WO2016193177A1 - Système de fourniture de services, comprenant une pluralité de robots modulaires aptes à se déplacer de manière autonome - Google Patents

Système de fourniture de services, comprenant une pluralité de robots modulaires aptes à se déplacer de manière autonome Download PDF

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WO2016193177A1
WO2016193177A1 PCT/EP2016/062088 EP2016062088W WO2016193177A1 WO 2016193177 A1 WO2016193177 A1 WO 2016193177A1 EP 2016062088 W EP2016062088 W EP 2016062088W WO 2016193177 A1 WO2016193177 A1 WO 2016193177A1
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WO
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mobile base
service
module
service module
base
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Application number
PCT/EP2016/062088
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Christian Chagny
Sébastien LELONG
Guy Caverot
Jean-Luc Thome
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Metrolab
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    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B13/00—Accessories or details of general applicability for machines or apparatus for cleaning

Definitions

  • Service delivery system comprising a plurality of modular robots able to move autonomously
  • the present invention relates to a system for providing services, comprising a plurality of modular robots able to move autonomously and to perform one or more services according to predefined missions.
  • the invention lies in the technical field of robots capable of providing services autonomously.
  • One area of application is the field of self-cleaning services for premises and various equipment, on a given site or on several sites.
  • reception, cleaning and surveillance services are provided, at least in part, by staff teams. Important teams must be mobilized, at times of low attendance, and with a significant response time following an untimely pollution of a portion of the site to be cleaned.
  • the invention proposes a service delivery system comprising a plurality of modular robots able to move autonomously and to perform one or more services according to missions received.
  • This system includes:
  • At least one mobile base able to move autonomously, and to ensure displacements required by the mission or missions received
  • At least one service module capable of performing at least one service according to at least one mission received
  • each mobile base comprising a base interface and each service module comprising a module interface capable of cooperating with said base interface for connecting / disconnecting the service module to the mobile base, a modular robot being formed by connecting a a service module to a mobile base,
  • the system comprises at least one fixed folding base adapted to accommodate the modular robot and comprising at least one of:
  • a storage unit adapted to store a service module
  • a service module refueling unit capable of performing at least one refueling operation or maintenance of a service module.
  • the system of the invention comprises one or more modular robots, each modular robot being formed by connecting a mobile base and a service module, several types of service modules that can be connected to the same mobile base via the interfaces provided.
  • the fallback base ensures the autonomy of the system.
  • the system according to the invention may also have one or more of the features below, taken independently or in any technically acceptable combination.
  • the system comprises several types of service modules, each type of service module being able to perform a specific service and comprising a module interface capable of cooperating with said base interface, any type of service module being adapted to be connected to each mobile base of the system.
  • Each mobile base comprises autonomous displacement means and at least one energy supply module capable of supplying energy to said moving means.
  • Each mobile base comprises at least one sensor enabling said mobile base to be located in the space.
  • Each mobile base comprises a controller, adapted to process data obtained by one or more sensors for detecting obstacles in an environment of the mobile base, the controller being able to control the autonomous displacement means so as to maintain a distance greater than or equal to at a predetermined distance threshold, as a function of the moving speed of the mobile base, with respect to any obstacle detected.
  • the controller is able to control the means of autonomous displacement of the mobile base, the mobile base moving along a path, so as to adapt the speed and the trajectory of the mobile base to bypass any obstacle detected at a distance. distance greater than or equal to the predetermined distance threshold.
  • the basic interface between mobile base and service module is standardized and includes:
  • An electrical interface for an energy supply of the service module from the power supply module of the mobile base is an electrical interface for an energy supply of the service module from the power supply module of the mobile base
  • Each service module includes a radio identification transponder.
  • the basic interface between mobile base and service module includes a module for reading the identification data of the service module.
  • the system further comprises a supervision system, able to define modular robot service missions and each mobile base includes wireless communication means, able to communicate with said supervision system.
  • Each mobile base is able to communicate to the information management system among the following group of information: mobile base identification information, spatial location information of said mobile base, maintenance information relating to said mobile base, information of maintenance relating to the service module connected to said mobile base, identification information of the connected service module, information on the environment of the mobile base, detected anomaly information with respect to a previously stored map of the environment of the the mobile base.
  • the supervision system is able to collect information transmitted by each mobile base, to develop missions to be executed by the modular robots and to transmit instructions defining these missions to be performed at the mobile bases of the modular robots.
  • At least one modular robot receives instructions defining at least two missions to be executed successively.
  • the supervision system is able to take into consideration external information relating to equipment of at least one site belonging to the network.
  • Each modular robot is capable of performing at least one of a cleaning service, a user reception service and a monitoring service.
  • each modular robot is able to use moving means that can be used by wheelchair users to move about a site and / or between sites.
  • FIG. 1 schematically illustrates a service delivery system according to the invention
  • FIG. 2 is a block diagram of the main modules of a mobile base according to one embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a block diagram of the main subsystems of a service module according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of the main modules of a supervision system according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a block diagram of the main modules of a storage unit of a folding base according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is a block diagram of the main modules of a refueling unit of a folding base according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 7 is a block diagram of the main modules of an energy recharging unit of a folding base according to one embodiment of the invention.
  • the invention implementing a system for monitoring a fleet of robots will be described below in its application to the provision of cleaning and reception services in a railway or metropolitan network type infrastructure, comprising a set of stations and a set of trains.
  • the system provides cleaning services for stations and trains, as well as reception and surveillance services for users.
  • FIG. 10 A service delivery system 10 according to the invention is schematically illustrated in FIG.
  • the system 10 comprises a plurality 12 of modular robots 14, or fleet of modular robots, each modular robot 14 being composed by association of a mobile base 16 and a service module among the modules 18a, 18b, 18c ... 18n, which will be referenced more generally by service module 18.
  • a mobile base 16 can be associated only with a single service module 18.
  • several mobile bases can use the same type of service module.
  • the association of one of the mobile bases 16 and a service module 18 is done by connection via an interface of the mobile base and an interface of the service module, which are complementary and able to cooperate.
  • the service modules 18 are able to be associated with any mobile base interchangeably.
  • the system 10 also includes a fixed fold base 20 and a supervisory system 30.
  • the fixed folding base 20 is able to accommodate the modular robots and comprises, in the example of FIG. 1:
  • a storage unit 22 adapted to store a service module;
  • An energy recharge unit 26 adapted to accommodate a mobile base 16 and to perform an energy recharge of the mobile base.
  • FIG. 1 is schematic and simplified, a folding base 20 typically comprising several units of each type, depending on the intended application.
  • the fallback base generally comprises several types of refueling and maintenance units.
  • each service module being able to provide a specific service, for example (non-limiting) the suction of the soil, washing waste disposal, emptying of bins, cleaning of vertical surfaces, cleaning with ozone, cleaning of equipment, for example the cleaning of bars in the trains and seats, present in trains or station.
  • a specific service for example (non-limiting) the suction of the soil, washing waste disposal, emptying of bins, cleaning of vertical surfaces, cleaning with ozone, cleaning of equipment, for example the cleaning of bars in the trains and seats, present in trains or station.
  • modules providing washing and / or cleaning services using cleaning products require refueling by refilling specific containers with the useful cleaning product.
  • modules providing soil suction or bin emptying services require emptying containers filled with waste or dust, or replacing containers filled with empty containers.
  • the mobile bases 16 are "universal", each service module 18, regardless of the type of service provided, comprising a module interface for cooperation with the interface of any mobile base.
  • the interfaces between mobile base and service module will be described in more detail below.
  • the service delivery system 10 also includes a supervisory system 30, which takes into account a set of internal and external parameters to optimize the operation of all the modular robots 12.
  • the supervision system 30 comprises interconnected computers, one or more human-machine interfaces to allow the reception of commands and parameter values from an operator and communication means, for example wireless, in order to communicate with the mobile databases. 16 and with the folding base or bases 20.
  • the supervision system 30 is able to define missions for each of the modular robots.
  • a mission 48 is an instruction given to a robot and constituted by the association of a type of activity to be performed, for example: displacement or cleaning, with a set of specific parameters necessary for carrying out this activity, for example and depending on the activities: point of departure and arrival, area to be cleaned, type of cleaning.
  • the supervision system 30 comprises a module 32 for taking into consideration the state of autonomy of the mobile bases 16 and the service modules 18a, 18n present on the site, a spatial positioning module 34 able to recover information relating to the spatial position of each of the modular robots 14 as well as the service modules 18 or mobile bases 16 present on the site, and a module 36 able to retrieve information relating to the state and the operating capacity of each of the modules of service 18.
  • the supervision system 30 optionally includes a module 38 for taking into account the cleaning quality automatically evaluated by means embedded in the modular robots 14, as explained in more detail below.
  • the supervision system 30 takes into account external parameters 40, for example the train schedules, the level of current and forecast presence of users in the stations, information 42 relating to the operation of the equipment in the stations, or more generally service areas, and their operational status refreshed in real time.
  • external parameters 40 for example the train schedules, the level of current and forecast presence of users in the stations, information 42 relating to the operation of the equipment in the stations, or more generally service areas, and their operational status refreshed in real time.
  • the supervisory system receives information 44 relating to areas of the site requiring intervention, for example a cleaning intervention, based on images provided by surveillance cameras, or information provided by agents or by the operator. public.
  • the supervision system 30 receives information relating to specific pollution in real time, and can define intervention missions for a rapid cleaning intervention.
  • the supervision system 30 is able to receive information and commands from a centralized control station 46.
  • the missions 48 of the modular robots 14 are transmitted from the supervision system 30 to the mobile bases 16 of the modular robots in a predetermined message format, by means of wireless communications 50.
  • the mobile bases 16 of the modular robots 14 are also able to send information to the supervision system, in a predetermined message format, by means of wireless communications 50.
  • a Wi-Fi communication network is used.
  • a communication format for communicating messages containing useful information and mission information between the supervision system and the mobile bases of modular robots is defined beforehand.
  • an encrypted proprietary format is used.
  • a cleanup mission includes at least the following information:
  • An area to be cleaned defined for example by spatial coordinates in a given coordinate system
  • the definition of a cleaning mission also includes instructions on the behavior of the robot according to the observed or predicted user inflow and the context, for example cleaning in the train or in a station, and a target duration. for carrying out the cleaning mission.
  • wired communication means 52 enable data transmission, according to a predefined communication protocol, between the supervision system 30 and the folding base 20.
  • the supervision system 30 is able to: plan needs and take into account the states of operation and autonomy of the robots and the operating state of the equipment to define individual missions of the robots, and to manage the use of the storage units, energy recharge and refueling of the fallback base 20.
  • the supervision system 30 communicates to the mobile bases 16 modular robots 14 displacement missions, comprising moving the modular robot to a given cleaning area, or moving to the folding bases 20.
  • fallback bases may be provided, in which case the supervision system indicates to the mobile bases, in the displacement missions, the location of the fallback base to be used. for example, the nearest base in distance, or the base having available units, in the same station, or in another station, in which case the robot takes the train to get there.
  • the robots are able to move between stations or station using all the means used by wheelchair users (UFR).
  • UFR wheelchair users
  • the supervision system 30 transmits fallback missions to the modular robots 14, via the wireless communication means 50, indicating the movement towards the folding base 20 for the energy recharge or refueling.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating the main modules of a mobile base 16.
  • a mobile base 16 comprises autonomous displacement means 60, comprising for example a motor, a motor-steering wheel connected to the motor and two fixed wheels, and a module 62 for supplying associated electrical energy.
  • autonomous displacement means 60 comprising for example a motor, a motor-steering wheel connected to the motor and two fixed wheels, and a module 62 for supplying associated electrical energy.
  • the stationary wheels are located at lateral sides of the movable base 16, and the motor-steering wheel is centered with respect to the lateral sides, and located at one end of the movable base.
  • the module 62 for supplying electrical energy comprises, for example, high capacity accumulators, for example lithium-ion or lithium-iron-phosphate, preferably with fast charging.
  • the module 62 is able to supply energy to both the mobile base 16 and the service module (not shown in Figure 2) connected to the mobile base.
  • Pads or an induction charging system located under the mobile base allow the recharging of the power supply module 62.
  • the mobile base comprises a programmable controller 64, comprising calculation processors and including program codes for controlling the other modules present.
  • the controller 64 controls the autonomous movement means 60 of the mobile base, depending on the missions effector.
  • the mobile base 16 comprises a set of sensors 66, comprising laser sensors 66a, image acquisition sensors 66b and various sensors 66c: temperature, noise.
  • the laser sensors 66a are capable of forming a laser beam, also called a laser sheet, making it possible to scan the near and far environment of the mobile base 16, and to detect the presence of obstacles or the fixed elements of the infrastructures for the localisation.
  • the sensors 66a serve both to locate the mobile base and to calculate security data.
  • the location of the mobile base is, in one embodiment, performed by the controller 64, using data provided by the sensors 66 and a site map, stored in a data storage module 68.
  • the image acquisition sensors 66b also make it possible to locate the mobile base, as well as the supervision of the environment, making it possible, for example, to acquire information making it possible to evaluate the cleaning quality or the intervention needs.
  • the cleaning quality of a surface is for example controlled by analyzing acquired images of a portion of the cleaned area.
  • the data acquired by these sensors are transmitted to the controller 64 for processing.
  • controller 64 is able to control and control the operation of certain sensors, for example to control an orientation of an image acquisition sensor.
  • the mobile base 16 also comprises man-machine interface means 70, comprising in particular one or more screens, possibly tactile, means for transmitting sound and / or light, to allow communication with the nearby environment .
  • the human-machine interface means 70 are connected to the sensors 66 and the controller 64.
  • the robot has interaction means (sound and / or light) with the people nearby to indicate their presence and trajectory and to encourage them to adapt their behavior.
  • the mobile base 16 also comprises a wireless communication module 72, making it possible to communicate with the supervision system 30.
  • a wireless communication module 72 Preferably, Wi-Fi communication means are used.
  • any other radio communication mode can be used for communications with the supervision system 30.
  • the mobile base 16 includes a base interface 74 for connection and cooperation with one of the service modules 18a to 18n.
  • the base interface 74 comprises a mechanical interface 76, allowing a mechanical connection with a service module to form a modular robot, and automatic removal of a service module in a unit of a folding base.
  • a vertical displacement device 78 complements the mechanical interface 76, allowing the height adjustment of the service module connected to the mobile base to perform various tasks, for example the cleaning of surfaces at height and to take part in the laying / removal operations. of the module.
  • the base interface 74 also includes an electrical power interface 80 for the power supply of the service module, easily disconnectable at the time of removal of the service module in the fold base.
  • the basic interface 74 also comprises a communication interface 82 with a service module 18, for example via an Ethernet link or "all or nothing" communication signals.
  • a reader RFID radio tags (or radio tags) is present, allowing the reading of RFID data, transmitted by an RFID transponder of a service module 18.
  • each service module 18 can thus communicate to the mobile base 16 its unique identification number, to identify the module among all the modules of the system 10 of providing services.
  • the controller 64 is programmable and makes it possible in particular to carry out:
  • the controller controls an adaptation of the speed and the trajectory of the mobile base to bypass any obstacle detected at a distance. greater than or equal to the predetermined distance threshold. ;
  • the detection of anomalies and intervention needs for example by performing image processing on acquired images and comparing the results of the processing with nominal data previously received and stored, for example anomalies with respect to the cartography of the previously memorized environment;
  • the transmission to the information monitoring system 30 comprising information relating to:
  • identification and location information identification number of the mobile base, spatial location of the mobile base;
  • the controller 64 is also adapted to locate the closest folding base, for example from the location of the mobile base and the on-board mapping, and is able to control an autonomous movement towards the folding base.
  • the position of the folding base is communicated by the supervision system.
  • FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating the main modules of a service module 18.
  • a service module 18 comprises a module 90 of its own automatisms, according to the type of service module and the type of services to be implemented, and which activates specific means 92, for example means of control. suction and brush brooms for a sweeping / suction cleaning module.
  • the specific automation module 90 receives commands via the module interface 94.
  • the module interface 94 comprises a mechanical interface 96, complementary to the mechanical interface 76 of a mobile base and allowing a mechanical connection of the service module 18 with the mobile base, as well as automatic removal in a unit a fallback base.
  • the module interface 94 also includes an electrical power interface 98 for the power supply of the service module, easily disconnectable at the time of removal of the service module in the folding base.
  • the module interface 94 also comprises a communication interface 100, able to receive control and control signals, via an Ethernet link or an "all or nothing" connection, as well as an RFID radio transponder 102, which stores the type of service module 18 and the identification number of the service module 18.
  • a service module 18 comprises a mechanical and / or electrical interface 104 with a refueling unit, allowing the implementation of refueling actions, related to specific means, for example filling or emptying. of containers 106.
  • a container 106 is a container of cleaning liquid, or other useful liquid or dust to contribute to the specific cleaning function of the service module.
  • a service module 18 optionally contains a mechanical interfacing module 108 with a basic backup storage unit.
  • the mechanical interface 96 can also be used as a mechanical interface with a basic folding storage unit 26.
  • a modular robot 14 according to the invention formed by combining a mobile base 16 and a service module 18 is able to provide several types of services, including a wide variety of cleaning services.
  • controller 64 of a mobile base 16 is able to implement other services, such as reception and user assistance services, via the human-machine interface module 70.
  • a monitoring service may also be offered, on a specific mission or combined with a cleaning activity.
  • the data provided by the sensors 66 can be used by the controller 64 to detect static objects, liquids on the ground, suspicious presence or suspicious movements / noises.
  • This information is sent to the supervision system 30 and / or can be used to generate direct alerts transmitted by the mobile base to its direct environment via its man-machine interface 70.
  • a modular robot 14 is able to intervene, in the scenario of application to the provision of services in a subway type infrastructure, both in the trains and in the stations.
  • Modular robots have autonomous access to the areas of the various sites accessible to wheelchair users, using any bridge / lift or any other suitable means available, including trains.
  • the configuration of the site and the presence of available equipment is known in advance, and accessible at the level of the supervision system 30.
  • the modular robots 14 are able, via the communication means 72 of the mobile base, to communicate their spatial location in real time to the supervision system 30 in the station or in the trains.
  • FIG. 4 schematically illustrates the functional architecture of a supervision system 30 according to one embodiment of the invention.
  • the supervision system 30 is organized according to two levels, a first centralized supervision level comprising a centralized subsystem 120 and a second local supervision level comprising at least one subsystem 130.
  • the first level of supervision is the general supervision level for the entire rail network, while the second level of supervision includes several localized supervision subsystems, for example in each station for a set of stations.
  • the first level of centralized supervision 120 consists, for example, of a set of computers connected via a communications network, which uses information 122 relating to all the modular robots present, in particular the identification number of the module base. and the identification number of the associated module, as well as position information of all the modular robots.
  • the information 122 contains location / location information, status and autonomy level of each mobile base and each service module of the system, fallback information and access information. (infrastructure plan, access location accessible to modular robots).
  • the first level of supervision also uses information 124 relating to train schedules, the level of user presence in the stations and presence forecasts, updated in real time.
  • the first level of supervision 120 takes into account information 126 relating to the operation of the equipment in the stations, the state of filling, the functional state of the lifts, as well as information on the quality of cleaning or punctual alerts requiring intervention.
  • a calculation module 128 uses the information 122, 124 and 126 to determine displacement, cleaning or other missions for each of the modular robots.
  • the first level of supervision 120 ensures the overall coordination of the use of all the resources: mobile bases, service modules, units of fallback bases.
  • Each supervisory subsystem 130 includes modules 132 for real-time monitoring of the state of the local equipment, and 134 of real-time location of the modular robots present.
  • Each supervision subsystem 130 comprises a module 136 for generating the displacement orders of the modular robots, sent to the respective mobile bases, a module 138 for controlling local equipment (elevators, locks, access doors), and relative commands. at the fallback bases 140.
  • FIG. 5 schematically illustrates the main modules of a storage unit 22 of a folding base 20, adapted to store a service module 18.
  • a storage unit 22 comprises a mechanical interface 142 capable of cooperating with a mechanical interface 108, 96 of a service module, enabling reception and storage of a service module, communication means 144 capable of communicating with each other. with the supervision system, for example with the local supervision subsystem, and a reader RFID RFID tags, allowing the reading of RFID data, for example the identification number of a stored service module.
  • a storage unit 22 is able to transmit to the supervision system its free-or-busy state for planning the storage of the service modules, and the identification number of the service module stored when there is one.
  • a storage unit 22 is able to store a service module ready to be installed on a mobile base or waiting for refueling.
  • FIG. 6 schematically illustrates the main modules of a refueling unit 24, capable of performing at least one refueling or maintenance operation of a service module 18.
  • the refueling unit 24 comprises an electrical connection interface 148 to a service module, a maintenance / refueling module 150 specific, dedicated to one or more types of modules, capable of performing automatically maintenance operations for example emptying and / or filling of containers.
  • the module 150 is able to communicate with the automation module 90 of a service module via a communication module 152.
  • the refueling unit 24 comprises communication means 154 able to communicate with a supervision system and a reader 156 of contactless radio markers, RFID or NFC or any other equivalent technology, enabling the reading of data, for example the number of identification of a stored service module.
  • a refueling unit 24 is able to transmit to the supervision system its -free or occupied state and the identification number of the stored service module when there is one.
  • Such a unit 24 also optionally includes internal sensors to supervise its state of autonomy, and it is able to communicate to the supervision system its operational and maintenance requirements.
  • FIG. 7 schematically illustrates the main modules of an energy recharging unit 26, able to receive a mobile base 16 of the system and to perform an energy recharge of the mobile base 16.
  • Such a unit 26 is an equipment on which the mobile base is placed, and which serves to recharge the accumulators on board, either with ground contacts and pads on the mobile base, or with a charging device 160 without induction contact.
  • the charging unit 26 comprises a communication module 158 able to communicate with the supervision system, which controls its operation. With this communication module 158, the recharging unit 26 is able to communicate its state of availability and its operational and maintenance requirements to the supervision system.
  • the service delivery system has been described above in its operation involving a centralized supervision system.
  • Each mobile base 16 is able to perform various services autonomously and individually, and to implement direct communications with the folding base 20 and the units of the folding base (22, 24 or 26), without intervention of the system. supervision.
  • each mobile base 16 implements modules for automatically detecting a need for reloading, which has the consequence of interrupting a mission in progress and moving to a reloading unit of a fallback base, such a unit available being for example indicated by communication with the fallback base.
  • the mobile base is also able to monitor the connected service module, and to detect the need for reloading such a module.
  • each mobile base is able to take into account and memorize several missions to be executed successively.
  • a mobile base is in another variant capable of dynamically modifying a mission plan, depending on the determination of local cleaning quality level or detection of a polluted area with embedded sensors.
  • the number of mobile bases and the number of modules per type of service required is adapted to the service provision needs, the size and number of sites involved and the number of services to be provided.
  • the service modules are interchangeable, all connectable to "universal" mobile bases, the generation of mechanical and electrical interfaces is simplified.
  • the service delivery system makes it possible to adjust the number of modular robots required for a given service according to the local conditions, as well as the type of services, for example cleaning, to be provided.
  • the modular robots are able to use the means usable by wheelchair users, for example trains and lifts, to move within a site (eg station) or between several sites, which optimizes the implementation of fallback bases and facilitates the organization and optimization of the overall operation of the overall cleaning system, multi-station and multi-site.
  • a site eg station
  • the modular robots are able to use the means usable by wheelchair users, for example trains and lifts, to move within a site (eg station) or between several sites, which optimizes the implementation of fallback bases and facilitates the organization and optimization of the overall operation of the overall cleaning system, multi-station and multi-site.

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Abstract

L'invention concerne un système de fourniture de services comprenant une pluralité de robots modulaires aptes à se déplacer de manière autonome et à effectuer des services suivant des missions (48) reçues. Ce système comprend au moins une base mobile (16) apte à se déplacer de manière autonome et au moins un module de service (18). Chaque base mobile (16) comprend une interface de base et chaque module de service (18) comprend une interface de module (94) apte à coopérer avec l'interface de base pour connecter/déconnecter le module de service à la base mobile, un robot modulaire (14) étant formé par connexion d'un module de service (18) à une base mobile (16). Le système comprend au moins une base de repli (20) fixe apte à accueillir le robot modulaire (14), comprenant au moins une unité parmi des unités de stockage (22), de recharge énergétique (26) ou d'avitaillement (24).

Description

Système de fourniture de services, comprenant une pluralité de robots modulaires aptes à se déplacer de manière autonome
La présente invention concerne un système de fourniture de services, comprenant une pluralité de robots modulaires aptes à se déplacer de manière autonome et à effectuer un ou plusieurs services suivant des missions prédéfinies.
L'invention se situe dans le domaine technique des robots aptes à fournir des services en autonomie.
Un domaine d'application est le domaine des services de nettoyage autonome de locaux et d'équipements divers, sur un site donné ou sur plusieurs sites.
Un problème particulier se pose dans le cas d'un site fréquenté par des usagers, comme par exemple un réseau métropolitain, comportant des trains qui circulent entre stations, accessibles aux usagers à des horaires donnés.
De manière traditionnelle, des services d'accueil, de nettoyage et de surveillance sont effectués, au moins en partie, par des équipes de personnel. Des équipes importantes doivent être mobilisées, à des horaires de faible fréquentation, et avec un délai d'intervention important suite à une pollution intempestive d'une portion du site à nettoyer.
Ainsi, la fourniture usuelle de services de nettoyage est limitée en termes de capacités d'intervention. Il est utile de chercher à automatiser la fourniture de services dans ce contexte, afin d'améliorer la qualité et la rapidité de service, ainsi que l'adaptabilité à des besoins spécifiques ponctuels.
A cet effet, l'invention propose un système de fourniture de services comprenant une pluralité de robots modulaires aptes à se déplacer de manière autonome et à effectuer un ou plusieurs services suivant des missions reçues. Ce système comprend :
- au moins une base mobile apte à se déplacer de manière autonome, et à assurer des déplacements requis par la ou les missions reçues,
- au moins un module de service apte à réaliser au moins un service selon au moins une mission reçue,
- la ou chaque base mobile comprenant une interface de base et chaque module de service comprenant une interface de module apte à coopérer avec ladite interface de base pour connecter/déconnecter le module de service à la base mobile, un robot modulaire étant formé par connexion d'un module de service à une base mobile,
Le système comprend au moins une base de repli fixe apte à accueillir le robot modulaire et comprenant au moins une unité parmi :
- une unité de stockage adaptée à stocker un module de service ;
- une unité de recharge énergétique de base mobile ; - une unité d'avitaillement de module de service, apte à réaliser au moins une opération d'avitaillement ou de maintenance d'un module de service.
Avantageusement, le système de l'invention comporte un ou plusieurs robots modulaires, chaque robot modulaire étant formé par connexion d'une base mobile et d'un module de service, plusieurs types de modules de service pouvant être connectés à une même base mobile via les interfaces fournies. La base de repli assure l'autonomie de fonctionnement du système.
Le système selon l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises indépendamment ou selon toutes combinaisons techniquement acceptables.
Le système comprend plusieurs types de modules de service, chaque type de module de service étant apte à effectuer un service spécifique et comprenant une interface de module apte à coopérer avec ladite interface de base, tout type de module de service étant adapté à être connecté à chaque base mobile du système.
Chaque base mobile comprend des moyens de déplacement autonome et au moins un module de fourniture d'énergie apte à fournir de l'énergie auxdits moyens de déplacement.
Chaque base mobile comporte au moins un capteur permettant à ladite base mobile de se localiser dans l'espace.
Chaque base mobile comprend un contrôleur, adapté à traiter des données obtenues par un ou plusieurs capteurs pour détecter des obstacles dans un environnement de la base mobile, le contrôleur étant apte à commander les moyens de déplacement autonome de manière à maintenir une distance supérieure ou égale à un seuil de distance prédéterminé, en fonction de la vitesse de déplacement de la base mobile, par rapport à tout obstacle détecté.
Pour chaque base mobile, le contrôleur est apte à commander les moyens de déplacement autonome de la base mobile, la base mobile se déplaçant selon une trajectoire, de manière à adapter la vitesse et la trajectoire de la base mobile pour contourner tout obstacle détecté à une distance supérieure ou égale au seuil de distance prédéterminé.
L'interface de base entre base mobile et module de service est standardisée et comprend :
• une interface mécanique de fixation du module de service,
• une interface électrique pour une alimentation énergétique du module de service à partir du module de fourniture d'énergie de la base mobile,
• une interface de communication avec le module de service. Chaque module de service comprend un transpondeur de radio-identification.
L'interface de base entre base mobile et module de service comprend un module permettant la lecture des données d'identification du module de service.
Le système comprend en outre un système de supervision, apte à définir des missions de services de robots modulaires et chaque base mobile comprend des moyens de communication sans fil, aptes à communiquer avec ledit système de supervision.
Chaque base mobile est apte à communiquer au système de supervision des informations parmi le groupe d'informations suivant : informations d'identification de la base mobile, informations de localisation spatiale de ladite base mobile, informations de maintenance relatives à ladite base mobile, informations de maintenance relatives au module de service connecté à ladite base mobile, informations d'identification du module de service connecté, informations relatives à l'environnement de la base mobile, informations d'anomalies détectées par rapport à une cartographie préalablement mémorisée de l'environnement de la base mobile.
Le système de supervision est apte à collecter des informations transmises par chaque base mobile, à élaborer des missions à exécuter par les robots modulaires et à transmettre des instructions définissant ces missions à exécuter aux bases mobiles des robots modulaires.
Au moins un robot modulaire reçoit des instructions définissant au moins deux missions à exécuter successivement.
Le système de supervision est apte à prendre en considération des informations externes relatives à des équipements d'au moins un site appartenant au réseau.
Chaque robot modulaire est apte à effectuer au moins un service parmi un service de nettoyage, un service d'accueil d'usagers et un service de surveillance.
Dans ce système, mis en œuvre dans un réseau ferroviaire comprenant une pluralité de sites, chaque robot modulaire est apte à utiliser des moyens de déplacement utilisables par des usagers en fauteuil roulant pour se déplacer dans un site et/ou entre sites.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
- la figure 1 illustre schématiquement un système de fourniture de services selon l'invention ;
- la figure 2 est un synoptique des principaux modules d'une base mobile selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est un synoptique des principaux sous-systèmes d'un module de service selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 4 est un synoptique des principaux modules d'un système de supervision selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 5 est un synoptique des principaux modules d'une unité de stockage d'une base de repli selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 6 est un synoptique des principaux modules d'une unité d'avitaillement d'une base de repli selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 7 est un synoptique des principaux modules d'une unité de recharge énergétique d'une base de repli selon un mode de réalisation de l'invention.
L'invention mettant en œuvre un système de supervision d'une flotte de robots sera décrite ci-après dans son application à la fourniture de services de nettoyage et d'accueil dans une infrastructure de type réseau ferroviaire ou métropolitain, comportant un ensemble de stations et un ensemble de trains.
Dans ce contexte, le système fournit des services de nettoyage des stations et des trains, ainsi que des services d'accueil et de surveillance destinés aux usagers.
Un système 10 de fourniture de services selon l'invention est illustré schématiquement à la figure 1 .
Le système 10 comprend une pluralité 12 de robots modulaires 14, ou flotte de robots modulaires, chaque robot modulaire 14 étant composé par association d'une base mobile 16 et d'un module de service parmi les modules 18a, 18b, 18c... 18n, qu'on référencera plus généralement par module de service 18. A un moment donné, une base mobile 16 ne peut être associée qu'à un unique module de service 18. Par ailleurs, à un moment donné, plusieurs bases mobiles peuvent utiliser un même type de module de service.
L'association d'une des bases mobiles 16 et d'un module de service 18 se fait par connexion via une interface de la base mobile et une interface du module de service, qui sont complémentaires et aptes à coopérer.
Avantageusement, les modules de service 18 sont aptes à être associés à n'importe quelle base mobile de manière interchangeable.
Le système 10 comprend également une base de repli fixe 20 et un système de supervision 30.
La base de repli fixe 20 est apte à accueillir les robots modulaires et comprend, dans l'exemple de la figure 1 :
- une unité de stockage 22 adaptée à stocker un module de service ; - une unité d'avitaillement 24, apte à réaliser au moins une opération d'avitaillement ou de maintenance d'un module de service 18 ;
- une unité de recharge énergétique 26, apte à accueillir une base mobile 16 et à effectuer une recharge énergétique de la base mobile.
II est à noter que l'exemple de la figure 1 est schématique et simplifié, une base de repli 20 comprenant typiquement plusieurs unités de chaque type, en fonction de l'application envisagée.
Lorsque plusieurs types de modules de service sont envisagés, la base de repli comprend en général plusieurs types d'unités 24 d'avitaillement et de maintenance.
Par exemple, pour la fourniture de services de nettoyage, il est prévu d'utiliser plusieurs types de modules de service, chaque module de service étant apte à fournir un service spécifique, par exemple (non limitatif) l'aspiration du sol, le lavage du sol, la récupération de déchets, le vidage de poubelles, le nettoyage de surfaces verticales, le nettoyage à l'ozone, le nettoyage d'équipements, par exemple le nettoyage de barres de maintien présentes dans les trains et de sièges, présents dans les trains ou en station.
Les divers types de modules de service de nettoyage cités ci-dessus ont des fonctionnements spécifiques, et nécessitent un avitaillement et une maintenance spécifiques également.
Par exemple, les modules fournissant des services de lavage et/ou de nettoyage par utilisation de produits de nettoyage nécessitent un avitaillement par remplissage de conteneurs spécifiques avec le produit de nettoyage utile. A l'inverse, les modules fournissant des services d'aspiration du sol ou de vidage de poubelles nécessitent une vidange de conteneurs remplis de déchets ou de poussières, ou un remplacement de conteneurs remplis par des conteneurs vides.
Ainsi, il est utile de prévoir des types d'unités d'avitaillement spécialisées, aptes à effectuer ravitaillement et la maintenance de types de modules de service donnés, de manière automatisée ou avec une intervention minimale d'un opérateur.
De préférence, les bases mobiles 16 sont « universelles », chaque module de service 18, quel que soit le type de service fourni, comprenant une interface de module permettant la coopération avec l'interface de toute base mobile. Les interfaces entre base mobile et module de service seront décrites plus en détail ci-après.
Avantageusement, il est possible de prévoir plus de modules de service 18 de différents types que de bases mobiles 16 dans le système de fourniture de services 10, permettant la fourniture successive de divers services par divers modules de service connectés à une même base mobile. Le système 10 de fourniture de services comprend également un système de supervision 30, qui prend en compte un ensemble de paramètres internes et externes pour optimiser le fonctionnement de l'ensemble des robots modulaires 12.
Le système de supervision 30 comprend des calculateurs interconnectés, une ou plusieurs interfaces homme-machine pour permettre la réception de commandes et de valeurs de paramètres d'un opérateur et des moyens de communication, par exemple sans fil, afin de communiquer avec les bases mobiles 16 et avec la ou les bases de repli 20.
En particulier, le système de supervision 30 est apte à définir des missions pour chacun des robots modulaires.
Une mission 48 est une consigne donnée à un robot et constituée par l'association d'un type d'activité à réaliser, par exemple : déplacement ou nettoyage, à un ensemble de paramètres spécifiques nécessaires à la réalisation de cette activité, par exemple et en fonction des activités : point de départ et d'arrivée, zone à nettoyer, type de nettoyage.
Le système de supervision 30 comprend un module 32 de prise en considération de l'état d'autonomie des bases mobiles 16 et des modules de service 18a, 18n présents sur le site, un module 34 de positionnement spatial apte à récupérer des informations relatives à la position spatiale de chacun des robots modulaires 14 ainsi que des modules de service 18 ou bases mobiles 16 présents sur le site, et un module 36 apte à récupérer des informations relatives à l'état et à la capacité de fonctionnement de chacun des modules de service 18.
En outre, le système de supervision 30 comprend, optionnellement, un module 38 de prise en compte de la qualité de nettoyage évaluée automatiquement par des moyens embarqués dans les robots modulaires 14, comme expliqué plus en détail ci-après.
Le système de supervision 30 prend en compte des paramètres externes 40, par exemple les horaires des trains, le niveau de présence en cours et prévisionnel d'usagers dans les stations, des informations 42 relatives au fonctionnement des équipements dans les stations, ou plus généralement de zones de services, et leur état de fonctionnement rafraîchi en temps réel.
En outre, le système de supervision reçoit des informations 44 relatives aux zones du site nécessitant une intervention, par exemple une intervention de nettoyage, en fonction d'images fournies par des caméras de surveillance, ou d'informations fournies par des agents ou par le public. Ainsi, avantageusement, le système de supervision 30 reçoit des informations relatives à des pollutions ponctuelles en temps réel, et peut définir des missions d'intervention pour une intervention de nettoyage rapide. De plus, le système de supervision 30 est apte à recevoir des informations et des commandes d'un poste de commande centralisé 46.
Les missions 48 des robots modulaires 14 sont transmises du système de supervision 30 vers les bases mobiles 16 des robots modulaires dans un format de message prédéterminé, au moyen de communications sans fil 50.
Les bases mobiles 16 des robots modulaires 14 sont également aptes à envoyer des informations au système de supervision, dans un format de message prédéterminé, au moyen de communications sans fil 50.
Typiquement, un réseau de communication Wi-Fi est utilisé.
Un format de communication permettant de communiquer des messages contenant des informations utiles et des informations de missions entre le système de supervision et les bases mobiles de robots modulaires est préalablement défini. De préférence, un format propriétaire crypté est utilisé.
Par exemple, une mission de nettoyage comporte au moins les informations suivantes :
- une caractérisation de l'activité : nettoyage
- des paramètres relatifs à cette activité :
• un mode de nettoyage, permettant de choisir le module de service à utiliser,
· une zone à nettoyer, définie par exemple par des coordonnées spatiales dans un repère donné,
• des consignes d'itinéraire et de vitesse.
Optionnellement, la définition d'une mission de nettoyage comprend également des consignes quant au comportement du robot en fonction de l'affluence d'usagers constatée ou prédite et du contexte, par exemple nettoyage dans le train ou dans une station, et une durée cible pour la réalisation de la mission de nettoyage.
En outre, des moyens de communication filaires 52 permettent la transmission de données, selon un protocole de communications prédéfini, entre le système de supervision 30 et la base de repli 20.
Grâce à l'ensemble des modules de calcul et des moyens de communication présents, le système de supervision 30 est apte à : planifier des besoins et prendre en compte les états de fonctionnement et d'autonomie des robots et l'état de fonctionnement des équipements pour définir des missions individuelles des robots, et pour gérer l'utilisation des unités de stockage, de recharge énergétique et d'avitaillement de la base de repli 20. Le système de supervision 30 communique aux bases mobiles 16 des robots modulaires 14 des missions de déplacement, comprenant le déplacement du robot modulaire vers une zone de nettoyage donnée, ou le déplacement vers les bases de repli 20.
II est à noter que pour un site ou un réseau ferroviaire de grande taille, plusieurs bases de repli peuvent être prévues, auquel cas le système de supervision indique aux bases mobiles, dans les missions de déplacement, la localisation de la base de repli à utiliser, par exemple la base la plus proche en distance, ou la base ayant des unités disponibles, dans la même station, ou dans une autre station, auquel cas le robot emprunte le train pour s'y rendre.
Plus généralement, les robots sont aptes à se déplacer entre stations ou en station en utilisant tous les moyens utilisables par les Usagers en Fauteuil Roulant (UFR).
Selon un mode de réalisation, le système de supervision 30 transmet des missions de repli aux robots modulaires 14, via les moyens de communication sans fil 50, indiquant le déplacement vers la base de repli 20 pour la recharge énergétique ou ravitaillement.
La figure 2 est un synoptique illustrant schématiquement les principaux modules d'une base mobile 16.
Une base mobile 16 comprend des moyens de déplacement autonome 60, comprenant par exemple un moteur, une roue moto-directrice reliée au moteur et deux roues fixes, et un module 62 de fourniture d'énergie électrique associé.
Dans un mode de réalisation préférentiel, les roues fixes se situent au niveau de côtés latéraux de la base mobile 16, et la roue moto-directrice est centrée par rapport aux côtés latéraux, et située à une extrémité de la base mobile.
Le module 62 de fourniture d'énergie électrique comprend par exemple des accumulateurs à haute capacité, par exemple Lithium-ion ou Lithium-Fer-Phosphate, de préférence à recharge rapide.
Le module 62 est apte à fournir de l'énergie à la fois à la base mobile 16 et au module de service (non représenté sur la figure 2) connecté à la base mobile.
Des patins ou un système de recharge par induction situés sous la base mobile permettent la recharge du module 62 de fourniture d'énergie.
La base mobile comprend un contrôleur 64 programmable, comprenant des processeurs de calcul et comprenant des codes de programme permettant de commander les autres modules présents.
En particulier, le contrôleur 64 pilote les moyens de déplacement autonome 60 de la base mobile, en fonction des missions à effecteur. La base mobile 16 comprend un ensemble de capteurs 66, comprenant des capteurs laser 66a, des capteurs d'acquisition d'images 66b et des capteurs 66c divers : température, bruit.
De préférence, les capteurs laser 66a sont aptes à former un faisceau laser, également appelé nappe laser, permettant de scruter l'environnement proche et lointain de la base mobile 16, et de détecter une présence d'obstacles ou les éléments fixes des infrastructures pour la localisation. Les capteurs 66a servent à la fois à la localisation de la base mobile, et au calcul de données de sécurité.
La localisation de la base mobile, est, dans un mode de réalisation, effectuée par le contrôleur 64, utilisant des données fournies par les capteurs 66 et une cartographie du site, mémorisée dans un module 68 de mémorisation de données.
Les capteurs d'acquisition d'images 66b permettent également la localisation de la base mobile, ainsi que la supervision de l'environnement, permettant par exemple d'acquérir des informations permettant d'évaluer la qualité de nettoyage ou les besoins d'intervention.
La qualité de nettoyage d'une surface est par exemple contrôlée par analyse d'images acquises d'une portion de la zone nettoyée.
Il est entendu que la liste de capteurs énumérés ci-dessus est non exhaustive, d'autres types de capteurs pouvant être embarqués.
Les données acquises par ces capteurs sont transmises au contrôleur 64 pour traitement.
De plus, le contrôleur 64 est apte à contrôler et à commander le fonctionnement de certains capteurs, par exemple à commander une orientation d'un capteur d'acquisition d'images.
Optionnellement, la base mobile 16 comprend également des moyens d'interface homme-machine 70, comprenant notamment un ou plusieurs écrans, éventuellement tactiles, des moyens d'émission de son et/ou de lumière, pour permettre une communication avec l'environnement proche. Les moyens d'interface homme-machine 70 sont connectés aux capteurs 66 et au contrôleur 64.
Dans un mode de réalisation, le robot dispose de moyens d'interaction (sonores et/ou lumineux) avec les personnes à proximité dans le but de leur signaler sa présence et sa trajectoire ainsi que de les d'inciter à adapter leur comportement.
La base mobile 16 comprend également un module de communication sans fil 72, permettant de communiquer avec le système de supervision 30. De préférence, de moyens de communication Wi-Fi sont utilisés. En variante, tout autre mode de communication radio est utilisable pour les communications avec le système de supervision 30.
La base mobile 16 comprend une interface de base 74 permettant la connexion et la coopération avec un des modules de service 18a à 18n.
L'interface de base 74 comprend une interface mécanique 76, permettant une connexion mécanique avec un module de service pour former un robot modulaire, et une dépose en mode automatique d'un module de service dans une unité d'une base de repli.
Un dispositif 78 de déplacement vertical complémente l'interface mécanique 76, permettant le réglage de la hauteur du module de service connecté à la base mobile pour effectuer diverses missions, par exemple le nettoyage de surfaces en hauteur et pour participer aux opérations de pose/dépose du module.
L'interface de base 74 comprend également une interface électrique de puissance 80 pour l'alimentation électrique du module de service, déconnectable aisément au moment de la dépose du module de service dans la base de repli.
L'interface de base 74 comprend également une interface de communication 82 avec un module de service 18, par exemple via une liaison Ethernet ou des signaux de communication « tout ou rien ».
Enfin, un lecteur 84 de marqueurs radio (ou radio étiquettes) RFID est présent, permettant la lecture de données RFID, transmises par un transpondeur RFID d'un module de service 18. En particulier, chaque module de service 18 peut communiquer ainsi à la base mobile 16 son numéro d'identification unique, permettant d'identifier le module parmi l'ensemble des modules du système 10 de fourniture de services.
Le contrôleur 64 est programmable et permet notamment de réaliser :
- le contrôle commande et le pilotage de la base mobile ;
- la localisation de la base mobile en liaison avec les capteurs 66 et la cartographie mémorisée 68 ;
- la sécurité du robot modulaire et la sécurité des usagers, en coopération avec les capteurs 66, mettant en œuvre par exemple le maintien d'une distance de sécurité, supérieure ou égale à un seuil de distance prédéterminé par rapport à tout obstacle rencontré. De préférence, le seuil de distance prédéterminé prend en compte la vitesse de déplacement du robot modulaire 14. Dans un mode de réalisation, le contrôleur commande une adaptation de la vitesse et de la trajectoire de la base mobile pour contourner tout obstacle détecté à une distance supérieure ou égale au seuil de distance prédéterminé. ;
- la mise en application de missions reçues du système de supervision 30 via le module de communication 72 ; - l'interface et le contrôle commande du module de service, prenant en compte de préférence les spécificités de fonctionnement du type de module ;
- le recueil d'informations issues de capteurs 66 et la mémorisation de données ;
- la détection d'anomalies et de besoins d'intervention, par exemple en effectuant un traitement d'images sur des images acquises et en comparant les résultats du traitement à des données nominales, préalablement reçues et mémorisées, par exemple des anomalies par rapport à la cartographie de l'environnement préalablement mémorisée ;
- la transmission au système de supervision 30 d'informations comprenant des informations relatives à :
- informations d'identification et de localisation : numéro d'identification de la base mobile, localisation spatiale de la base mobile ;
- informations de maintenance : état d'autonomie, défauts de la base mobile ;
- type, numéro d'identification et informations de maintenance (e.g. défauts) du module de service connecté ;
- informations relatives à l'environnement : vidéos et sons de l'environnement.
Le contrôleur 64 est également adapté à localiser la base de repli la plus proche, par exemple à partir de la localisation de la base mobile et de la cartographie embarquée, et est apte à commander un déplacement autonome vers la base de repli.
En variante, la position de la base de repli est communiquée par le système de supervision.
La figure 3 est un synoptique illustrant schématiquement les principaux modules d'un module de service 18.
Un module de service 18 comporte un module 90 d'automatismes qui lui sont propres, en fonction du type de module de service et du type de services à mettre en œuvre, et qui met en action des moyens spécifiques 92, par exemple de moyens d'aspiration et des balais-brosse pour un module de nettoyage par balayage/aspiration.
Le module 90 d'automatismes spécifiques reçoit des commandes via l'interface de module 94.
L'interface de module 94 comprend une interface mécanique 96, complémentaire à l'interface mécanique 76 d'une base mobile et permettant une connexion mécanique du module de service 18 avec la base mobile, ainsi qu'une dépose en mode automatique dans une unité d'une base de repli.
L'interface de module 94 comprend également une interface électrique de puissance 98 pour l'alimentation électrique du module de service, déconnectable aisément au moment de la dépose du module de service dans la base de repli. L'interface de module 94 comprend également une interface de communication 100, apte à recevoir des signaux de commande et de contrôle, via une liaison Ethernet ou une liaison de type « tout ou rien », ainsi qu'un transpondeur radio RFID 102, qui mémorise le type de module de service 18 et le numéro d'identification du module de service 18.
En outre, un module de service 18 comprend une interface mécanique et/ou électrique 104 avec une unité d'avitaillement, permettant la mise en œuvre d'actions d'avitaillement, en rapport avec des moyens spécifiques, par exemple le remplissage ou la vidange de conteneurs 106.
Dans un mode de réalisation, un conteneur 106 est un conteneur de liquide de nettoyage, ou de tout autre liquide utile ou de poussière pour contribuer à la fonction de nettoyage spécifique du module de service.
Un module de service 18 contient optionnellement un module 108 d'interfacage mécanique avec une unité de stockage de base de repli. En variante, l'interface mécanique 96 est également utilisable comme interface mécanique avec une unité 26 de stockage de base de repli.
La spécialisation par types d'activité spécifique n'est pas détaillée ici.
Un robot modulaire 14 selon l'invention, formé par association d'une base mobile 16 et d'un module de service 18 est apte à assurer plusieurs types de services, comprenant une large variété de services de nettoyage.
En outre, le contrôleur 64 d'une base mobile 16 est apte à implémenter d'autres services, comme par exemple des services d'accueil et d'aide aux usagers, via le module d'interface homme-machine 70.
De plus, un service de surveillance peut également être proposé, en mission spécifique ou combinée avec une activité de nettoyage. Ainsi, les données fournies par les capteurs 66 sont exploitables par le contrôleur 64, pour effectuer une détection d'objets statiques, de liquides sur le sol, de présence suspecte ou de mouvements/bruits suspects.
Ces informations sont envoyées au système de supervision 30 et/ou peuvent être utilisées pour générer des alertes directes, transmises par la base mobile à son environnement direct via son interface homme-machine 70.
Un robot modulaire 14 est apte à intervenir, dans le scénario d'application à la fourniture de services dans une infrastructure de type métro, à la fois dans les trains et dans les stations. Les robots modulaires ont accès par déplacement autonome aux zones des différents sites accessibles aux usagers en fauteuil roulant, en empruntant toute passerelle/ascenseur ou tout autre moyen adéquat disponible, y compris les trains.
La configuration du site et la présence des équipements disponibles est connue au préalable, et accessible au niveau du système de supervision 30.
Les robots modulaires 14 sont aptes, via les moyens de communication 72 de la base mobile, à communiquer leur localisation spatiale en temps réel au système de supervision 30 en station ou dans les trains.
La figure 4 illustre schématiquement l'architecture fonctionnelle d'un système de supervision 30 selon un mode de réalisation de l'invention.
Dans ce mode de réalisation, le système de supervision 30 est organisé selon deux niveaux, un premier niveau de supervision centralisé comprenant un sous-système centralisé 120 et un deuxième niveau de supervision local comprenant au moins un sous- système 130.
Le premier niveau de supervision est le niveau de supervision général pour l'ensemble du réseau ferroviaire, alors que le deuxième niveau de supervision comprend plusieurs sous-systèmes de supervision localisés, par exemple dans chaque station pour un ensemble de stations.
Le premier niveau de supervision centralisé 120 est par exemple constitué d'un ensemble d'ordinateurs connectés via un réseau de communications, qui utilise des informations 122 relatives à l'ensemble des robots modulaires présents, notamment le numéro d'identification de la base module et le numéro d'identification du module associé, ainsi que des informations de position de tous les robots modulaires.
En plus, les informations 122 contiennent des informations de localisation/positionnement spatial, d'état et de niveau d'autonomie de chaque base mobile et de chaque module de service du système, des informations relatives aux bases de repli et des informations d'accès (plan de l'infrastructure, localisation d'accès accessibles aux robots modulaires).
Le premier niveau de supervision utilise également des informations 124 relatives aux horaires des trains, le niveau de présence d'usagers dans les stations et des prévisions de présence, mises à jour en temps réel.
Pour l'ensemble des stations, le premier niveau de supervision 120 prend en compte des informations 126 relatives au fonctionnement des équipements dans les stations l'état de remplissage, l'état fonctionnel des ascenseurs, ainsi que des informations de qualité de nettoyage ou des alertes ponctuelles nécessitant une intervention. Un module de calcul 128 utilise les informations 122, 124 et 126 pour déterminer des missions de déplacement, de nettoyage ou autres pour chacun des robots modulaires. Le premier niveau de supervision 120 assure la coordination globale de l'utilisation de l'ensemble des ressources : bases mobiles, modules de service, unités des bases de repli.
Ces ordres de missions sont transmis aux sous-systèmes de supervision 130 du deuxième niveau de supervision, situés par exemple en station.
Chaque sous-système de supervision 130 comprend des modules 132 de surveillance en temps réel de l'état des équipements locaux, et 134 de localisation en temps réel des robots modulaires présents. Chaque sous-système de supervision 130 comprend un module 136 de génération des ordres de déplacement des robots modulaires, envoyés aux bases mobiles respectives, un module 138 de commande des équipements locaux (ascenseurs, sas, portes d'accès), et de commandes relatives aux bases de repli 140.
La figure 5 illustre schématiquement les principaux modules d'une unité de stockage 22 d'une base de repli 20, adaptée à stocker un module de service 18.
Une unité de stockage 22 comprend une interface mécanique 142, apte à coopérer avec une interface mécanique 108, 96 d'un module de service, permettant l'accueil et le stockage d'un module de service, des moyens de communication 144 aptes à communiquer avec le système de supervision, par exemple avec le sous-système de supervision local, et un lecteur 146 de marqueurs radio RFID, permettant la lecture de données RFID, par exemple le numéro d'identification d'un module de service stocké.
Une unité de stockage 22 est apte à transmettre au système de supervision son état -libre ou occupé- permettant la planification du stockage des modules de service, et le numéro d'identification du module de service stocké lorsqu'il y en a un.
Une unité de stockage 22 est apte à stocker un module de service prêt à être installé sur une base mobile ou en attente d'avitaillement.
La figure 6 illustre schématiquement les principaux modules d'une unité d'avitaillement 24, apte à réaliser au moins une opération d'avitaillement ou de maintenance d'un module de service 18.
L'unité d'avitaillement 24 comprend une interface de connexion électrique 148 à un module de service, un module de maintenance/d'avitaillement 150 spécifique, dédié à un ou plusieurs types de modules, apte à réaliser de façon automatique des opérations de maintenance, par exemple vidage et/ou remplissage de conteneurs. Le module 150 est apte à communiquer avec le module d'automatismes 90 d'un module de service, via un module de communication 152. L'unité avitaillement 24 comprend des moyens de communication 154 aptes à communiquer avec un système de supervision et un lecteur 156 de marqueurs radio sans contact, RFID ou NFC ou toute autre technologie équivalente, permettant la lecture de données , par exemple le numéro d'identification d'un module de service stocké.
Une unité d'avitaillement 24 est apte à transmettre au système de supervision son état -libre ou occupé- et le numéro d'identification du module de service stocké lorsqu'il y en a un.
Une telle unité 24 présente également, de manière optionnelle, des capteurs internes permettant de superviser son état d'autonomie, et elle est apte à communiquer au système de supervision ses besoins opérationnels et de maintenance.
La figure 7 illustre schématiquement les principaux modules d'une unité de recharge énergétique 26, apte à accueillir une base mobile 16 du système et à effectuer une recharge énergétique de la base mobile 16.
Une telle unité 26 est un équipement sur lequel la base mobile vient se placer, et qui sert à recharger les accumulateurs embarqués, soit à l'aide de contacts au sol et de patins sur la base mobile, soit à l'aide d'un dispositif de recharge 160 sans contact par induction.
L'unité de recharge 26 comprend un module 158 de communication apte à communiquer avec le système de supervision, qui commande son fonctionnement. Grâce à ce module de communication 158, l'unité de recharge 26 est apte à communiquer son état de disponibilité et ses besoins opérationnels et de maintenance au système de supervision.
Le système de fourniture de services a été décrit ci-dessus dans son fonctionnement impliquant un système de supervision centralisé.
Chaque base mobile 16 est apte à réaliser divers services de manière autonome et individuelle, et à mettre en œuvre des communications directes avec la base de repli 20 et les unités de la base de repli (22, 24 ou 26), sans intervention du système de supervision.
En outre, chaque base mobile 16 implémente des modules permettant de détecter automatiquement un besoin de rechargement, ce qui a pour conséquence d'interrompre une mission en cours et de se déplacer vers une unité de rechargement d'une base de repli, une telle unité disponible étant par exemple indiquée par une communication avec la base de repli. La base mobile est également capable de surveiller le module de service connecté, et de détecter les besoins de rechargement d'un tel module.
En variante, chaque base mobile est apte à prendre en compte et mémoriser plusieurs missions à exécuter successivement. De plus, une base mobile est dans une autre variante apte à modifier dynamiquement un plan de missions, en fonction de la détermination de niveau de qualité de nettoyage local ou de détection d'une zone polluée grâce à des capteurs embarqués.
Le nombre de bases mobiles et le nombre de modules par types de services nécessaires est adapté en fonction des besoins de fourniture de services, de la taille et du nombre des sites concernés et du nombre de services à fournir.
Avantageusement, les modules de service sont interchangeables, tous connectables aux bases mobiles « universelles », la génération des interfaces mécaniques et électriques est donc simplifiée.
Avantageusement, le système de fourniture de services selon l'invention permet un ajustement du nombre de robots modulaires nécessaires pour un service donné en fonction des conditions locales, ainsi que le type de services, par exemples de nettoyage, à fournir.
Avantageusement, un traitement homogène de l'ensemble du site considéré est fourni grâce au système proposé.
Avantageusement, les robots modulaires sont aptes à utiliser les moyens utilisables par les Usagers en Fauteuil Roulant, par exemple les trains et les ascenseurs, pour se déplacer à l'intérieur d'un site (e.g. en station) ou entre plusieurs sites, ce qui permet d'optimiser l'implantation des bases de repli et de faciliter l'organisation et l'optimisation du fonctionnement d'ensemble du système global de nettoyage, multi- stations et multi-sites.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Système de fourniture de services comprenant une pluralité de robots modulaires aptes à se déplacer de manière autonome et à effectuer un ou plusieurs services suivant des missions (48) reçues, caractérisé en ce qu'il comprend :
- au moins une base mobile (16) apte à se déplacer de manière autonome, et à assurer des déplacements requis par la ou les missions reçues,
- au moins un module de service (18) apte à réaliser au moins un service selon au moins une mission reçue,
- la ou chaque base mobile (16) comprenant une interface de base (74) et chaque module de service (18) comprenant une interface de module (94) apte à coopérer avec ladite interface de base (74) pour connecter/déconnecter le module de service à la base mobile, un robot modulaire (14) étant formé par connexion d'un module de service (18) à une base mobile (16),
le système comprenant au moins une base de repli (20) fixe apte à accueillir le robot modulaire (14) et comprenant au moins une unité parmi :
-une unité de stockage (22) adaptée à stocker un module de service (18) ;
-une unité de recharge énergétique (26) de base mobile (16) ;
-une unité d'avitaillement (24) de module de service (18), apte à réaliser au moins une opération d'avitaillement ou de maintenance d'un module de service (18).
2. - Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs types de modules de service (18a-18n), chaque type de module de service étant apte à effectuer un service spécifique et comprenant une interface de module (94) apte à coopérer avec ladite interface de base (74), tout type de module de service (18a-18n) étant adapté à être connecté à chaque base mobile (16) du système.
3. - Système selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque base mobile (16) comprend des moyens de déplacement autonome (60) et au moins un module (62) de fourniture d'énergie apte à fournir de l'énergie auxdits moyens de déplacement (60).
4. - Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque base mobile (16) comporte au moins un capteur (66) permettant à ladite base mobile de se localiser dans l'espace.
5. - Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque base mobile (16) comprend un contrôleur (64), adapté à traiter des données obtenues par un ou plusieurs capteurs (66a, 66b, 66c) pour détecter des obstacles dans un environnement de la base mobile (16), le contrôleur (64) étant apte à commander les moyens de déplacement autonome (60) de manière à maintenir une distance supérieure ou égale à un seuil de distance prédéterminé, en fonction de la vitesse de déplacement de la base mobile, par rapport à tout obstacle détecté.
6. - Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que, pour chaque base mobile (16), le contrôleur (64) est apte à commander les moyens de déplacement autonome (60) de la base mobile, la base mobile (16) se déplaçant selon une trajectoire, de manière à adapter la vitesse et la trajectoire de la base mobile pour contourner tout obstacle détecté à une distance supérieure ou égale au seuil de distance prédéterminé.
7.- Système selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'interface de base (74) entre base mobile (16) et module de service (18) est standardisée et comprend :
• une interface mécanique (76) de fixation du module de service,
• une interface électrique (80) pour une alimentation énergétique du module de service à partir du module (62) de fourniture d'énergie de la base mobile,
• une interface de communication (82) avec le module de service.
8. - Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque module de service (18) comprend un transpondeur de radio-identification.
9. - Système selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'interface de base (74) entre base mobile (16) et module de service (18) comprend un module (84) permettant la lecture des données d'identification du module de service.
10. - Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un système de supervision (30), apte à définir des missions de services de robots modulaires (14) et en ce que chaque base mobile (16) comprend des moyens de communication sans fil (72), aptes à communiquer avec ledit système de supervision (30).
1 1 . - Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que chaque base mobile (16) est apte à communiquer au système de supervision (30) des informations parmi le groupe d'informations suivant : informations d'identification de la base mobile, informations de localisation spatiale de ladite base mobile, informations de maintenance relatives à ladite base mobile, informations de maintenance relatives au module de service connecté à ladite base mobile, informations d'identification du module de service connecté, informations relatives à l'environnement de la base mobile, informations d'anomalies détectées par rapport à une cartographie préalablement mémorisée de l'environnement de la base mobile.
12. - Système selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que le système de supervision (30) est apte à collecter des informations transmises par chaque base mobile (16), à élaborer des missions à exécuter par les robots modulaires (14) et à transmettre des instructions définissant ces missions à exécuter aux bases mobiles (16) des robots modulaires (14).
13. - Système selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu'au moins un robot modulaire (14) reçoit des instructions définissant au moins deux missions à exécuter successivement.
14. - Système selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que le système de supervision (30) est apte à prendre en considération des informations externes relatives à des équipements d'au moins un site appartenant au réseau.
15. - Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que chaque robot modulaire (14) est apte à effectuer au moins un service parmi un service de nettoyage, un service d'accueil d'usagers et un service de surveillance.
16.- Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, mis en œuvre dans un réseau ferroviaire comprenant une pluralité de sites, caractérisé en ce que chaque robot modulaire (14) est apte à utiliser des moyens de déplacement utilisables par des usagers en fauteuil roulant pour se déplacer dans un site et/ou entre sites.
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