Robot multifunción para desplazarse sobre una pared utilizando un sistema de posicionamiento global de interior.

Un robot que escala paredes que utiliza un sistema de posicionamiento global de interior (5) (IGPS) proporcionado en un espacio (10),

que comprende:

un receptor de navegación (160) configurado para recibir haces de abanico rotatorios (22, 24) emitidos desde uno o más transmisores de navegación (20) del sistema de posicionamiento global de interior (5), y reconocer los haces de abanico rotatorios (22, 24) como señales de IGPS;

una carcasa de robot (170) sobre la que está montado el receptor de navegación (160); un mecanismo de accionamiento (180); un controlador móvil (150) instalado en la carcasa de robot (170), en que el controlador móvil (150) reconoce y determina su propia posición mediante el uso de las señales de IGPS; y que incluye:

una unidad central de proceso (151) para operar y controlar todos los elementos montados en el robot;

una unidad de entrada/salida (152) para introducir/enviar señales digitales o analógicas transmitidas/recibidas a/desde la unidad central de proceso (151);

una unidad de control de movimiento (153) para recibir instrucciones, transmitidas desde la unidad central de proceso (151) a través de la unidad de entrada/salida (152), de un programa de aplicación para realizar el movimiento de desplazamiento del robot que escala paredes, y generar señales de control del motor para un motor de accionamiento del mecanismo de accionamiento (180);

una unidad de control de accionamiento (154) para recibir la salida de señales de control del motor desde la unidad de control de movimiento (153), amplificar la corriente, y generar señales de salida del motor capaces de accionar el motor de accionamiento del mecanismo de accionamiento (180);

una unidad de control de navegación (155) para obtener valores de coordenadas de una posición actual del robot sobre la base de las señales de IGPS recibidas por el receptor de navegación (160) de acuerdo con las instrucciones de ejecución de navegación introducidas desde la unidad central de proceso (151), reconociendo y determinando la posición actual del robot por medio de la comparación de los valores de coordenadas con la información del mapa digital transmitida desde un ordenador host central (210), y planificar vías para realizar desplazamientos autónomos desde la posición actual a una posición de destino; y

un procesador de señales de sensor (156) para convertir señales de detección, detectadas por una pluralidad de sensores instalados en el mecanismo de accionamiento (180), en una forma de señal 30 digital interna capaz de ser reconocida por la unidad central de proceso (151), e introducir las señales resultantes en la unidad central de proceso (151);

el mecanismo de accionamiento (180) que está configurado para desplazarse a lo largo de superficies del espacio (10) bajo el control del controlador móvil (150); y

una memoria (159a) para registrar y almacenar información de mapa digital, transmitida desde el ordenador host central (210) y almacenar un sistema operativo;

el robot que escala paredes caracterizado porque comprende además:

una unidad de proceso de emergencias (157) para comparar cada una de las señales de detección detectadas por la pluralidad de sensores proporcionados en el mecanismo de accionamiento (180) con cualquiera entre un índice de referencia de actitud, un índice de referencia de obstáculos y un índice de referencia de caída, comprobando los resultados de la comparación, y proporcionando resultados de determinación, como por ejemplo el reconocimiento de un obstáculo y la predicción de la caída del robot.

un generador de alarma (158) para controlar la generación de una alarma de caída o una alarma de colisión mediante una unidad de alarma que emite una luz (130) o una unidad de alarma de alerta (140) de acuerdo con los resultados de la determinación de la unidad de proceso de emergencias (157).

Campo técnico La presente invención se refiere a un robot que escala paredes utilizando un sistema de posicionamiento global de interior.

Antecedentes de la técnica 5

En general, un Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es un dispositivo para el reconocimiento y determinación de los valores de coordenadas tridimensionales (denominados en lo sucesivo "valores de coordenadas") correspondientes a la posición de un receptor GPS que utiliza tres o más satélites GPS.

Este concepto se aplica a un Sistema de Posicionamiento Global de Interior (IGPS) .

La patente No. US 6, 501, 543 describe información utilizando este concepto. 10

La patente No. US 6, 501, 543 da a conocer transmisores correspondientes a los satélites GPS anteriormente descritos, y un receptor correspondiente al receptor GPS.

Cada uno de los transmisores emite dos haces en abanico rotatorios. Los haces en abanico rotatorios pueden ser haces en abanico de láser u otro tipo de medio de emisión de luz.

El receptor recibe haces en abanico rotatorios emitidos desde los transmisores, y determina las posiciones relativas 15 a los transmisores. Aquí, dado que los haces en abanico rotatorios se cruzan entre sí en ángulos predeterminados, se pueden medir los valores de la coordenadas del receptor para recibir los haces de abanico giratorios, es decir, se pueden medir la posición o la altitud de las mismas.

Mientras tanto, el concepto básico de los robots móviles autónomos existentes es desplazarse sobre superficies planas, es decir, superficies planas horizontales, utilizando información auto-generada o información de 20 posicionamiento en tiempo real transmitida a través de comunicación En particular, un elemento central de este tipo de robots móviles autónomos convencionales es un mecanismo de accionamiento, y el mecanismo de accionamiento incluye cadena, ruedas, y los mecanismos de accionamiento del tipo multi-hilo.

Mientras tanto, los robots araña o robots de fijación son robots que superan las limitaciones de los robots móviles de 25 superficie plana y se mueven en techos o superficies verticales.

Los robots móviles convencionales de superficie de techo/superficie vertical no pueden moverse de manera autónoma, en comparación con el robot móvil de superficie plana en general, y son robots móviles semiautónomos que se deben montar sobre raíles fijos o ser controlados remotamente por una persona.

En particular, dicho equipo que utiliza raíles presenta limitaciones en el alcance de movimiento o el área operativa, y 30 no se puede utilizar en la práctica en un espacio de instalación inadecuado o en un lugar donde no se pueden fijar con facilidad marcos, tales como raíles.

Por ejemplo, tal como se muestra en la FIG. 1, un robot móvil de fijación superficial convencional 1 incluye un generador de vacío 2 situado en el suelo a fin de formar un espacio vacío para realizar la fijación a la superficie de una pared; un controlador auxiliar 3 para controlar el generador de vacío 2; un controlador principal 4 para controlar 35 el robot móvil de fijación superficial 1; y un controlador inalámbrico 5 capaz de ser conectado/desconectado a/desde el controlador principal 4, los motores de conducción y el generador de vacío 2, y controlar el robot móvil de fijación superficial 1. El robot móvil de fijación superficial convencional 1 es un robot móvil semi-autónomo que requiere siempre el mando a distancia 5.

Además, dado que el robot móvil de fijación superficial convencional 1 tiene una estructura de ruedas 40 bidireccionales, presenta la desventaja de que no puede moverse libremente en la superficie interior de una bodega de carga.

Por otra parte, no existen robots móviles autónomos dedicados a superficie de techo/superficie vertical que reconozcan sus propias posiciones y lleguen a destinos.

La patente US 5, 809, 099 A describe un robot submarino, que es controlado por un puntero láser, en que el robot se 45 mueve de manera que el puntero láser llega al centro de un detector de posición sensible del robot.

La patente EP 0 461 506 A1 describe un sistema de inspección submarina de tipo móvil que tiene un dispositivo de vehículo móvil para desplazarse a lo largo de superficies de pared internas con el fin de detectar defectos.

Descripción de la invención

Problema técnico Por consiguiente, la presente invención se ha realizado teniendo en cuenta los problemas anteriores que ocurren en 5 la técnica anterior, y un objeto de la presente invención es proporcionar un robot que escala paredes utilizando un sistema de posicionamiento global de interior, que puede desplazarse de forma autónoma a lo largo de la superficie del techo o de las superficies verticales de la parte interior de una bodega de carga o un tanque utilizando las señales de IGPS del sistema de posicionamiento global de interior.

Solución Técnica 10

Con el fin de lograr el objetivo anterior, la presente invención proporciona un robot que escala paredes utilizando un Sistema de Posicionamiento Global de Interior (IGPS) proporcionado en un espacio de acuerdo con la reivindicación 1. Las realizaciones preferentes de la presente invención se describen en las reivindicaciones dependientes. El robot que escala paredes puede incluir un receptor de navegación configurado para recibir haces en abanico rotatorios emitidos desde uno o más transmisores de navegación del sistema de posicionamiento global de interior, y 15 reconocer los haces en abanico rotatorios como señales de IGPS; una estructura de robot sobre la que está montado el receptor de navegación; un controlador móvil configurado para ser instalado en la estructura del robot, y para reconocer y determinar su propia posición usando las señales de IGPS; y un mecanismo de accionamiento configurado para desplazarse a lo largo de las superficies del espacio bajo el control del controlador móvil.

De acuerdo con la presente invención, el robot que escala paredes incluye además un módulo de marcado acoplado 20 a una unidad móvil en la que está instalado el controlador móvil, y configurado para realizar una operación de marcado.

De acuerdo con la presente invención, el robot que escala paredes incluye además un módulo de soldadura de espárrago con rosca acoplado a una unidad móvil en la que está instalado el controlador móvil, y configurado para realizar una operación de soldadura de un espárrago. 25

De acuerdo con la presente invención, un módulo de trituración está acoplado además a la unidad móvil en una posición de instalación en la que se realiza una operación de trituración preliminar con respecto al módulo de soldadura de espárrago con rosca.

De acuerdo con la presente invención, el robot que escala paredes incluye además un módulo de medición de la profundidad acoplado a una unidad móvil en la que está instalado el controlador móvil, y configurado para realizar 30 una operación de medición de la profundidad.

De acuerdo con la presente invención, se proporcionan una pluralidad de unidades primera y segunda de fijación y una pluralidad de elementos de fijación a una parte inferior del mecanismo de accionamiento con el fin de reemplazar o montar módulos de trabajo simultáneamente.

Efectos ventajosos 35

El robot que escala paredes utilizando un sistema de posicionamiento global de interior de acuerdo con la presente invención incluye un receptor de navegación que reconoce haces en abanico rotatorios, emitidos por los transmisores de navegación del sistema de posicionamiento global de interior, como señales de IGPS, tiene la ventaja de que es posible para el robot reconocer y determinar la posición actual del mismo, y desplazarse de forma autónoma o moverse a una posición de destino. 40

Además, el robot que escala paredes utilizando un sistema de posicionamiento global de interior de acuerdo con la presente invención tiene la ventaja de que puede realizar movimientos de desplazamiento con más exactitud y precisión, en comparación con robots existentes que dependen solamente de señales del codificador.

Además, puesto que el robot que escala paredes utiliza un sistema de posicionamiento global de interior de acuerdo con la presente invención incluye un módulo de marcado, un módulo de soldadura de espárrago con rosca, un 45 módulo de trituración y un módulo de medición de la profundidad, o incluye, además, un módulo integrado en el cual están integrados los respectivos módulos, presenta la ventaja de que puede realizar una operación de marcado, una operación de soldadura, una operación de trituración preliminar, y una operación de medición de la profundidad.

Breve... [Seguir leyendo]

1. Un robot que escala paredes que utiliza un sistema de posicionamiento global de interior (5) (IGPS) proporcionado en un espacio (10) , que comprende:

un receptor de navegación (160) configurado para recibir haces de abanico rotatorios (22, 24) emitidos desde uno o más transmisores de navegación (20) del sistema de posicionamiento global de interior (5) , y 5 reconocer los haces de abanico rotatorios (22, 24) como señales de IGPS;

una carcasa de robot (170) sobre la que está montado el receptor de navegación (160) ; un mecanismo de accionamiento (180) ;

un controlador móvil (150) instalado en la carcasa de robot (170) , en que el controlador móvil (150) reconoce y determina su propia posición mediante el uso de las señales de IGPS; y que incluye: 10

una unidad central de proceso (151) para operar y controlar todos los elementos montados en el robot;

una unidad de entrada/salida (152) para introducir/enviar señales digitales o analógicas transmitidas/recibidas a/desde la unidad central de proceso (151) ;

una unidad de control de movimiento (153) para recibir instrucciones, transmitidas desde la unidad 15 central de proceso (151) a través de la unidad de entrada/salida (152) , de un programa de aplicación para realizar el movimiento de desplazamiento del robot que escala paredes, y generar señales de control del motor para un motor de accionamiento del mecanismo de accionamiento (180) ;

una unidad de control de accionamiento (154) para recibir la salida de señales de control del motor desde la unidad de control de movimiento (153) , amplificar la corriente, y generar señales de salida 20 del motor capaces de accionar el motor de accionamiento del mecanismo de accionamiento (180) ;

una unidad de control de navegación (155) para obtener valores de coordenadas de una posición actual del robot sobre la base de las señales de IGPS recibidas por el receptor de navegación (160) de acuerdo con las instrucciones de ejecución de navegación introducidas desde la unidad central de proceso (151) , reconociendo y determinando la posición actual del robot por medio de la 25 comparación de los valores de coordenadas con la información del mapa digital transmitida desde un ordenador host central (210) , y planificar vías para realizar desplazamientos autónomos desde la posición actual a una posición de destino; y un procesador de señales de sensor (156) para convertir señales de detección, detectadas por una pluralidad de sensores instalados en el mecanismo de accionamiento (180) , en una forma de señal 30 digital interna capaz de ser reconocida por la unidad central de proceso (151) , e introducir las señales resultantes en la unidad central de proceso (151) ;

el mecanismo de accionamiento (180) que está configurado para desplazarse a lo largo de superficies del espacio (10) bajo el control del controlador móvil (150) ; y una memoria (159a) para registrar y almacenar información de mapa digital, transmitida desde el 35 ordenador host central (210) y almacenar un sistema operativo;

el robot que escala paredes caracterizado porque comprende además:

una unidad de proceso de emergencias (157) para comparar cada una de las señales de detección detectadas por la pluralidad de sensores proporcionados en el mecanismo de accionamiento (180) con cualquiera entre un índice de referencia de actitud, un índice de 40 referencia de obstáculos y un índice de referencia de caída, comprobando los resultados de la comparación, y proporcionando resultados de determinación, como por ejemplo el reconocimiento de un obstáculo y la predicción de la caída del robot.

un generador de alarma (158) para controlar la generación de una alarma de caída o una alarma de colisión mediante una unidad de alarma que emite una luz (130) o una unidad de alarma de alerta 45 (140) de acuerdo con los resultados de la determinación de la unidad de proceso de emergencias (157) .

2. El robot que escala paredes de acuerdo con la reivindicación 1, en que la unidad de alarma que emite una luz (130) y la unidad de alarma de alerta (140) están proporcionadas en la carcasa del robot (170) , y que, respectivamente, generan una alarma de caída y una alarma de colisión cuando una situación en la que el robot se cae o choca con un obstáculo es predicha por el controlador móvil (150) .

3. El robot que escala paredes de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un módulo de marcado 5 (300) acoplado a una unidad móvil (100) en la que está instalado el controlador móvil (150) , y configurado para realizar una operación de marcado.

4. El robot que escala paredes de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un módulo de soldadura de espárragos con rosca (400) acoplado a una unidad móvil (100) en la que está instalado el controlador móvil (150) , y configurada para realizar una operación de soldadura de un espárrago con rosca. 10

5. El robot que escala paredes de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende además un módulo de trituración (500) acoplado a la unidad móvil (100) en una posición de instalación en la que se realiza una operación de trituración preliminar con respecto al módulo de soldadura de espárragos con rosca (400) .

6. El robot que escala paredes de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un módulo de medición de la profundidad (600) acoplado a una unidad móvil (100) en la que está instalado el controlador móvil (150) , y 15 configurado para realizar una operación de medición de la profundidad.

7. El robot que escala paredes de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una pluralidad de unidades primera y segunda de fijación (701, 702) y una pluralidad de elementos de fijación (703) se proporcionan a una parte inferior del mecanismo de accionamiento (180) con el fin de reemplazar o montar módulos de trabajo (300, 400, 500, 600) de forma simultánea. 20

8. El robot que escala paredes de acuerdo con la reivindicación 1, que también comprende una segunda unidad de comunicación (110) proporcionada en la carcasa del robot (170) , en que la segunda unidad de comunicación (110) soporta una interfaz de comunicación de datos por cable o inalámbrica con el fin de realizar la comunicación con una primera unidad de comunicación (211) de un ordenador central host (210) para recibir información de mapa digital desde el ordenador central host (210) . 25