RU2691788C2 - Method for coordination of ground-based mobile automated devices using single centralized control system - Google Patents

Method for coordination of ground-based mobile automated devices using single centralized control system Download PDF

Info

Publication number
RU2691788C2
RU2691788C2 RU2015121583A RU2015121583A RU2691788C2 RU 2691788 C2 RU2691788 C2 RU 2691788C2 RU 2015121583 A RU2015121583 A RU 2015121583A RU 2015121583 A RU2015121583 A RU 2015121583A RU 2691788 C2 RU2691788 C2 RU 2691788C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
robots
ground
wind
mode
territory
Prior art date
Application number
RU2015121583A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015121583A3 (en
RU2015121583A (en
Inventor
Олег Юрьевич Купервассер
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ТРАНЗИСТ ВИДЕО"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ТРАНЗИСТ ВИДЕО" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ТРАНЗИСТ ВИДЕО"
Priority to RU2015121583A priority Critical patent/RU2691788C2/en
Priority to PCT/RU2015/000773 priority patent/WO2016195532A1/en
Priority to EP15894383.7A priority patent/EP3300842B1/en
Priority to US15/576,859 priority patent/US20180329412A1/en
Publication of RU2015121583A publication Critical patent/RU2015121583A/en
Publication of RU2015121583A3 publication Critical patent/RU2015121583A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2691788C2 publication Critical patent/RU2691788C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Toys (AREA)

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: invention relates to coordination of ground mobile automated devices, in particular robots located on controlled territory. At least one robot tracking device is used. Tracking devices are located on suspended platforms representing rotary devices capable of operating in modes of gyroplane, windmill, helicopter. Information from all tracking devices is transmitted to central calculation unit to determine coordinates of robots, coordinates of obstacles, borders of controlled and processed territories. Suspended platform is switched to windmill mode, charging accumulators when there is wind and there is no need to process territory, in mode of gyroplane or simultaneously gyroplane and windmill, charging accumulators, when there is wind and there is need for treatment of territory, in mode of helicopter engine, when there is no wind and there is need for treatment of territory.EFFECT: as a result, efficient navigation and coordination of robots on the monitored territory.5 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к способам управления автоматизированными устройствами и может быть использовано при координации наземных подвижных автоматизированных устройств (автоматического транспорта, автоматических сельскохозяйственных машин, коммунальной и аэродромной техники, садовых газонокосилок и пр.), далее - роботов.The invention relates to methods for controlling automated devices and can be used to coordinate land mobile automated devices (automatic transport, automatic agricultural machinery, municipal and airfield equipment, garden lawn mowers, etc.), then - robots.

Уровень техникиThe level of technology

Одной из главных проблем навигации, координации и управления роботами является отсутствие способа дешевой и надежной навигации на контролируемой траектории и взаимной ситуативной координации действий группы роботов. Например, для того, чтобы робот-газонокосилка не вышел за пределы территории для покоса травы, ее нужно обозначить проволокой (см. интернет публикацию от 15 июня 2012 года http://www.therobotreport.com/news/robot-lawnmowers-still-a-work-in-progress).One of the main problems of navigation, coordination and control of robots is the lack of a method of cheap and reliable navigation on a controlled trajectory and mutual situational coordination of actions of a group of robots. For example, to ensure that the lawn mower does not go beyond the territory for mowing grass, it must be marked with a wire (see the Internet publication dated June 15, 2012 http://www.therobotreport.com/news/robot-lawnmowers-still- a-work-in-progress).

Последнее время предлагаются системы инфракрасных заборов или меток. Также возможна система наземных радиомаяков. Но такой подход значительно усложняет систему.Recently offered systems of infrared fences or tags. A system of terrestrial beacons is also possible. But this approach greatly complicates the system.

Использование GPS навигаторов и даже более точных DGPS систем несет с собой ряд недостатков:The use of GPS navigators and even more accurate DGPS systems carries with it a number of disadvantages:

1) сигнал GPS вблизи домов может экранироваться, переотражаться да и просто глушиться помехами случайно или преднамеренно, что приводит к нарушению координации робота;1) the GPS signal near the houses can be shielded, re-echoed, and just simply be jammed by noise accidentally or deliberately, which leads to a violation of the coordination of the robot;

2) необходимо померить координаты границы территории работы (например, территории покоса для робота-газонокосилки) и указать их роботу, что является трудоемким процессом;2) it is necessary to measure the coordinates of the boundary of the work area (for example, the mowing area for a robotic lawnmower) and indicate them to the robot, which is a time consuming process;

3) такие системы дают координаты, но не ориентацию робота;3) such systems give the coordinates, but not the orientation of the robot;

4) ориентация роботов происходит по предопределенным координатам, а не реальному окружению робота (так, если появится новое стационарное или движущееся препятствие (собака, ребенок), то система его не обнаружит);4) the orientation of robots occurs at predetermined coordinates, and not the real environment of the robot (so, if a new stationary or moving obstacle (dog, child) appears, the system will not detect it);

5) такие системы не способны распознать плохо покошенные из-за погрешностей участки и исправить их целенаправленно;5) such systems are not able to recognize areas that are badly mown because of errors and correct them purposefully;

6) с использованием DGPS или GPS сложно организовать взаимную координацию группы роботов, которые не знают своего взаимного положения и должны иметь сложную систему взаимного обнаружения и обмена сигналами;6) using DGPS or GPS is difficult to organize the mutual coordination of a group of robots who do not know their mutual position and must have a complex system of mutual detection and exchange of signals;

7) спутниковые системы имеют высокую себестоимость.7) satellite systems have a high cost.

Многие из этих проблем решил бы видеонавигатор, установленный на роботе. Но такое решение способно обеспечить ограниченную зону видимости для навигатора, которую можно расширить лишь установкой на роботе большого количества камер с широкой зоной обзора, что значительно усложняет систему. Кроме того, возникает необходимость установки ряда хорошо различимых наземных меток, по которым такая система могла бы ориентироваться. Естественные природные метки не всегда имеют эти свойства, поэтому нужно явно пометить наземными метками контролируемую территорию. Но взаимная координация роботов и в этом варианте остается нерешенной проблемой. Для ее решения необходимо создание сложной системы технического зрения, которая может позволить реализовать децентрализованную систему распознавания образов на каждом роботе. Децентрализованная система управления совместной деятельностью роботов многократно сложнее и дороже одной централизованной.Many of these problems would be solved by a video navigator mounted on a robot. But such a solution can provide a limited visibility zone for the navigator, which can be expanded only by installing a large number of cameras with a wide field of view on the robot, which greatly complicates the system. In addition, there is a need to install a number of well-distinguishable land marks by which such a system could be oriented. Natural natural labels do not always have these properties, so you need to clearly mark the controlled territory with land marks. But the mutual coordination of robots in this version remains an unsolved problem. To solve it, it is necessary to create a complex system of technical vision, which may allow the implementation of a decentralized pattern recognition system on each robot. The decentralized control system for the joint activity of robots is many times more complicated and more expensive than one centralized one.

На современном уровне развития техники известен патент на полезную модель №131276 «Устройство для координации автоматизированных устройств», опубликованный 20.08.2013, патентная заявка №2012147923 «Способ навигации и совместной координации автоматизированных устройств», опубликованная в 20.05.2014. В отличие от систем, использующих GPS навигаторы, в этом способе перед началом работы робота над контролируемой территорией размещают устройство слежения (одну или несколько камер), причем места и высота подвеса выбирается из условия совместного обзора ими всей контролируемой территории. Т.е. в отличие от GPS систем, которые размещаются независимо от целей координации роботов, устройства слежения размещают именно для удобства координирования роботов. Одновременно, этот способ решает и проблемы GPS, связанные с экранирование и переотражением сигналов от спутников. Следует отметить, что спутники GPS не являются окружением или устройствами слежения за роботами, координаты которых необходимо определить. Наоборот, сами роботы являются устройствами слежения за спутниками GPS, и координаты роботов могут определяться с помощью GPS только на самом роботе и только в том случае, если в его доступной зоне космического пространства находятся одновременно три, либо белее спутников системы GPS. В указанном прототипе эффективность в определении координат (пространственных и угловых) робота достигается за счет использования находящегося сверху устройства слежения (летательное или расположенное на вышке), которое может быть:At the present level of development of technology, a patent for utility model No. 131276 “Device for coordinating automated devices”, published on 08/20/2013, patent application No. 2012147923 “Method of navigation and joint coordination of automated devices”, published on 05/20/2014, is known. Unlike systems that use GPS navigators, in this way, before starting the work of a robot on a controlled territory, a tracking device is placed (one or more cameras), and the location and height of the suspension is selected from the condition of their joint review of the entire controlled territory. Those. Unlike GPS systems, which are located independently of the coordination goals of robots, tracking devices are placed precisely for the convenience of coordinating robots. At the same time, this method also solves GPS problems related to screening and re-reflection of signals from satellites. It should be noted that GPS satellites are not the environment or tracking devices for robots, the coordinates of which must be determined. On the contrary, the robots themselves are tracking devices for GPS satellites, and the coordinates of robots can be determined using GPS only on the robot itself and only if there are three or more of the GPS satellites in its available space zone. In the specified prototype, the effectiveness in determining the coordinates (spatial and angular) of the robot is achieved through the use of a tracking device on top (flying or located on the tower), which can be:

1. БПЛА,1. UAV

2. вышкой-антенной,2. tower antenna

3. высотной привязной платформой непрерывного наблюдения (привязные аэростатические дирижабли или шары-зонды),3. high-altitude tethered platform for continuous observation (tethered aerostatic dirigibles or balloons),

4. привязные аэродинамические винтокрылые за счет подводимой к винтам электрической энергии (аналогичные привязным вертолетным платформам Hovermast-100 компании Skysapience),4. tethered aerodynamic rotary-winged due to electrical energy supplied to the screws (similar to Skysapience tethered helicopter platforms),

5. привязные винтокрылые летательные аппараты с аэродинамической разгрузкой за счет энергии высотного ветра (авторотация), который всегда присутствует на большой высоте (около 4 м/с на высоте 100 м, Фиг. 1), например, привязные автожиры и гиропланы (аналогичные привязным автожирам Fa330, используемыми во времена второй мировой войны немцами).5. tethered rotary-wing aircraft with aerodynamic unloading due to high-altitude wind energy (autorotation), which is always present at high altitude (about 4 m / s at an altitude of 100 m, Fig. 1), for example, tethered autogyros and gyroplanes (similar to tethered autogyros Fa330, used during the Second World War by the Germans).

Однако каждый из этих методов имеет недостатки:However, each of these methods has disadvantages:

1) БПЛА дороги и сложны для управления и расчета, имеют ограниченное время непрерывного наблюдения,1) UAVs are expensive and difficult to control and calculate, have a limited time of continuous observation,

2) вышки сложны в установке и размещении или переустановке,2) the towers are difficult to install and place or reinstall,

3) привязные аэростатические дирижабли или шары-зонды требуют сложного механизма накачки и неудобны для стабилизации,3) tethered aerostatic airships or balloons require a complex pumping mechanism and are inconvenient for stabilization,

4) привязные аэродинамические винтокрылые требуют много энергии,4) tethered aerodynamic rotary wings require a lot of energy,

5) привязные автожиры и гиропланы не летают в отсутствии ветра.5) tethered autogyros and gyroplanes do not fly in the absence of wind.

Техническая задачаTechnical task

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание способа эффективной координации роботов на основе использования расположенных на вышках или летательных аппаратах устройств слежения за роботами и их окружением на контролируемой территории, включая естественные и искусственные метки. Технический результат совпадает с технической задачей.The technical challenge that this invention is directed to is to create a method for effective coordination of robots based on the use of tracking devices for robots and their surroundings in a controlled area, including natural and artificial tags, located on towers or aircraft. The technical result is the same as the technical problem.

Раскрытие изобретенияDISCLOSURE OF INVENTION

Для решения указанной задачи предложен способ навигации и совместной координации одного или нескольких роботов, размещенных на контролируемой территории, предполагающий использование по меньшей мере одного устройства слежения за роботами и их окружением, при этом устройства слежения расположены на одной или нескольких подвесных платформах, представляющих собой роторные устройства, способные работать в режимах а) автожира за счет ветра, б) ветряного двигателя, получая энергию от ветра, в) вертолета, получая энергию с наземного заряжающего устройства, естественные или искусственные метки, используют центральный блок расчета, на который поступает информация со всех устройств слежения, для определения координат и ориентации роботов, границ контролируемой и обработанной территорий и препятствий, переключают режимы работы подвесной платформы, представляющей собой роторное устройство, а) в режим ветряного двигателя, заряжая аккумуляторы наземного питающего устройства, когда есть ветер и нет необходимости обработки территории, б) в режим автожира или одновременно автожира и ветряного двигателя, заряжая аккумуляторы, когда есть ветер, и есть необходимость обработки территории, в) в режим вертолета, когда нет ветра, и есть необходимость обработки территории, за счет аккумуляторов.To solve this problem, a method of navigation and joint coordination of one or more robots located in a controlled area, involving the use of at least one tracking device for robots and their surroundings, with tracking devices located on one or more overhead platforms, which are rotor devices. capable of operating in modes a) of an autogyro due to wind, b) a wind turbine, receiving energy from the wind, c) a helicopter, receiving energy from ground charging its devices, natural or artificial marks, use the central calculation unit, which receives information from all tracking devices, to determine the coordinates and orientation of robots, the boundaries of the monitored and processed territories and obstacles, switch the operating modes of the suspension platform, which is a rotor device, a) in the wind turbine mode, charging the batteries of the ground supply device when there is wind and there is no need to treat the territory, b) in the autogyro mode or at the same time autogyro and a wind turbine, charging the batteries when there is a breeze, and there is a need to treat the territory, c) in the helicopter mode, when there is no wind, and there is a need to treat the territory, at the expense of batteries.

При реализации способа центральный блок расчета могут размещать либо на подвесной платформе, либо на наземном заряжающем устройстве, либо на самом роботе.When implementing the method, the central calculation unit can be placed either on a suspension platform, or on a ground charging device, or on the robot itself.

При реализации способа крепят подвесную платформу, представляющую собой роторное устройство, к наземному заряжающему устройству или непосредственно к роботу.When implementing the method, the suspension platform, which is a rotor device, is attached to a ground charging device or directly to the robot.

При реализации способа, на земле или на самих роботах можно установить устройства слежения, и эта информация также должна поступать на систему управления.When implementing the method, on the ground or on the robots themselves, you can install tracking devices, and this information must also come to the control system.

При реализации способа можно вырабатывать энергию за счет солнечных батарей, установленных на подвесных платформах, земле или на роботах и использовать ее для зарядки соответствующих аккумуляторов, или подводить к роботам или подвесным платформам для полета в режиме вертолета.When implementing the method, it is possible to generate energy using solar batteries installed on the overhead platforms, on the ground or on the robots and use it to charge the corresponding batteries, or bring them to the robots or the overhead platforms for flying in helicopter mode.

При реализации способа используют энергию от подвесных платформ, представляющих собой роторные устройства, которая вырабатывается за счет высотного ветра (авторотации) для создания аэродинамической разгрузки или для зарядки аккумуляторов, или для питания роботов, или для полета в режиме вертолета.When implementing the method, energy is used from suspended platforms, which are rotary devices that are generated by high altitude wind (autorotation) to create aerodynamic unloading or to charge batteries, or to power robots, or to fly in helicopter mode.

Платформа, представляющая собой роторное устройство, может также использоваться как дрон-охранник для дома или участка.The platform, which is a rotary device, can also be used as a drone guard for the house or site.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1 изображена диаграмма зависимости силы ветра от высоты для разных типов местности: городской, поселковой и сельской.FIG. 1 shows a diagram of the dependence of wind power on the height for different types of terrain: urban, township and rural.

На фиг. 2 изображены варианты реализации решения. При этом используются следующие обозначения: привязной беспилотный летательный аппарат (привязной БПЛА) 1, зарядное и управляющее устройство 2 с камерой (камерами) 3; метки на земле 4 и на роботе 5; естественный ориентир - куст 6.FIG. 2 shows the embodiments of the solution. The following designations are used: tethered unmanned aerial vehicle (tethered UAV) 1, charger and control device 2 with camera (s) 3; tags on earth 4 and on robot 5; natural landmark - bush 6.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Для решения поставленной задачи предложен способ навигации и совместной координации одного или нескольких роботов, размещенных на контролируемой территории, путем формирования маршрутизации каждого робота по информации о координатах препятствий, естественных или искусственных меток, границ уже обработанной территории, границ контролируемой территории и всех роботов на этой территории.To solve the problem, a method of navigation and joint coordination of one or several robots located in the controlled area is formed by forming the routing of each robot according to the information on the coordinates of obstacles, natural or artificial marks, the boundaries of the already treated territory, the borders of the controlled territory and all robots in this territory .

Способ предполагает, что перед началом работы системы, с целью обеспечения работы роботов на контролируемой территории, над этой территорией размещают одну или несколько подвесной платформ с устройством слежения, При этом по крайней мере одна из упомянутых подвесных платформ выполнена в виде роторного устройства, которое способно работать в режиме автожира за счет набегающего ветра, в режиме ветряного двигателя, получая энергию от набегающего ветра, и в режиме вертолета, получая энергию от наземного заряжающего устройства.The method assumes that before starting the operation of the system, in order to ensure the operation of robots in the controlled area, one or more suspended platforms with a tracking device are placed over this territory. At least one of the mentioned suspended platforms is designed as a rotary device that is capable of operating in the autogyro mode due to the oncoming wind, in the wind turbine mode, receiving energy from the oncoming wind, and in helicopter mode, receiving energy from the ground charging device.

Причем, когда есть ветер и нет необходимости обработки территории, подвесная платформа работает в режиме ветряного двигателя, заряжая аккумуляторы. Когда есть ветер и есть необходимость обработки территории, подвесная платформа работает в режиме автожира или одновременно автожира и ветряного двигателя, заряжая аккумуляторы. Когда нет ветра и есть необходимость обработки территории, подвесная платформа работает в режиме вертолета за счет энергии аккумуляторов.Moreover, when there is wind and there is no need for territory processing, the suspension platform works in the wind turbine mode, charging the batteries. When there is wind and there is a need for tillage, the suspended platform works in the mode of an autogyro or an autogyro and a wind turbine at the same time, charging the batteries. When there is no wind and there is a need to treat the area, the overhead platform operates in helicopter mode due to the energy of the batteries.

Причем централизованная система снабжена центральным блоком расчета, который расположен либо на подвесной платформе, либо на земле, либо на наземном заряжающем устройстве, либо на роботе, выполненным с возможностью определения координат, ориентации элементов системы и формирования управляющих команд на основе информации, полученной от всех описанных выше устройств.Moreover, the centralized system is equipped with a central calculation unit, which is located either on a suspension platform, or on the ground, or on a ground charging device, or on a robot capable of determining the coordinates, orientation of the system elements and generating control commands based on information obtained from all the described above devices.

Таким образом, во всех описанных вариантах при реализации данного изобретения создается централизованная система управления роботами и, именно за счет этого, повышается точность определения их координат (пространственных и угловых).Thus, in all the described embodiments, the implementation of this invention creates a centralized control system for robots and, precisely because of this, the accuracy of determining their coordinates (spatial and angular) is improved.

Использование подвесных платформ, представляющих собой роторные устройства, с устройствами слежения, которые могут работать в трех разных режимах: режиме автожира, режиме ветряного двигателя, режиме вертолета, позволяет обеспечивать эффективную координацию роботов и наблюдения за их окружением, включая естественные и искусственные метки. Использование описанных трех режимов позволяет дополнять каждый и компенсировать недостатки каждого отдельно взятого режима.The use of suspended platforms, which are rotary devices, with tracking devices that can operate in three different modes: autogyro mode, wind engine mode, helicopter mode, allows for effective coordination of robots and monitoring their surroundings, including natural and artificial tags. Using the described three modes allows you to complement each and compensate for the shortcomings of each individual mode.

Способ поясняется на фиг. 2, где изображены три возможных варианта (а, б, в) реализации предложенного способа. На подвесной платформе стоят фиксированные камеры охвата всей нижней полусферы. Это дешевле одной управляемой камеры, а проводной канал связи (оптоволокно или витая пара) надежен и емок. Можно разместить несколько камер, как на привязной платформе, так и на ее подвесе - на необходимой малой высоте. Подвесные платформы крепятся к земле (фиг. 2а), или к наземному заряжающему устройству, предназначенному для аккумуляции и выдачи энергии (фиг. 2б), или непосредственно к одному из роботов на контролируемой территории (фиг. 2в).The method is illustrated in FIG. 2, where three possible variants (a, b, c) of the proposed method are shown. On a hanging platform there are fixed cameras covering the entire lower hemisphere. It is cheaper than one controlled camera, and the wired communication channel (optical fiber or twisted pair) is reliable and capacious. You can place several cameras, both on a tethered platform, and on its suspension - at the required low height. Suspended platforms are attached to the ground (Fig. 2a), or to a ground-based charging device designed for the accumulation and release of energy (Fig. 2b), or directly to one of the robots in a controlled area (Fig. 2c).

Энергия по предложенному способу может дополнительно вырабатываться и за счет солнечных батарей, установленных на подвесной платформе, на земле или на роботах.The energy of the proposed method can additionally be generated by solar panels installed on a suspension platform, on the ground or on robots.

В предлагаемом решении может использоваться как относительное (дифференциальное) видеопозиционирование роботов относительно участка, так и относительно летательного аппарата (вышки). Для координации работы роботов с летательного аппарата (вышки) не всегда нужно знать координаты самой подвесной платформы с устройством слежения. Возможно точное (относительное) позиционирование роботов относительно 3 и более специальных меток, фиксированных наземных объектов и других наземных роботов.In the proposed solution can be used as a relative (differential) video positioning of robots relative to the site, and relative to the aircraft (tower). To coordinate the work of robots from an aircraft (tower), it is not always necessary to know the coordinates of the most suspended platform with a tracking device. Perhaps accurate (relative) positioning of robots relative to 3 or more special tags, fixed ground objects and other ground robots.

Точные координаты подвесной платформы не является достаточным для точного определения координат наземных роботов. Однако эти координаты (положение и ориентация) могут потребоваться для коррекции проекционных искажений полученных изображений.The exact coordinates of the suspension platform is not sufficient for accurate determination of the coordinates of ground robots. However, these coordinates (position and orientation) may be required to correct the projection distortion of the resulting images.

Возможно пассивное видеонаблюдение при естественном и искусственном освещении. Всепогодность обеспечивает инфракрасное и радиолокационное зрение, пассивные отражатели и активные инфракрасные метки, инфракрасные светодиоды и пр.Perhaps passive video surveillance with natural and artificial lighting. Infrared and radar vision, passive reflectors and active infrared tags, infrared LEDs, etc. provide all-weather performance.

Использование нескольких камер наблюдения над контролируемой территорией (разные комбинации фиксированных и на привязных высотных платформах) повышают надежность, стереоскопическую точность позиционирования, устраняет мертвые зоны (например за и под деревьями).The use of multiple surveillance cameras over a controlled area (different combinations of fixed and tethered high-altitude platforms) increases the reliability, stereoscopic positioning accuracy, eliminates dead zones (for example, behind and under the trees).

Для повышения точности на роботе и на его заряжающем устройстве, на самой земле можно установить легко различимые сверху метки.To improve accuracy on the robot and on its charging device, on the ground itself can be set easily visible marks on top.

Центральный блок расчета, на который поступает информация со всех устройств слежения, определяет координаты и ориентацию контролируемого по меньшей мере одного робота (как относительное (дифференциальное) видеопозиционирование роботов относительно участка, так и относительно устройств (камер) слежения, и, если необходимо, определяет координаты и ориентацию устройств слежения. Причем упомянутый блок выполнен с возможностью передачи управляющих команд и сигналов (в том числе и RF) на роботы, на устройства слежения, на зарядные устройства, а также обеспечивает возможность обменауправляющими и информационными сигналами между ними.The central calculation unit, which receives information from all tracking devices, determines the coordinates and orientation of the monitored at least one robot (both relative (differential) video positioning of robots relative to the site, and relative to tracking devices (cameras), and, if necessary, determines the coordinates and orientation of tracking devices. Moreover, said block is configured to transmit control commands and signals (including RF) to robots, to tracking devices, to charging devices, and also provides the possibility of exchanging control and information signals between them.

Если роботов несколько, то их координация проста - камеры видят всех одновременно, и единая компьютерная система, получающая эту информацию, координирует их взаимное движение. Задать границы контролируемой территории для роботов (например, границу покоса для газонокосилки) можно, обозначив границы на экране компьютерной системы по изображению участка местности (например, при помощи стрелки мыши, или нарисовать сенсорным карандашом или пальцем на экране).If there are several robots, then their coordination is simple - the cameras see everyone at the same time, and a single computer system that receives this information coordinates their mutual movement. You can set the boundaries of the controlled area for robots (for example, the mowing line for the lawn mower) by marking the boundaries on the computer system screen according to the image of the terrain (for example, using the mouse arrow, or draw with a touch pencil or finger on the screen).

Система, реализованная по приложенному способу, работает следующим образом: перед началом работы системы размещают, по меньшей мере, одного робота на контролируемой территории (например, на газоне). Перед началом работы робота над контролируемой территорией размещают устройства слежения (одну или несколько камер) на подвесных платформах или на вышках, причем места и высота подвеса выбираются из условия обеспечения ими обзора всей контролируемой территории.The system, implemented by the applied method, works as follows: before starting the system, at least one robot is placed in a controlled area (for example, on a lawn). Before the robot starts working on the controlled territory, tracking devices (one or several cameras) are placed on the overhead platforms or on the towers, and the places and height of the suspension are selected from the condition that they provide an overview of the entire controlled area.

Также возможно, что устройство слежения в начале работы расположено на земле или на одном из роботов, а затем в процессе работы может взлетать, летать или садиться на вышки для наблюдения за роботами на контролируемой территории.It is also possible that the tracking device at the beginning of work is located on the ground or on one of the robots, and then in the process of work may take off, fly or land on the towers to observe the robots in a controlled area.

Можно также разместить устройства слежения за привязными платформами на земле и на роботах, что позволяет определить взаимное положение и ориентацию устройств слежения на подвесных платформах и роботов, а также более точно определить угол вращения робота и найти положение робота в мертвых зонах камер (под навесами или под деревьями) путем ориентации по потолку навесов или листвы деревьев, видимых сверху над роботом.You can also place tracking devices for tethered platforms on the ground and on robots, which allows you to determine the relative position and orientation of tracking devices on suspended platforms and robots, as well as more accurately determine the angle of rotation of the robot and find the position of the robot in the dead zones of the cameras (under canopies or under trees) by targeting roofing of the sheds or foliage of trees visible from above above the robot.

Кроме того, вместо видимого сигнала можно использовать и другие участки спектра. Причем, сигнал может быть не только естественным, но и сгенерированным роботом или устройством на камере или в иной точке пространства. Можно использовать звуковые, ультразвуковые сигналы, радиолокацию, сенсорные датчики и метки (например, запаховые или химические сигналы или радиоактивность, немного превышающую фоновый уровень (кремниевые пластины, например)).In addition, instead of the visible signal, you can use other parts of the spectrum. Moreover, the signal can be not only natural, but also generated by a robot or a device on a camera or at another point in space. You can use audible, ultrasonic signals, radar, sensory sensors and tags (for example, smell or chemical signals or radioactivity that slightly exceeds the background level (silicon plates, for example)).

Используемая в предложенном способе система наблюдения, способна обнаруживать возникшие препятствия или движущиеся объекты, способна определять степень и качество покоса травы. Она проста в реализации и имеет низкую себестоимость.Used in the proposed method, the observation system, capable of detecting obstacles or moving objects, is able to determine the degree and quality of grass mowing. It is easy to implement and has a low cost.

Предложенный способ можно использовать для широкого класса роботов: автоматизированные газонокосилки, внутрикомнатные роботы-уборщики, трактора, снегоуборочные, мусороуборочные, поливальные машины, машины для перевозки людей и грузов, сельскохозяйственные машины, коммунальная техника, транспорт и прочее. Предложенный способ можно использовать для внеземных роботов на других планетах, например, для марсоходов.The proposed method can be used for a wide range of robots: automated lawn mowers, indoor cleaning robots, tractors, snow removal, garbage, watering machines, vehicles for transporting people and goods, agricultural machinery, municipal equipment, transport and so on. The proposed method can be used for extraterrestrial robots on other planets, for example, for rovers.

Система легко укладывается в рамки «умного» дома или даже «умного» города, позволяя координировать одновременно много действий роботов и других объектов управления, а также решать сразу много задач -например, не только навигации, но и распознавания.The system easily fits into the framework of a “smart” home or even a “smart” city, allowing you to coordinate many actions of robots and other control objects at the same time, as well as solve many tasks at once — for example, not only navigation, but also recognition.

Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, описание изобретения следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.The invention has been disclosed above with reference to a specific embodiment. Other embodiments of the invention that do not change its essence as disclosed in the present description may be obvious to those skilled in the art. Accordingly, the description of the invention should be considered limited in scope only by the following claims.

Claims (5)

1. Способ навигации и взаимной координации роботов, предназначенных для совместной работы на контролируемой территории, включающий использование системы управления роботами, имеющей по меньшей мере одно устройство слежения за роботами, отличающийся тем, что располагают устройства слежения за роботами на подвесных платформах в виде роторных устройств, имеющих возможность работы в режиме автожира или ветряного двигателя, получающих энергию от ветра, или в режиме вертолета, получающего энергию от наземного заряжающего устройства, используют центральный блок расчета координат роботов, координат препятствий, границ контролируемой территории и обработанной территории на основе координат естественных и искусственных меток для передачи управляющих команд на роботы и на устройства слежения для обмена управляющими и информационными сигналами между ними, при этом переключают режим подвесных платформ при наличии ветра и при отсутствии необходимости обработки контролируемой территории роботами в режим ветряного двигателя, который обеспечивает зарядку аккумулятора наземного заряжающего устройства, при наличии ветра и при необходимости обработки контролируемой территории роботами – в режим автожира или одновременно автожира и ветряного двигателя, который обеспечивает зарядку аккумулятора наземного заряжающего устройства, а при отсутствии ветра и при необходимости обработки контролируемой территории роботами - в режим вертолета путем использования энергии аккумуляторов наземного заряжающего устройства.1. The method of navigation and mutual coordination of robots designed to work together in a controlled area, including the use of a robot control system having at least one robot tracking device, characterized in that the robot tracking devices are located on the overhead platforms in the form of rotary devices, having the ability to operate in an autogyro or wind turbine mode, receiving power from the wind, or in helicopter mode, receiving power from a ground charging device, The central unit for calculating the coordinates of the robots, the coordinates of the obstacles, the boundaries of the controlled territory and the processed territory is based on the coordinates of natural and artificial marks for transmitting control commands to the robots and tracking devices for exchanging control and information signals between them, while switching the mode of the suspended platforms in the presence of the wind and in the absence of the need to process the controlled area by robots in the wind turbine mode, which provides for charging the battery in the presence of wind and, if necessary, the controlled territory is processed by robots into an autogyro mode or an autogyro and wind turbine at the same time, which charges the battery of a ground charging unit, and if there is no wind and if the controlled territory needs to be processed by robots, into a helicopter mode by using energy battery ground charging device. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что центральный блок расчета размещают на подвесной платформе, или на земле, или на наземном заряжающем устройстве, или на роботе.2. The method according to p. 1, characterized in that the central unit of calculation is placed on a suspension platform, or on the ground, or on a ground charging device, or on a robot. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подвесную платформу закрепляют на наземном заряжающем устройстве или на самом роботе.3. The method according to p. 1, characterized in that the suspension platform is fixed on the ground charging device or on the robot itself. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют энергию солнечных батарей, установленных на подвесных платформах, или на земле, или на наземном заряжающем устройстве, или на роботах, в качестве энергии для зарядки аккумуляторов или для полета в режиме вертолета.4. The method according to p. 1, characterized in that they use the energy of solar panels mounted on an overhead platform, or on the ground, or on a ground-level charging device, or on robots, as energy to charge batteries or to fly in helicopter mode. 5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что используют энергию от подвесных платформ, представляющих собой роторные устройства, для создания аэродинамической разгрузки, зарядки аккумуляторов, питания заражающих устройств роботов или для полета в режиме вертолета, которую вырабатывают посредством набегающего потока воздуха.5. A method according to any one of claims. 1-4, characterized in that they use energy from suspended platforms, which are rotary devices, for creating aerodynamic unloading, charging batteries, powering infecting devices of robots or for flying in helicopter mode, which is generated by air flow.
RU2015121583A 2015-06-05 2015-06-05 Method for coordination of ground-based mobile automated devices using single centralized control system RU2691788C2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015121583A RU2691788C2 (en) 2015-06-05 2015-06-05 Method for coordination of ground-based mobile automated devices using single centralized control system
PCT/RU2015/000773 WO2016195532A1 (en) 2015-06-05 2015-11-13 System and method for coordinating terrestrial mobile automated devices
EP15894383.7A EP3300842B1 (en) 2015-06-05 2015-11-13 System and method for coordinating terrestrial mobile automated devices
US15/576,859 US20180329412A1 (en) 2015-06-05 2015-11-13 System and method for coordinating terrestrial mobile automated devices

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015121583A RU2691788C2 (en) 2015-06-05 2015-06-05 Method for coordination of ground-based mobile automated devices using single centralized control system

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2015121583A RU2015121583A (en) 2016-12-27
RU2015121583A3 RU2015121583A3 (en) 2019-01-24
RU2691788C2 true RU2691788C2 (en) 2019-06-18

Family

ID=57759383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015121583A RU2691788C2 (en) 2015-06-05 2015-06-05 Method for coordination of ground-based mobile automated devices using single centralized control system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2691788C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2800212C1 (en) * 2022-11-24 2023-07-19 Общество с ограниченной ответственностью "Системы Точного Земледелия" Automated system for introducing consumables during field agricultural works

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112485811B (en) * 2020-11-03 2023-09-08 中国直升机设计研究所 Method for measuring movement of outer hanging object of helicopter

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2119172C1 (en) * 1992-12-17 1998-09-20 Тома Юбер Method of remote control over unmanned underwater craft and device for its implementation
RU2342284C2 (en) * 2007-01-26 2008-12-27 Сергей Юрьевич Козьяков Complex for aviation chemical works
CN103249386A (en) * 2010-12-09 2013-08-14 利拉·班奈迪特·哈比彻 Device for multisensory stimulation
RU2012147923A (en) * 2012-11-12 2014-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "ТРАНЗИСТ ВИДЕО" METHOD FOR NAVIGATION AND JOINT COORDINATION OF AUTOMATED DEVICES

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2119172C1 (en) * 1992-12-17 1998-09-20 Тома Юбер Method of remote control over unmanned underwater craft and device for its implementation
RU2342284C2 (en) * 2007-01-26 2008-12-27 Сергей Юрьевич Козьяков Complex for aviation chemical works
CN103249386A (en) * 2010-12-09 2013-08-14 利拉·班奈迪特·哈比彻 Device for multisensory stimulation
RU2012147923A (en) * 2012-11-12 2014-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "ТРАНЗИСТ ВИДЕО" METHOD FOR NAVIGATION AND JOINT COORDINATION OF AUTOMATED DEVICES

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2800212C1 (en) * 2022-11-24 2023-07-19 Общество с ограниченной ответственностью "Системы Точного Земледелия" Automated system for introducing consumables during field agricultural works

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015121583A3 (en) 2019-01-24
RU2015121583A (en) 2016-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2905881T3 (en) Unmanned aerial vehicle operation method and device
US11834173B2 (en) Anchored aerial countermeasures for rapid deployment and neutralizing of target aerial vehicles
EP3119178B1 (en) Method and system for navigating an agricultural vehicle on a land area
EP2772814B1 (en) Tree metrology system
EP2177965B1 (en) High integrity coordination for multiple off-road machines
CN110262534A (en) A kind of unmanned plane tracking and intercepting system and method for low slow Small object
Stefas et al. Vision-based monitoring of orchards with UAVs
CN106919178A (en) A kind of plant protection unmanned plane autonomous flight Path Optimize Installation and its optimization method
CN207319070U (en) A kind of plant protection unmanned plane autonomous flight Path Optimize Installation
CN101968913B (en) Flame tracing method for forest fire area
EP3300842B1 (en) System and method for coordinating terrestrial mobile automated devices
CN107479554A (en) Figure air navigation aid is built in robot system and its open air
Moeller et al. Autonomous navigation of an agricultural robot using RTK GPS and Pixhawk
CN206057975U (en) A kind of fault avoidnig device and plant protection unmanned plane
KR20160082773A (en) Drone for aviation disaster prevention
CN107783544A (en) A kind of method for controlling single rotor plant protection unmanned plane avoidance flight
CN109270949A (en) A kind of UAV Flight Control System
CN109696920B (en) Work device, and control method and device thereof
WO2020165027A1 (en) Unmanned aerial vehicle
RU2691788C2 (en) Method for coordination of ground-based mobile automated devices using single centralized control system
EP3761136B1 (en) Control device, mobile body, and program
CN104503465A (en) Method for inspecting power transmission lines on hillside by using unmanned plane
WO2022269078A1 (en) Multi-device agricultural field treatment
Hameed et al. Task and motion planning for selective weed conrol using a team of autonomous vehicles
Ehrenfeld et al. Visual navigation for airborne control of ground robots from tethered platform: creation of the first prototype

Legal Events

Date Code Title Description
HE9A Changing address for correspondence with an applicant