SE524359C2 - Robotrengöringssystem som använder ett mobilt kommunikationsnätverk - Google Patents

Description

30 35 524 359 2 och att utföra underhåll på denna såsom att ersätta förslitna delar och att fylla på material, som behövs för robotens arbetsuppgifter. Dessutom utför rengöringsorgan i stationen rengöring och desinfektion av roboten.

I EP 1091273 A2 beskrivs en mobil robot och en metod att styra denna. Roboten innefattar medel för fn' fórflyttning, en mikrofon, en högtalare, en mobiltelefon och en röstanalysmodul inrättad att tolka röststymingssignaler mottagna via mobiltelefonen för att styra robotens förflyttning. Mikrofonen är ansluten till modulen fór röstanalys och tillåter en operatör inom mikrofonens hörhåll att styra roboten med hjälp av vokala order.

När någon rengör en plats med en dammsugare, kräver det en mängd arbete av denna, eftersom användaren själv måste flytta dammsugaren.

Följaktligen har en rengöringsrobot utvecklats som kan rengöra genom att röra sig fritt så länge som ett rengöringskommando avges. Dessutom har en mobil robot med mer funktioner för förhindrande av katastrofer såsom stöld studerats kontinuerligt.

Fig. 1 är ett blockdiagram av en konventionell rengöringsrobot.

Refererande till fig. 1 har rengöringsroboten en drivande enhet 40 för att flytta en robotkropp, en hinderdetekterande enhet 30 för att detektera ett hinder på en väg där rengöringsroboten rör sig, en det egna läget detekterande enhet 20 fór att känna igen föreliggande position för rengöringsroboten, en dammsugande enhet 50 för rengöring av ett golv, ett strömförsörjningsaggregat 70 för lagring och laddning av effekt erforderlig för var och en av enhetema och en styrenhet 60 för att styra var och en av enhetema. Dessutom har rengöringsroboten en fjärrstyrningsmottagande enhet 10 för att styra start och stopp av rengöringsroboten på avstånd. Den självpositionerande identifieringsenheten 20 och den hinderdetekterande enheten 40 har var sin bildbehandlingspanel 22, 23 och kameror 21, 31 för att identifiera den egna positionen och detektera hinder.

Rengöringsroboten med ovanstående konstruktion initieras av styrenheten 60 när rengöringsoperationen beordras genom den fjärrstymingsmottagande enheten 10 och fotograferar med kameran 21 den egna positionen av den självpositionerande identifieringsenheten 20. Sedan sänder rengöringsroboten en fotograferad databild till bildbehandlingspanel 22 och låter behandla bilddata. Styrenheten 60 analyserar den aktuella positionen för rengöringsroboten genom att analysera bilddata sända från bildbehandlingspanelen 22. Därefter flyttar styrenheten 60 roboten genom att 10 15 20 25 30 35 524 359 3 skicka en styrsignal till motordrivande enheter 41a, 4lb fór motorerna 42a, 42b vid höger och vänster hjul 43b, 43a. Vid den här tidpunkten styr styrenheten 60 den drivande enheten 40 fór att undvika hinder medelst kameran 31 i den hinderdetekterande enheten 30 och ta emot databilden kodad i bildbehandlingspane- len 32. När rengöringsroboten flyttar till en motsvarande position, matar styrenheten 60 ut styrsigrialen till den dammsugande enheten 50 och till den drivande enheten 40 för att rotera och flytta robotkroppen så att rengöring utförs. Rengöringsroboten utför sedan rengöringsoperationen utmed en planlagd bana.

Rengöringsroboten fungerande enligt ovan kan undvika hinder placerade framför rengöringsroboten genom att utföra en identifiering av hindret med ett planlagt intervall under förflyttning för rengöring. Dessutom kan rengöringsroboten förflyttas till en önskad exakt position genom att genomföra självpositioneringsidentifieringen med planlagda intervall.

Dessutom använder rengöringsroboten en CCD (laddningskopplad komponent) för att känna igen den egna positionen och detektera hinder i färdvägen. Emellertid är mängden bilddata för den fotograferade bilden mycket stor, sålunda använder rengöringsroboten normalt en bilddataprocessor fór separat behandling av bilddata.

Emellertid är det vid en konventionell rengöringsrobot svårt att tillverka en kompakt rengöringsrobot eftersom var och en av bildbehandlingspanelema 22, 23 har bilddataprocessom installerad inuti rengöringsrobotens kropp.

Dessutom måste en användare befalla rengöringsroboten att rengöra insidan av ett omrâde, eftersom den konventionella rengöringsroboten endast kan styras på nära håll. Om användaren vill styra rengöringsroboten utanför området finns det inget sätt att styra rengöringsroboten.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett robotrengöringssystem som på långt avstånd styr en rengöringsoperation genom en mobil kommunikationstenninal och styr en rengöringsoperation på långt avstånd genom att behandla en databild fotograferad i rengöringsroboten via ett mobilt kommunikationsnätverk. 10 15 20 25 30 35 524 359 4 Uppfinningen definieras av det bifogade självständiga patentkravet. Utföringsfonner framgår av de bifogade osjälvständiga patentkraven samt av den följande beskrivningen och ritningama.

Således åstadkoms ett robotrengöringssystem, som använder ett mobilt kommunikationsnätverk.

Systemet omfattar i kombination: en mobil kommunikationsreläapparat och en rengöringsrobot.

Rengöringsroboten innefattar en drivenhet för förflyttning av ett robotunderrede, en den egna positionen igenkärmande enhet med en kamera och en sensor för igenkånning av en aktuell egen position, en hinderdetekterande enhet med en kamera och en sensor för detekterande av ett hinder, en dammsugarenhet för insamling av damm på ett golv, en mobil kommuníkationsmodul för överföring av en första mobil kommunikationssignal medelst den mobila kommunikationsreläapparaten, och en styrenhet för styrning av var och en av enheterna för förflyttning och rengöring motsvarande styrdata, som sänds från den mobila kommunikationsmodulen.

Systemet innefattar vidare en mobil kommunikationsterminal för att till rengöringsroboten via den mobila kommunikationsreläapparaten sända ett kommando för rengöringsrobotens drift; varvid rengöringsroboten är inrättad att utföra rengöring genom att fritt förflyttas på en plats baserat på styrdata, som sänds inkluderade i en andra mobil kommunikationssignal; och varvid den mobila kommunikationsreläapparaten är anordnad att ta emot den första mobila kommuni- kationssignalen utsänd från rengöringsroboten och den andra mobila kommunika- tionssignalen för att styra rengöringsroboten och vidarekoppla respektive mobila kommunikationssignal.

Styrenheten sänder driflavslutningsdata till den mobila kommunikationstenninalen när en operation avslutat i enlighet med sända styrdata.

Styrenheten sänder en bild fotograferad genom den självpositionerande identifieringsenhetens kamera och den hinderdetekterande enhetens kamera till den mobila vidarekopplande kommunikationsapparaten.

Det robotrengörande systemet innefattar vidare en bildbehandlingsserver för analysering av bilddata sända genom den mobila vidarekopplande kommu- nikationssignalsapparaten och skicka styrdata enligt det analyserade resultatet till den 10 15 20 25 30 35 524 359 5 rengörande roboten via den mobila vidarekopplande kommunikationsreläande apparaten.

Den bildbehandlande servern innefattar: ett gränssnitt för utbyte av data med den mobila vidarekopplande kommunikationsapparaten; en bildbehandlande enhet för behandling av bilddata sända via gränssnittet; en styrenhet för analysering av bilddata behandlade i den bildbehandlande enheten, skapande styrdata i enlighet med det analyserade resultatet, och mata ut styrdata till gränssnittet.

Här kan bildbehandlingsservems gränssnitt skicka bilddata via internet från den mobila vidarekopplande kommunikationsapparaten via en mobil kommunikationsreläbas.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Syftet med och egenskapema hos föreliggande uppfinning kommer att bli mer uppenbara genom beskrivningen av det föredragna utförandet av uppfinningen med hänvisning till de bifogade ritningama, på vilka: fig. 1 är ett blockschema visande en konventionell rengöringsrobot; fig. 2 är en vy schematiskt visande ett robotrengöringssystem användande ett mobilt kommunikationsnätverk enligt föreliggande uppfinning; fig. 3 är ett blockschema visande rengöringsroboten i fig. 2 och fig. 4 är ett blockschema visande en bildbehandlingsserver enligt fig. 2.

DETALJERAD BESKRIVNING Av DET FÖREDRAGNA UTFÖRANDET Nedan kommer det föredragna utförandet av föreliggande uppfinning att beskrivas i detalj med hänvisning till de bifogade figurerna.

Fig. 2 är en schematísk vy visande ett robotrengöringssystem enligt föreliggande uppfinning.

Hänvisande till fig. 2, innefattar robotrengöringssystemet en rengöringsrobot 100, en mobil kommunikationsreläapparat 200, en mobil kommunikationsapparat 400, och en bildbehandlande server 300. 10 15 20 25 30 35 524 359 Rengöringsroboten 100 skapar en databild från en installerad kamera och sänder bilddata till den mobila kommunikationsreläapparaten 200 som en första mobil kommunikationssignal. Rengöringsroboten 200 mottar också en andra mobil kommunikationssignal inkluderande styrdata från den mobila kommunikationsrelä- apparaten 200. Vidare, förflyttar rengöringsroboten 200 en robotkropp och utför en rengöringsoperation i enlighet med styrdata inkluderade i den andra mobila kom- munikationssignalen.

Den mobila kommunikationsreläapparaten 200 mottar de mobila kom- munikationssignalerna och skickar signalema vidare till en korresponderande appa- rat. De mobila kommunikationssignalema hänför sig till bilddata sända från ren- göringsroboten 100 respektive styrningen av rengöringsroboten sänd från den mo- bila kommunikationsterminalen 400 eller från bildbehandlingsservem 300.

Den mobila kommunikationsterminalen 400 överför ett arbetskommando till rengöringsroboten 100 via den mobila kommunikationsreläapparaten 200.

Bildbehandlingsservem 300 analyserar bilddata sända via den mobila kommunikationsreläapparaten 200, skapar styrdata i enlighet med det analyserade resultatet och överför styrdata till den mobila kommunikationsreläapparaten 200.

F ig. 3 är ett blockschema visande rengöringsroboten i enlighet med föreliggande uppfinning.

Med hänvisning till fig. 3 har rengöringsroboten 100: en drivenhet 110 för att förflytta robotkroppen; en självpositionerande igenkänningsenhet 120 med en kamera 121 och en sensor 122 för identifiering av en aktuell position för rengörings- roboten; en hinderdetekterande enhet 130 med en kamera 131 och en sensor 132 för att detektera ett hinder i en rörelsebana; en dammsugande enhet 1 15 för insamlande av damm på ett golv; en mobil kommunikationsmodul 140 för sändning efier konvertering av bilddata sända från den självpositionerande igenkänningsenheten 120 och den hinderdetekterande enheten 130 till den mobila kommunikationssigna- len och utmatning efler konvertering av den överförda mobila kommunikationssignalen till styrdata och en styranordning 150 för att styra var och en av enheterna för att förflytta och rengöra i enlighet med styrdata översända från den mobila kommunikationsmodulen 140. En skärmenhet 160 visar fel på rengöringsroboten 100 till omgivningen. Styranordningen 150 för rengöringsroboten 100 svarar i enlighet med styrningen av en apparat som kräver en operation genom 10 15 20 25 30 35 524 359 7 skapande av operationsslutförande data och sändande av data till den mobila kommunikationsmodulen 140 när den begärda operationen är slutförd. Dessutom har rengöringsroboten 100 en fjärrmanövreringsmottagande enhet 180 inrättad att tillåta styrenheten att svara på signaler för drivning, förflyttning, rengöring, och stopp av rengöringsroboten, som en användare överför med hjälp av en kortdistansfjärrkontroll på kort avstånd; olika sensorer (ej visade) för att skydda robotkroppen från att bli skadad i kollisioner och fall, detektering av hinder och igenkänning av den egna positionen. Dessutom innefattar rengöringsroboten 100 vidare en nätaggregatsenhet 170 för strömförsörjning till var och ett av enhetema och laddning av energin från en yttre laddare.

Här har den drivande enheten 1 10 motorer 1 1 lb, 1 l2b drivna av motordrivande enheter ll la, 1 l2b för att röra höger och vänster hjul. Den rengörande enheten 130 har också en fläktmotor 1 15b med en motordrivande enhet 1 l5a för att driva en sugfläkt (ej visad) för att suga in damm från golvet.

Dessutom är kameran 121 i den självpositionerande i genkânningsenheten 120 riktad mot taket och kameran 131 installerad i den hinderdetekterande enheten 130 är riktad mot en framsida av rengöringsroboten 100. Vidare har rengöringsroboten 100 också en kameraväljande enhet 190 för att selektivt manövrera kamerorna 121, 131 i den självpositionerande igenkärmingsenheten 120 och den hinderdetekterande enheten 130 enligt styrdata från styranordningen 150.

Fig. 4 är ett blockschema av den bildbehandlande servem 300 enligt föreliggande uppfinning.

Med hänvisning till Fig. 4, har den bildbehandlande servem 300; ett interface 310 för dataförbindning med den mobila kommunikationsreläapparaten 200; en bildbehandlande enhet 320 för kodande av bilddata sända genom interfacet 310; en styrenhet 350 för skapande av styrdata i enlighet med analyserade data från bilddata kodade genom den bildbehandlande enheten 320, och utmatning av styrdata genom interfacet 310.

Här kan interfacet 310 i den bildbehandlande servem 300 sända bilddata till intemet via en mobil kommunikationsreläbas frän den mobila kommunikationsreläapparaten 200 eller sända en RF signal direkt från kommunikationsreläapparaten 200.

Här nedan kommer funktionen hos rengöringsrobotsystemet vid användande av det mobila kommunikationsnätverket enligt föreliggande uppfinning att beskrivas. 10 15 20 25 30 35 524 359 8 Allra först, när driflsignalen överförs från en fjärrkontroll (ej visad) eller från den mobila kommunikationstenninalen 400 via den mobila kommuni- kationsreläapparaten 200, utför styranordningen 150 i rengöringsroboten 100 en initiering och använder den första kameran 121 iden självpositionerande igen- kärmingsenheten 120 för att avbilda taket ovanför den aktuella positionen. Sedan konverterar styranordningen 150 de genom avbildningen skapade bilddata till den mobila kommunikationssignalen via den mobila kommunikationsmodulen 140 och matar ut den mobila kommunikationssignalen till den mobila kommunikationsrelä- apparaten 200. Efler detta skickar den mobila kommunikationsreläapparaten 200, som mottar den mobila kommunikationssignalen från den mobila kommunikations- modulen 140 i rengöringsroboten 100 den mobila kommunikationssignalen vidare till den bildbehandlande servems 300 interface 310. När data sänds till interfacet 310, låter styrenheten 350 i bildbehandlingsservem 300 översända data kodas i den bildbehandlande enheten 320. Rengöringsroboten 100 kärmer igen den aktuella po- sitionen med hänvisning till kodade bilddata. När rengöringsrobotens 100 aktuella position känns igen, skapar styrenheten 350 av den bildbehandlande servern 300 styrdata för skapande av positionsförändringen av rengöringsroboten 100 från bilddata, och matar ut styrdatan till interfacet 310. Sedan, skickar den mobila kommunikationsreläapparaten 200 vidare kontrolldatan översänd från den bildbehandlande servern 300 för styming av rengöringsrobotens 100 positionsför- ändring till rengöringsrobot 100.

När styrdata sänds till rengöringsroboten 100, konverterar den mobila kommunikationsmodulen i rengöringsroboten 100 den överförda mobila kommuni- kationssignalen till styrdatan, och sänder styrdatan till styrenheten 150 i rengörings- roboten 100. Styrenheten 150 i rengöringsroboten 100 känner igen en position att flytta från överförda styrdata, matar ut styrsignalen till den motordrivande enheterna llla, 1 l2a för de högra och vänstra hjulen i enlighet med den igenkända positionen, och driver motorerna lllb, ll2b. Genom att göra så, ändrar rengöringsroboten 100 sitt läge. Vid detta tillfälle överför styrenheten 150 i rengöringsroboten 100 bilddata avseende den bana, utefier vilken rengöringsroboten 100 rör sig, via den mobila kommunikationsmodulen 140 genom att sända från kameran 131 till den bildbehandlande servem 300. Här styr styrenheten 150 i rengöringsroboten 100 kameravalsenheten 190 för överföring av bilddata skapade periodiskt med kameran 121 i den det egna läget igenkännande enheten 120. Dessutom låter styrenheten 150 i rengöringsroboten 100 sända bilddata åstadkomna av kameran 121 i den det egna läget igenkännande enheten 120. 10 15 20 25 30 35 524 359 “l Efter att Styrenheten 350 i den bildbehandlande servern 300 mottar bilddata från var och en av kamerorna 121, 131 i den hinderdetekterande enheten 130 och den det egna läget igenkännande enheten 120 skickar den genom den mobila kommunikationsreläapparaten 200, analyserar bilddata fotograferade med kameran 121 i den självpositionerande igenkärmingsenheten 120 och data fotograferade med kameran 131 i den hinderdetekterande enheten 130 och matar ut styrdata relaterade till förändringen i position.

När rengöringsroboten 100 förflyttar sig till en motsvarande plats genom att göra så, matar rengöringsrobotens 100 styrenhet 150 ut en slutförd förflyttningssignal, som meddelar slutförandet av förändringen i positionen genom den mobila kommunikationsmodulen 140. Styrenheten 350 i den bildbehandlande servem 300 som mottar signalen om slutförd förflyttning, känner igen att rengöringsrobotens 100 förflyttning är slutförd, skapar styrdata för att beordra rengöringsoperationen och matar ut styrdata till interfacet 310.

Efter att styrenheten 150 i rengöringsroboten 100 mottagit styrdatan för beordring av rengöringsoperationen från den mobila kommunikationsreläapparaten 200, driver den sedan fläktrnotom 1 15b genom utmatning av styrdata till den motordrivande enheten 1 l5a i den dammsugande enheten 115 i enlighet med styrdata för beordrande rengöringsoperationen sända via den mobila kommunikationsmodulen 140 och gör det möjligt för rengöringsroboten 100 att starta rengöringsoperationen från den aktuella positionen. Därefter roterar styrenheten 150 i rengöringsroboten 100 och förflyttar robotkroppen genom att mata ut styrdata till den drivande enheten 110, så att rengöringsoperationen kan utföras utmed den programmerade banan. Vid detta tillfälle fotograferar kameran 131 i den hinderdetekterande enheten 130 i följd fronten av rengöringsroboten 100 och sänder bilddatan till den bildbehandlande servem 300. Rengöringsroboten 100 mottar styrdata från den bildbehandlande servem 300.

Robotrengöringssystemet enligt föreliggande uppfinning såsom beskrivits ovan möjliggör att bilden tagen med kameroma 121, 131 installerade vid rengörings- roboten 100 behandlas i den bildbehandlande servem 300, som befinner sig på långt avstånd. Vidare kan användaren styra rengöringsroboten 100 på långt avstånd genom att använda den mobila kommunikationsapparaten 400. Därför kan robotren- göringssystemet enligt föreliggande uppfinning förbättra användningen av rengöringsroboten, efiersom användaren kan kontrollera rengöringsroboten 100 från långt avstånd genom användning av det mobila kommunikationsnätverket. Dessutom kan rengöringsroboten tillverkas mer kompakt, efiersom bildbehandlingskortet inte 524 359 /O behöver vara installerat i rengöringsroboten eftersom bilden bearbetas utanför rengöringsroboten och således reduceras även tillverkningskostnaden.

Så långt har det föredragna utförandet av den föreliggande uppfinningen illustrerats och beskrivits, Emellertid är föreliggande uppfinning inte begränsad till det här beskrivna föredragna utförandet, utan en yrkesman kan modifiera den föreliggande uppfinningen utan att förvränga meningen med den föreliggande uppfinningen enligt patentkraven.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 524 359 ll Patentkrav Robotrengöringssystem, som använder ett mobilt kommunikationsnätverk, k ä n n e t e c k n at därav, att det innefattar i kombination: en mobil kommunikationsreläapparat (200); en rengöringsrobot (100), innefattande: en drivenhet (110) för förflyttning av ett robotunderrcde, en den egna positionen igenkännande enhet (120) med en kamera (121) och en sensor (122) för igenkänning av en aktuell egen position, en hinderdetekterande enhet (130) med en kamera (131) och en sensor (132) för detekterande av ett hinder, en dammsugarenhet(115) för insamling av damm på ett golv, en mobil kommunikationsmodul (140) för överföring av en första mobil kommunikationssignal medelst den mobila kommunikationsreläapparaten (200), och en styrenhet (150) för styrning av var och en av enheterna (1 10 resp 115) för förflyttning och rengöring motsvarande styrdata, som sänds från den mobila kommunikationsmodulen (l40); samt en mobil kommunikationsterminal (400) för att till rengöringsroboten (100) via den mobila kommunikationsreläapparaten (200) sända ett kommando för rengöringsrobotens (100) drift; varvid rengöringsroboten (100) är inrättad att utföra rengöring genom att fritt förflyttas på en plats baserat på styrdata, som sänds inkluderade i en andra mobil kommunikationssignal; och varvid den mobila kommunikationsreläapparaten (200) är anordnad att ta emot den första mobila kommunikationssignalen utsänd från rengöringsroboten (100) och den andra mobila kommunikationssignalen för att styra rengöringsroboten (100) och vidarekoppla respektive mobila kommuni- kationssignal. Robotrengöringssystem enligt patentkrav 1, k ä n n e te c k n at därav, att styrenheten (150) är inrättad att sända data om slutförd verksamhet till den mobila kommunikationsterminalen (140) när en verksamhet är slutförd i enlighet med överförda styrdata. Robotrengöringssystem enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att robotstyrenheten (150) är inrättad att till den mobila kommunikationsreläapparaten (200) sända en bild fotograferad med den egna 10 15 524 359 ll positionen igenkännande enhetens (120) kamera (121) och den hinderdetekterande enhetens (130) kamera (131). Robotrengöringssystem enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n at därav, att det vidare innefattar en bildbehandlingsserver (300) för analys av bilddata överförda via den mobila kommunikationsreläapparaten (200) och överföring av styrdata i enlighet med det analyserade resultatet till rengöringsroboten (100) via den mobila kommunikationsreläapparaten (200). Robotrengöringssystem enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n at därav, att bildbehandlingsservem (300) innefattar: en gränsyta (310) inrättad att sammankoppla data med den mobila kom- munikationsreläapparaten (200); en bildbehandlande enhet (320) inrättad att behandla bilddata sända via gränsytan (3 10); och en styranordning för analys av bilddata behandlade av den bildbehandlande enheten (320) inrättad att åstadkomma styrdata i enlighet med det analyserade resultatet och att mata ut styrdata till gränsytan (310).