles prédéterminés, les uns des autres, de manière à envoyer et recevoir des signaux, et un capteur de distance 12b qui mesure les distances de dépiecement. o Chaque capteur d'obstacles 12a comporte un élément émetteur d'une lumière infrarouge 12a1 qui émet un rayonnement de lumière infrarouge, et une pluralité d'éléments récepteurs de lumière 12a2 qui reçoivent les rayons réfléchis. La pluralité des éléments récepteurs de lumière est disposée le long de la surfacè périphérique extérieure du s capteur d'obstacles 1 2a suivant un motif vertical. En variante, le capteur d'obstacles 12a peut-être formé par un capteur à ultrasons qui émet des ondes ultra soniques et qui reçoit les ondes réfléchies. Le capteur
d'obstacles 1 2a peut être utilisé pour mesurer la distance à une paroi.
Le capteur de distance 1 2b peut être formé par un capteur de o détection de rotation qui détecte le nombre de tours qu'effectuent les roues 1 5a à 1 5d. Par exemple, le capteur de détection de rotation peut être un
codeur qui détecte le nombre de tours des moteurs 1 5e et 1 5f.
La caméra frontale 13 est installée sur le corps 10a de manière à photographier des objets qui se situent en avant du robot et de manière à
:s envoyer l'image photographiée à la partie de commande 18.
En variante, un appareil photographique panoramique ou une caméra à oscillations peut également être utilisé pour photographier les
objets qui se situent au-dessus et devant le robot.
La partie d'entranement 15 comprend une paire de roues so avant 1 5a et 1 5b qui sont disposées sur les deux côtés en avant du robot, et une paire de roues arrière 1 5c et 1 5d qui sont disposées sur les deux côtés à l'arrière du robot, une paire de moteurs 1 5e et 1 5f qui font tourner la paire de roues arrière 1 5c et 1 5d et une courroie de temporisation 1 5g qui transmet la force d'entranement engendrée au niveau des roues arrière 15c et 1 5d aux roues avant 1 5a et 1 5b. Selon le signal de commande provenant de la partie de commande 18, la partie d'entranement 15 peut entraner un moteur 1 5e dans une certaine direction et l'autre moteur 1 5f dans la direction inverse, ce qui fait tourner le robot. La rotation du robot peut également être obtenue en entranant les moteurs 1 5e et 1 5f à des vitesses
de rotation différentes.
En variante, à la place de roues, la partie d'entranement 15
pourrait être construite comme un dispositif à chenilles.
La partie d'émission/réception 17 envoie les données à l'antenne 1 7a et reçoit les signaux provenant de l'antenne 1 7a et transmet le
signal reçu à la partie de commande 18.
ls La batterie 19 est installée sur le corps 1 Oa du robot de manière à pouvoir être rechargée par un dispositif de recharge externe 30
par l'intermédiaire d'une borne de recharge de batterie (non représentée).
La borne de recharge de batterie est installée sur la surface extérieure du corps 10a de telle manière que la borne de recharge de batterie peut être
o connectée et déconnectée du dispositif de recharge externe 30.
Une partie 20 de détection du niveau de charge de la batterie détecte le niveau de charge de la batterie 19, et envoie un signal de demande de recharge lorsqu'elle détecte que le niveau de charge de la
batterie est trop bas.
Le dispositif 30 de recharge externe de la batterie est construit de tel le manière qu' i l est alimenté en électricité par un cordon d'alimentation pouvant être relié à une source d'alimentation classique en courant alternatif, et il fournit ainsi l'électricité nécessaire au robot de nettoyage 10
par l'intermédiaire des bornes d'alimentation.
so La figure 4 montre un exemple d'un dispositif de recharge
externe 30.
Comme montré à la figure 4, le dispositif 30 de recharge externe comprend une partie de siège 33 qui est formoe sur son corps. Le
robot de nettoyage 10 s'insère en se positionnant sur la partie de siage 33.
La partie de siège 33 présente une partie ouverte vers l'avant à travers laquelle le robot de nettoyage 10 pénètre ou sort. Des gorges 34 sont également formées dans la partie de siège 33 de façon à recevoir en partie les roues 15 du robot de nettoyage 10. Les gorges 34 correspondent à l'emplacement des roues 15 du robot de nettoyage lorsqu'il est dans la
position normale de positionnement sur le siège.
o Les bornes d'a l i mentati on en cou rant sont form oes dans l a paroi arrière de la partie de siège 33 de sorte que, lorsque le robot de nettoyage est positionné normalement sur le siège, les bornes d'alimentation de courant sont reliées aux bornes de recharge de la batterie 19 du robot de nettoyage 10. Les bornes d'alimentation en courant 31 sont reliées à un cordon d'alimentation 35 par l'intermédiaire d'un transformateur interne et d'un câble d'alimentation. Le transformateur de tension interne peut être omls. La figure 5 montre un autre exemple d'un dispositif 30 de recharge externe qui est conçu pour permettre une localisation plus aisse de o la position de recharge et une approche plus aisée du dispositif de recharge externe 30. Dans cette figure, les mêmes éléments sont désignés avec les
mêmes références numériques que dans les dessins précédents.
En se reportant à la figure 5, le dispositif de recharge externe comprend un organe de guidage supérieur 36, qui est situé à une s certaine distance au-dessus de la partie de siège 33, et parallèlement à
cette partie.
En outre, des parois de guidage 32 s'étendent vers l'avant à partir des parois latérales de la partie de siège 33 de telle façon que les parois de guidage 32 sont inclinées vers l'extérieur augmentant so graduellement la largeur de l'ouverture de façon à faciliter l'approche du
robot de nettoyage 10 lorsqu'il pénètre dans la partie de siège 33.
En étant supporté, et disposé à une certaine distance au-
dessus de la partie de siège 33 parallèlement à cette partie, l'organe de
guidage 36 présente la réforme de la lettre " L ".
De manière à permettre à la caméra supérieure 14 du robot de nettoyage 10 de prendre une photographie des parois de guidage 32 en direction de la partie de siège 33, la partie horizontale de l'organe de guidage 36 s'étend parallèlement à la partie de siège 33 depuis une position qui correspond à la partie de siège 33 vers une position qui correspond aux
parois de guidage 32.
o Une marque supérieure de position de recharge est formée sur la surface de base de l'organe de guidage 36, d'une manière linéaire pour une meilleure reconnaissance lorsqu'elle est photographiée par la caméra supérieure 14. La marque supérieure de position de recharge favorise le guidage du robot de nettoyage 10 lors de son approche à l'intérieur de la s partie de siège 33. La marque supérieure de guidage 37, qui est formée sur une face inférieure de l'organe 31, est colorée de façon à se distinguer du reste de la base de l'organe de guidage 36, de sorte que la marque supérieure de guidage 37 peut être distinguée des autres parties du dispositif de recharge lors du traitement de l'image. Par exemple, la marque o de guidage 37 peut être colorée en noir, tandis que le reste de la surface est
coloré en blanc.
La figure 6 est une vue en perspective montrant un dispositif de recharge externe conforme à un troisième mode de réalisation préféré de la présente invention. Là encore les éléments similaires sont désignés par s les mêmes références que dans les dessins précédents et ne seront pas
décrits à nouveau.
En se reportant à la figure 6, le dispositif de recharge externe comprend un organe de guidage vertical 38 formé verticalement sur un
côté de la partie de siège 33.
L'organe de guidage vertical 38 fait saillie à partir de la partie de siège 33 sur une hauteur prédéterminée dans laquelle l'organe de guidage 38 fait face à la caméra frontale 13 du robot de nettoyage 10
lorsqu'il est situé sur la partie de siège 33.
L'organe de guidage 38 se situe à une hauteur plus élevée que la caméra frontale 13 du robot de nettoyage 10 lorsque le robot se trouve
sur la partie de siage 33.
Pour une reconnaissance plus aisée de l'image lorsqu'elle est photographiée par la caméra frontale 13, et pour une détermination plus aisée de la position de recharge du robot de nettoyage 10, une marque circulaire de guidage 39 de la position de recharge est formée quelque part
au voisinage du centre de l'organe de guidage vertical 38.
La marque 39 de guidage de la position de recharge et la partie restante de l'organe de guidage vertical 38 sont colorées de façon différente. La partie 18 de commande traite les signaux qui sont reçus de s la partie d'émission 17 et commande en conséquence les éléments respectifs. S'il existe un dispositif d'entrée à touches (non représenté) sur le corps 1 Oa qui présente plusieurs touches pour le réglage des fonctions des dispositifs respectifs, la partie de commande 18 traite les signaux de
touches entrés par le clavier.
o Lorsque le robot de nettoyage 10 ne fonctionne pas, la partie de commande 18 contrôle les éléments respectifs de façon que le robot de nettoyage 10 restent en attente tout en étant connocté et ainsi maintenu chargé par le dispositif de recharge externe 30. En connoctant le robot de nettoyage 10 au dispositif de recharge externe 30 lorsque le robot n'est pas
en opération, la batterie 19 conserve un certain niveau de charge.
Lorsqu'elle reçoit un signal de début d'opération, la partie de commande 18 qui est reliée au dispositif de recharge externe 30, stocke dans le dispositif mémoire 16 les images des objets situés au-dessus du dispositif de recharge externe 30, images photographiées par la caméra so supérieure 14, eVou les images des objets situés en avant du dispositif de
recharge externe 30 et qui sont photographiées par la caméra frontale 13.
Autrement dit, lorsqu'on utilise le dispositif de recharge externe des figures 4 ou 5, la partie de commande 18 stocke les images des appareils ou décorations qui se situent au-dessus du dispositif, ou les images de la marque de guidage supérieure 37, toutes ces images étant
prises par la caméra supérieure 14.
Lorsqu'on utilise le dispositif de recharge externe de la figure 6, la partie de commande 18 stocke dans le dispositif mémoire 16 les images de la marque circulaire de guidage de position 39 prises par la caméra frontale 13 qui fait face à la marque circulaire de guidage de position de o recharge 39, dans un état dans lequel le robot de nettoyage 10 est connecté au dispositif de recharge externe 30 eVou dans un état dans lequel le robot de nettoyage 10 est retiré du dispositif de recharge externe 30 d'une
distance prédéterminée.
Le signal de démarrage d'une opération est envoyé pour s effectuer une opération de nettoyage ou pour contrôler cette opération au
moyen des caméras 12 et 14.
Lorsque le robot de nettoyage 10 retourne vers le dispositif de recharge externe 30, la partie de commande 18 compare les images courantes prises par la caméra supérieure 14 eVou par la caméra frontale o 13 avec les images stockées de la position de recharge pour déterminer la position de recharge, et en conséquence, elle contrôle la partie d'entranement 15 de façon que le robot de nettoyage 10 puisse accoster le
dispositif de recharge externe 30.
Autrement dit, lorsque le robot de nettoyage 10 revient vers le s dispositif de recharge externe 30, la partie de commande 18 reconnat la distance et la direction du robot de nettoyage 10 par rapport au dispositif de recharge externe 30 en comparant les images stockées audessus et/ou en avant du dispositif de recharge externe 30 avec les images courantes prises au-dessus eVou en avant du robot de nettoyage 10. En conséquence, la so partie de commande 18 contrôle la partie d'entranement 15 de sorte que le robot de nettoyage 10 peut revenir de la position courante vers sa destination, c'est-à-dire vers le dispositif de recharge externe 30. Lorsque le robot se déplace sur un trajet vers sa destination, la partie de commande 18 contrôle la partie d'entranement 15 en se fondant sur l'information de position courante qui est obtenue par la distance de déplacement mesurse par le codeur et en comparant les images courantes prises au-dessus et/ou les images prises en avant du robot avec les images stockées, de sorte que
le robot de nettoyage 10 peut suivre le trajet le menant à sa destination.
Dans les exemples décrits ci-dessus, la partie de commande 18 commande la prise de photographies et stocke les images des o photograph i es prises au-dessus eVou en avant d u d i spositif de recharge externe 30, et le robot de nettoyage 10 est ramené vers le dispositif de recharge externe 30 en utilisant les images stockées ainsi que les images
prises de façon courante. Suivant un autre aspect de la présente invention, de manière à :s réduire
la charge de traitement des images par le robot de nettoyage 10, un système est prévu pour effectuer le traitement externe des données, par exemple pour stocker et/ou analyser les images prises au-dessus et/ou en avant du robot, de manière à ramener le robot de nettoyage 10 vers le
dispositif de recharge.
o En conséquence, le robot de nettoyage 10 est construit de façon à envoyer par transmission sans fil les images photographiées par les caméras 13 et 14 et à fonctionner en réponse aux signaux de commande reçus par transmission sans fil de l'extérieur. Une commande 40 éloignée est également prévue pour contrôler par communication sans fil le robot de s nettoyage 10, aussi bien pour sa commande de fonctionnement, que pour
son retour vers le dispositif de recharge 30, ou pour d'autres commandes.
Le dispositif de commande éloignse 40 comprend un relais de
commande sans fil et une unité de commande centrale 50.
Le relais de commande sans fil 41 traite les signaux transmis so sans fil en provenance du robot de nettoyage 10 et transmet alors les signaux traités à l'unité de commande centrale 50 par un câble. Le relais de commande sans fil 41 envoie alors les signaux reçus de l'unité de commande centrale 50 au robot de nettoyage 41 en passant par l'antenne 42. Un ordinateur de type général peut servir à former l'unité de commande centrale 50, comme montré à la figure 3. Comme montré à la figure 3, I'unité de commande centrale 50 comprend une unité de traitement central CPU 51, une mémoire morte ROM 52 (à lecture seulement), une mémoire vive RAM 53 (à accès aléstoire), un écran ou dispositif d'affichage 54, un dispositif d'entrée 55, une mémoire 56 et un dispositif de
o communication 57.
La mémoire 56 comprend un module de commande 56a qui contrôle le robot de nettoyage 10 et traite également les signaux transmis à
partir du robot de nettoyage 10.
Lorsqu'il est activé, le module de commande 56a du robot de s nettoyage fournit un menu sur l'écran d'affichage 54 pour la détermination par un utilisateur de la commande du robot de nettoyage. Lorsque l'utilisateur fait un choix à partir du menu, le module de commande 56a du robot de nettoyage effectue le traitement de ce choix de manière que le robot de nettoyage 10 puisse effectuer la fonction sélectionnée par o l'utilisateur. De préférence, le menu est divisé en grandes catégories telles que: les opérations de nettoyage et les opérations de contrôle, et les grandes catégories comportent des menus secondaires qui fournissent une pluralité de menus destinés à des applications d'utilisation telles par exemple que la sélection d'aires déterminées qui doivent être nettoyées, le
s mode opératoire du nettoyage, ou analogue.
Lorsqu'un signal de début d'opération est envoyé au robot de nettoyage 10 à un moment prédéterminé, ou par l'intermédiaire du dispositif d'entrée 55, à partir du robot de nettoyage 10, le module de commande 56a reçoit et stocke dans la mémoire 56 les images du dispositif de recharge so externe 30 qui seront prises par la caméra supérieure 40 et/ou les images en avant du dispositif de recharge 30 qui seront prises par la caméra frontale 13 du robot de nettoyage 10 en attente lorsqu'il est connecté au dispositif de recharge externe 30. Après cela, le module de commande 56a commande le robot de nettoyage 10 de façon que ce dernier plus effectuer un travail tel qu'il a été ordonné. Conformément à l'information de commande reçue du module de commande 56a au travers du relais de commande sans fil 41, la partie de commande 18 du robot de nettoyage 10 commande la partie d'entranement 15 et/ou la partie 11 d'aspiration de la poussière, et il transmet les images prises au-dessus du robot de nettoyage par la caméra supérieure 14 eVou les images prises en avant du robot de o nettoyage 10 par la caméra frontale 13, ces images étant transmises à l'unité de commande centrale 50 par l'intermédiaire du relais de commande
sans fil 41.
À réception d'un signal de demande de recharge de la batterie provenant du robot de nettoyage 10, ou qui a déterminé l'achèvement du :s travail demandé, le module de commande 56a commande au robot de nettoyage 10 qu'il retourne vers le dispositif de recharge externe 30. Lors de cette commande, le module de commande 56a compare les images prises au-dessus eVou en avant du dispositif de recharge externe 30 qui sont stockées dans la mémoire 56 avec les images courantes prises au-dessus o et/ou en avant du robot de nettoyage respectivement par la caméra supérieure 14 et/ou par la caméra frontale 13 et qui sont transmises, et il établit un trajet vers le dispositif de recharge 30, et commande le retour du
robot de nettoyage 10 à la position exacte des dispositifs de recharge 30.
Le processus de la détermination d'un trejet vers le dispositif de recharge externe 30 va être décrit maintenant plus en détail en faisant
référence à la figure 7.
Dans la description qui suit, I'état initial du robot de nettoyage
est un état d'attente, dans lequel le robot de nettoyage est connocté au
dispositif de recharge externe 30.
so Tout d'abord, il est déterminé si un signal de début d'opération
a ou non été reçu (étape S100).
Lorsqu'il est déterminé que le signal de début d'opération a été reçu, les images de la position de recharge sont photographiées et stockées pour être utilisées lorsque le robot de nettoyage 10 aura besoin de
reconnatre la position du dispositif de recharge externe 30 (étape S110).
Ici, les'images de position de recharge' sont les images prises au-dessus et/ou en avant du dispositif de recharge externe 30 qui seront prises lorsque le robot de nettoyage 10 est connecté au dispositif de recharge 30. Lorsqu'on utilise les dispositifs de recharge externe des figures et 6, les images de la marque supérieure de guidage 37 ou la marque
o circulaire de guidage 39 servent en tant qu'images de position de recharge.
Lorsque la prise des photographies et le stockage des images de la position de recharge sont terminés, I'opération est effectuée telle qu'ordonnée (étape S120). Autrement dit, lorsqu'une opération de nettoyage est ordonnée, le robot de nettoyage 10 est entrané en étant ainsi séparé de s sa connexion avec le dispositif de recharge 30 et il se déplace sur un trajet prédéterminé. Lors du déplacement du robot de nettoyage 10, la partie 11 d'aspiration de poussière du robot de nettoyage 10 est mise en marche, aspirant les substances étrangères qui sont éliminées de la surface nettoyée. Si une opération de contrôle est ordonnée, le robot de nettoyage o 10 est entrané et est ainsi séparé de sa connexion avec le dispositif de recharge externe 30 vers une destination de contrôle, et il photographie les objets ciblés au moyen des caméras 13 et 14, et transmet ou enregistre les photographies. Ensuite, il est déterminé si l'opération a ou non était achevoe
: (étape S130).
Lorsqu'il est déterminé que l'opération n'a pas été encore achevée à l'étape S130, il est déterminé si une recharge est ou non requise
(étape S140).
Lorsqu'il est déterminé que l'opération a été achevée, ou so qu'une recharge est nécessaire, le processus de retour vers la position de
recharge est effectué.
Dans le mode de retour, une trejectoire de retour, c'est-à-dire une distance et une direction vers le dispositif de recharge externe 30 sont calculées, en utilisant une information de trejectoire sur le mouvement de déplacement du robot de nettoyage 10, trejectoire qui est mesurée depuis la séparation du robot de nettoyage 10 depuis le dispositif de recharge externe eVou en utilisant les images de l'environnement du robot de nettoyage 10 qui seront prises par les caméras 13 et 14 et qui sont stockées depuis la séparation du robot de nettoyage 10 d'avec le dispositif de recharge externe 30. Ainsi, conformément à l' information de trajectoire calcu lée quant au o mouvement de déplacement du robot de nettoyage 10, la partie d'entranement 15 est commandée de façon à ramener le robot vers le
dispositif de recharge externe 30.
Lors de la séparation du robot de nettoyage 10 d'avec le dispositif de recharge externe 30 et lors du retour du robot de nettoyage 10 vers le dispositif de recharge externe 30, il est préférable de déterminer la position en utilisant l'information obtenue et reconnue en comparant la distance de déplacement mesurée par le codeur, les images courantes
prises par les caméras 13 et 14 et les images stockées.
Dans le processus de retour du robot de nettoyage 10 vers le o dispositif de recharge externe 30, il est déterminé si les images stockées de la position de recharge sont saisies par les caméras 13 et 14 ou non (étape S160). De façon plus précise, il est déterminé si les images prises par la caméra supérieure 14 ou par la caméra frontale 13 comprennent les images placées au-dessus de la position de recharge ou les images des marques de
guidage de position de recharge 37 et 39, en totalité ou en partie.
Lorsqu'il est déterminé que l'image courante ne comprend pas les images de la position de recharge, la trajectoire de retour du robot de
nettoyage 10 vers la position de recharge est ajustée (étape S170).
Les adustements de la trajectoire de retour comprennent des so procédés tels que faire tourner et/ou avancer le robot de nettoyage 10 d'un
angle ou sur une distance prédéterminés.
Jusqu'à ce que l'image de la position de recharge soient
comprises dans l'image courante, les étapes S150 à S170 sont répétées.
Lorsqu'il est déterminé que l'image de la position de recharge
est comprise dans l'image courante après être passé par les processus ci-
dessus mentionnés, le robot de nettoyage 10 est connecté au dispositif de
recharge externe 30 (étape S180).
Dans ce qui suit on a montré des exemples lorsqu'on utilise un dispositif de recharge externe 30 de la figure 4 ou de la figure 5. Dans ce cas, lorsque les images stockées au-dessus du dispositif de recharge o externe 30 ou que la marque supérieure de guidage 37 est saisie et photographiée par la caméra supérieure 14 à l'étape S160, le robot de nettoyage 10 est engagé dans la partie de siège 33 en se fondant sur l'information d' image relative aux images se trouvant au-dessus du dispositif de recharge 30 ou sur celle de la marque de guidage supérieure 37. De s façon plus précise, lorsque le robot de nettoyage 10 atteint presque le dispositif de recharge externe 30, et qu'ainsi certaines parties de l'image situées au-dessus du dispositif de recharge externe 30 ou de la marque 37 de guidage supérieure sont saisies par la caméra 14, le robot de nettoyage pénètre dans la partie de siège 33 du dispositif de recharge externe 30 o tout en ajustant sa trejectoire à partir de l'information relative à la position de la marque de guidage dans une fenêtre qui est photographiée de façon courante. En conséquence, l' image supérieure de la marque supérieure de
guidage 37 peut déterminer une trajectoire prédéterminée sur la fenêtre.
Dans ce qui suit on expliquera un cas lorsqu'on utilise le s dispositif de recharge externe 30 de la figure 6. Dans ce cas, lorsque la marque de guidage 37 de position de recharge est saisie par la caméra frontale 13 dans l'étape S160, la connexion du robot de nettoyage 10 avec le dispositif de recharge externe 30 est effectuée en se fondant sur l'information d'image de la marque de guidage 37 à l'étape S180 qui sera so expliquée ci-dessous. Autrement dit, la photographie de la position de recharge courante de la marque de guidage circulaire 39 est comparée avec images stockées de la position de recharge de la marque de guidage 39, en taille, degré de déformation et emplacement à l'intérieur de la fenêtre, et le robot de nettoyage 10 est ramené vers la position de recharge le long d'une trajectoire de retour qui correspond à l' image courante de la marque de guidage circulaire 39 avec l'image stockée de la marque de guidage
circulaire 39 (étape S180).
Lorsque l'image de la position de recharge est saisie par la caméra 13, en se fondant sur l'information de position sur la fenêtre de l'image de la position de recharge prise couramment, la pénétration et le positionnement du robot de nettoyage 10 dans la partie de siège 33 peuvent
être effectués aisément, et en réduisant le taux d'erreur d'accostage.
Comme décrit ci-dessus, avec le robot de nettoyage 10, le système qu'il utilise et le procédé de détermination d'un trejet de retour vers un dispositif de recharge externe 30 conformément à la présente invention, : le robot de nettoyage 10, lorsqu'il a été séparé du dispositif de recharge externe 30, peut revenir vers le dispositif de recharge externe 30 en utilisant les images de la position de recharge précédemment stockées et les images de la position courante prises par la caméra, ou par les caméras, lorsque le robot de nettoyage 10 a terminé son opération de nettoyage ou a besoin o d'être rechargé. En conséquence, le taux d'erreur de reconnaissance de position, qui souvent se produit compte tenu de l'interférence avec un signal extérieur, peut être réduit, de même qu'une erreur dans la détermination du trajet vers le dispositif de recharge et la connexion du robot de nettoyage 10
avec le dispositif de recharge externe 30.
s Pour autant, bien que des modes de réalisation préférés de la présente invention aient été illustrés et décrits, I'invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation, et comprend toutes les modifications que pourrait
apporter l' homme de l'art sans sortir du cadre de l' invention.
Claims (17)
1. Robot de nettoyage susceptible d'effectuer un travail tout en communiquant sans fil avec un dispositif externe, caractérisé en ce qu'il comprend: une partie d'entranement (15) destinée à entraner une pluralité de roues; au moins une caméra (13,14) installée sur le corps du robot (10) de nettoyage, la caméra étant destinée à photographier l'environnement externe; et o un dispositif de commande (18) pour photographier une image au moyen de la caméra pour reconnatre une position dans laquelle un dispositif de recharge externe (30) est relié au robot de nettoyage et pour stocker l' image photographiée, le dispositif de commande destiné à commander la partie d'entranement étant ainsi conçu que le robot de nettoyage peut se déplacer depuis le dispositif de recharge externe vers une destination lorsqu'un signal de début de l'opération est reçu par le robot de nettoyage relié au dispositif de recharge externe, le dispositif de commande déterminant un trajet vers la position de o connexion au dispositif de recharge externe et un trejet de retour du robot de nettoyage lorsqu'il revient vers le dispositif de recharge externe tout en comparant une image courante prise par la caméra avec une image stockée de la position de connexion du robot de nettoyage et du dispositif de
recharge externe.
s
2. Robot de nettoyage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la caméra comprend une caméra supérieure (14) montée sur le corps du robot de nettoyage pour photographier un objet verticalement au-dessus du robot de nettoyage par rapport à la direction de déplacement, et en ce que
le dispositif de commande (18) reçoit une image située au-
dessus du dispositif de recharge externe (30) depuis la caméra supérieure montée sur le robot de nettoyage qui est relié au dispositif de recharge externe, de manière à photographier l' image et à stocker l' image reçue en tant qu'image de position de connexion, et le dispositif de commande détermine un trejet vers le dispositif de recharge externe lorsque le robot de nettoyage revient vers le dispositif de recharge externe en comparant l'image prise par la caméra supérieure à l'image stockée de la position de connexion. o
3. Robot de nettoyage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend: une partie (20) de détection du niveau de charge pour détecter le niveau de charge d'une batterie qui est montée sur le corps du robot de manière amovible par rapport au dispositif de recharge externe, ls le dispositif de commande (18) arrêtant le travail du robot lorsqu'il reçoit un signal de demande de recharge de la partie de détection du niveau de charge, et commandant à la partie d'entranement du robot que le robot
de nettoyage retourne au dispositif de recharge externe.
4. Robot de nettoyage selon l'une quelconque des revendications
o précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de commande (18) commande à la partie d'entranement (15) de retourner vers le dispositif de
recharge externe (30) lorsque le robot de nettoyage a terminé son travail.
5. Robot de nettoyage selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une caméra frontale : (13) montée sur le corps du robot de nettoyage de manière à photographier une image frontale du robot de nettoyage dans sa direction d'avancement, le dispositif de commande (18) recevant l'image frontale du dispositif de recharge externe (30) prise par la caméra frontale et emmagasinant l' image reçue en tant qu'image de position de connexion du so robot de nettoyage et du dispositif de recharge externe, et déterminant un trajet vers le dispositif de recharge externe en comparant l'image prise par la caméra frontale avec l'image de la position de connexion du robot de nettoyage et du dispositif de recharge externe lorsque le robot de nettoyage
revient vers le dispositif de recharge externe.
6. Système comprenant un robot de nettoyage selon l'une
quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il
comprend en outre: un dispositif (41) de commande éloignée sans fil communiquant avec le robot de nettoyage, lequel dispositif de commande éloignée reçoit une image prise par la caméra pour reconnatre la position o de connexion du robot de nettoyage et du dispositif de recharge externe et
pour stocker l'image reçue.
7. Dispositif de recharge externe pour recharger un robot de
nettoyage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 et pouvant être
utilisé dans un système selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il s comprend: un corps, sur lequel est disposée une borne d'alimentation (31) en courant destinée à être relise avec une borne de recharge d'une batterie du robot de nettoyage; un organe de guidage (36, 38) prévu en un certain endroit du corps o du dispositif de recharge de manière à être photographié par la caméra du robot de nettoyage; et une marque de guidage (37, 39) de la position de recharge formée en un certain endroit sur l'organe de guidage de façon à être photographiée
par la caméra du robot de nettoyage.
:s
8. D ispositif de recharge sel on la revend i cation 7, caractéri sé en ce que le corps comprend une partie de siège (33) dans laquelle est formoe une gorge (34) pour recevoir une partie des roues du robot de nettoyage lorsqu'il est dans une position dans laquelle la borne de recharge du robot
de nettoyage est reliée à la borne d'alimentation en courant.
so
9. Dispositif de recharge selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'organe de guidage (36) est formé par la partie de siège à une hauteur prédéterminée parallèlement à la partie de siège, et comporte une marque de guidage (37) de position de recharge qui est formée sur une face
inférieure de cette partie.
10. Dispositif de recharge selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une paroi de guidage qui s'étend depuis la partie de siège jusqu'à une hauteur prédéterminée, pour permettre la pénétration ou le retrait du robot de nettoyage avec la partie de siège, I'organe de guidage (36) et la marque de guidage (37) de position de recharge étant prolongés d'une longueur prédéterminée correspondant à la distance séparant la paroi de guidage de la partie de
siège pour pouvoir être photographiés par la caméra du robot de nettoyage.
11. Dispositif de recharge selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que la marque de guidage (37) de position de recharge est prolongée
par un motif linéaire d'une longueur prédéterminée.
s
12. Dispositif de recharge selon l'une quelconque des
revendications 9 à 11, caractérisé en ce que l'organe de guidage (38) est
formé sur le corps du dispositif dans une relation verticale par rapport audit corps sur une hauteur prédéterminée, et la marque de guidage (39) de position de recharge est formée o sur l'organe de guidage, dans une position dans laquelle la marque de guidage peut être photographiée par la caméra frontale (13) du robot de nettoyage.
13. Dispositif de recharge externe selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'organe de guidage (38) est formé dans une position qui fait face à la caméra frontale du robot de nettoyage installée sur la partie
de siège (33) du robot de nettoyage.
14. Dispositif de recharge externe selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que la marque de guidage de position de recharge
présente une forme circulaire.
15. Procédé pour ramener un robot de nettoyage selon l'une
quelconque des revendications précédentes vers un dispositif de recharge
externe, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a) lorsqu'un signal de début d'opération est reçu (S100) par le robot de nettoyage relié au dispositif de recharge externe, photographier (S110), par une caméra portée par le robot de nettoyage une image de reconnaissance de la position de recharge, de manière que le robot de nettoyage reconnaisse la position de connexion dans laquelle le robot de nettoyage est relié au dispositif de recharge externe; b) effectuer (S120) un travail assigné en entranant le robot de nettoyage; et c) lorsque le robot de nettoyage a besoin d'être rechargé (S140), ou lorsque que le travail assigné est terminé (S130), définir un trejet vers le dispositif de recharge en comparant (S150) une image courante prise s de façon courante par la caméra avec l'image stockée de reconnaissance de la position de recharge, et ramener le robot de nettoyage au dispositif de
recharge externe.
16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que, dans l'étape (a), le robot de nettoyage relié au dispositif de recharge externe, o photographie à travers la caméra et stocke une image disposée au-dessus du dispositif de recharge externe pour une reconnaissance de la position de recharge.
17. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que, dans l'étape (a), le robot de nettoyage relié au dispositif de recharge externe, 2s photographie à travers la caméra et stocke une image disposée en avant du dispositif de recharge externe pour une reconnaissance de la position de
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|---|---|---|---|
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