DE102015208445A1

DE102015208445A1 - System zur Abholung und Ablieferung von Objekten

Info

Publication number: DE102015208445A1
Application number: DE102015208445.0A
Authority: DE
Inventors: Marc Schwarzbach; Maximilian Laiacker
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2015-05-06
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2016-11-10

Abstract

System zur Abholung und Ablieferung von Objekten mit einer Benutzereinheit, wobei die Benutzereinheit eine Positionsbestimmungsvorrichtung zur Bestimmung der Position der Benutzereinheit aufweist und eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung des Objekts oder einer daran angebrachten Markierung. Die Benutzereinheit ist mit einem Server verbindbar, der die erfasste Position der Benutzereinheit empfängt und an einen mobilen Roboter weiterleitet. Der mobile Roboter ist zur erfassten ungefähren Position des Objekts bewegbar und weist eine Erfassungsvorrichtung auf zur Erfassung des Objekts oder einer daran angebrachten Markierung. Weiter weist der mobile Roboter eine Aufnahmevorrichtung zur Manipulation des Objekts auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein System sowie ein Verfahren zur Ablieferung von Objekten an einem Ort und ein System sowie ein Verfahren zur Abholung von Objekten von einem Ort.
Mobile Roboter sind gekennzeichnet durch eine weitgehende Freiheit der Bewegung im Gegensatz zu ortsfest montierten Systemen und können genutzt werden, um Objekte von einer bestimmten Position abzuholen oder Objekte an die bestimmte Position abzuliefern. Dabei besteht die größte Herausforderung darin, die Position des Objekts zu ermitteln und das Objekt zu identifizieren, sowie eine geeignete Position zum Manipulieren, also dem Aufnehmen bzw. Greifen vorzusehen. Bei der Ablieferung von Objekten besteht die Herausforderung in der Bestimmung der Position, an welcher das Objekt abgeliefert werden soll.
Mobile Roboter finden Einzug in die industrielle Produktion und andere Prozesse. Dabei wird ihre Fähigkeit genutzt größere Distanzen selbstständig zu überwinden. Klassische Beispiele für die Verwendung mobiler Roboter sind die Materialzuführung in der Produktion sowie die Erfüllung von Logistikaufgaben. Weitere Anwendungen sind ebenfalls bekannt wie automatisch fahrende Autos oder Paketauslieferungen mit Flugdrohnen.
Nachteilig ist hierbei jedoch, dass derzeitige Systeme darauf angewiesen sind, dass der mobile Roboter das zu verteilende Objekt entweder manuell zugeführt bekommt oder über ein fest installiertes Zuführungssystem erhält. Für diese sind die genaue Position und Beschaffenheit bekannt, so dass der Vorgang vorprogrammiert werden kann. Eine Änderung des Ablaufs der Objektaufnahme erfordert hierbei eine aufwändige neue Programmierung.
Bei der Ablieferung eines Objekts wird dem mobilen Roboter üblicherweise die Position der Ablieferung vorgegeben. Wird diese Position dabei nicht exakt bestimmt oder entstehen Abweichungen, so können diese bei bisherigen Systemen nicht ausgeglichen werden.
US 8 948 935 B1 beschreibt ein System sowie ein Verfahren, bei dem von einer Person ein mobiler Roboter angefordert werden kann und bei dieser Anforderung die ungefähre Position der Person an den mobilen Roboter weitergegeben wird. Der mobile Roboter steuert sodann die ungefähre Position an und ermittelt ausgehend von dieser ungefähren Position die exakte Position der Person beispielsweise durch Bilderkennung. Hierbei entsteht das Problem, dass die anfordernde Person nicht identifiziert werden kann, falls im Bereich der ungefähren Position sich eine Vielzahl weiterer Personen aufhalten. Somit ist es dem System nicht möglich, den exakten Ablieferungsort zu bestimmen. Ein autonomes Abliefern an den korrekten Ablieferungsort ist nicht möglich.
Auch in der US 8 948 935 B1 ist davon auszugehen, dass das abzuliefernde Objekt manuell oder mit Hilfe eines Zuführungssystems an den mobilen Roboter übergeben wird. Bei der Abholung eines Objekts von einem beliebigen Ort ist ein manuelles Zuführen nicht möglich bzw. kein fest installiertes Zuführsystem vorhanden.
Aufgabe der Erfindung ist es ein System sowie ein Verfahren bereitzustellen zur Ablieferung eines Objekts an eine exakte Position sowie zur autonomen Abholung eines Objekts von einer beliebigen Position.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Systeme der Ansprüche 1 und 2 sowie durch die Verfahren der Ansprüche 12 und 14.
Das erfindungsgemäße System zur Abholung von Objekten insbesondere von beliebigen Positionen weist eine Benutzereinheit auf, wobei die Benutzereinheit eine Positionsbestimmungsvorrichtung zur Bestimmung der Position der Benutzereinheit aufweist und eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung des Objekts oder einer daran angebrachten Markierung. Bei der Benutzereinheit kann es sich beispielsweise um ein Telefon, ein Smartphone ein Tablet oder ein spezielles Gerät für diese Verwendung handeln. Die Benutzereinheit wird dabei genutzt von der Person, die das Objekt, welches abgeholt werden soll, bereitstellt. Durch die Erfassungsvorrichtung wird das Objekt selbst oder eine daran angebrachte Markierung derart erfasst, dass diese erfassten Daten zur Identifizierung des Objekts durch einen mobilen Roboter genutzt werden können.
Mit der Benutzereinheit ist erfindungsgemäß ein Server verbindbar, der die Position der Benutzereinheit empfängt und an einen mobilen Roboter weiterleitet. Dabei können insbesondere die Benutzereinheit und der Server identisch sein, so dass die Position der Benutzereinheit von der Benutzereinheit direkt an den mobilen Roboter weitergeleitet wird.
Der mobile Roboter ist erfindungsgemäß zu der an ihn weitergeleiteten Position des Objekts bewegbar. Weiter weist der mobile Roboter eine Erfassungsvorrichtung auf zur Erfassung des Objekts oder einer daran angebrachten Markierung. Durch die Erfassungsvorrichtung des mobilen Roboters lässt sich das abzuholende Objekt eindeutig identifizieren.
Die Markierung kann beispielsweise von dem Server bereitgestellt werden, so dass die Markierung zur Identifizierung ebenfalls an den mobilen Roboter weitergeleitet wird, so dass dieser das Objekt anhand der Markierung identifizieren kann. Alternativ hierzu, falls das Objekt an sich durch die Erfassungsvorrichtung der Benutzereinheit erfasst wird, werden die so erfassten Daten von der Benutzereinheit an den Server und vom Server an den mobilen Roboter übertragen. Somit ist dem mobilen Roboter bereits die äußere Erscheinungsform des abzuholenden Objekts bekannt und kann dieses somit eindeutig auch unter einer Vielzahl weiterer Objekte identifizieren.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein System zu Ablieferung von Objekten an frei bestimmbare Positionen, wobei das System erfindungsgemäß eine Benutzereinheit aufweist. Die Benutzereinheit ist mit einer Markierungsvorrichtung zur Erstellung einer Markierung verbindbar. Weiter weist die Benutzereinheit eine Positionsbestimmungsvorrichtung auf zur Bestimmung der Position der Markierung. Erfindungsgemäß ist mit der Benutzereinheit ein Server verbindbar, wobei der Server der Benutzereinheit eine Markierung zur Verfügung stellt, welche von der Benutzereinheit zur Markierungsvorrichtung weitergeleitet werden kann. Außerdem wird durch den Server die erfasste Position der Markierung empfangen und an einen mobilen Roboter weitergeleitet.
Der mobile Roboter ist erfindungsgemäß zur Position der erstellten Markierung bewegbar. Weiter weist der mobile Roboter eine Erfassungsvorrichtung auf zur Erfassung der erstellten Markierung. Dabei erfolgt die Steuerung des mobilen Roboters in Abhängigkeit der erstellten Markierung. Sobald also der mobile Roboter die erstelle Markierung durch die Erfassungsvorrichtung erfasst, kann eine exakte Positionierung des mobilen Roboters in Abhängigkeit der Position der erstellten Markierung erfolgen.
Erfindungsgemäß weist der Roboter eine Aufnahmevorrichtung auf, welche ein Objekt aufnehmen kann und am Ort der Markierung abliefert. Somit erfolgt eine exakte Positionierung des mobilen Roboters anhand der Position der erstellten Markierung. Die Markierung dient dabei der eindeutigen Identifizierung des Ablieferorts. Eine autonome Ansteuerung des Ablieferungsorts kann somit erfolgen. Abweichungen des Ablieferungsorts können durch den mobilen Roboter autonom ausgeglichen werden, ohne dass diese Abweichungen bekannt sein müssten und im Programmablauf explizit vorgesehen werden müssen. Ein Umprogrammieren ist daher nicht erforderlich. Dies unterscheidet sich von der US 8 948 935 B1 , da durch die Markierung eine eindeutige Identifizierung des Ablieferungsorts erfolgt und dieser Ort auch nicht durch das mehrfache Auftreten von eventuellen Bezugspunkten konterkariert wird.
Vorzugsweise weist das System zur Abholung von Objekten und/oder das System zur Ablieferung von Objekten als Markierung eine optische Markierung, insbesondere einen QR-Code oder eine Bar-Code auf. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist die Markierung als elektronische Markierung ausgebildet, insbesondere als RFID. Insbesondere die optischen Markierungen wie zum Beispiel ein QR-Code können einfach übertragen werden und sind eindeutig zu identifizieren. Elektronische Marker wie beispielsweise RFID haben den Vorteil, dass auch bei schlechter bzw. keiner Sicht eine eindeutige Identifizierung und Erfassung des Objekts erfolgen kann.
In einer optionalen Weiterbildung der vorstehend beschriebenen Systeme handelt es sich bei dem mobilen Roboter um eine Flugdrohne.
In einer optionalen Weiterbildung der vorstehend beschriebenen Systeme ist die Aufnahmevorrichtung ausgebildet das Objekt mechanisch oder magnetisch aufzunehmen.
In einer optionalen Weiterbildung der vorstehend beschriebenen Systeme ist die Positionsbestimmungsvorrichtung als GPS-Modul ausgebildet. Hierbei handelt es sich um ein relativ weit verbreitetes bekanntes und leicht erhältliches Modul zur Positionsbestimmung. Inhärent ist jedoch in dem GPS-System eine gewisse Ungenauigkeit, die jedoch durch die Erfassung des Objekts bzw. der Markierung durch den mobilen Roboter gerade ausgeglichen werden kann. Andere Systeme zur Positionsbestimmung können alternativ oder zusätzlich ebenfalls vorgesehen sein. So kann die Positionsbestimmung der Benutzereinheit beispielsweise durch Funkortung, Triangulation aus den Netzbetreiberzellen oder anderen satellitengestützten Systemen erfolgen.
In einer weiteren optionalen Weiterbildung der vorstehend beschriebenen Systeme ist die Benutzereinheit über eine Funkverbindung mit dem Server verbindbar, wobei die Funkverbindung vorzugsweise über GSM, 3G, 4G, LTE, WLAN, Bluetooth oder dergleichen erfolgen kann. Weiterentwicklungen dieser Systeme sind selbstverständlich mitumfasst. Darüber hinaus können die Verbindungen ebenfalls optisch erfolgen, beispielsweise durch eine Infrarotübertragung.
In einer weiteren optionalen Weiterbildung der vorstehend beschriebenen Systeme weist die Benutzereinheit Sensoren auf zur Erfassung der Umgebung. Insbesondere kann die Erfassungsvorrichtung der Benutzereinheit ausgebildet sein als Sensor zur Erfassung der Umgebung. Bevorzugt ist jedoch, dass die Benutzereinheit zusätzliche Sensoren aufweist, wobei besonders bevorzugt die Sensoren in die zur Erfassungsvorrichtung entgegengesetzte Richtung ausgerichtet sind. So kann beispielsweise in dem Zeitpunkt wenn die Erfassungsvorrichtung der Benutzereinheit die Markierung bzw. das Objekt erfasst gleichzeitig durch den in die entgegengesetzte Richtung ausgerichteten Sensor der Luftraum über dem Objekt bzw. der Markierung auf Hindernisse überprüft werden, was besonders vorteilhaft ist, falls der mobile Roboter als Flugdrohne ausgebildet ist und ein Abholen des Objekts oder ein Abliefern des Objekts durch Hindernisse verhindert werden könnte.
Vorzugsweise weist der mobile Roboter einen Sensor auf zur Erfassung der Umgebung. Hierbei kann die Erfassungsvorrichtung des mobilen Roboters als Sensor ausgebildet sein, sodass durch die Erfassungsvorrichtung sowohl das Objekt bzw. die Markierung durch den mobilen Roboter erfasst wird und gleichzeitig die Umgebung. Insbesondere können jedoch weitere Sensoren zur Erfassung der Umgebung am mobilen Roboter vorgesehen sein.
Bei den Sensoren der Benutzereinheit und/oder bei den Sensoren des mobilen Roboters handelt es sich insbesondere um eine Kamera, eine 3D-Kamera oder einen Laser-Scanner.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung als unabhängige und eigenständige Erfindung ein Verfahren zur Lieferung eines Objekts durch einen mobilen Roboter. Das Verfahren umfasst die Schritte: Erstellen einer Markierung, Positionierung der Markierung am vorgesehenen Ort der Lieferung, Erfassen der Markierung und Erfassen der ungefähren Position, Steuern des Roboters, welcher das auszuliefernde Objekt aufgenommen hat zur erfassten ungefähren Position und Ablegen des Objekts durch den Roboter. Somit wird das Objekt an der erfassten ungefähren Position abgeliefert.
In einer Weiterbildung des Verfahrens wird nachdem der Roboter zur erfassten ungefähren Position gesteuert wurde, zunächst die Markierung durch den mobilen Roboter erfasst. Aus dieser Erfassung wird die genaue Position der Markierung ermittelt. Aufgrund der ermittelten Position wird der mobile Roboter zur genauen Position gesteuert. Somit erfolgt eine zunächst grobe Navigation des mobilen Roboters zur ungefähren erfassten Position. Abweichungen oder Änderungen des Ablieferungsortes können autonom durch den mobilen Roboter ausgeglichen werden durch eine Steuerung des mobilen Roboters in Abhängigkeit der ermittelten genauen Position der Markierung.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung als eigenständige und unabhängige Erfindung ein Verfahren zur Aufnahme eine Objekts von einem mobilen Roboter, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, das zunächst das Objekt erfasst wird sowie die ungefähre Position des Objekts, ein mobiler Roboter zur erfassten ungefähren Position gesteuert wird, durch den mobilen Roboter das Objekt erfasst wird und durch den mobilen Roboter das Objekt aufgenommen wird. Somit ist durch dieses Verfahren eine manuelle Zuführung des Objekts oder ein fest installiertes Zustellsystem nicht mehr erforderlich.
In einer Weiterbildung des vorstehend beschriebenen Verfahrens weist dieses nach der Erfassung des Objekts durch den mobilen Roboter die Schritte auf, dass die genaue Position des Objekts ermittelt wird und sodann der mobile Roboter zu dieser ermittelten Position gesteuert wird. Somit erfolgt zunächst eine Grobpositionierung anhand der durch die Benutzereinheit erfassten ungefähren Position und nachfolgend erfolgt eine Feinpositionierung des mobilen Roboters anhand des durch den mobilen Roboter erfassten Objekts. Diese Feinpositionierung des mobilen Roboters erfolgt dabei autonom.
In einer Weiterentwicklung des vorstehend beschriebenen Verfahrens wird zunächst eine Markierung erstellt. Diese Markierung wird an das Objekt angebracht und die ungefähre Position der Markierung wird erfasst und an den mobilen Roboter übertragen. Vom Roboter wird sodann die Markierung erfasst und hieraus die ermittelte Position des Objekts bestimmt. Durch die Verwendung einer Markierung wird der Aufwand zur Identifizierung des Objekts erheblich reduziert, da die Markierung vorbekannte eindeutige Merkmale aufweisen kann. Diese eindeutigen Merkmale der Markierung werden durch den mobilen Roboter erfasst.
In einer Weiterbildung des Verfahrens zur Lieferung eines Objekts und/oder des Verfahrens zu Aufnahme eines Objekts wird vorzugsweise die Markierung von einem Server bereitgestellt.
In einer Weiterbildung des Verfahrens zur Lieferung eines Objekts und/oder Aufnahme eines Objekts wird aus dem Verhältnis zwischen der Größe der Markierung und dem Objekt bei der Erfassung die Größe des Objekts bestimmt. Insbesondere falls die Markierung von einem Server bereitgestellt wird kann dieser eine bekannte Größe aufweisen, so dass hieraus auf einfache Weise die Größe des Objekts bestimmt werden kann. Dies kann ist insbesondere von Interesse sein bei der Verwendung einer Flugdrohne als mobiler Roboter, da die Aufnahmevorrichtung des mobilen Roboters an die Größe des Objekts angepasst werden muss.
In einer Weiterbildung des Verfahrens zur Lieferung eines Objekts und/oder Aufnahme eines Objekts wird durch die Benutzereinheit die Umgebung des Orts der Lieferung oder des abzuholenden Objekts erfasst. Hierdurch kann beispielsweise sichergestellt werden, dass eine Ablieferung bzw. Abholung des Objekts nicht durch Hindernisse erschwert wird oder unmöglich ist.
In einer Weiterbildung des Verfahrens zur Lieferung eines Objekts und/oder Aufnahme eines Objekts wird durch den mobilen Roboter die Umgebung der ungefähren Position erfasst, sodass vom mobilen Roboter Hindernisse erkannt werden und autonom umgangen werden können. Vorzugsweise berücksichtig hierbei der mobile Roboter ebenfalls die von der Benutzereinheit erfassten Umgebungsdaten.
Bevorzugt werden das Verfahren zur Lieferung eines Objekts sowie das Verfahren zu Aufnahme eines Objekts ausgeführt unter Verwendung eines der vorstehend beschriebenen Systeme.
Insbesondere können die beschriebenen Verfahren weitergebildet werden, anhand von Merkmalen der vorstehend beschriebenen Systeme. Ebenso können auch die Systeme weitergebildet werden durch Merkmale der Verfahren.
Das Verfahren zur Lieferung eines Objekts kann vorzugsweise weitergebildet werden durch Merkmale des Verfahrens zu Aufnahme eines Objekts und ebenso kann das Verfahren zu Aufnahme eines Objekts weitergebildet sein durch Merkmale des Verfahrens zur Lieferung eines Objekts.
Das Verfahren zur Abholung von Objekten kann insbesondere weitergebildet werden durch die Merkmale des Systems zur Ablieferung von Objekten und ebenso kann das System zur Ablieferung von Objekten vorzugsweise weitergebildet werden durch Merkmale des Systems zur Abholung von Objekten.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 das erfindungsgemäße System zur Erstellung einer Markierung,
2 ein erfindungsgemäßes System zur Erfassung einer ungefähren Position,
3 ein erfindungsgemäßes System zur autonomen Ansteuerung der exakten Position eines Objekt,
4 ein erfindungsgemäßes System zur Erfassung einer Markierung des Ablieferortes,
5 ein erfindungsgemäßes System zur autonomen Ansteuerung eines mobilen Roboters eines vorgegebenen markierten Ablieferortes,
6 ein Ablaufdiagramm zur Abholung eines Objekts gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und
7 ein Ablaufdiagramm einer Ablieferung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Das erfindungsgemäße System zur Abholung eines Objekts weist eine Benutzereinheit 10 auf. Diese ist vorzugsweise über eine Funkverbindung mit einem Server 12 verbindbar. Über die Benutzereinheit 10 fordert ein Benutzer eine Markierung vom Server 12 an. Die Anforderung 14 kann dabei alternativ zu der dargestellten Ausführungsform auch beispielsweise postalisch, per E-Mail oder über ein anderes Kommunikationssystem erfolgen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden vom Server 12 Daten 16 für eine Markierung an die Benutzereinheit 10 bereitgestellt. Diese überträgt die Daten zu einer Markierungseinheit 18, welche die Markierung 20 erstellt. Die Übertragung von der Benutzereinheit 10 auf die Markierungseinheit 18 erfolgt auf konventionelle Weise per USB oder Funkverbindung. Bei der Markierungseinheit 18 handelt es sich beispielsweise um einen konventionellen Drucker. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Markierung 20 um einen QR-Code, der als eindeutige Identifizierung dient. So kann die Markierung auch postalisch übermittelt werden.
Die Markierung 20 wird auf ein Objekt 22 aufgebracht, wie in 2 dargestellt. Das Objekt 22 wird an den Ort der Abholung gebracht. Über die Benutzereinheit 10 wird der QR-Code 20 erfasst. Die Benutzereinheit 10 weist eine Positionsbestimmungsvorrichtung 26 auf. Hierbei handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein GPS-Modul, welches die Funksignale 28 von Satelliten 30 erfasst und hieraus die Position der Benutzereinheit 10 zum Zeitpunkt der Erfassung 24 der Markierung 20 ermittelt. Die so ermittelte ungefähre Position des Objekts 22 wird an den Server 12 übertragen.
Vorzugsweise wird durch die Benutzereinheit 10 bei der Erfassung der Markierung 20 die Umgebung des Orts der Abholung erfasst und dabei eventuelle Hindernisse ausgemacht. Handelt es sich bei der Benutzereinheit 10 beispielsweise um ein Smartphone, welches zwei in entgegengesetzte Richtung aufweisenden Kameras aufweist, so kann eine Kamera der Benutzereinheit 10 den QR-Code 20 erfassen, wohingegen die in entgegengesetzte Richtung weisende Kamera den Luftraum über dem abzuholenden Objekt am Ort der Abholung erfasst zur Erkennung von Hindernissen. Eventuelle Hindernisse können zusammen mit der erfassten Position an den Server 12 und von diesem besonders bevorzugt an den mobilen Roboter 32 übertragen werden, sodass der mobile Roboter 32 bereits vor Ansteuern der ungefähren Position weiß, ob sich eventuell Hindernisse im Bewegungsraum befinden.
Bei dem Server 12 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um denselben Server, der ebenfalls die Markierung bereitgestellt hat. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann es sich hierbei auch um einen anderen Server handeln.
In diesem Fall wird von der Benutzereinheit 10 nicht nur die Position übertragen, sondern auch die erfasste Markierung 20.
Im Ausführungsbeispiel werden die übermittelten Positionsdaten 35 auf einen mobilen Roboter 32 übertagen. Ebenso werden die Daten der Markierung 36 auf den mobilen Roboter 32 übertragen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem mobilen Roboter 32 um eine Flugdrohne. Die Flugdrohne 32 wird zum ungefähren Ort, welcher von der Benutzereinheit 10 erfasst wurde, gesteuert. Über eine Erfassungsvorrichtung 34 der Flugdrohne 32 wird die Markierung 20 des Objekts 22 erfasst. Hieraus ermittelt die Flugdrohne 32 insbesondere autonom die exakte Position des Objekts 22, welche von der ungefähren Position, die durch die Benutzereinheit 10 ermittelt wurde, abweichen kann. Entsprechend dem Pfeil 38 steuert die Flugdrohne 32 die exakte Position des Objekts 22 an und nimmt das Objekt auf. Nachfolgend transportiert die Flugdrohne 32 das Objekt 22 an ihren vorgesehenen Ort.
Vorzugsweise weist die Flugdrohne 32 einen Sensor auf zur Erfassung der Umgebung der ungefähren Position. Durch diesen Sensor, der mit der Erfassungsvorrichtung 34 der Flugdrohne 32 identisch sein kann, können eventuelle Hindernisse, die eine Abholung des Objekts 22 erschweren oder verhindern, frühzeitig erkannt werden. Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass es sich bei dem Sensor zur Erfassung der Umgebung um eine 3D-Kamera oder einen Laser-Scanner handelt.
Im Falle einer Ablieferung erfolgt die Erstellung einer Markierung beispielsweise wie anhand der 1 beschrieben. Die Markierung 20 wird entsprechend 4 am vorgesehenen Ort der Ablieferung aufgebracht. Über eine Benutzereinheit 10 wird die Markierung 20 erfasst. Gleichzeitig oder nachfolgend wird über eine Positionsbestimmungsvorrichtung 26 der Benutzereinheit 10 über Satelliten 30 die ungefähre Position der Benutzereinheit bei der Erfassung der Markierung 20 bestimmt. Andere Alternativen zu Bereitstellung sind ebenfalls möglich.
Gleichzeig zur Erfassung der Position der Markierung 20 kann durch die Benutzereinheit 10 die Umgebung des vorgesehen Orts der Ablieferung erfasst werden. Hierbei können eventuelle Hindernisse erkannt werden und an den mobilen Roboter 32 weitergegeben werden.
Die ungefähre Position wird von der Benutzereinheit 10 an den Server 12 übertragen. Hierbei handelt es sich ebenfalls um den Server, der die Markierung 20 bereitgestellt hat. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann es sich bei dem Server jedoch auch um einen anderen Server handeln. In diesem Fall wird von der Benutzereinheit 10 sowohl die Markierung 20 als auch die ungefähre Position übertragen.
Vom Server 12 werden die Daten der Markierung 36 sowie die ungefähre Position 35 an einen Roboter 32, welcher als Flugdrohne ausgebildet ist, übertragen. Die Flugdrohne 32 weist dabei eine Aufnahmeeinrichtung auf, welche ein Objekt 22 aufgenommen hat.
Gemäß 5 wird die Flugdrohne 32 zur ungefähren Position gesteuert. Durch eine Erfassungsvorrichtung 34 der Flugdrohne 32 wird die ausgelegte Markierung 20 erfasst und aus dieser Erfassung die exakte Position der Markierung 20, also die exakte Position des Ablieferortes insbesondere autonom bestimmt. Aus dieser bestimmten exakten Position wird die Flugdrohne 32 entsprechend dem Pfeil 38 zur exakten Position autonom gesteuert. Die Flugdrohe 32 liefert das Objekt 22 an der exakten Ablieferposition markiert durch die Markierung 20 ab.
Vorzugsweise weist die Flugdrohne 32 einen Sensor auf zur Erfassung der Umgebung der ungefähren Position. Durch diesen Sensor, der mit der Erfassungsvorrichtung 34 der Flugdrohne 32 identisch sein kann, können eventuelle Hindernisse, die eine Ablieferung des Objekts 22 erschweren oder verhindern, frühzeitig erkannt werden. Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass es sich bei dem Sensor zur Erfassung der Umgebung um eine 3D-Kamera oder einen Laser-Scanner handelt.
Gemäß der 6 wird bei der Abholung eines Objekts 22, falls eine Markierung vorhanden ist, die Markierung 20 erfasst (S011). Falls keine Markierung vorhanden ist, wird das Objekt 22 als ein solches erfasst (S012). Nachfolgend wird die Position durch die Benutzereinheit 10 (S02) ermittelt. Dies kann gleichzeitig erfolgen mit der Markierungs-/Objekterfassung oder nacheinander, wobei die Reihenfolge der Schritte (S011/S012) und (S02) nicht wesentlich ist. Durch den unmittelbaren zeitlichen Zusammenhang wird lediglich sichergestellt, dass die von der Benutzereinheit 10 bestimmte Position mit der ungefähren Position der Markierung 20 des Objekts 22 übereinstimmt. Im selben zeitlichen Zusammenhang ist es zusätzlich möglich, dass durch die Benutzereinheit 10 die Umgebung der Markierung 20 bzw. des Objekts 22 erfasst wird, sodass eventuelle Hindernisse frühzeitig erkannt werden und an den Server 12 ebenfalls übertragen werden und von diesem auf die Flugdrohne 32 übertragen werden können.
Die ermittelte Position wird sodann an den Server 12 übertragen (S03) und von dem Server 12 ebenso an die Flugdrohne 23 (S04).
Die Flugdrohne 32 steuert die ungefähre Position an, welche durch die Benutzereinheit 10 bestimmt wurde (S05). An der ungefähren Position wird durch die Flugdrohne 32 die Markierung 20 bzw. das Objekt 22 erfasst (S06) und hieraus die exakte Position des Objekts 22 bzw. der Markierung 20 durch die Flugrohne 32 insbesondere autonom bestimmt (S07). Die Flugdrohne 32 steuert die exakte Position insbesondere autonom an (S08) und nimmt das Objekt auf (S09). Insbesondere weist die Flugdrohne 32 einen Sensor auf zur Erfassung der Umgebung, sodass durch die Flugdrohne 32 eventuelle Hindernisse in der Umgebung der Markierung 20 bzw. des Objekts 22 erfasst werden können und sicher umgangen werden können.
Das Verfahren zur Ablieferung eines Objekts 22 wird anhand der 7 nachfolgend beschrieben. Zunächst wird eine Markierung 20 erstellt (S10) und die Markierung 20 wird nachfolgend am Lieferort ausgebracht (S11). Mit einer Bedieneinheit 10 wird die Markierung 20 erfasst (S12) sowie die Position der Markierung 20 (S13). Die Schritte der Erfassung der Markierung 20 (S12) sowie die Erfassung der Position der Markierung 20 (S13) können nacheinander in beliebiger Reihenfolge, als auch gleichzeitig erfolgen. Es muss lediglich dabei sichergestellt werden, dass die erfasst Position die ungefähre Position der Markierung 20 wiedergibt. Bei der Erfassung der ungefähren Position der Markierung 20 kann durch die Benutzereinheit 10 gleichzeitig die Umgebung des Orts zur Ablieferung erfasst werden, sodass eventuelle Hindernisse frühzeitig erkannt werden. Die erfassten Umgebungsdaten werden an den Server 12 mit übertragen und von diesem auf den mobilen Roboter 32 übertragen, sodass Hindernisse, welche die Lieferung erschweren oder verhindern können, frühzeitig bekannt sind und bei der Steuerung des mobilen Roboters 32 berücksichtigt werden können.
Die erfasst Position wir an den Server 12 übertragen (S14) und vom Server 12 auf den mobilen Roboter 32 (S15), wobei es sich bei dem mobilen Roboter 32 um eine Flugdrohne handeln kann.
Der mobile Roboter 32 steuert die ungefähre Position, welche von der Benutzereinheit 10 ermittelt wurde an (S16). Sobald der mobile Roboter 32 die ungefähre Position erreicht hat, erfasst dieser die Markierung 20 (S17). Aus der erfassten Markierung 20 ermittelt der mobile Roboter 32 insbesondere autonom die exakte Position der Markierung 20 (S18). Die so ermittelte Position wird durch den mobilen Roboter 32 angesteuert (S19). Der mobile Roboter 32 verfügt vorzugsweise über einen Sensor zur Erfassung der Umgebung, sodass vom mobilen Roboter 32 Hindernisse rechtzeitig erkannt werden und umgangen werden können. Sobald dieser die ermittelte exakte Position den Ablieferort erreicht hat, liefert der mobile Roboter 32 das Objekt 22 ab (S20).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8948935 B1 [0006, 0007, 0016]

Claims

System zur Abholung von Objekten (22) mit einer Benutzereinheit (10), wobei die Benutzereinheit (10) eine Positionsbestimmungsvorrichtung (26) zur Bestimmung der Position der Benutzereinheit (10) aufweist und eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung des Objekts (22) oder einer daran angebrachten Markierung (20), einem mit der Benutzereinheit (10) verbindbaren Server (12), der die Position der Benutzereinheit (10) empfängt und an einen mobilen Roboter (32) weiterleitet, wobei der mobile Roboter (32) zur Position des Objekts (22) bewegbar ist und eine Erfassungsvorrichtung (34) aufweist zur Erfassung des Objekts (22) oder einer daran angebrachten Markierung (20) und eine Aufnahmevorrichtung zur Manipulation des Objekts (22).
System zur Ablieferung von Objekten (22) an frei bestimmbaren Positionen mit einer Benutzereinheit (10), eine mit der Benutzereinheit (10) verbindbare Markierungsvorrichtung (18) zur Erstellung einer Markierung (20), wobei die Benutzereinheit (10) eine Positionsbestimmungsvorrichtung (26) zur Bestimmung der Position der Markierung (20) aufweist, einem mit der Benutzereinheit (10) verbindbaren Server (12), der der Benutzereinheit (10) eine Markierung (20) zur Verfügung stellt und die Position der Markierung empfängt und an einen mobilen Roboter (32) weiterleitet, wobei der mobile Roboter (32) zur Position der erstellten Markierung (20) bewegbar ist und eine Erfassungsvorrichtung (34) aufweist zur Erfassung der erstellten Markierung (20), wobei die Steuerung des mobilen Roboters (32) in Abhängigkeit der erfassten erstellten Markierung (20) erfolgt und wobei der mobile Roboter (32) eine Aufnahmevorrichtung aufweist zur Aufnahme und Ablieferung des Objekts (22).
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (20) als optische Markierung, insbesondere als QR-Code oder als Bar-Code, ausgebildet ist und/oder dass die Markierung (20) als elektronische Markierung (20), insbesondere als RFID, ausgebildet ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem mobilen Roboter (32) um eine Flugdrohne handelt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung das Objekt (22) magnetisch oder mechanisch aufnehmen kann.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsbestimmungsvorrichtung (26) als GPS-Modul ausgebildet ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Benutzereinheit (10) über eine Funkverbindung mit dem Server (12) verbindbar ist, insbesondere über GSM, 3G, 4G, LTE, WLAN, Bluetooth und dergleichen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Benutzereinheit (10) mindestens einen Sensor aufweist zur Erfassung der Umgebung.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren insbesondere in die zur Erfassungsvorrichtung entgegengesetzte Richtung ausgereichtet sind.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mobile Roboter (32) mindestens einen Sensor aufweist zur Erfassung der Umgebung.
System nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Sensor um ein Kamera, eine 3D-Kamera oder einen Laser-Scanner handelt.
Verfahren zur Lieferung eines Objekts (22) durch einen mobilen Roboter (32) mit den Schritten: a) Erstellen einer Markierung (20)(S10), b) Positionieren der Markierung (20) am vorgesehenen Ort der Lieferung (S11), c) Erfassen der Markierung (20) und erfassen der ungefähren Position (S12, S13), d) Steuern des mobilen Roboters (32), welcher das auszuliefernde Objekt (22) aufgenommen hat, zur erfassten ungefähren Position (S16) und e) Ablegen des Objekts (22) durch den mobilen Roboter (32) (S20).
Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem zwischen den Schritten d) und e) folgende Schritte ausgeführt werden: d1) Erfassen der Markierung (20) durch den mobilen Roboter (32) (S12), d2) Ermitteln der genauen Position der Markierung (20) durch den mobilen Roboter (32) und d3) Steuern des mobilen Roboters (32) zur ermittelten Position.
Verfahren zur Aufnahme eines Objekts (22) von einem mobilen Roboter (32) mit den Schritten: a) Erfassen des Objekts (22) und Erfassen der ungefähren Position (S12, S02), b) Steuern des mobilen Roboters (32) zur erfassten ungefähren Position (S05), c) Erfassen des Objekts (22) durch den mobilen Roboter (32) (S06) und d) Aufnehmen des Objekts (22) durch den mobilen Roboter (32) (S09).
Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem zwischen den Schritten c) und d) folgende Schritte ausgeführt werden: c1) Ermitteln der genauen Position des Objekts (22) durch den mobilen Roboter (32) auf Grundlage der Erfassung des Objekts (22) (S07) und c2) Steuern des mobilen Roboters (32) zur ermittelten Position (S08).
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, bei welchem eine Markierung (20) erstellt wird, diese Markierung (20) an das Objekt (22) angebracht wird, die ungefähre Position der Markierung (20) erfasst wird und vom mobilen Roboter (32) die Markierung (20) erfasst wird, um die genaue Position des Objekts (22) zu ermitteln (S07).
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei welchem die Markierung (20) von einem Server (12) bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, bei welchem aus dem Verhältnis zwischen der Markierung (20) und dem Objekt (22) bei der Erfassung die Größe des Objekts (22) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, bei welchem durch die Benutzereinheit (10) die Umgebung des Orts der Lieferung oder des abzuliefernden Objekts (22) erfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, bei welchem durch den mobilen Roboter (32) die Umgebung der ungefähren Position erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20 unter Verwendung eines Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 11.