ES2914891A1 - Robot de limpieza y/o desinfeccion con medios de reconocimiento textil y metodo para operarlo - Google Patents

Abstract

Robot de limpieza y/o desinfección que comprende, al menos, un cuerpo, medios de medición de superficies, medios de visión artificial, medios de reconocimiento de imágenes, medios de desplazamiento autónomo y/o semiautónomo, medios de detección física de obstáculos, caracterizado porque el robot confecciona un mapa del área funcional de trabajo a través de los medios de medición de superficies que, en combinación con los medios de reconocimiento de imágenes, permite establecer e identificar los objetos textiles. Además, la invención presenta un método para operar el robot de limpieza y/o desinfección, de manera que reconozca objetos textiles limitantes o de paso.

Description

ROBOT DE LIMPIEZA Y/O DESINFECCIÓN CON MEDIOS DE RECONOCIMIENTO

TEXTIL Y MÉTODO PARA OPERARLO

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se encuadra dentro de los aparatos de limpieza y/o desinfección y, más concretamente, en los sistemas de inteligencia artificial con medios de reconocimiento textil.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Actualmente, los robots de limpieza y/o desinfección, están formados principalmente por un motor de succión que aspira la suciedad que recoge mediante un cepillo central y la reconduce finalmente al interior de un depósito de residuos; estos aparatos suelen ir dotados con medios de desplazamiento autónomo y medios de medición de superficie, además de una unidad operativa de procesamiento de la información, encargada de procesar toda la información que opera sus medios de inteligencia artificial; combinando lógicas de movimiento con la visión artificial y el entrenamiento neural profundo de este tipo de aparatos pertenecientes al estado de la técnica;

En este sentido, encontramos el documento EP3508937, el cual comprende un robot de limpieza móvil que incluye un cabezal de limpieza configurado para limpiar la superficie del suelo en un entorno y al menos una cámara con un ángulo determinado que tiene un campo de visión que se extiende por encima de la superficie del suelo. La al menos una cámara está configurada para capturar imágenes que incluyen partes del entorno por encima de la superficie del suelo. El robot incluye un módulo de reconocimiento que está configurado para reconocer objetos en el entorno en base a las imágenes captadas por la al menos una cámara, en el que el módulo de reconocimiento es entrenado al menos en parte utilizando las imágenes captadas por la al menos una cámara. El robot incluye un dispositivo de almacenamiento que está configurado para almacenar un mapa del entorno. El robot incluye un módulo de control configurado para controlar el robot de limpieza móvil para navegar en el entorno utilizando el mapa y operar el cabezal de limpieza para realizar tareas de limpieza teniendo en cuenta los objetos reconocidos por el módulo de reconocimiento.

Por otra parte, encontramos e documento EP3234839A1, que comprende un robot móvil autónomo que incluye un accionamiento configurado para maniobrar el robot sobre una superficie del suelo dentro de un entorno operativo; una cámara montada en el robot que tiene un campo de visión que incluye el suelo adyacente al robot móvil en la dirección de accionamiento del robot móvil; un búfer de cuadros que almacena los cuadros de imagen obtenidos por la cámara mientras el robot móvil está conduciendo; y un dispositivo de memoria configurado para almacenar un conjunto de datos aprendidos de una pluralidad de descriptores correspondientes a parches de píxeles en cuadros de imagen correspondientes a partes del entorno operativo y determinados por eventos de sensores de robots móviles.

No hemos encontrado un método similar al nuestro o que solucione efectivamente el problema técnico referente al fallo de las inteligencias artificiales en robots de limpieza y/o aspiración en reconocer eficazmente los diferentes tipos de tejidos, y obrar en consecuencia.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

Los aparatos de limpieza y/o desinfección con medios de desplazamiento autónomo o semi-autónomo cuentan con una sensórica cada vez más extensa a medida que la tecnología avanza. Es por eso por lo que la inteligencia artificial ya forma parte de estos robots. Se trata pues de la integración de, al menos, una cámara ubicada en el frontal del robot y que se adapte a su morfología con un tamaño reducido y que, a medida que vaya avanzando, reconozca los objetos que se encuentre a su paso. Además de tener en cuenta la posición, debemos contemplar unas características de resolución de imagen y relacionadas con el color para que los fotogramas que vaya tomando se asemejen lo máximo posible a la realidad.

El robot de limpieza y/o desinfección comprende un módulo de inteligencia artificial, medios de almacenamiento de información, y al menos una cámara, que deben ir interconectados por la placa base que se incluye dentro del robot. En dichos medios de almacenamiento de información guardaremos los algoritmos de cada objeto a identificar y, mediante los fotogramas sacados a tiempo real, generalizaremos el conocimiento para categorizar el objeto identificado. También se incluye en la placa base un módulo de control configurado para tomar una serie de decisiones que dotarán de inteligencia artificial al robot.

Para incrementar la precisión en el reconocimiento de imágenes, se precisa una base de datos categorizada por las tipologías de bienes muebles con las características textiles que impiden al robot realizar una limpieza total de la superficie. Estos bienes muebles con características textiles pueden ser cortinas, sábanas, colchas, edredones, cubrecamas, fundas y/o manteles entre otros, los cuales llegan hasta prácticamente el suelo y el robot al utilizar los medios de medición de superficies, los pueden confundir con elementos limitantes.

Por lo general, el mobiliario mencionado anteriormente, impide muchas veces que el robot limpie por debajo de éstos, ya que, al ser detectados por los medios de medición de superficies, el resultado habitual en el estado de la técnica es que las inteligencias artificiales de dichos robots de limpieza y/o desinfección reconozcan e interpreten a estos objetos textiles, en limitaciones similares a una pared, delimitando el área de trabajo del robot de limpieza y /o desinfección; cuando en realidad sí que se podría pasar a través de dichos objetos, que en su mayoría conforman un bien mueble con una aparente estructura textil, la cual los robot reconoce como paredes, pero gracias a la presente invención, los robots reconocerán como objeto textil y probará superar los falsos límites creados por el reconocimiento erróneo de una elemento limitante como una pared.

Para confirmar que esa detección es correcta y asegurarnos que no hay realmente ninguna pared o elemento limitante al otro lado, necesitaremos la verificación de un tercer elemento mecánico y/o electrónico. Este elemento puede ser, por ejemplo, el bumper o también llamado parachoques que forma parte de la parte frontal del robot aspirador, el cual recoge los golpes y nos indica que hay un obstáculo y, por tanto, no se puede proceder. Así pues, con estas características, podremos seguir las lógicas de navegación programadas en el robot para continuar la limpieza con normalidad sin tener que mover o levantar los elementos de falsa limitación.

En un posible modo de funcionamiento, la invención comprende los siguientes pasos:

- Activación del robot de limpieza y/o desinfección, con la consecuente activación de los medios de medición de superficies y de la cámara de visión artificial, para detectar y comprobar los elementos que delimiten el área de trabajo funcional.

- El robot accede a su base de datos para identificar si se trata de un objeto con apariencia textil previamente categorizado, y en caso afirmativo, realizar una acción por parte del robot de limpieza y/o desinfección.

- Entrenamiento neuronal profundo previo, con base de datos de al menos veinte mil imágenes por cada categoría de reconocimiento con distintos objetos de la misma categoría en diferentes entornos.

- Entrenamiento básico de objetos textiles que no constituyan un elemento limitante, que comprende al menos, las cortinas, colchas, sábanas, fundas, manteles, cubrecamas, edredones y mantas.

- Habiendo detectado un elemento limitante, el robot comprueba si se trata de un objeto textil a través de los medios de reconocimiento de imágenes y; en caso afirmativo, reacciona en consecuencia.

- El robot estando situado en frente del objeto textil, avanzará hacia él con intención de superar la barrera limitante, comprobando de este modo que lo es, atravesándolo para continuar limpiando la superficie que quedaba cubierta por este falso elemento limitante;

- En caso contrario, el robot comprueba que el objeto textil ofrece resistencia a su paso y forma parte de los elementos limitantes del área funcional de trabajo a través de sus medios de detección de objetos por contacto físico, entonces el robot categoriza de nuevo a dicho objeto textil como elemento limitante del área efectiva de trabajo y continúa con la navegación hasta encontrar de nuevo otro caso similar para repetir la lógica de operación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra un esquema de funcionamiento del robot de limpieza y/o desinfección, así como de las lógicas de navegación que operan al robot de limpieza y/o desinfección.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

En la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferentes, se hace referencia a los dibujos adjuntos que forman parte de esta memoria, y en los que se muestran, a modo de ilustración, realizaciones preferentes específicas en las que la invención puede llevarse a cabo. Estas realizaciones se describen con el suficiente detalle como para permitir que los expertos en la técnica lleven a cabo la invención, y se entiende que pueden utilizarse otras realizaciones y que pueden realizarse cambios lógicos estructurales, mecánicos, eléctricos y/o químicos sin apartarse del alcance de la invención. Para evitar detalles no necesarios para permitir a los expertos en la técnica llevar a cabo la descripción detallada no debe, por tanto, tomarse en un sentido limitativo.

En una realización preferente de la invención, proponemos los escenarios más comunes por los que un robot de limpieza y/o desinfección con medios de medición de superficie, comúnmente a través de tecnología Láser, no podría acceder, debido a la problemática de la detección de elementos limitantes por parte de los medios de medición de superficie, pero gracias a la integración de inteligencia artificial sí que es posible. Para esta realización preferente, los lugares más comunes que podemos encontrar dentro del hogar, son el espacio entre las cortinas y la pared; el espacio encontrado debajo de una mesa cuando el mantel llega hasta prácticamente el suelo; y el espacio encontrado debajo de la cama cuando la colcha, edredón o similar están sustancialmente a ras del suelo. Para detectar dichas categorías, tendremos una base de datos previamente adquirida para compararlas con las imágenes que se captan a tiempo real. De este modo podremos distinguir los escenarios y llevar a cabo una reacción del robot a consecuencia. El proceso de limpieza que conlleva este reconocimiento consta de un tercer elemento que verificará que la imagen captada entra dentro de las características mencionadas anteriormente. Dicho tercer factor debe ser, al menos, un elemento mecánico como, por ejemplo, un parachoques (bumper), ubicado en la parte frontal del robot aspirador. La función del parachoques es avisar al robot que no puede avanzar hacia esa dirección y por tanto el robot de limpieza y/o desinfección continúa con la operación de limpieza y/o desinfección en curso.

En otra realización preferente, la invención comprende el siguiente método de funcionamiento:

- Activación del robot de limpieza y/o desinfección, con la consecuente activación de los medios de medición de superficies y de la cámara de visión artificial, para detectar y comprobar los elementos que delimiten el área de trabajo funcional.

- El robot accede a su dispositivo de almacenamiento para identificar si se trata de un objeto o mueble con apariencia textil previamente categorizado, y en caso afirmativo, realizar una acción dada por el módulo de control previamente configurado.

- Entrenamiento neuronal profundo previo, con base de datos de al menos veinte mil imágenes por cada categoría de reconocimiento con distintos objetos de la misma categoría en diferentes entornos.

- Entrenamiento básico de objetos textiles que no constituyan un elemento limitante, que comprende al menos, las cortinas, colchas, sábanas, fundas, manteles, cubrecamas, edredones y mantas.

- Habiendo detectado un elemento limitante, el robot comprueba si se trata de un objeto textil a través de los medios de reconocimiento de imágenes y; en caso afirmativo, reacciona en consecuencia.

- El robot, estando situado en frente del objeto categorizado como textil o mueble textil, avanzará hacia él con intención de superar la barrera limitante, comprobando de este modo que lo es.

- Si el robot puede superar al objeto textil, lo descarta como elemento limitante y, en consecuencia, lo atraviesa y continúa limpiando la superficie que quedaba cubierta por este falso elemento limitante, añadiendo la nueva zona al mapa obrante;

- En caso contrario, el robot comprueba que el objeto textil ofrece resistencia a su paso y forma parte de los elementos limitantes del área funcional de trabajo, a través de sus medios de detección de objetos por contacto físico, entonces el robot categoriza de nuevo a dicho objeto textil como elemento limitante del área efectiva de trabajo y continúa con la navegación hasta encontrar de nuevo otro caso similar para repetir la lógica.

Claims (3)

REIVINDICACIONES

1. Robot de limpieza y/o desinfección que comprende, al menos,

- un cuerpo;

- medios de medición de superficies;

- medios de visión artificial;

- medios de reconocimiento de imágenes;

- medios de desplazamiento autónomo y/o semiautónomo; y,

- medios de detección física de obstáculos;

Caracterizado porque,

- El robot confecciona un mapa del área funcional de trabajo a través de los medios de medición de superficies que, en combinación con los medios de reconocimiento de imágenes, permite establecer e identificar los objetos textiles;

- El robot hace uso de sus medios de detección física de obstáculos para comprobar si cada uno de los objetos textiles identificados en el mapa previamente configurado son elementos limitantes;

- Su unidad operativa de información está configurada para crear un mapa del área de trabajo, identificar los objetos textiles y comprobar la condición del objeto textil y corroborar la posibilidad de pasar, el robot de limpieza y/o desinfección, a través del objeto textil, accediendo a superficie antes cubierta y añadiendo la nueva área identificada en el mapa en curso de la superficie efectiva de trabajo.

2. Método para operar un Robot de limpieza y/o desinfección con medios de reconocimiento textil que comprende, al menos, los siguientes pasos;

- el robot de limpieza y/o desinfección activa sus medios de medición de superficies, los cuales realizan la función de mapeado del área efectiva de trabajo y detecta los elementos limitantes, elaborando un mapa de la superficie de trabajo;

- el robot de limpieza y/o desinfección activa sus medios de reconocimiento de imágenes, reconociendo y localizando elementos limitantes, de entre una base de datos visuales predefinida;

- el robot de limpieza y/o desinfección comprueba los elementos limitantes, a través de los medios de reconocimiento de imágenes, mientras el robot se va desplazando por el área efectiva de trabajo en una operación de limpieza, identificando los objetos textiles, de entre los elementos limitantes detectados;

- el robot de limpieza y/o desinfección comprueba los objetos textiles a través de los medios de detección física de obstáculos, para conocer si se trata de objetos textiles con paso a través o no, con las siguientes opciones:

- si el objeto textil no permite el paso a través de él por no tratarse de un elemento textil de paso a través, el robot lo categoriza como elemento limitante y representa la nueva área limitante identificada en el mapa en curso de la superficie efectiva de trabajo;

- si el objeto textil permite el paso a través de él, por tratarse de un elemento textil de paso a través, el robot lo atraviesa y accede a la superficie antes delimitada por los al menos elementos limitantes; y ahora categorizada como elemento textil de paso a través, paso a través del cual el robot accede a una zona no reconocida por sus medios de medición de superficie, reconoce el área de trabajo y lo añade al mapa del resto de la estancia.

3. Método de reconocimiento textil a través de los medios de reconocimiento de imágenes para un robot de limpieza y/o desinfección que comprende, al menos, los siguientes pasos;

- Activación del robot de limpieza y/o desinfección, con la consecuente activación de los medios de medición de superficies y de la cámara de visión artificial, para detectar y comprobar los elementos que delimiten el área de trabajo funcional.

- El robot accede a su dispositivo de almacenamiento para identificar si se trata de un objeto o mueble con apariencia textil previamente categorizado, y en caso afirmativo, realizar una acción dada por el módulo de control previamente configurado.

- Entrenamiento neuronal profundo previo, con base de datos de al menos veinte mil imágenes por cada categoría de reconocimiento con distintos objetos de la misma categoría en diferentes entornos.

- Entrenamiento básico de objetos textiles que no constituyan un elemento limitante, que comprende al menos, las cortinas, colchas, sábanas, fundas, manteles, cubrecamas, edredones y mantas.

- Habiendo detectado un elemento limitante, el robot comprueba si se trata de un objeto textil a través de los medios de reconocimiento de imágenes y; en caso afirmativo, reacciona en consecuencia.

- El robot, estando situado en frente del objeto categorizado como textil o mueble textil, avanzará hacia él con intención de superar la barrera limitante, comprobando de este modo que lo es.

- Si el robot puede superar al objeto textil, lo descarta como elemento limitante y, en consecuencia, lo atraviesa y continúa limpiando la superficie que quedaba cubierta por este falso elemento limitante, añadiendo la nueva zona al mapa obrante.

- En caso contrario, el robot comprueba que el objeto textil ofrece resistencia a su paso y forma parte de los elementos limitantes del área funcional de trabajo, a través de sus medios de detección de objetos por contacto físico, entonces el robot categoriza de nuevo a dicho objeto textil como elemento limitante del área efectiva de trabajo y continúa con la navegación hasta encontrar de nuevo otro caso similar para repetir la lógica.

1