ES2937732T3 - Sistema de control de trayectoria para un dispositivo móvil y procedimiento de control - Google Patents
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Abstract
Un sistema de diseño de vía virtual para un dispositivo en movimiento y un método para lograrlo. El sistema comprende: un módulo de comunicación, que se utiliza principalmente para transmitir información de mapas relacionados, información de pistas virtuales, información de posicionamiento e información de tareas, y funciona como un puente; un módulo de interacción, para establecer una pista fija que tiene una forma arbitraria y una longitud arbitraria en un entorno de edición gráfica, que soporta funciones como la modificación de segmentos y la eliminación de pistas, y el envío de la información de la pista virtual a un módulo de procesamiento de algoritmo de crucero inteligente; y un módulo de adquisición, para adquirir la información de la pista virtual proporcionada por el módulo de interacción, almacenar datos relacionados y enviar la información a un módulo de extracción de puntos clave de la pista. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de control de trayectoria para un dispositivo móvil y procedimiento de control
Sector técnico
La presente invención se refiere a un sistema de control de trayectoria para un dispositivo móvil y a un procedimiento de implementación del mismo.
Estado de la técnica anterior
En la actualidad, los sistemas de viaje con punto de ajuste existentes basados en la trayectoria preestablecida se implementan principalmente de la siguiente manera:
En primer lugar, se tienden las vías. Se utilizan sistemas de tracción física por conductividad magnética, tales como tranvías urbanos y algunos robots de reparto de comida, para el tendido de las vías, para realizar un viaje con punto de ajuste según una vía preestablecida. Este esquema utiliza tecnología de vías y sensores auxiliares (sensor infrarrojo, sensor ultrasónico y otros sensores) para conseguir un comportamiento de evitación de obstáculos. El tendido de las vías tiene los siguientes inconvenientes: 1. se requiere un despliegue adicional de vías, que resulta en un coste elevado, un funcionamiento complejo y un uso inflexible; 2. elevado ruido de funcionamiento y cambios significativos en el entorno.
En segundo lugar, se utilizan la cámara de luz visible, el generador de imágenes térmicas de infrarrojos y otros instrumentos de detección para vigilar la línea con el fin de conseguir un viaje con punto de ajuste según la trayectoria preestablecida. Este esquema también requiere el despliegue de equipos auxiliares en el entorno de trabajo. De modo similar, el funcionamiento es complejo, el coste es elevado y el funcionamiento es inflexible. Además, no está garantizado que el entorno permanezca inalterado y limpio.
Basándose en las deficiencias de los existentes sistemas de viaje en el punto de ajuste según la trayectoria preestablecida, la presente invención da a conocer un nuevo diseño de vías virtuales y un procedimiento para realizar el sistema de navegación.
La Patente CN 102866706 B describe un robot de limpieza que utiliza navegación de teléfono inteligente. El robot de limpieza comprende un módulo de robot de limpieza, un módulo de teléfono inteligente que incluye una cámara de teléfono inteligente, un submódulo de procesamiento de imágenes, un submódulo de calibración de cámara, un submódulo EKF-SLAM, un submódulo de mantenimiento de mapas y planificación de rutas, un submódulo de sensor y un submódulo de adquisición de datos de sensor. El procedimiento de navegación y limpieza tiene las siguientes etapas en secuencia: 1) calibrar los parámetros en la cámara del teléfono móvil utilizando una plantilla de calibración; 2) establecer una conexión de comunicación por Bluetooth; 3) iniciar el submódulo EKF-SlAm para un posicionamiento preciso y crear un mapa del entorno en 3D; 4) establecer un mapa que cubre los obstáculos del entorno de interior; 5) planificar automáticamente la ruta de limpieza del robot de limpieza; 6) controlar el siguiente movimiento de las ruedas de desplazamiento del robot de limpieza.
La Patente CN 106 325 271 A describe una segadora inteligente. La segadora inteligente comprende un cuerpo principal de la segadora y un terminal auxiliar que están separados. El cuerpo principal de la segadora comprende un módulo de comunicación, un primer módulo de GPS y un primer módulo de control. El primer módulo de GPS y el primer módulo de control están conectados al módulo de comunicación. El módulo de comunicación transmite información de la posición, procedente del primer módulo de GPS, a un terminal auxiliar. El terminal auxiliar comprende un servidor de posicionamiento de rastreo, una interfaz de interacción hombre-máquina y una estación de referencia de diferencia. La interfaz de interacción hombre-máquina y la estación de diferencia están conectadas al servidor de posicionamiento de rastreo. La información de corrección del servidor de posicionamiento de rastreo puede realizar correcciones en la información de la posición de la máquina segadora procedente del módulo de comunicación. El usuario puede introducir selectivamente información personalizada en la interfaz de interacción hombre-máquina. El primer módulo de control controla los comportamientos del cuerpo principal de la segadora según la información de la posición corregida y la información personalizada introducida por el usuario.
La Patente EP 2 169 502 A1 describe un procedimiento de control de un vehículo autónomo. El procedimiento comprende el control de las operaciones del vehículo basándose, al menos en parte, en los costes de los bordes. Un borde es una representación de una ruta que el vehículo puede atravesar. Los costes de los bordes se determinan mediante un sistema de estimación y se basan en por lo menos uno de un tiempo de recorrido estimado para un borde y la capacidad de del borde para ser atravesado. El procedimiento comprende, además, la detección de las condiciones de los bordes que está atravesando el vehículo y, basándose en las condiciones detectadas, actualiza dinámicamente los costes de borde.
Características
El problema técnico a solucionar mediante la presente invención es dar a conocer un sistema de control de trayectoria para un dispositivo móvil y un procedimiento de implementación para el control de trayectoria en un sistema de control de trayectoria para un dispositivo móvil, que no necesita desplegar equipos auxiliares adicionales y es más práctico, flexible y rápido de utilizar. Además, no hay impacto en el entorno y es más fácil añadir y retirar la vía virtual, y el sistema es más inteligente.
La invención soluciona los problemas técnicos anteriores por medio de un sistema de control de trayectoria para un dispositivo móvil, que muestra las características técnicas de la primera reivindicación independiente.
La invención da a conocer asimismo un procedimiento de implementación para el control de trayectoria en un sistema de control de trayectoria para un dispositivo móvil, que muestra las características técnicas de la segunda reivindicación independiente.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es el diagrama esquemático de la presente invención.
Descripción detallada de las realizaciones
Con el fin de explicar específicamente la solución técnica de la presente invención, se utiliza la figura para representar la realización preferente de la invención, como sigue.
Tal como se muestra en la figura 1, un sistema de control de trayectoria para un dispositivo móvil de la presente invención incluye:
un módulo de comunicación para proporcionar la transmisión de información de mapa relevante, de información de la vía virtual, de información de posicionamiento y de información de tareas pertinentes;
un módulo de interacción en conexión con el módulo de comunicación y configurado para establecer una vía virtual con forma y longitud arbitrarias a través de un entorno de edición gráfica, y para soportar la modificación de segmentos, eliminación de vías y otras funciones;
un módulo de adquisición en conexión con el módulo de comunicación y configurado para obtener la información de la vía virtual del módulo de interacción a través del módulo de comunicación y almacenar datos pertinentes;
un módulo de extracción de puntos clave orbitales en conexión con el módulo de adquisición, en el que el módulo de adquisición está configurado para enviar la información de la vía virtual al módulo de extracción de puntos clave orbitales, y en el que el módulo de extracción de puntos clave orbitales está configurado para extraer información de puntos clave de la vía virtual a partir de la información de la vía virtual según condiciones limitativas, tales como una pendiente de la curva y un ajuste por trozos, para encontrar puntos clave en los que la derivada de primer orden sea 0; un módulo de adquisición y filtrado de datos del sensor configurado para recopilar datos de un sensor en el dispositivo móvil y eliminar el ruido de los datos por medio de un algoritmo de filtrado;
un módulo cuentakilómetros configurado para obtener datos de kilometraje del dispositivo móvil;
en el que el módulo de adquisición y filtrado de datos del sensor y el módulo cuentakilómetros forman en conjunto una parte de adquisición de datos;
un módulo de mapa configurado para utilizar un algoritmo relacionado con la localización y el mapeo simultáneos, SLAM, para crear un mapa del entorno, en el que el mapa del entorno se puede utilizar para planificación de ruta global;
un módulo de posicionamiento autónomo en conexión con el módulo de mapa y configurado para construir un módulo de almacenamiento combinando el mapa del entorno, en el que se utiliza un algoritmo de correspondencia pertinente para obtener la información de posición y la información de postura actuales del dispositivo móvil, de tal manera que el dispositivo móvil conoce su posición y postura en el mapa del entorno en tiempo real;
en el que el módulo de mapa y el módulo de posicionamiento autónomo forman en conjunto una parte de posicionamiento autónomo SLAM, y en el que la parte de posicionamiento autónomo SLAM está en conexión con la parte de adquisición de datos para recibir datos de sensor y datos de kilometraje;
un módulo de construcción de la estructura gráfica del punto clave orbital en conexión con el módulo de extracción y con la parte de posicionamiento autónomo SLAM, y configurado para utilizar información de punto clave recibida del módulo de extracción de puntos clave orbitales e información de mapa recibida del módulo de adquisición y filtrado de datos de sensor a través de la parte de posicionamiento autónomo SLAM para combinar la accesibilidad entre puntos clave, para construir información de vértices y bordes de la estructura gráfica;
un módulo de gestión de la programación de tareas en conexión con el módulo de comunicación y configurado para gestionar tareas de navegación emitidas por un usuario, incluyendo establecer lógica de secuencia de tareas, de distribución de tareas, de ejecución de tareas, invocar el servicio de planificación de la ruta y otras partes;
un módulo de búsqueda de ruta de puntos clave global en conexión con el módulo de gestión de la programación de tareas y el módulo de construcción de la estructura gráfica de punto clave orbital, y configurado para buscar la ruta óptima a lo largo de la vía virtual desde el punto inicial hasta el punto final según una tarea emitida por el módulo de gestión de la programación de tareas e información del módulo de posicionamiento autónomo, combinado con un
algoritmo de búsqueda heurística, utilizando la estructura gráfica de la vía de punto clave orbital recibida desde el módulo de estructura gráfica de punto clave orbital, y configurado para guiar el dispositivo móvil para completar una tarea de viaje;
un módulo de planificación de la trayectoria local en conexión con el módulo de búsqueda de ruta clave global y la parte de posicionamiento autónomo SLAM, y configurado para generar una decisión de control sencillo y sin colisiones utilizando datos de observación fusionados mediante información de nodo de vía virtual e información de posicionamiento autónomo, actuales, de múltiples sensores y combinándolos con la información de velocidad actual, de tal manera que el dispositivo móvil pueda completar la tarea de viaje sin colisiones;
un módulo de control del movimiento en conexión con el módulo de planificación de la trayectoria local y configurado para generar decisiones de control del movimiento utilizando decisiones de control sin colisiones generadas por el módulo de planificación de la trayectoria local;
un módulo de movimiento inteligente en conexión con el módulo de control del movimiento y configurado para recibir la instrucción del módulo de control del movimiento para controlar el movimiento sin colisiones del dispositivo móvil.
El módulo de comunicación y el módulo de interacción constituyen una parte de interacción.
El módulo de adquisición, el módulo de extracción de líneas rectas, el módulo de creación de árboles de búsqueda de segmentación, el módulo de fusión de datos de observación, el módulo de almacenamiento de creación de mapas virtuales, el módulo de gestión de la programación de tareas, el módulo de almacenamiento de creación de mapas, el módulo de posicionamiento autónomo, el módulo de planificación de la ruta global, el módulo de planificación de ruta local, el módulo de control del movimiento y el módulo de movimiento inteligente constituyen una parte de procesamiento de algoritmos.
Un procedimiento de implementación para el control de trayectoria en un sistema de control de trayectoria para un dispositivo móvil dado a conocer por la invención incluye las siguientes etapas:
Etapa 1: establecer, añadir, eliminar y editar una vía virtual en un módulo de interacción y enviar información de la vía virtual a una parte de procesamiento de algoritmos a través de un módulo de comunicación cliente.
Etapa 2: recibir la información de la vía virtual enviada por el módulo de interacción a través del módulo de comunicación cliente en un módulo de comunicación de la parte de procesamiento de algoritmos.
Etapa 3: recibir la información de vía virtual de la vía virtual en un módulo de adquisición a través del módulo de comunicación de la parte de procesamiento de algoritmos, y extraer, mediante el módulo de adquisición, la información de punto clave de la vía virtual a partir de la información de la vía virtual según condiciones limitativas, tales como una pendiente de curva y un ajuste por trozos, para encontrar puntos clave en los que la derivada de primer orden sea 0.
Etapa 4: recibir la información de puntos clave en un módulo de construcción de estructuras gráficas, combinar la información de mapa recibida de un módulo de mapa, la información de puntos clave de la vía virtual y la accesibilidad entre puntos clave para construir información de vértices y bordes de una estructura gráfica.
Etapa 5: recibir, en un módulo de búsqueda, una tarea de navegación a través del módulo de comunicación de la parte de procesamiento de algoritmos, e información de posicionamiento de un módulo de posicionamiento autónomo y buscar, según un algoritmo de búsqueda, una ruta óptima de puntos clave a lo largo de la vía virtual desde el punto inicial hasta el punto final utilizando la estructura gráfica de los puntos clave a lo largo de la vía virtual.
Etapa 6: recibir, en un módulo de planificación de trayectoria, la ruta de puntos clave generada en la etapa 5, información de observación fusionada e información de posicionamiento autónomo del dispositivo móvil, e información de modelo y de velocidad del movimiento del dispositivo móvil, y combinar la ruta de los puntos clave, la información de observación fusionada y la información de posicionamiento autónomo y la información de modelo y de velocidad del movimiento para generar una decisión de control.
Etapa 7: recibir, en un módulo de control del movimiento, la decisión de control de la etapa 6, suavizar la velocidad según la decisión de control, y emitir instrucciones de control al dispositivo móvil para controlar el movimiento del dispositivo móvil.
La realización detallada anterior explica más específicamente los problemas técnicos, la solución técnica y los efectos beneficiosos de la presente invención. Se debe comprender que lo anterior es solo una realización específica de la presente invención, que no debe utilizarse para limitar la invención. Cualquier modificación, sustitución equivalente y mejora realizadas dentro de los principios de la invención se incluirá en el ámbito de protección de la invención.
Claims (2)
1. Sistema de control de trayectoria para un dispositivo móvil, que comprende:
- un módulo de comunicación para proporcionar la transmisión de información de mapa relevante, de información de la vía virtual, de información de posicionamiento y de información de tareas pertinentes;
- un módulo de interacción en conexión con el módulo de comunicación y configurado para establecer una vía virtual con forma y longitud arbitrarias a través de un entorno de edición gráfica, y para soportar la modificación de segmentos, eliminación de vías y otras funciones;
- un módulo de adquisición en conexión con el módulo de comunicación y configurado para obtener la información de la vía virtual desde el módulo de interacción a través del módulo de comunicación y para almacenar datos pertinentes,
- un módulo de extracción de puntos clave orbitales en conexión con el módulo de adquisición, en el que el módulo de adquisición está configurado para enviar la información de la vía virtual al módulo de extracción de puntos clave orbitales, y en el que el módulo de extracción de puntos clave orbitales está configurado para extraer información de puntos clave de la vía virtual a partir de la información de la vía virtual según condiciones limitativas, tales como una pendiente de curva y un ajuste por trozos, para encontrar puntos clave en los que la derivada de primer orden sea 0; - un módulo de adquisición y filtrado de datos de sensor configurado para recopilar datos de un sensor en el dispositivo móvil y eliminar el ruido de los datos por medio de un algoritmo de filtrado;
- un módulo cuentakilómetros configurado para obtener datos de kilometraje del dispositivo móvil; en el que el módulo de adquisición y filtrado de datos de sensor y el módulo cuentakilómetros forman conjuntamente una parte de adquisición de datos;
- un módulo de mapa configurado para utilizar un algoritmo relacionado con la localización y mapeado simultáneos, SLAM, para crear un mapa del entorno, en el que el mapa del entorno se puede utilizar para planificación de ruta global;
- un módulo de posicionamiento autónomo en conexión con el módulo de mapa y configurado para construir un módulo de almacenamiento combinando el mapa del entorno, en el que se utiliza un algoritmo de correspondencia relevante para obtener la información de posición y la información de postura actuales del dispositivo móvil, de modo que el dispositivo móvil conoce su posición y su postura en el mapa del entorno en tiempo real;
en el que el módulo de mapa y el módulo de posicionamiento autónomo forman conjuntamente una parte de posicionamiento autónomo SLAM, y en el que la parte de posicionamiento autónomo SLAM está en conexión con la parte de adquisición de datos para recibir datos de sensor y datos de kilometraje;
- un módulo de construcción de la estructura gráfica de punto clave orbital en conexión con el módulo de extracción y con la parte de posicionamiento autónomo SLAM, y configurado para utilizar información de puntos clave recibida del módulo de extracción de puntos clave orbitales e información de mapa recibida del módulo de adquisición y filtrado de datos de sensor a través de la parte de posicionamiento autónomo SLAM, para combinar la accesibilidad entre puntos clave, para construir información de vértices y bordes de la estructura gráfica;
- un módulo de gestión de la programación de tareas en conexión con el módulo de comunicación y configurado para gestionar tareas de navegación emitidas por un usuario, incluyendo establecer lógica de secuencia de tareas, de distribución de tareas, de ejecución de tareas, invocar el servicio de planificación de rutas y otras partes;
- un módulo de búsqueda de ruta de puntos clave global en conexión con el módulo de gestión de la programación de tareas y el módulo de construcción de la estructura gráfica de punto clave orbital, y configurado para: buscar la ruta óptima a lo largo de la vía virtual desde el punto inicial hasta el punto final según una tarea emitida por el módulo de gestión de programación de tareas e información del módulo de posicionamiento autónomo, en combinación con un algoritmo de búsqueda heurística, utilizando la estructura gráfica de vía de punto clave orbital recibida del módulo de estructura gráfica de punto clave orbital, y configurado para guiar el dispositivo móvil para completar una tarea de viaje;
- un módulo de planificación de la trayectoria local en conexión con el módulo de búsqueda de ruta clave global y la parte de posicionamiento autónomo SLAM, y configurado para generar una decisión de control sencillo y sin colisiones utilizando datos de observación fusionados mediante información de nodo de vía virtual e información de posicionamiento autónomo, actuales, de múltiples sensores, y combinándolos con la información de velocidad actual, de modo que el dispositivo móvil pueda completar la tarea de viaje sin colisiones;
- un módulo de control del movimiento en conexión con el módulo de planificación de la trayectoria local y configurado para generar decisiones de control del movimiento utilizando decisiones de control sin colisiones generadas por el módulo de planificación de la trayectoria local; y
- un módulo de movimiento inteligente en conexión con el módulo de control del movimiento y configurado para recibir la instrucción del módulo de control del movimiento para controlar el movimiento sin colisiones del dispositivo móvil.
2. Procedimiento de implementación para el control de trayectoria en un sistema de control de trayectoria para un dispositivo móvil, que comprende las siguientes etapas:
etapa 1: establecer, añadir, eliminar y editar una vía virtual en un módulo de interacción y enviar información de la vía virtual a una parte de procesamiento de algoritmos a través de un módulo de comunicación cliente;
etapa 2: recibir la información de la vía virtual enviada por el módulo de interacción a través del módulo de comunicación cliente en un módulo de comunicación de la parte de procesamiento de algoritmos;
etapa 3: recibir la información de vía virtual de la vía virtual en un módulo de adquisición a través del módulo de comunicación de la parte de procesamiento de algoritmos, y extraer, mediante el módulo de adquisición, la información de puntos clave de la vía virtual a partir de la información de la vía virtual según condiciones limitativas, tal como una pendiente de curva y un ajuste por trozos, para encontrar puntos clave en los que la derivada de primer orden sea 0;
etapa 4: recibir la información de puntos clave en un módulo de construcción de la estructura gráfica, combinar la información de mapa recibida de un módulo de mapa, la información de puntos clave de la vía virtual y la accesibilidad entre puntos clave para construir información de vértices y bordes de una estructura gráfica; etapa 5: recibir, en un módulo de búsqueda, una tarea de navegación a través del módulo de comunicación de la parte de procesamiento de algoritmos, e información de posicionamiento desde un módulo de posicionamiento autónomo, y buscar, según un algoritmo de búsqueda, una ruta de puntos clave a lo largo de la vía virtual desde el punto inicial hasta el punto final utilizando la estructura gráfica de los puntos clave a lo largo de la vía virtual; etapa 6: recibir, en un módulo de planificación de trayectoria, la ruta de puntos clave generada en la etapa 5, información de observación fusionada e información de posicionamiento autónomo del dispositivo móvil, e información de modelo y de velocidad del movimiento del dispositivo móvil, y combinar la ruta de puntos clave, la información de observación fusionada y la información de posicionamiento autónomo y la información de modelo y de velocidad del movimiento para generar una decisión de control; y
etapa 7: recibir, en un módulo de control del movimiento, la decisión de control de la etapa 6, suavizar la velocidad según la decisión de control, y emitir instrucciones de control al dispositivo móvil para controlar el movimiento del dispositivo móvil.
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