WO2024110173A1 - Architecture de réseau robotique comportant un ensemble d'étiquettes - Google Patents

Architecture de réseau robotique comportant un ensemble d'étiquettes Download PDF

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WO2024110173A1
WO2024110173A1 PCT/EP2023/080700 EP2023080700W WO2024110173A1 WO 2024110173 A1 WO2024110173 A1 WO 2024110173A1 EP 2023080700 W EP2023080700 W EP 2023080700W WO 2024110173 A1 WO2024110173 A1 WO 2024110173A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
robot
labels
network architecture
tag
predefined
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/080700
Other languages
English (en)
Inventor
Jérôme MONCEAUX
Original Assignee
Enchanted Tools
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Enchanted Tools filed Critical Enchanted Tools
Publication of WO2024110173A1 publication Critical patent/WO2024110173A1/fr

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B25J19/027—Electromagnetic sensing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/008—Manipulators for service tasks

Definitions

  • the present invention relates to the field of robots, in particular humanoid robots. More specifically, the invention relates to a robotic network architecture comprising a set of labels, at least one robot comprising at least one predefined gripper, said labels being configured to be connected to an element and the robot being configured to interact with any type element, in particular any type of object, comprising at least one label.
  • robots with a single spherical wheel each comprising a trunk, two arms and an upper part.
  • the trunk is connected to the spherical wheel and it is fixed relative to it
  • each arm is connected to the trunk by means of a pivot connection or by means of a ball joint so as to allow the mobility of each of the arms relative to the trunk
  • the upper part is connected to an upper portion of the trunk and it is fixed relative to the latter.
  • the upper part of the robot includes at least one sensor configured so that the robot finds its way in its environment. Such a robot is configured to move in all directions and to perform tasks using its arms, such as grabbing objects.
  • said robots include a gripper.
  • the gripper is configured to allow the robot to grasp objects, regardless of their shape.
  • a visual marker on the objects to be grasped to allow the robot to identify an object, by image recognition using image processing software and/or neural network algorithms, For example.
  • This type of visual marker is suitable to be detected and processed by the robot.
  • detection and the associated processing are not possible if the visual marker is not visible, if the brightness is too low or if the robot is too far away.
  • these known techniques are not always reliable, because the algorithms and software implemented may fail to recognize an object for example.
  • the subject of the invention is the establishment of a robotic network architecture comprising a set of labels, at least one robot comprising at least one predefined gripper, said labels being configured to be respectively connected to an element belonging to the robotic network and containing identification information of said element and/or location information of said element and/or characteristic information of the element and/or information on the ability of the element to be grasped and/or manipulated and/or moved by the robot by means of the predefined gripper, the elements being objects and/or people and/or places, the robot being configured to interact with any element comprising at least one label and said robot comprising means of interpretation of said identification and/or location and/or characteristic information and/or the ability of the element to be grasped and/or manipulated and/or moved by the robot, as well as means for determining a behavior with regard to said element, in particular in terms of seizure and/or manipulation and/or movement.
  • At least part of said labels of said set of labels each comprise a capsule, a transmitting antenna and a battery, the transmitting antenna and the battery being housed in said capsule, and in that said robot comprises a receiving antenna configured to communicate with said transmitting antenna.
  • said universal gripping means device comprises a body and at least one fixing means, the body being configured to be graspable by the predefined gripper and the fixing means being configured to connect the body to said object, said body extending mainly in a longitudinal direction between a first end and a second end, and the capsule being housed in a housing provided at one of said ends of the body.
  • At least part of said labels also comprise a Bluetooth chip coupled to the transmitting antenna.
  • a universal gripping means device comprising a tag
  • the invention relates to a robotic network architecture comprising a set of labels and at least one robot comprising at least one predefined gripper.
  • the labels are configured to be linked to an element and contain information identifying the element, as well as information allowing the location of the element and/or other information allowing the robot to determine the behavior to adopt towards the element. Thanks to the information contained in the label, the robot can in particular determine whether it has the possibility, in particular the capacity and/or the right, to grasp and/or manipulate and/or move, in particular by means of the predefined gripper, said element.
  • the robot is configured to interact with any type of element comprising at least one label and said robot includes means for interpreting said identification information, as well as other information possibly contained in the label.
  • the elements are in particular objects, but they can also be people or places in particular.
  • a label 30, also referred to as a “tag”, is primarily a means of identifying elements of the environment in the robotic network.
  • the tag 30 includes identification information for the element with which it is associated. This identification information is for example a unique identifier or a name.
  • the tag 30 allows the robot(s) elements of the robotic network to detect the presence of the equipped elements, and to name them.
  • the tag 30 can also allow the robot to determine the position of the equipped elements.
  • the tag can be a label attached to the element, for example glued, and including a color, a code, a particular pattern that the robot can decode by image analysis.
  • the tag 30 may include a capsule containing means of communication with the robot, so as to trigger an action on its part, to indicate a priority of action, to transmit data from sensors carried by the element, etc. .
  • the tag may include a memory and a bluetooth antenna type transmitter antenna.
  • a tag 30 may in particular contain information linked to the element with which it is associated, such as its descriptive name, in addition to an identifier, in particular a unique identifier.
  • information may include the status of the person equipped with a tag, giving him, for example, administrator status authorizing him to give more instructions that the robot must execute. If the person equipped with a tag is not an administrator, based on the information in the tag they carry, then certain instructions may not be executed by the robot.
  • the tag 30 may include information allowing the robot to locate the element carrying it or a surrounding element, either by direct location information, or via the AOA bluetooth functionality described below.
  • the tag 30 may include information corresponding to characteristics of the element which carries it, such as its size, its weight, or the behavior to be adopted by the robot in terms of seizure and/or manipulation and/or movement etc.
  • This information can be transmitted to the robot via means of communication, in particular a Bluetooth antenna housed in a capsule forming part of the tag 30, in order to allow the identification of the element by the robot and to facilitate its interaction with it.
  • a tag 30 can also be connected to an external device 31, 32, in particular via I2C pins provided on the back of the tag, and thus transmit the information contained therein to the robot.
  • the tag 30 may include an external electrical connector 32, configured to allow recharging of the battery of the tag, or even of the object equipped with the tag, or an external electrical connector 101 with four pins, configured to allow connection of a device external to the tag, such as a sensor, a communication device, etc.
  • a tag 30 comprises a capsule to house any means of communication and memory, as well as a button allowing a signal to be transmitted to the robot.
  • a person can activate this button present on a tag attached to an element of the robotic network, when the robot is nearby, that is to say within a radius allowing the robot to detect the tag in question.
  • the button can make it possible, for example, to activate or deactivate the tag 30, to send a signal to call a robot, to give the element which is equipped with it a particular character, such as being an object of interest for the robot, or a temporarily prohibited area, etc.
  • the button can also be used to call the robot or send it a predefined message.
  • a tag can be associated with different categories of elements, such as a handle for gripping an object, an area, which can be identified as a drop zone for example, in a building, on a wall or a door, etc., thus allowing the robot to identify these elements on a semantic level and to determine the behavior it can adopt towards them.
  • elements such as a handle for gripping an object, an area, which can be identified as a drop zone for example, in a building, on a wall or a door, etc.
  • a tag 30 can also be worn by a person, thus allowing the robot to identify them and interact with them.
  • a tag 30 can in particular be used to define an area of interest in the environment in which the robotic network architecture is deployed, giving rise to a specific instruction for the robot, by means of information contained in the tag 30 and interpretable by the robot, such as: prohibited zone, authorized zone, reduced speed zone, etc.
  • the robot can thus be configured so as to understand a database making it possible to associate a tag 30, in other words information contained in the tag, with a type of element with which it is associated. Depending on the type of element, the robot will be configured to adopt appropriate behavior.
  • an element of type "handle” may be draggable, but an element of type "area” or an element of type "person” are not.
  • the robot could potentially receive instructions from a “person” type element, for example provided that it is an authorized person, depending on the instructions received, etc.
  • the tag 30 includes a battery, also housed in the capsule, if applicable.
  • the battery is sized to be able to provide electrical power to the tag 30, preferably for at least several months.
  • the possibility is provided of the possibility of “teaching” the robot to recognize and interpret a new tag 30 associated with an element of the robotic network architecture.
  • the user can expose the tag 30 near the robot and associate it with a semantic description, such as: “this tag is a bottle of water”.
  • the identification of tag 30 is stored in a database of the robot, and associated with the name “water bottle”.
  • the robot will know that it can move said "water bottle” because the tag 30 includes the information interpretable by the robot, according to which the element associated with the tag 30 is a “handle” type element and that this type of element is movable, said handle being in practice fixed or forming an integral part of the water bottle in question.
  • the batteries of the tags 30 are rechargeable, in particular via a charging dock capable of recharging several tags simultaneously.
  • the tags 30 are composed of a Bluetooth transmitter having the AOA functionality (for Angle Of Arrival meaning angle of arrival), which allows the robot, itself equipped with an AOA bluetooth receiving antenna, to determine the direction in which said tags 30 are located.
  • the AOA bluetooth chip of the tag 30 is configured to communicate with the robot and to indicate to it the angular position of the tag 30 and, for example, its unique identifier.
  • the robot thus carries out several measurements at different positions of the robot.
  • the robot can thus include means for determining, by radio direction finding, the position of each of the tags 30 by triangulation of the bluetooth signal emanating from each of said tags 30, thanks to the AOA functionality and the adapted determination means.
  • the tag 30 can also include, housed in the capsule, an inertial unit making it possible to detect the movement of the element equipped with it.
  • an inertial unit can also be configured to allow good orientation of the element associated with tag 30, in particular when the element is grasped, manipulated, moved by the robot, or to help identify the position of the corresponding element.
  • the tag 30 can also be associated with one or more sensory sensors.
  • the tag 30 constitutes in particular a unique means of semantic recognition of the element which is equipped with it, from the point of view of the robot.
  • the tag constitutes in particular unique identification information preferably associated with other information relating to the element which is equipped with it, including structural and/or functional characteristics, in particular. Thanks to the tags 30, the elements which are equipped with them, and which are external to the robot, form part of the robotic network within which the robot will be able to determine the attitude that it can adopt towards these elements.
  • items are classified into different types, including objects, people and places.
  • Subtypes can be defined, for example to form classes of objects, places or people. This makes it possible to simplify the categories of possible interactions between the robot and these elements, depending on whether the element belongs to a type of elements (place, person or object) and, for a type of element, to a class.
  • the robot will not consider an area, a person, or an object belonging to the class of prehensile objects as equivalent.
  • a tag 30 on an area makes it possible to identify a place to which the robot can or cannot move, a room into which the robot can enter or not.
  • a tag 30 on an object can be used to indicate to the robot that the object can be grasped and movable or not.
  • the tag 30 makes it possible to open a generative space for the robot in the sense that the existence of the tags 30 in the robotic network architecture creates an environment making it possible to automate predefined tasks, such as making a roll. between different objects at given times, bring objects back to the previously defined point when the objects were moved etc. It is because these objects are elements equipped with tags 30, that the people giving instructions are equipped with tags authorizing them, and that the places between which objects are moved are elements equipped with tags, that this is possible .
  • At least one robot is provided adapted to interact with elements equipped with tags.
  • the robot can be a robot 10 comprising a single spherical wheel 2 intended to be in contact with the ground and a platform 3 mounted on the spherical wheel 2 by means of stabilizing means, as shown in the figure. .
  • Said robot 10 rests on the spherical wheel 2 via the platform 3.
  • This type of robot 10 is commonly called a “Ballbot”.
  • the robot 10 is mobile on the ground by means of the single spherical wheel 2, in all directions, in a stable manner.
  • the robot 10 comprises a trunk 5, at least one arm 4 and an upper part 7.
  • the trunk 5 is connected on the one hand to the platform 3 and on the other hand to the upper part 7 and the at least one arm 4 is connected by means of a pivot type or ball joint type connection to the trunk 5.
  • the robot 10 may include a plurality of arms 4, preferably two arms, like a humanoid robot. As visible on the , the robot 10 thus comprises two arms 4, on each side of the trunk 5, each arm 4 having a portion forming a forearm and a portion forming a rear arm, with a joint between the two. At the end of each arm 4, the robot includes a gripper 6, notably resembling a hand.
  • the gripper 6 is preferably predefined and can have any shape and function: hand, gripper, suction cup, etc.
  • the robot 10 preferably has an upper part 7 forming a head equipped with an optical sensor, in particular a camera.
  • part of the elements are associated with universal gripping means devices dedicated to the robot's grippers and comprising a tag.
  • Each universal gripping device is intended in particular to be connected to “any type” of object and it includes a tag 30 containing identification information of the object and possibly other information, as described previously.
  • the gripper 6 of the robot 10 is thus adapted to interact with said elements of suitable type, in particular elements of the "object" type, via the universal gripping means device 1, integrating a tag 30 or to which is attached a tag.
  • the universal gripping means device 1 is specially configured to be easily graspable by means of the predefined gripper 6 of the robot 10.
  • the universal gripping means device 1 is configured to be grippable by means of a predefined robotic gripper 6.
  • the universal gripping means device 1 is in particular intended to be connected to a set of objects and comprises a tag 30 which is housed in a housing at one end of the universal gripping means device 1.
  • a universal gripping means device 1 comprises for example a body and at least one fixing means, the body being configured to be graspable by the predefined gripper 6 and the fixing means being configured to connect the body to said object, said body s extending mainly in a longitudinal direction between a first end and a second end, and the capsule being housed in a housing provided at one of said ends of the body.
  • the robotic network architecture includes a regularly updated database.
  • the database contains, for example, the location of the tags 30. It is updated during the movements of the robot 10.
  • the robot 10 is in particular configured to detect, using an on-board antenna, the presence, the direction and to estimate the distance of the tags. 30 assets nearby.
  • the robot 10 can then be configured to update the database during its movements within the robotic network, which allows it to move towards a given tag 30 if it receives the instruction. Once nearby, the location will allow the robot 10 to navigate and approach said tag 30 within an interaction distance.

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Abstract

La présente invention vise une architecture de réseau robotique comportant un ensemble d'étiquettes, au moins un robot comprenant au moins un préhenseur prédéfini, lesdites étiquettes (30) étant configurées pour être reliées à un élément appartenant au réseau robotique et contenant une information d'identification et/ou une information relative audit élément, les éléments étant des objets et/ou des personnes et/ou des lieux, le robot étant configuré pour interagir avec tout élément comprenant au moins une étiquette (30) et ledit robot comportant des moyens d'interprétation desdites informations d'identification et/ou de localisation et/ou caractéristique et/ou sur la capacité de l'élément à être saisi et/ou manipulé et/ou déplacé par le robot (10), ainsi que des moyens de détermination d'un comportement vis-à-vis dudit élément, notamment en matière de saisie et/ou de manipulation et/ou de déplacement.

Description

Architecture de réseau robotique comportant un ensemble d’étiquettes
La présente invention concerne le domaine des robots, notamment des robots humanoïdes. Plus précisément, l’invention concerne une architecture de réseau robotique comportant un ensemble d’étiquettes, au moins un robot comprenant au moins un préhenseur prédéfini, lesdites étiquettes étant configurées pour être reliées à un élément et le robot étant configuré pour interagir avec tout type d’élément, notamment tout type d’objet, comprenant au moins une étiquette.
 ETAT DE LA TECHNIQUE
Il est connu des robots comportant une seule roue sphérique sur laquelle repose l’intégralité du robot. Ces types de robots sont communément appelés des « Ballbots ». Lesdits robots sont mobiles au moyen de la seule roue sphérique, dans toutes les directions sur une surface plane, de manière stable.
En particulier, il est connu des robots à une seule roue sphérique comportant chacun un tronc, deux bras et une partie supérieure. Le tronc est relié à la roue sphérique et il est fixe par rapport à celle-ci, chaque bras est relié au tronc au moyen d’une liaison pivot ou au moyen d’une liaison rotule de sorte à permettre la mobilité de chacun des bras par rapport au tronc et la partie supérieure est reliée à une portion supérieure du tronc et elle est fixe par rapport à celle-ci. La partie supérieure du robot comporte au moins un capteur configuré pour que le robot se repère dans son environnement. Un tel robot est configuré pour se déplacer dans toutes les directions et pour effectuer des tâches au moyen de ses bras, telles que saisir de objets.
Pour saisir les objets, lesdits robots comportent un préhenseur. Le préhenseur est configuré pour permettre au robot de saisir les objets, quelle que soit leur forme.
Il est connu des systèmes de préhension spécifiques à un objet, c’est-à-dire qu’il existe des robots munis d’un préhenseur configuré pour saisir un seul type d’objet, par exemple, le robot est muni d’une ventouse configurée pour permettre au robot de saisir une plaque vitrée.
Toutefois, de tels systèmes de préhension rendent le robot mono-tâche et spécifiques à un seul type d’objet.
Pour pallier le problème susmentionné, il existe des robots comportant des systèmes de préhension configurés pour saisir des objets, quelle que soit leur forme. En particulier, de tels systèmes de préhension consistent en des mains robotisées configurées pour reproduire les mouvements d’une main humaine. De tels systèmes présentent un grand nombre de pièces et une grande complexité mécanique.
De plus, il est connu d’ajouter un marqueur visuel sur les objets à saisir pour permettre au robot d'identifier un objet, par reconnaissance d’image utilisant un logiciel de traitement d’image et/ou des algorithmes à réseaux de neurones, par exemple. Ce type de marqueur visuel est adapté à être détecté et traité par le robot. Toutefois, une telle détection et le traitement associé ne sont pas possibles si le marqueur visuel n’est pas visible, si la luminosité est trop basse ou si le robot en est trop éloigné. De plus, ces techniques connus ne sont pas toujours fiables, car les algorithmes et logiciels mis en œuvre peuvent échouer à reconnaître un objet par exemple.
La présente invention vise donc à résoudre les problèmes susmentionnés en proposant une architecture de réseau robotique comportant un ensemble d’étiquettes, au moins un robot comprenant au moins un préhenseur prédéfini, lesdites étiquettes étant configurées pour être reliées à un élément et le robot étant configuré pour interagir avec tout type d’élément comprenant au moins une étiquette, de sorte à permettre au robot de reconnaître tout élément équipé d’une étiquette, y compris notamment en cas de faible luminosité, de détecter et identifier un élément ne se trouvant pas, au moins initialement, dans le champ de vision du robot etc.
 PRESENTATION DE L’INVENTION
Plus précisément, l’invention a pour objet la mise en place d’une architecture de réseau robotique comportant un ensemble d’étiquettes, au moins un robot comprenant au moins un préhenseur prédéfini, lesdites étiquettes étant configurées pour être respectivement reliées à un élément appartenant au réseau robotique et contenant une information d’identification dudit élément et/ou une information de localisation dudit élément et/ou une information caractéristique de l’élément et/ou une information sur la capacité de l’élément à être saisi et/ou manipulé et/ou déplacé par le robot au moyen du préhenseur prédéfini, les éléments étant des objets et/ou des personnes et/ou des lieux, le robot étant configuré pour interagir avec tout élément comprenant au moins une étiquette et ledit robot comportant des moyens d’interprétation desdites informations d’identification et/ou de localisation et/ou caractéristique et/ou sur la capacité de l’élément à être saisi et/ou manipulé et/ou déplacé par le robot, ainsi que des moyens de détermination d’un comportement vis-à-vis dudit élément, notamment en matière de saisie et/ou de manipulation et/ou de déplacement.
Avantageusement, l’architecture de réseau robotique comporte en outre un ensemble de dispositifs de moyen de préhension universel configurés pour être préhensibles au moyen du préhenseur prédéfini, les dispositifs de moyen de préhension universel étant destinés à être reliés respectivement à un ensemble d’objets de l’ensemble d’éléments, les dispositifs de moyen de préhension universel comportant au moins une desdites étiquettes et lesdits dispositifs de moyen de préhension universel étant configurés pour être saisis et/ou manipulés et/ou déplacés au moyen du préhenseur prédéfini.
Selon un mode de réalisation, au moins une partie desdites étiquettes dudit ensemble d’étiquettes comportent chacune une capsule, une antenne émettrice et une batterie, l’antenne émettrice et la batterie étant logées dans ladite capsule, et en ce que ledit robot comprend une antenne réceptrice configurée pour communiquer avec ladite antenne émettrice.
Notamment, ledit dispositif de moyen de préhension universel comporte un corps et au moins un moyen de fixation, le corps étant configuré pour être préhensible par le préhenseur prédéfini et le moyen de fixation étant configuré pour relier le corps audit objet, ledit corps s’étendant principalement selon une direction longitudinale entre une première extrémité et une seconde extrémité, et la capsule étant logée dans un logement ménagé à l’une desdites extrémités du corps.
Avantageusement, au moins une partie desdites étiquettes comportent en outre au moins un bouton disposé sur une face externe de la capsule et configuré pour activer/désactiver l’étiquette et/ou pour appeler le robot et/ou pour envoyer un message prédéfini au robot.
Avantageusement, au moins une partie desdites étiquettes comportent en outre au moins une centrale inertielle configurée pour détecter un déplacement ou une orientation des éléments qui en sont équipés.
Avantageusement, au moins une partie desdites étiquettes comportent en outre une puce bluetooth couplée à l’antenne émettrice.
Selon un mode de réalisation, la puce bluetooth satisfait à la norme 5.1 ou supérieure et comprend une fonction de radiogoniométrie permettant de déterminer un angle d'arrivée par rapport à un objet également équipé d’une puce bluetooth satisfaisant à la norme 5.1 ou supérieure et comprenant une fonction de radiogoniométrie compatible.
 PRESENTATION DES FIGURES
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et se référant aux dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquels des références identiques sont données à des objets semblables et sur lesquels :
La représente une étiquette, sous la forme d’un tag présentant une capsule, en vue isométrique ;
La montre un tag présentant une capsule, en vue de profil ;
La est une représentation schématique vue de face, d’un tag comprenant une capsule et des connecteurs électriques externes ;
La représente un dispositif de moyen de préhension universel comprenant un tag ;
La est une représentation schématique d’un robot apte à interagir dans l’architecture de réseau robotique.
Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour permettre de mettre en œuvre l’invention ; bien que non limitatives, lesdites figures servent notamment à mieux définir l’invention le cas échéant.
 DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
L’invention concerne une architecture de réseau robotique comportant un ensemble d’étiquettes et au moins un robot comprenant au moins un préhenseur prédéfini. Les étiquettes sont configurées pour être reliées à un élément et contiennent une information d’identification de l’élément, ainsi qu’une information permettant la localisation de l’élément et/ou d’autres informations permettant au robot de déterminer le comportement à adopter vis-à-vis de l’élément. Grâce aux informations contenues dans l’étiquette, le robot peut notamment déterminer s’il a la possibilité, notamment la capacité et/ou le droit, de saisir et/ou manipuler et/ou déplacer, en particulier au moyen du préhenseur prédéfini, ledit élément. Le robot est configuré pour interagir avec tout type d’élément comprenant au moins une étiquette et ledit robot comporte des moyens d’interprétation desdites informations d’identification, ainsi que des autres informations éventuellement contenues dans l’étiquette.
Les éléments sont en particulier des objets, mais il peut aussi s’agir de personnes ou de lieux notamment.
En référence aux figures 1 et 2, une étiquette 30, également désignée « tag », est en premier lieu un moyen d'identification des éléments de l’environnement dans le réseau robotique. A cette fin, le tag 30 comprend une information d’identification de l’élément auquel il est associé. Cette information d’identification est par exemple un identifiant unique ou un nom. Le tag 30 permet aux éléments au(x) robot(s) du réseau robotique de détecter la présence des éléments équipés, et de les nommer. Le tag 30 peut également permettre au robot de déterminer la position des éléments équipés. Le tag peut être une étiquette fixé à l’élément, par exemple collée, et comprenant une couleur, un code, un motif particulier que le robot peut décoder par analyse d’image.
Également, le tag 30 peut comprendre une capsule contenant des moyens de communication avec le robot, de sorte à déclencher une action de sa part, à indiquer une priorité d’action, à transmettre des données issues de capteurs portés par l’élément, etc. A ces fins, le tag peut comprendre une mémoire et une antenne émettrice de type antenne bluetooth.
Selon un mode de réalisation, un tag 30 peut notamment contenir des informations liées à l’élément auquel il est associé, tel que son nom descriptif, en plus d’un identifiant, en particulier un identifiant unique. Notamment, de telles informations peuvent comprendre un statut de la personne équipée d’un tag, lui conférant par exemple un statut d’administrateur l’autorisant à donner davantage d’instructions que le robot doit exécuter. Si la personne équipée d’un tag n’est pas administrateur, d’après les informations du tag qu’il porte, alors certaines instructions pourront ne pas être exécutées par le robot.
Le tag 30 peut comprendre une information permettant au robot de localiser l’élément qui le porte ou un élément environnant, soit par une information directe de localisation, soit par l’intermédiaire de la fonctionnalité bluetooth AOA décrite ci-après.
Optionnellement, le tag 30 peut comporter des informations correspondant à des caractéristiques de l’élément qui le porte, telles que sa taille, son poids, ou le comportement à adopter par le robot en matière de saisie et/ou de manipulation et/ou de déplacement etc.
Ces informations peuvent être transmises au robot via les moyens de communication, notamment une antenne bluetooth logée dans une capsule faisant partie du tag 30, afin de permettre l’identification de l’élément par le robot et de faciliter son interaction avec lui.
Un tag 30 peut également être connecté à un périphérique externe 31, 32, notamment via des pins I2C prévus au dos du tag, et ainsi transmettre les informations contenus dans ce dernier au robot. Par exemple, le tag 30 peut comprendre un connecteur électrique externe 32, configuré pour permettre le rechargement de la batterie du tag, voire de l’objet équipé du tag, ou un connecteur électrique externe 101 à quatre pins, configuré pour permettre de connecter un périphérique extérieur au tag, tel qu’un capteur, un périphérique de communication, etc.
Selon un mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 4, un tag 30 comporte une capsule pour loger les moyens de communication et la mémoire éventuels, ainsi qu’un bouton permettant de transmettre un signal au robot. Par exemple, une personne peut actionner ce bouton présent sur un tag fixé à un élément du réseau robotique, lorsque le robot se trouve à proximité, c’est-à-dire dans un rayon permettant au robot de détecter le tag en question.
Le bouton peut permettre, par exemple, d’activer ou de désactiver le tag 30, d’envoyer un signal pour appeler un robot, de conférer à l’élément qui en est équipé un caractère particulier, comme le fait d’être un objet d’intérêt pour le robot, ou une zone temporairement interdite, etc.
Le bouton peut permettre également d’appeler le robot ou de lui envoyer un message prédéfini.
Comme déjà indiqué, un tag peut être associé à différentes catégories d’éléments, tels qu’une poignée de préhension d’un objet, une zone, pouvant être identifiée comme une zone de dépôt par exemple, dans un bâtiment, sur un mur ou une porte, etc., permettant ainsi au robot d’identifier ces éléments sur le plan sémantique et de déterminer le comportement qu’il peut adopter vis-à-vis d’eux.
Un tag 30 peut également être porté par une personne, permettant ainsi au robot de l’identifier et d'interagir avec elle.
Un tag 30 peut notamment être utilisé afin de définir une zone d'intérêt dans l’environnement dans lequel est déployée l’architecture de réseau robotique, donnant lieu à une consigne spécifique pour le robot, au moyen d’informations contenues dans le tag 30 et interprétables par le robot, comme : zone interdite, zone autorisée, zone à vitesse réduite, etc.
Dans l’architecture de réseau robotique, le robot peut ainsi être configuré de façon à comprendre une base de données permettant d’associer un tag 30, autrement dit une information contenue dans le tag, à un type d’élément auquel il est associé. Selon le type de l’élément, le robot sera configuré pour adopter un comportement adapté.
Par exemple, un élément de type « poignée » peut être déplaçable, mais un élément de type « zone » ou un élément de type « personne » ne le sont pas. En revanche, le robot pourra potentiellement recevoir des consignes d’un élément de type « personne », par exemple sous réserve qu’il s’agisse d’une personne autorisée, en fonction de la consigne reçue, etc.
Notamment, le tag 30 comprend une batterie, également logée dans la capsule, le cas échéant. La batterie est dimensionnée pour pouvoir fournir une alimentation électrique au tag 30, de préférence pendant au moins plusieurs mois.
Selon l’invention, il est prévu la possibilité « d’apprendre » au robot à reconnaître et interpréter un nouveau tag 30 associé à un élément de l’architecture de réseau robotique. Par exemple, pour définir une nouvelle association d’un tag 30 à un élément, l’utilisateur peut exposer le tag 30 à proximité du robot et lui associer une description sémantique, tel que : « ce tag est une bouteille d’eau ». L’identification du tag 30 est mémorisée dans une base de données du robot, et associée au nom « bouteille d’eau ». Si le tag 30 est associé à une poignée, le robot saura qu’il peut déplacer ladite « bouteille d’eau » parce que le tag 30 comprend l’information interprétable par le robot, selon laquelle l’élément associé au tag 30 est un élément de type « poignée » et que ce type d’élément est déplaçable, ladite poignée étant en pratique fixée ou faisant partie intégrante de la bouteille d’eau en question.
Ainsi, en exploitation du réseau robotique, une fois que des éléments ont été associés à un tag 30 (poignée, zone de dépôt, etc.), on peut donner des consignes au robot en référence aux tags, comme par exemple :
  1. « prends la bouteille d’eau, et dépose-la sur la table dans la zone de dépôt » ;
  2. « suis-moi » ;
  3. « va dans la zone A » ;
  4. etc.
Selon un mode de réalisation, il est prévu que les batteries des tags 30 soient rechargeables, notamment par l’intermédiaire d’un dock de recharge apte à recharger plusieurs tags simultanément.
Selon le mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 4, les tags 30 sont composés d’un émetteur bluetooth présentant la fonctionnalité AOA (pour Angle Of Arrival signifiant angle d’arrivée), qui permet au robot, lui-même équipé d’une antenne réceptrice bluetooth AOA, de déterminer la direction dans laquelle lesdits tags 30 se trouvent. Ainsi, la puce bluetooth AOA du tag 30 est configurée pour communiquer avec le robot et pour lui indiquer la position angulaire du tag 30 et, par exemple, son identifiant unique.
Dans une architecture de réseau robotique comprenant plusieurs éléments fixes ou mobiles équipés de tels tags 30, le robot réalise ainsi plusieurs mesures à différentes positions du robot. Le robot peut ainsi comprendre des moyens de détermination, par radiogoniométrie, de la position de chacun des tags 30 par triangulation du signal bluetooth émanant de chacun desdits tags 30, grâce à la fonctionnalité AOA et aux moyens de détermination adaptés.
Le tag 30 peut également comprendre, logé dans la capsule, une centrale inertielle permettant de détecter le déplacement de l’élément qui en est équipé. Une telle centrale inertielle peut également être configurée pour permettre une bonne orientation de l’élément associé au tag 30, en particulier lorsque l’élément est saisi, manipulé, déplacé par le robot, ou encore pour aider à l’identification de la position de l’élément correspondant.
Le tag 30 peut également être associé à un ou plusieurs capteurs sensoriels.
Le tag 30 constitue notamment un unique moyen de reconnaissance sémantique de l’élément qui en est équipé, du point de vue du robot. Autrement dit, le tag constitue notamment une information unique d’identification associée de préférence à d’autres informations relatives à l’élément qui en est équipé, dont des caractéristiques structurelles et/ou fonctionnelles, notamment. Grâce aux tags 30, les éléments qui en sont équipés, et qui sont extérieurs au robot, font partie du réseau robotique au sein quel le robot pourra déterminer l’attitude qu’il peut adopter vis-à-vis de ces éléments.
Les éléments sont par exemple classés en différents types, dont les objets, les personnes et les lieux. Des sous-types peuvent être définis, pour former par exemple des classes d’objets, de lieux ou de personnes. Cela permet de simplifier les catégories d’interactions possibles entre le robot et ces éléments, en fonction de l’appartenance de l’élément à un type d’éléments (lieu, personne ou objet) et, pour un type d’élément, à une classe.
Par exemple, le robot ne considérera pas comme équivalents une zone, une personne, ou un objet appartenant à la classe des objets préhensibles. Un tag 30 sur une zone permet d’identifier un lieu vers lequel le robot peut ou ne peut pas se déplacer, une pièce dans laquelle le robot peut entrer ou non. Ou encore, un tag 30 sur un objet peut servir à indiquer au robot que l’objet est préhensible et déplaçable ou non.
Ainsi, plus généralement, le tag 30 permet d’ouvrir un espace génératif pour le robot au sens où l’existence des tags 30 dans l’architecture de réseau robotique crée un environnement permettant d’automatiser des tâches prédéfinies, telles que faire un roulement entre différents objets à des moments donnés, rapporter des objets au point précédemment défini lorsque les objets ont été déplacés etc. C’est parce que ces objets sont des éléments équipés de tags 30, que les personnes donnant des instructions sont équipées de tags les y autorisant, et que les lieux entre lesquels des objets sont déplacés sont des éléments équipés de tags, que cela est possible.
Comme indiqué précédemment, dans l’architecture de réseau robotique selon l’invention, il est prévu au moins un robot adapté pour interagir avec des éléments équipés de tags.
En particulier, le robot peut être un robot 10 comportant une seule roue sphérique 2 destinée à être en contact avec le sol et une plateforme 3 montée sur la roue sphérique 2 par l’intermédiaire de moyen de stabilisation, tel que représenté sur la . Ledit robot 10 repose sur la roue sphérique 2 par l’intermédiaire de la plateforme 3. Ce type de robot 10 est communément appelé un « Ballbot ».
Le robot 10 est mobile sur le sol au moyen de la seule roue sphérique 2, dans toutes les directions, de manière stable.
Le robot 10 comporte un tronc 5, au moins un bras 4 et une partie supérieure 7.
En particulier, le tronc 5 est relié d’une part à la plateforme 3 et d’autre part à la partie supérieure 7 et l’au moins un bras 4 est relié au moyen d’une liaison de type pivot ou de type rotule au tronc 5.
Le robot 10 peut comporter une pluralité de bras 4, de préférence deux bras, à l’instar d’un robot humanoïde. Tel que visible sur la , le robot 10 comporte ainsi deux bras 4, de chaque côté du tronc 5, chaque bras 4 ayant une portion formant un avant-bras et une portion formant un arrière-bras, avec une articulation entre les deux. A l’extrémité de chaque bras 4, le robot comprend un préhenseur 6, notamment ressemblant à une main. Le préhenseur 6 est de préférence prédéfini et peut présenter toute forme et fonction : main, pince, ventouse, etc.
Le robot 10 présente de préférence une partie supérieure 7 formant une tête équipée d’un capteur optique, notamment une caméra.
Selon un mode de réalisation de l’architecture de réseau robotique, une partie des éléments sont associés à des dispositifs de moyen de préhension universels dédiés aux préhenseurs du robot et comprenant un tag. Chaque dispositif de moyen de préhension universel est notamment destiné à être relié à « tout type » d’objet et il comporte un tag 30 contenant une information d’identification de l’objet et éventuellement d’autres informations, comme décrit précédemment.
Le préhenseur 6 du robot 10 est ainsi adapté pour interagir avec lesdits éléments de type adapté, en particulier des éléments de type « objets », par l’intermédiaire du dispositif de moyen de préhension universel 1, intégrant un tag 30 ou auquel est fixé un tag. En particulier, le dispositif de moyen de préhension universel 1 est spécialement configuré pour être aisément préhensible au moyen du préhenseur 6 prédéfini du robot 10.
Par exemple, un tel dispositif de moyen de préhension universel est comme représenté sur la . Le dispositif de moyen de préhension universel 1 est configuré pour être préhensible au moyen d’un préhenseur 6 robotique prédéfini. Le dispositif de moyen de préhension universel 1 est notamment destiné à être relié à un ensemble d’objets et comporte un tag 30 qui est logé dans un logement à une extrémité du dispositif de moyen de préhension universel 1.
Un dispositif de moyen de préhension universel 1 comporte par exemple un corps et au moins un moyen de fixation, le corps étant configuré pour être préhensible par le préhenseur 6 prédéfini et le moyen de fixation étant configuré pour relier le corps audit objet, ledit corps s’étendant principalement selon une direction longitudinale entre une première extrémité et une seconde extrémité, et la capsule étant logée dans un logement ménagé à l’une desdites extrémités du corps.
Selon un mode de réalisation, l’architecture de réseau robotique comprend une base de données mise à jour régulièrement. La base de données contient par exemple la localisation des tags 30. Elle est mise à jour lors des déplacements du robot 10. Le robot 10 est notamment configuré pour détecter grâce à une antenne embarquée la présence, la direction et pour estimer la distance des tags 30 actifs à proximité. Le robot 10 peut alors être configuré pour assurer la mise à jour de la base de données lors de ses déplacements au sein du réseau robotique, ce qui lui permet de se diriger vers un tag 30 donné s’il en reçoit l’instruction. Une fois à proximité, la localisation permettra au robot 10 de se diriger et de s’approcher dudit tag 30 à une distance d’interaction.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits mais s'étend à tout mode de réalisation équivalent.

Claims (8)

  1. Architecture de réseau robotique comportant un ensemble d’étiquettes, au moins un robot (10) comprenant au moins un préhenseur (6) prédéfini, lesdites étiquettes (30) étant configurées pour être respectivement reliées à un élément appartenant au réseau robotique et contenant une information d’identification dudit élément et/ou une information de localisation dudit élément et/ou une information caractéristique de l’élément et/ou une information sur la capacité de l’élément à être saisi et/ou manipulé et/ou déplacé par le robot (10) au moyen du préhenseur (6) prédéfini, les éléments étant des objets et/ou des personnes et/ou des lieux, le robot (10) étant configuré pour interagir avec tout élément comprenant au moins une étiquette (30) et ledit robot (10) comportant des moyens d’interprétation desdites informations d’identification et/ou de localisation et/ou caractéristique et/ou sur la capacité de l’élément à être saisi et/ou manipulé et/ou déplacé par le robot (10), ainsi que des moyens de détermination d’un comportement vis-à-vis dudit élément, notamment en matière de saisie et/ou de manipulation et/ou de déplacement.
  2. Architecture de réseau robotique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu’elle comporte en outre un ensemble de dispositifs de moyen de préhension universel (1) configurés pour être préhensibles au moyen du préhenseur (6) prédéfini, les dispositifs de moyen de préhension universel (1) étant destinés à être reliés respectivement à un ensemble d’objets de l’ensemble d’éléments, les dispositifs de moyen de préhension universel (1) comportant au moins une desdites étiquettes (30) et lesdits dispositifs de moyen de préhension universel (1) étant configurés pour être saisis et/ou manipulés et/ou déplacés au moyen du préhenseur (6) prédéfini.
  3. Architecture de réseau robotique selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisée en ce qu’au moins une partie desdites étiquettes (30) dudit ensemble d’étiquettes comportent chacune une capsule, une antenne émettrice et une batterie, l’antenne émettrice et la batterie étant logées dans ladite capsule, et en ce que ledit robot (10) comprend une antenne réceptrice configurée pour communiquer avec ladite antenne émettrice.
  4. Architecture de réseau selon les revendications 2 et 3, caractérisée en ce que ledit dispositif de moyen de préhension universel (1) comporte un corps et au moins un moyen de fixation, le corps étant configuré pour être préhensible par le préhenseur (6) prédéfini et le moyen de fixation étant configuré pour relier le corps audit objet, ledit corps s’étendant principalement selon une direction longitudinale entre une première extrémité et une seconde extrémité, et la capsule étant logée dans un logement ménagé à l’une desdites extrémités du corps.
  5. Architecture de réseau selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce qu’au moins une partie desdites étiquettes (30) comportent en outre au moins un bouton disposé sur une face externe de la capsule et configuré pour activer/désactiver l’étiquette (30) et/ou pour appeler le robot (10) et/ou pour envoyer un message prédéfini au robot (10).
  6. Architecture de réseau selon l’une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce qu’au moins une partie desdites étiquettes (30) comportent en outre au moins une centrale inertielle configurée pour détecter un déplacement ou une orientation des éléments qui en sont équipés.
  7. Architecture de réseau selon l’une des revendications 3 à 6, caractérisée en ce qu’au moins une partie desdites étiquettes (30) comportent en outre une puce bluetooth couplée à l’antenne émettrice.
  8. Architecture de réseau selon la revendication 7, dans laquelle la puce bluetooth satisfait à la norme 5.1 ou supérieure et comprend une fonction de radiogoniométrie permettant de déterminer un angle d'arrivée par rapport à un objet également équipé d’une puce bluetooth satisfaisant à la norme 5.1 ou supérieure et comprenant une fonction de radiogoniométrie compatible.
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