IT202100004727A1 - Metodo di controllo di un apparato robotico mobile di disinfezione di un ambiente ed apparato robotico mobile di disinfezione di un ambiente implementante tale metodo - Google Patents

Metodo di controllo di un apparato robotico mobile di disinfezione di un ambiente ed apparato robotico mobile di disinfezione di un ambiente implementante tale metodo Download PDF

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mobile robotic
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disinfection
environment
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IT102021000004727A
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Inventor
Antonio Frisoli
Massimiliano Gabardi
Daniele Leonardis
Domenico Chiaradia
Luca Tiseni
Massimiliano Solazzi
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Next Generation Robotics S R L
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Description

?Metodo di controllo di un apparato robotico mobile di disinfezione di un ambiente ed apparato robotico mobile di disinfezione di un ambiente implementante tale metodo?
DESCRIZIONE
Campo dell?invenzione
La presente invenzione si riferisce al settore della robotica e, in particolare, ad un metodo di controllo di un apparato robotico mobile di disinfezione di un ambiente e ad un apparato robotico mobile di disinfezione di un ambiente implementante tale metodo.
Sfondo tecnologico dell?invenzione
La diffusione del virus SARS-CoV-2 ha posto nuove sfide e vincoli alla vita quotidiana, in particolare per quanto riguarda l'accesso sicuro a spazi pubblici, ambienti condivisi e luoghi di lavoro.
A tal proposito, la tecnologia robotica, insieme all'intelligenza artificiale e all'automazione, pu? essere utilizzata efficacemente per la disinfezione di ambienti, la somministrazione di farmaci o cibo ed eseguire diagnosi a distanza, limitando gli operatori umani il rischio di esposizione ad ambienti potenzialmente contaminati.
Per quanto riguarda la disinfezione, esistono diverse soluzioni cosiddette ?no-touch? per la disinfezione di ambienti e superfici, in cui l?impiego di un?irradiazione di luce ultravioletta di tipo C o semplicemente irradiazione UV-C (dall?inglese, Ultraviolet Type C irradiation) ? molto efficace per l'inattivazione di virus e la disinfezione di batteri sulle superfici, riducendo la contaminazione sulle superfici ad alto contatto.
L'evoluzione della tecnologia robotica, combinata con i sistemi di irradiazione UV-C, ha portato allo sviluppo di apparati robotici mobili con sorgenti di irradiazione UV-C che rappresentano un vantaggio significativo rispetto alle sorgenti di irradiazione UV-C fisse.
Infatti, una sorgente di irradiazione UV-C mobile ? in grado di superare molti degli evidenti limiti di una sorgente di irradiazione UV-C fissa la quale, per esempio, non ? in grado di garantire livelli equivalenti di dose di irradiazione UV-C a distanze diverse rispetto alla sorgente, considerando il fatto che una dose di irradiazione ultravioletta somministrata ? funzione sia dell'intensit? dell?irradiazione UV-C sia del tempo di esposizione all?irradiazione UV-C.
Oggigiorno, ? fortemente sentita l?esigenza di poter controllare un apparato robotico mobile di disinfezione di un ambiente con sorgente di irradiazione di luce ultravioletta di tipo C (UV-C) in modo da ottimizzarne il pi? possibile sia il percorso da seguire all?interno dell?ambiente da disinfettare sia la fornitura di un?irradiazione UV-C tale garantire, su ciascuna superficie di contatto presente all?interno dell?ambiente, una rispettiva dose di irradiazione UV-C sufficiente per la disinfezione.
Sommario
Lo scopo della presente invenzione ? quello di escogitare e mettere a disposizione un metodo di controllo di un apparato robotico mobile di disinfezione di un ambiente che consenta di ovviare almeno parzialmente agli inconvenienti qui sopra lamentati con riferimento alla tecnica nota, in particolare che consenta di ottimizzarne il pi? possibile sia il percorso da seguire all?interno dell?ambiente da disinfettare sia la fornitura di un?irradiazione di luce ultravioletta di tipo C (UV-C) tale da garantire, su ciascuna superficie di contatto presente all?interno dell?ambiente, una rispettiva dose di irradiazione UV-C sufficiente per la disinfezione.
Tale scopo viene raggiunto mediante un metodo in accordo alla rivendicazione 1.
Forme preferite di detto metodo sono definite nelle rivendicazioni dipendenti.
Forma oggetto della presente invenzione anche un apparato robotico mobile di disinfezione di un ambiente implementante tale metodo.
Breve descrizione delle figure
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del metodo e dell?apparato robotico mobile secondo l?invenzione risulteranno dalla descrizione di seguito riportata di esempi preferiti di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle annesse figure, in cui:
- le figure 1a e 1b mostrano, rispettivamente, una vista in prospettiva dall?alto ed una vista in prospettiva laterale di apparato robotico mobile di disinfezione di un ambiente in accordo ad una forma di realizzazione della presente invenzione;
- la figura 2 mostra una vista frontale di un apparato robotico mobile di disinfezione di un ambiente in accordo ad una ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione;
- la figura 3 illustra, mediante uno schema a blocchi, un?architettura di controllo di apparato robotico mobile di disinfezione di un ambiente, in accordo ad una forma di realizzazione della presente invenzione;
- la figura 4a illustra schematicamente un ambiente in cui ? rappresentato un esempio di traiettoria di percorso percorribile da apparato robotico mobile di disinfezione di un ambiente in accordo alla presente invenzione;
- la figura 4b illustra schematicamente l?ambiente della figura 4a in cui ? rappresentato un ulteriore esempio di traiettoria di percorso percorribile da apparato robotico mobile di disinfezione di un ambiente in accordo alla presente invenzione;
- le figure 5a-5f illustrano schematicamente un ambiente in cui ? rappresentato in istanti di tempo successivo un ulteriore esempio di traiettoria di percorso percorribile da apparato robotico mobile di disinfezione di un ambiente in accordo alla presente invenzione, e
- la figura 6 illustra, mediante un diagramma a blocchi, un metodo di controllo di un apparato robotico mobile di disinfezione di un ambiente secondo una forma di realizzazione della presente invenzione.
Si fa presente che nelle suddette figure elementi uguali o simili sono indicati con lo stesso riferimento numerico e/o alfanumerico.
Descrizione dettagliata
Con riferimento alle suddette figure, viene ora descritto un apparato robotico mobile di disinfezione di un ambiente in accordo alla presente invenzione.
L?apparato robotico mobile di disinfezione di un ambiente, nel seguito anche apparato robotico mobile o semplicemente apparato, ? indicato nel suo complesso con il riferimento numerico 1.
L?ambiente da disinfettare ? invece indicato nelle figure con il riferimento 100.
Ai fini della presente descrizione, per ?ambiente? s?intende qualsiasi spazio circoscritto, al chiuso o all?aperto, che necessita di disinfezione periodica e/o dopo l?utilizzo, per la salvaguardia della salute e della sicurezza degli utilizzatori di tale ambiente.
Esempi di ?ambiente? sono una sala riunioni, una sala conferenze, una sala operatoria, un ambulatorio di visita, la hall di un aeroporto o di una stazione ferroviaria, una sala di attesa, una stanza, un bar, un ristorante, un?aula didattica, una palestra, e cos? via.
L?ambiente 100 comprende una pluralit? di superfici di contatto da disinfettare presenti all?interno dell?ambiente 100.
Per ?superficie di contatto? s?intende qualsiasi superficie che pu? essere toccata da un
Esempi di superfici di contatto da disinfettare sono le maniglie delle porte e/o delle finestre, i pomelli dei mobili, il piano di un tavolo o di un mobile in generale, compresi oggetti ivi appoggiati, lo schienale e/o i braccioli di una sedia, le gambe di un tavolo o di un mobile in generale, un ripiano, una parete, ma anche attrezzature di ufficio come tastiere, mouse, schermi, computer, e cos? via.
Ciascuna superficie di contatto da disinfettare ha associato un livello di criticit? rispetto al quale garantire un relativo livello di disinfezione.
Ciascun livello di criticit? ? associato alla frequenza dei contatti e quindi al rischio che tale superficie possa essere esposta ad un virus o ad altro agente contaminante.
Il livello di criticit? ? stabilito in base alla tipologia di superficie di contatto da disinfettare.
Per esempio, una maniglia di una porta di accesso all?ambiente, frequentemente con contatto con le mani degli utenti per l?azione di apertura e chiusura della porta, avr? uno stabilito livello di criticit?, a cui corrisponde un rispettivo livello di disinfezione, maggiore rispetto ad uno stabilito livello di criticit?, a cui corrisponde un rispettivo livello di disinfezione, di un ripiano presente all?interno dell?ambiente, meno frequentemente con contatto con le mani degli utenti.
Ritornando all?apparato 1, esso comprende una base mobile 2 comprendente una pluralit? di ruote 3, preferibilmente ruote omnidirezionali.
L?apparato 1 comprende inoltre almeno una sorgente 4 di irradiazione di luce ultravioletta di tipo C o semplicemente irradiazione UV-C (dall?inglese, Ultraviolet Type C irradiation) montata sulla base mobile 2.
In accordo ad una forma di realizzazione, mostrata nelle figure 1a, 1b e 2, l?almeno una sorgente 4 di irradiazione comprende una pluralit? di lampade di irradiazione di luce ultravioletta di tipo C.
In maggior dettaglio, ciascuna lampada ha forma tubolare e si estende verticalmente a partire dalla base mobile 2 lungo una direzione sostanzialmente ortogonale rispetto ad un piano di riferimento PR, ovvero un piano di movimento sul quale l?apparato 1 pu? muoversi (indicato schematicamente nelle figure 1b e 2).
La pluralit? di lampade di irradiazione di luce ultravioletta sono montate sulla base mobile 2 in corrispondenza di punti di installazione distribuiti sulla base mobile 2, ad esempio al centro, lungo una circonferenza e, preferibilmente, equidistanziati l?uno dall?altro.
Ritornando in generale all?apparato 1, esso comprende inoltre un?unit? di elaborazione dati 5, mostrata in figura 3, operativamente collegata all?almeno una sorgente 4 di irradiazione di luce ultravioletta di tipo C.
L?unit? di elaborazione dati 5 ? integrata all?interno della base mobile 2. L?unit? di elaborazione dati 5 ?, ad esempio, uno o pi? microcontrollori o microprocessori.
Da un punto di vista funzionale, come verr? descritto con riferimento particolare all?architettura di figura 3, l?unit? di elaborazione dati 5 comprende moduli hardware opportunamente configurati da un punto di vista software e/o logiche software per il controllo del funzionamento dell?apparato 1.
L?apparato 1 comprende inoltre un?unit? di memoria 6 operativamente collegata all?unit? di elaborazione dati 5.
L?unit? di memoria 6, anch?essa integrata nella base mobile 2, pu? essere interna o esterna (come ad esempio illustrato nella figura 3) all?unit? di elaborazione dati 5.
Si noti che l?unit? di memoria 6 ? configurata per immagazzinare uno o pi? codici programma eseguibili dall?unit? di elaborazione dati 5 e i dati generati ed elaborati in seguito all?esecuzione di detti uno o pi? codici programma da parte dell?unit? di elaborazione dati 5.
A tal proposito, come verr? ribadito anche nel seguito, l?unit? di elaborazione dati 5 ? configurata per eseguire un metodo di controllo dell?apparato robotico mobile 1, descritto successivamente con particolare riferimento anche alla figura 6.
L?apparato 1 comprende inoltre almeno un primo sensore di visione artificiale 7 operativamente collegato all?unit? di elaborazione dati 5.
L?almeno un primo sensore di visione artificiale 7 ? configurato per fornire all?unit? di elaborazione dati 5 prime informazioni I7 rappresentative di una geometria dell?ambiente 100 esplorato dall?apparato 1.
Esempi di dette ?prime informazioni I7? sono immagini RGB e point clouds (RGB+Depth) relative all?ambiente esplorato.
L?almeno un primo sensore di visione artificiale 7 ? preferibilmente posizionato nella parte anteriore della base mobile 2, come mostrato per esempio nelle figure 1b e 2.
Esempi di detto almeno un primo sensore di visione artificiale 7 sono una camera di profondit? tridimensionale, sensori laser di profondit? (LIDAR, (dall?acronimo inglese, LIght Detection And Ranging), sensori ad ultrasuoni, respingenti meccanici sensorizzati, ed in generale qualsiasi sensore che consenta di acquisire dati sul posizionamento di un punto nello spazio rispetto all?apparato robotico mobile, che possono essere usati sia insieme che singolarmente.
In accordo ad una ulteriore forma di realizzazione, in combinazione con la precedente, l?apparato 1 comprende inoltre almeno un secondo sensore di visione artificiale 8 configurato per fornire all?unit? di elaborazione dati 5 seconde informazioni I8 rappresentative dell?ambiente 100 esplorato dall?apparato 1.
Esempi di dette ?seconde informazioni I8? sono immagini RGB e point clouds (RGB+Depth) relative all?ambiente esplorato.
L?almeno un secondo sensore di visione artificiale 8 ? preferibilmente posizionato nella parte anteriore della base mobile 2, come mostrato per esempio nella figura 2.
Esempi di secondo sensore di visione artificiale ? un modulo di rilevazione di profondit? (LIDAR) configurato per determinare la distanza di un oggetto (ostacolo) o di una superficie dall?apparato 1, una camera di profondit? tridimensionale, sensori ad ultrasuoni, respingenti meccanici sensorizzati, ed in generale qualsiasi sensore che consenta di acquisire dati sul posizionamento di un punto nello spazio rispetto all?apparato robotico mobile, che possono essere usati sia insieme che singolarmente.
L?apparato 1 comprende inoltre almeno un?unit? di misura inerziale 9, IMU (dall?acronimo inglese, Inertial Measurement Unit), operativamente collegato all?unit? di elaborazione dati 5.
L?almeno un?unit? di misura inerziale 8, integrata nella base mobile 2, ? configurato per fornire all?unit? di elaborazione dati 5 informazioni I9 rappresentative di una dinamica (ad esempio, accelerazioni lineari, velocit? ed accelerazioni angolari, orientazione del campo magnetico terrestre rispetto al sensore ed orientazione della gravit? rispetto al sensore) dell?apparato 1 durante il suo movimento.
L?unit? di misura inerziale o IMU (Inertial Measurement Unit) ? ad esempio un sensore multiplo comprendente al suo interno almeno un accelerometro, almeno un magnetometro ed almeno un giroscopio, che consentono di estrarre le informazioni rappresentative della dinamica dell?apparato 1 durante il suo movimento (elencate in precedenza).
L?apparato 1 comprende inoltre una pluralit? di sensori odometrici configurati per fornire all?unit? di elaborazione dati 5 informazioni I3 rappresentative di uno spostamento dell?apparato robotico 1 all?interno dell?ambiente 100.
Ciascuno dei sensori odometrici della pluralit? di sensori odometrici 3? ? operativamente collegato ad una rispettiva ruota di detta pluralit? di ruote 3.
Ciascun sensore odometrico 3? ? ad esempio un trasduttore di posizione angolare (encoder) configurato per fornire un?informazione I3 rappresentativa di uno spostamento angolare della rispettiva ruota 3 alla quale il sensore odometrico ? operativamente collegato.
Con riferimento in particolare alla figura 3, si fa presente che, da un punto di vista funzionale, l?unit? di elaborazione dati 5 comprende un primo modulo di controllo 10 ed un secondo modulo di controllo 11.
Il primo modulo di controllo 10 pu? essere definito un controllore ad alto livello dell?apparato 1 mentre il secondo modulo di controllo 11 pu? essere definito un controllore di basso livello dell?apparato 1.
Il primo modulo di controllo 10 comprende un modulo odometrico 12 configurato per determinare la posizione dell?apparato mobile 1 nell?ambiente 100 sulla base delle informazioni I9 rappresentative di una dinamica dell?apparato 1 durante il suo movimento fornite dall?almeno un?unit? di misura inerziale 8 e delle informazioni I3 rappresentative di uno spostamento dell?apparato robotico 1 all?interno dell?ambiente 100 fornite dalla pluralit? di sensori odometrici 3?.
Il primo modulo di controllo 10 comprende inoltre un modulo di controllo posizione e orientamento 13 dell?apparato 1 configurato per determinare segnali di controllo SC da fornire all?apparato 1 sulla base della posizione dell?apparato mobile 1 nell?ambiente 100 determinato dal modulo odometrico 11 e di una traiettoria di percorso di riferimento ottimizzato PT fornito da un elaboratore elettronico remoto 20, descritto nel dettaglio nel seguito.
Il primo modulo di controllo 10 comprende inoltre un modulo di localizzazione e mappatura simultanea 14, SLAM (dall?acronimo inglese, Simultaneous Localization And Mapping) configurato per determinare la localizzazione dell?apparato 1 e la mappatura simultanea dell?ambiente 100 all?interno del quale l?apparato 1 si trova, sulla base delle informazioni I7, I8 rappresentative di una geometria dell?ambiente 100 esplorabile dall?apparato 1 fornite dalla pluralit? di sensori di visione artificiale 7, 8.
La localizzazione dell?apparato 1 e la mappatura simultanea dell?ambiente 100 all?interno del quale l?apparato 1 si trova vengono utilizzate entrambe in tempo reale per il controllo di navigazione dell?apparato 1.
Inoltre, come verr? ribadito nel seguito, la mappatura simultanea dell?ambiente 100 all?interno del quale l?apparato 1 si trova, una volta acquisita, viene inoltre utilizzata come input in un algoritmo di ottimizzazione della traiettoria, che consente di generare le traiettorie ottimali di sanificazione.
Il secondo modulo di controllo 11 comprende un modulo di controllo di velocit? ruote 15 configurato per controllare la pluralit? di ruote onnidirezionali 3 dell?apparato 1 sulla base dei segnali di controllo SC forniti dal modulo di controllo posizione e orientamento 13 dell?apparato 1 e sulla base delle informazioni I3 rappresentative di uno spostamento dell?apparato robotico 1 all?interno dell?ambiente 100 fornite dalla pluralit? di sensori odometrici 3?.
Esempi di segnali di controllo SC che possono essere inviati al modulo di controllo di velocit? ruote 15 sono riferimenti di velocit? lineare e/o angolare, o riferimenti di posizione e/o orientazione.
Il secondo modulo di controllo 11 comprende inoltre un modulo di controllo sorgente 16 di irradiazione di luce ultravioletta di tipo C configurato per controllare l?almeno una sorgente 4 di irradiazione di luce ultravioletta di tipo C sulla base dei segnali di controllo SC forniti dal modulo di controllo posizione e orientamento 13 dell?apparato 1.
Un segnale di controllo SC che pu? essere inviato al modulo di controllo sorgente 16 ?, ad esempio, un segnale digitale di accensione/spegnimento.
Con riferimento ancora alla figura 3, in accordo ad una ulteriore forma di realizzazione, l?apparato 1 comprende un modulo di comunicazione dati 17 operativamente collegato all?unit? di elaborazione dati 5.
Il modulo di comunicazione dati 17 ? configurato per essere operativamente collegato ad un elaboratore elettronico remoto 20, gi? introdotto in precedenza, tramite una rete di comunicazione dati (non mostrata nelle figure).
L?elaboratore elettronico remoto 20, ad esempio un calcolatore elettronico o un personal computer, ? configurato per controllare da remoto il funzionamento dell?apparato mobile 1.
In maggior dettaglio, l?elaboratore elettronico remoto 20 ? configurato per ricevere dall?unit? di elaborazione dati 5 informazioni I5 rappresentative del funzionamento dell?apparato 1.
In questo modo, tramite l?elaboratore elettronico remoto 20, ? possibile per un utente, supervisionare da remoto il comportamento dell?apparato 1, in totale sicurezza rispetto all?ambiente 100 da disinfettare in cui si trova l?apparato 1.
L?elaboratore elettronico remoto 20 ? inoltre configurato per eseguire un?ottimizzazione offline del controllo dell?apparato 1.
In maggior dettaglio, l?elaboratore elettronico remoto 20 ? configurato per determinare una traiettoria di percorso di riferimento ottimizzato PT a partire da una mappa statica M dell?ambiente 100 da disinfettare, impiegando ad algoritmo di generazione di traiettorie e di pianificazione di movimento specifico per procedure di disinfettazione basato sui seguenti tre moduli:
- un primo modulo M1 di campo di potenziale artificiale, APF (dall?acronimo inglese, Artificial Potential fields) configurato per determinare la velocit? dell?apparato 1 e guidare l?apparato 1 lungo le superfici da disinfettare sulla base della distanza da esse e la quantit? di energia da immagazzinata dalle superfici;
- un secondo modulo M2 di simulazione fisica della fisica dell?irradiazione e del movimento dell?apparato 1 nell?ambiente 100 configurato per modulare nel tempo il valore di APF e la quantit? di energia rilasciata sulle superfici;
- un terzo modulo M3 di ottimizzazione automatica configurato per ottimizzare il processo sulla base di un algoritmo genetico, GA (Genetic Algorithm).
L?elaboratore elettronico remoto 20 ? inoltre configurato per fornire la traiettoria di percorso di riferimento ottimizzato PT determinata all?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato 1.
Ritornando in generale all?apparato robotico mobile 1 in accordo alla presente invenzione, l?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato 1 ? configurata per acquisire una mappa M di un ambiente 100 da disinfettare.
Inoltre, l?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato 1 ? configurata per acquisire informazioni di una pluralit? di superfici di contatto da disinfettare presenti all?interno dell?ambiente 100 da disinfettare.
Come gi? detto in precedenza, ciascuna superficie di contatto ha associato uno stabilito livello di criticit? rispetto al quale garantire un relativo livello di disinfezione.
L?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato 1 ? configurata per determinare una quantit? di energia di irradiazione di luce ultravioletta di tipo C da depositare, tramite l?almeno una sorgente di irradiazione 4 di luce ultravioletta di tipo C montata sulla base mobile 2 dell??apparato 1, su una rispettiva superficie di contatto di detta pluralit? di superfici di contatto da disinfettare.
L?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato 1 ? configurata per determinare la quantit? di energia di irradiazione UV-C in funzione del livello di criticit? della superficie di contatto da disinfettare, della distanza e dell?orientamento della superficie di contatto da disinfettare rispetto all?almeno una sorgente di irradiazione 4 e di stabilite caratteristiche operative dell?almeno una sorgente di irradiazione 4.
Le stabilite caratteristiche operative dell?almeno una sorgente di irradiazione 4 comprendono: superficie, disposizione geometrica, forma, potenza di irradiazione.
Al fine della determinazione della quantit? di energia di irradiazione UV-C, l?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato 1 ? configurata per implementare un rispettivo modello fisico di irradiazione della luce che pu? essere rappresentato dalla seguente relazione matematica (1):
in cui:
I = intensit? (quantit?) di irradiazione della luce;
r = distanza dell?almeno una sorgente di irradiazione 4 dalla superficie di contatto da disinfettare;
A = Area dell?almeno una sorgente di irradiazione 4;
n = normale della superficie di contatto da disinfettare;
? = valore di efficienza ottica, determinabile con la seguente relazione matematica (2):
Inoltre, l?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato 1 ? configurata per determinare, per ciascun istante di tempo ti, 1 < i < N, di una pluralit? di istanti di tempo, un rispettivo potenziale virtuale di attrazione dell?almeno una sorgente di irradiazione 4 verso ciascuna superficie di contatto da disinfettare di detta pluralit? di superfici di contatto da disinfettare, modulando nel tempo il potenziale virtuale di attrazione dell?almeno una sorgente di irradiazione 4 verso ciascuna superficie di contatto di detta pluralit? di superfici di contatto da disinfettare in funzione della quantit? di energia di irradiazione determinata per ciascuna superficie di contatto da disinfettare e irradiata nell?istante di tempo precedente ti-1.
Il potenziale virtuale (o artificiale) pu? essere determinato implementando la seguente relazione matematica (3):
in cui:
k = costante di determinazione di un?intensit? del potenziale virtuale; n = esponente di determinazione di una variazione del potenziale virtuale in funzione della distanza dell?almeno una sorgente di irradiazione 4 da una superficie di contatto da disinfettare;
wi = peso della superficie di contatto da disinfettare determinabile dalla seguente relazione matematica (4):
in cui:
E0 = densit? di energia di irradiazione da raggiungere un livello di disinfettazione tale da disattivare uno specifico virus o batterio;
Ei = energia immagazzinata dalla stessa superficie di contatto da disinfettare al passaggio precedente dell?apparato 1;
variabile funzione delle energie Ei ed E0;
f(.) ? una funzione di definita positiva cio? tale che valido per ogni
m = coefficiente rappresentativo del limite massimo possibile del peso della superficie di contatto da disinfettare.
L?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato 1 ? inoltre configurata per generare una traiettoria di percorso in funzione di ciascun potenziale virtuale di attrazione determinato dell?almeno una sorgente di irradiazione 4 verso ciascuna superficie di contatto da disinfettare.
Si noti che la somma di tutti i contributi di potenziale costituisce una funzione potenziale che viene poi utilizzata per ottenere mediante calcoli matematici una velocit? o accelerazione da dare all?apparato 1, in real-time o in simulazione.
L?unit? di elaborazione dati 5 ? infine configurata per comandare l?apparato 1 all?interno dell?ambiente 100 da disinfettare lungo la traiettoria di percorso generata.
In accordo ad una forma di realizzazione, in combinazione con la precedente, l?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato 1 ? configurata per generare la traiettoria di percorso sulla base di un gradiente del potenziale virtuale di attrazione determinato dell?almeno una sorgente di irradiazione 4 verso ciascuna superficie di contatto da disinfettare per ottenere uno scivolamento dell?apparato robotico mobile lungo ostacoli incontrati all?interno dell?ambiente da disinfettare lungo la traiettoria di percorso eseguita.
Il gradiente del potenziale virtuale determinato pu? essere espresso dalla seguente relazione matematica (5):
In accordo ad una ulteriore forma di realizzazione, in combinazione con una qualsiasi di quelle descritte in precedenza, l?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato 1 ? configurata per eseguire una procedura di ottimizzazione di una pluralit? di parametri impiegati per determinare il rispettivo potenziale virtuale di attrazione della sorgente di irradiazione verso ciascuna superficie di contatto da disinfettare di detta pluralit? di superfici di contatto da disinfettare, sulla base di diversi valori di potenziale virtuale di attrazione della sorgente di irradiazione verso ciascuna superficie di contatto di detta pluralit? di superfici di contatto.
I parametri ottimizzati, introdotti in precedenza con i riferimenti k, n e m nelle relazioni matematiche (3) e (4), sono rappresentativi di traiettorie di percorso in grado di garantire all?apparato robotico mobile di percorrere in uno stabilito tempo minimo l?ambiente da disinfettare fornendo una dose di irradiazione sufficiente per la disinfezione su ciascuna superficie di contatto da disinfettare, ovvero di percorrere una traiettoria ottimale di sanificazione.
Come detto in precedenza, la procedura di ottimizzazione pu? impiegare come input anche la mappatura simultanea dell?ambiente 100 all?interno del quale l?apparato 1 si trova, una volta acquisita.
In accordo ad una forma di realizzazione, in combinazione con una qualsiasi di quelle descritte in precedenza, l?acquisizione di una mappa di un ambiente 100 da disinfettare ? eseguibile direttamente dall?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato 1 oppure fornita dall?elaboratore elettronico remoto 20 rispetto all?apparato 1 ed in comunicazione con esso tramite la rete di comunicazione dati.
In accordo ad una forma di realizzazione, in alternativa alla precedente, in cui l?acquisizione delle informazioni di una pluralit? di superfici di contatto da disinfettare ? eseguibile dall?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato 1 oppure fornita dall?elaboratore elettronico remoto 20 rispetto all?apparato 1 ed in comunicazione con esso tramite la rete di comunicazione dati.
Con riferimento ora anche alla figura 6, viene descritto un metodo 600 di controllo di un apparato robotico mobile 1 di disinfezione di un ambiente 100, nel seguito anche metodo di controllo o semplicemente metodo, in accordo alla presente invenzione.
Si fa presente che i componenti dell?apparato 1 e le informazioni gi? descritte in precedenza con riferimento all?apparato 1 che saranno menzionati con riferimento anche al metodo 600 non saranno ripetuti nel dettaglio per brevit?.
Il metodo 600 comprende una fase simbolica di inizio ST.
Il metodo 600 comprende una fase di a) acquisire 601, ad opera di un?unit? di elaborazione dati 5 di un apparato robotico mobile 1 di disinfezione, una mappa M di un ambiente 100 da disinfettare.
Il metodo 600 comprende inoltre una fase di b) acquisire 602, ad opera dell?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato robotico mobile 1 di disinfezione, informazioni di una pluralit? di superfici di contatto da disinfettare presenti all?interno dell?ambiente 100 da disinfettare.
Ciascuna superficie di contatto da disinfettare ha associato un livello di criticit? rispetto al quale garantire un relativo livello di disinfezione.
Il livello di criticit? ed il relativo livello di disinfezione sono stati gi? definiti in precedenza.
Esempi di ambiente 100 e di superfici di contatto da disinfettare sono stati gi? forniti in precedenza.
Il metodo 600 comprende inoltre una fase di c) determinare 603, ad opera dell?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato robotico mobile 1 di disinfezione, una quantit? di energia di irradiazione di luce ultravioletta di tipo C da depositare, tramite almeno una sorgente di irradiazione 4 montata sull?apparato robotico mobile 1 di disinfezione, su una rispettiva superficie di contatto di detta pluralit? di superfici di contatto da disinfettare.
La quantit? di energia di irradiazione UV-C ? determinata in funzione del livello di criticit? della superficie di contatto, della distanza e dell?orientamento della superficie di contatto da disinfettare rispetto all?almeno una sorgente di irradiazione 4, di stabilite caratteristiche operative dell?almeno una sorgente di irradiazione 4.
Le stabilite caratteristiche operative dell?almeno una sorgente di irradiazione 4 comprendono: superficie, disposizione geometrica, forma, potenza di irradiazione.
Il modello fisico d?irradiazione impiegato per la determinazione della quantit? di energia di irradiazione UV-C ? gi? stato descritto in precedenza.
Ancora con riferimento alla figura 6, il metodo 600 comprende inoltre una fase di d) determinare 604, per ciascun istante di tempo ti, 1 < i < N, di una pluralit? di istanti di tempo, ad opera dell?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato robotico mobile 1 di disinfezione, un rispettivo potenziale virtuale di attrazione della sorgente di irradiazione verso ciascuna superficie di contatto di detta pluralit? di superfici di contatto, modulando nel tempo il potenziale virtuale di attrazione dell?almeno una sorgente di irradiazione 4 verso ciascuna superficie di contatto da disinfettare di detta pluralit? di superfici di contatto in funzione della quantit? di energia di irradiazione determinata per ciascuna superficie di contatto da disinfettare e irradiata nell?istante di tempo precedente ti-1.
Le relazioni matematiche alla base della determinazione del potenziale virtuale sono state gi? descritte in precedenza.
Il metodo 600 comprende inoltre una fase di e) generare 605, ad opera dell?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato robotico mobile 1 di disinfezione, una traiettoria di percorso TP in funzione di ciascun potenziale virtuale di attrazione determinato dell?almeno una sorgente di irradiazione verso ciascuna superficie di contatto da disinfettare.
Le figure 4a e 4b mostrano una traiettoria di percorso TP generata eseguibile da un apparato 1 all?interno di un ambiente 100 da disinfettare.
Il metodo 600 comprende inoltre una fase di f) comandare 606, ad opera dell?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato robotico mobile 1 di disinfezione, l?apparato robotico mobile 1 di disinfezione lungo la traiettoria di percorso generata (figure 4a e 4b).
Il metodo 600 comprende una fase simbolica di fine ED.
In accordo ad una forma di realizzazione, in combinazione con la precedente e mostrata con linee tratteggiate nella figura 6, la fase di e) generare 605 comprende inoltre una fase di g) generare 607 la traiettoria di percorso sulla base di un gradiente del potenziale virtuale di attrazione determinato dell?almeno una sorgente di irradiazione 4 verso ciascuna superficie di contatto da disinfettare per ottenere uno scivolamento dell?apparato robotico mobile 1 lungo ostacoli incontrati all?interno dell?ambiente da disinfettare lungo la traiettoria di percorso eseguita.
Esempi di ostacoli sono illustrati nelle figure 4a, 4b e 5a-5f, indicati con il riferimento OS.
In accordo ad una forma di realizzazione, in combinazione con una qualsiasi di quelle descritte in precedenza, il metodo 600 comprende inoltre una fase di h) eseguire 608 una procedura di ottimizzazione di una pluralit? di parametri impiegati per determinare il rispettivo potenziale virtuale di attrazione dell?almeno una sorgente di irradiazione 4 verso ciascuna superficie di contatto da disinfettare di detta pluralit? di superfici di contatto da disinfettare, sulla base di diversi valori di potenziale virtuale di attrazione dell?almeno una sorgente di irradiazione 4 verso ciascuna superficie di contatto da disinfettare di detta pluralit? di superfici di contatto da disinfettare.
I parametri ottimizzati, introdotti in precedenza con i riferimenti k, n e m nelle relazioni matematiche (3) e (4), sono rappresentativi di traiettorie di percorso ottimizzate in grado di garantire all?apparato robotico mobile 1 di percorrere in uno stabilito tempo minimo l?ambiente 100 da disinfettare fornendo una dose di irradiazione sufficiente per la disinfezione su ciascuna superficie di contatto da disinfettare.
La figura 4b mostra una traiettoria di percorso TP ottimizzata eseguibile da un apparato 1 all?interno di un ambiente 100 da disinfettare.
In accordo ad una forma di realizzazione, in combinazione con una qualsiasi di quelle descritte in precedenza, la fase di a) acquisire 601 ? eseguibile direttamente dall?unit? di elaborazione dati 5 dall?apparato robotico mobile 1 oppure fornita da un elaboratore elettronico remoto 20 rispetto all?apparato robotico mobile 1 ed in comunicazione con esso tramite una rete di comunicazione dati.
In accordo ad una forma di realizzazione, in combinazione con una qualsiasi di quelle descritte in precedenza, la fase di b) acquisire 602 ? eseguibile direttamente dall?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato robotico mobile 1 oppure fornita da un elaboratore elettronico remoto 20 rispetto all?apparato robotico mobile 1 ed in comunicazione con esso tramite una rete di comunicazione dati.
Con riferimento alle suddette figure, viene ora descritto un esempio di funzionamento dell?apparato robotico mobile 1 di disinfezione di un ambiente 100 da disinfettare.
Un?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato robotico mobile 1 di disinfezione acquisisce una mappa M di un ambiente 100 da disinfettare.
L?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato robotico mobile 1 di disinfezione acquisisce informazioni di una pluralit? di superfici di contatto da disinfettare presenti all?interno dell?ambiente 100 da disinfettare.
Ciascuna superficie di contatto da disinfettare ha associato un livello di criticit? rispetto al quale garantire un relativo livello di disinfezione.
L?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato robotico mobile 1 di disinfezione determina una quantit? di energia di irradiazione di luce ultravioletta di tipo C da depositare, tramite almeno una sorgente di irradiazione 4 montata su un apparato robotico mobile, su una rispettiva superficie di contatto da disinfettare di detta pluralit? di superfici di contatto da disinfettare.
La quantit? di energia di irradiazione UV-C ? determinata in funzione del livello di criticit? della superficie di contatto, della distanza e dell?orientamento della superficie di contatto da disinfettare rispetto all?almeno una sorgente di irradiazione 4, di stabilite caratteristiche operative dell?almeno una sorgente di irradiazione 4.
L?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato robotico mobile 1 di disinfezione determina, per ciascun istante di tempo ti, 1 < i < N, di una pluralit? di istanti di tempo, un rispettivo potenziale virtuale di attrazione della sorgente di irradiazione verso ciascuna superficie di contatto da disinfettare di detta pluralit? di superfici di contatto da disinfettare, modulando nel tempo il potenziale virtuale di attrazione dell?almeno una sorgente di irradiazione 4 verso ciascuna superficie di contatto da disinfettare di detta pluralit? di superfici di contatto in funzione della quantit? di energia di irradiazione determinata per ciascuna superficie di contatto da disinfettare e irradiata nell?istante di tempo precedente ti-1.
L?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato robotico mobile 1 di disinfezione genera una traiettoria di percorso TP in funzione di ciascun potenziale virtuale di attrazione determinato dell?almeno una sorgente di irradiazione 4 verso ciascuna superficie di contatto da disinfettare.
L?unit? di elaborazione dati 5 dell?apparato robotico mobile 1 di disinfezione comanda l?apparato robotico mobile 1 di disinfezione lungo la traiettoria di percorso TP generata.
Come si pu? constatare, lo scopo della presente invenzione ? pienamente raggiunto in quanto il metodo ed l?apparato robotico mobile di disinfezione presentano diversi vantaggi.
Infatti, il metodo in accordo alla presente invenzione consente di ottenere una pianificazione di traiettoria, tramite l?impiego di un algoritmo genetico che esplora le possibili traiettorie e risultati di disinfezione di un apparato robotico mobile che si muove in un campo di potenziale virtuale (artificiale) sintonizzabile e in grado di massimizzare la dose di irradiazione UV erogata in base alla geometria ambientale.
In particolare, confrontando una traiettoria convenzionale con una ottimizzata, il metodo in accordo alla presente invenzione consente di ottenere prestazioni migliori in termini sia di copertura dell'energia irradiata nell'ambiente che di tempo necessario per completare l'operazione di disinfezione.
Inoltre, il fatto che il metodo in accordo alla presente invenzione sia basato su un campo potenziale attraente e su una simulazione iterativa basato sulla fisica dell'irradiazione e l'ottimizzazione tramite algoritmo genetico consente di trovare la traiettoria di percorso pi? adattatale da garantire il completamento della disinfezione.
Infine, il fatto di poter controllare l?apparato robotico mobile a distanza, tramite l?elaboratore elettronico remoto disposto per esempio al di fuori dell?ambiente da disinfettare, consente vantaggiosamente di aumentare la sicurezza dell?utente addetto alla supervisione delle operazioni di disinfettazione.
Alle forme di realizzazione del metodo e dell?apparato robotico mobile sopra descritte, un tecnico del ramo, per soddisfare esigenze contingenti, potr? apportare modifiche, adattamenti e sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza uscire dall'ambito delle seguenti rivendicazioni. Ognuna delle caratteristiche descritte come appartenente ad una possibile forma di realizzazione pu? essere realizzata indipendentemente dalle altre forme di realizzazione descritte.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI
1. Metodo (600) di controllo di un apparato robotico mobile (1) di disinfezione di un ambiente (100), comprendente fasi di:
- a) acquisire (601), ad opera di un?unit? di elaborazione dati (5) di un apparato robotico mobile (1) di disinfezione una mappa (M) di un ambiente (100) da disinfettare;
- b) acquisire (602), ad opera dell?unit? di elaborazione dati (5) dell?apparato robotico mobile (1) di disinfezione, informazioni di una pluralit? di superfici di contatto da disinfettare presenti all?interno dell?ambiente (100) da disinfettare, ciascuna superficie di contatto da disinfettare avendo associato un livello di criticit? rispetto al quale garantire un relativo livello di disinfezione;
- c) determinare (603), ad opera dell?unit? di elaborazione dati (5) dell?apparato robotico mobile (1) di disinfezione, una quantit? di energia di irradiazione di luce ultravioletta di tipo C da depositare, tramite almeno una sorgente di irradiazione (4) montata su un apparato robotico mobile, su una rispettiva superficie di contatto da disinfettare di detta pluralit? di superfici di contatto da disinfettare, detta quantit? di energia di irradiazione UV-C essendo determinata in funzione del livello di criticit? della superficie di contatto, della distanza e dell?orientamento della superficie di contatto da disinfettare rispetto all?almeno una sorgente di irradiazione (4), di stabilite caratteristiche operative dell?almeno una sorgente di irradiazione (4);
- d) determinare (604), per ciascun istante di tempo ti, 1 < i < N, di una pluralit? di istanti di tempo, ad opera di un?unit? di elaborazione dati (5) di un apparato robotico mobile (1) di disinfezione, un rispettivo potenziale virtuale di attrazione della sorgente di irradiazione verso ciascuna superficie di contatto da disinfettare di detta pluralit? di superfici di contatto da disinfettare, modulando nel tempo il potenziale virtuale di attrazione dell?almeno una sorgente di irradiazione (4) verso ciascuna superficie di contatto da disinfettare di detta pluralit? di superfici di contatto in funzione della quantit? di energia di irradiazione determinata per ciascuna superficie di contatto da disinfettare e irradiata nell?istante di tempo precedente ti-1;
- e) generare (605), ad opera di un?unit? di elaborazione dati (5) di un apparato robotico mobile (1) di disinfezione, una traiettoria di percorso (TP) in funzione di ciascun potenziale virtuale di attrazione determinato dell?almeno una sorgente di irradiazione (4) verso ciascuna superficie di contatto da disinfettare;
- f) comandare (606), ad opera di un?unit? di elaborazione dati (5) di un apparato robotico mobile (1) di disinfezione, l?apparato robotico mobile (1) di disinfezione lungo la traiettoria di percorso (TP) generata.
2. Metodo (600) secondo la rivendicazione 1, in cui la fase e) comprende inoltre una fase di:
- g) generare (607) la traiettoria di percorso (TP) sulla base di un gradiente del potenziale virtuale di attrazione determinato della sorgente di irradiazione verso ciascuna superficie di contatto per ottenere uno scivolamento dell?apparato robotico mobile lungo ostacoli incontrati all?interno dell?ambiente da disinfettare lungo la traiettoria di percorso eseguita.
3. Metodo (600) secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente una fase di:
- h) eseguire (608) una procedura di ottimizzazione di una pluralit? di parametri impiegati per determinare il rispettivo potenziale virtuale di attrazione dell?almeno una sorgente di irradiazione (4) verso ciascuna superficie di contatto da disinfettare di detta pluralit? di superfici di contatto da disinfettare, sulla base di diversi valori di potenziale virtuale di attrazione dell?almeno una sorgente di irradiazione (4) verso ciascuna superficie di contatto da disinfettare di detta pluralit? di superfici di contatto da disinfettare, detti parametri ottimizzati essendo rappresentativi di traiettorie di percorso (TP) in grado di garantire all?apparato robotico mobile (1) di percorrere in uno stabilito tempo minimo l?ambiente (100) da disinfettare fornendo una dose di irradiazione sufficiente per la disinfezione su ciascuna superficie di contatto da disinfettare.
4. Metodo (600) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di a) acquisire (601) ? eseguibile direttamente dall?unit? di elaborazione dati (5) dall?apparato robotico mobile (1) oppure fornita da un elaboratore elettronico remoto (20) rispetto all?apparato robotico mobile (1) ed in comunicazione con esso tramite una rete di comunicazione dati.
5. Metodo (600) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di b) acquisire (602) ? eseguibile direttamente dall?unit? di elaborazione dati (5) dell?apparato robotico mobile (1) oppure fornita da un elaboratore elettronico remoto (20) rispetto all?apparato robotico mobile (1) ed in comunicazione con esso tramite una rete di comunicazione dati.
6. Metodo (600) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni, in cui le caratteristiche operative dell?almeno una sorgente di irradiazione (4) comprendono: superficie, disposizione geometrica, forma, potenza di irradiazione.
7. Apparato robotico mobile (1) di disinfezione di un ambiente (A), comprendente:
- una base mobile (2) comprendente una pluralit? di ruote (3);
- almeno una sorgente (4) di irradiazione di luce ultravioletta di tipo C montata su detta base mobile (2);
- un?unit? di elaborazione dati (5) operativamente collegata alla base mobile (2) ed all?almeno una sorgente (4) di irradiazione di luce ultravioletta di tipo C,
- almeno un primo sensore di visione artificiale (7) operativamente collegato all?unit? di elaborazione dati (5);
detta unit? di elaborazione dati (5) essendo configurata per eseguire un metodo di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
8. Apparato robotico mobile (1) secondo la rivendicazione 6, comprendente una pluralit? di sensori odometrici (3?), ciascun sensore odometrico di detta pluralit? (3?) essendo operativamente associato ad una ruota di detta pluralit? di ruote (3), la pluralit? di sensori odometrici (3?) essendo operativamente collegata all?unit? di elaborazione dati (5).
9. Apparato robotico mobile (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti 7 e 8, comprendente inoltre almeno un secondo sensore di visione artificiale (8) operativamente collegato all?unit? di elaborazione dati (5).
10. Apparato robotico mobile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 7 a 9, comprendente inoltre un modulo di comunicazione dati (17) operativamente collegato all?unit? di elaborazione dati (5) dell?apparato robotico mobile (1), il modulo di comunicazione dati (17) essendo configurato per essere operativamente collegato ad un elaboratore elettronico remoto (20) di un utente tramite una rete di comunicazione dati.
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