Procedimiento y dispositivo para la supervisión de un espacio de un manipulador.

Procedimiento para la supervisión de un espacio de manipulador (WS) de un manipulador móvil,

en particular de un robot móvil (1, 2), a través de la supervisión del espacio para detectar objetos no previstos por medio de una instalación de detección del entorno (3a - 3d), caracterizado por que el espacio supervisado es predeterminado al menos de forma parcialmente automática con relación al manipulador en función de una posición de base detectada (TBU) del manipulador en su entorno.

Procedimiento y dispositivo para la supervisión de un espacio de un manipulador

La presente invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para la supervisión sobre objetos dentro de un espado de manipulador de un manipulador móvil.

Para evitar daños de objetos no previstos en la planificación de la trayectoria y en particular lesiones de personas a través de manipuladores como especialmente robots de la industria, es habitual hasta ahora bloquear físicamente el espado de trabajo del manipulador, por ejemplo a través de bridas de protección fijas estacionarias, barreras ópticas o similares, que impiden el acceso a una célula de automatización.

Sin embargo tal solución es costosa y poco flexible y, por lo tanto, desfavorable para manipuladores móviles, que deben operar precisamente en diferentes posiciones en el entorno con espacios de trabajo correspondientemente variables.

Por lo tanto, se conoce a partir del documento DE 10 2007 007 576 B4 comparar imágenes tridimensionales de un espado de trabajo en un estado teórico no perturbado y en un estado real actual que debe supervisarse. Si se diferencias las imágenes entre sí, se puede deducir un objeto no admisible, que provoca una diferencia entre ambas imágenes.

El espado de trabajo es en este caso fijo estacionario, es decir, que está definido con relación al entorno, en el que se mueve el robot móvil para cumplir condiciones marginales del medio ambiente, por ejemplo solapamiento con contornos del medio ambiente, distribuir espacios de protección admisibles con accesos reales, marcas del suelo o similares o tener en cuenta robots cooperantes. De manera correspondiente, en el documento DE 10 2007 007 576 B4 está prevista una instalación fija estacionaria de detección del medio ambiente.

El documento DE 10 2004 041 821 propone de manera alternativa supervisar un espacio de trabajo de un robot portátil por medio de escáner por láser, sensores de ultrasonido y sensores de microondas para detectar objetos no previsto. Los escáneres y sensores fijados en el robot portátil exploran un espacio de trabajo, que se mueve al mismo tiempo con el robot portátil y se adapta manualmente para un lugar de trabajo nuevo.

Sin embargo, si un manipulador móvil con una instalación de detección del medio ambiente fijada en el manipulador con su base móvil entra de nuevo a una posición en el entorno, para la que previamente se ha predeterminado, por ejemplo a través de aprendizaje, un espacio supervisado, una desviación condicionada, por ejemplo, por tolerancias o por errores de navegación entre la posición de base real actual y la posición de base de partida, para la que se había predeterminado el espado supervisado, conduce a que el espacio actualmente supervisado, que está definido en virtud de la instalación de detección del medio ambiente fijada en el manipulador con relación al manipulador, con relación al entorno no corresponda ya al espacio, que ha sido predeterminado sobre la base de la posición de base de partida, sino que se desvía de ésta de acuerdo con el error de la posición de base.

Esto se representa esquemáticamente en las figuras 1 y 2 explicadas en detalle todavía a continuación, en las que la figura 1 muestra un robot móvil en su posición de base de partida, para la que se predetermina el espacio de trabajo WS supervisado indicado con tayas, de manera que se encuentra dentro de un contorno del medio ambiente 4. Si el robot, como se representa en la figura 2, entra de nuevo en la posición de base, de manera que su posición de base real está girada o desplazada en virtud de errores de navegación, tolerancias de regulación y similares frente a la posición de base de partida indicada con rayas en la figura 2, el espacio de trabajo WS" supervisado, predeterminado con relación al robot y de manera correspondiente al mismo tiempo girado y desplazado, como se indica con trazos y doble punto en la figura 2, cortaría el contorno del medio ambiente 4 y de manera correspondiente conduciría a una reacción no deseada de la supervisión.

El documento US 2005/0216126 A1 se refiere a un robot de servicio autónomo. El objetivo es poder solucionar tareas de abastecimiento a personas andanas, que con realizadas actualmente con frecuencia por cuidadores de enfermos, a través de robots. A ellas pertenecen especialmente una supervisión del estado de salud sí como determinadas funciones de asistencia. A tal fin se propone un robot, que presenta un cuerpo de forma cilindrica así como dos ruedas de accionamiento grandes y una rueda de control pequeña. El robot comprende dos cámaras estéreo así como una lámpara de lectura. Además, el robot presenta una bandeja, sobre la que puede transportar un objeto para su dueño.

El documento EP 2 124 122 A1 se refiere a un procedimiento para la generación de un mapa y un robot móvil. El objetivo es poder generar un mapa para un robot móvil y en este caso necesitar menos tiempo de cálculo en comparación con métodos alterativos. A tal fin se propone equipar un robot móvil con un sensor de campo, a través del cual se puede detectar el medio ambiente. Con este sensor se registran informaciones nuevas. Se genera un mapa nuevo a través de los datos de los sensores y sobre la base de un mapa antiguo generado con anterioridad.

La publicación científica "Building 3D Map for Localizaron using Human Action", Sakaguchi y col., 2004 Proceedings

of the International Conference on Intelligent Robots and Systems, se refiere a un procedimiento para la generación de un mapa tridimensional para un robot, en el que se utilizan manipulaciones humanas para la creación del mapa. El objetivo es evitar los inconvenientes de cámaras dispuestas fijamente en el robot así como poder reproducir con detalle exacto especialmente personas. Además, se pretende poder distinguir objetos móviles dinámicos de objetos inmóviles estáticos en el entorno del robot.

El cometido de la presente invención es mejorar la supervisión de un espacio de manipulador para un manipulador móvil.

Este cometido se soluciona a través de un procedimiento con las características de las reivindicaciones 1 y 7, respectivamente. La reivindicación 8 presenta un dispositivo, la reivindicación 10 presenta un producto de programa de ordenador, en particular un medio de memoria o un soporte de datos, para la realización de un procedimiento de acuerdo con la invención para protección. Las reivindicaciones dependientes se refieren a desarrollos ventajosos.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se predetermina el espacio supervisado con relación a un manipulador móvil de forma al menos parcialmente automática en función de una posición de base detectada del manipulador en su entorno. Ésta se puede detectar, de acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, por medio de la misma instalación de detección del medio ambiente, que se utiliza también para la supervisión del espacio son respecto a objetos no previstos. Ambos aspectos se pueden combinar entre sí de manera más ventajosa.

A través de la utilización de la misma instalación de detección del medio ambiente para la supervisión del espacio y la detección de la posición de base, que se puede utilizar especialmente también para la navegación de la base del manipulador, se acuerdo con el segundo aspecto, no sólo se puede reducir el gasto de aparatos, sino de una manera más ventajosa también se puede reducir o evitar un error de transformación entre una posición de base detectada y un espacio supervisado predeterminado en función de ésta.

A través de la previsión al menos parcialmente automática del espacio supervisado con relación al manipulador en función de su posición de base detectada de acuerdo con el primer aspecto se pueden compensar especialmente los errores de posicionamiento de la base explicados en la introducción del manipulador móvil. Por una previsión al menos parcialmente automática se entiende en este caso una previsión automática que, sin embargo, con preferencia puede tener en cuenta también entradas manuales.

Un manipulador móvil presenta, en general, una base o bien plataforma móvil, en particular que se mueve por sí misma que se puede posicionar, con preferencia de forma no ligada, bi o tridimensionalmente en un entorno. Su posición, uni, bi o tridimensional se describe, por ejemplo a través de coordenadas cartesianas en un sistema de coordenadas mundiales, y/o su orientación uni, bi o tridimensional, descrita, por ejemplo, por ángulos de EULER o ángulos de KARDAB, se designa en el presente caso de manera correspondiente como posición de base en el entorno del manipulador. Una base puede ser accionada, por ejemplo, con rueda,... [Seguir leyendo]

1.- Procedimiento para la supervisión de un espacio de manipulador (WS) de un manipulador móvil, en particular de un robot móvil (1, 2), a través de la supervisión del espacio para detectar objetos no previstos por medio de una Instalación de detección del entorno (3a - 3d), caracterizado por que el espacio supervisado es predeterminado al menos de forma parcialmente automática con relación al manipulador en función de una posición de base detectada (Tbu) del manipulador en su entorno.

2.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el espacio supervisado (WS) es predeterminado previamente para una posición de base de partida (Tbu) del manipulador móvil, se detecta una posición de base real (TBu) del manipulador móvil y se modifica el espacio supervisado en función de la posición de base real detectada (Tba(Tbu), (TA'b, (Tbu)), cuando la posición de base real se desvía de la posición de base de partida.

3.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que el espacio supervisado (WS) se modifica, especialmente en función de una diferencia entre la posición de partida y la posición real, con relación al manipulador de tal forma que corresponde (TAu = Tau) con relación al entorno al menos esencialmente al espacio supervisado (WS) predeterminado para la posición de base de partida.

4 - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se detecta una posición de base del manipulador móvil en su entorno conocido; o por que se detecta una posición de base del manipulador móvil en su entorno por medio de detección simultánea del entorno (SLAM).

- Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el espacio supervisado se predetermina durante el funcionamiento del manipulador.

6 - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la instalación de detección del entorno (3a-3d) se utiliza también para la detección de una posición de base (Tbu) del manipulador en su entorno.

7 - Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se predeterminan espacios supervisados para diferentes posiciones de base del manipulador en su entorno.

8.- Procedimiento para la supervisión de un espacio de manipulador (WS) de un manipulador móvil, en particular de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, a través de la supervisión del espacio para la detección de objetos no previstos, por medio de una instalación de detección del entorno (3a-3d), en el que se modifica una posición de base (TBu) del manipulador en su entorno al menos de forma parcialmente automática cuando en una posición de base real se detecta un objeto no previsto en el espacio supervisado, caracterizado por que se modifica la posición de base hasta que no se establece ningún objeto no previsto en el espacio supervisado.

9.- Dispositivo para la supervisión de un espacio de manipulador (WS) de un manipulador móvil, en particular de un robot móvil (1, 2): con:

una Instalación de detección del entorno (3a - 3d) para la supervisión del espacio para detectar objetos no previstos;

y

una instalación de previsión para la previsión del espacio supervisado con relación al manipulador en función de una posición de base del manipulador en su entorno;

caracterizado por que la instalación de detección del entorno y/o la instalación de previsión están instaladas para la realización de un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.

10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque la instalación de detección del entorno está dispuesta fija en el manipulador.

11.- Producto de programa de ordenador con código de programa, que está registrado en un soporte legible por máquina y que ejecuta un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 1 a 8, cuando se ejecuta en un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9 ó 10.