NL1020093C2 - Unmanned vehicle, especially for cleaning animal sheds, positioned using sensor on rotary support for detecting floor markings - Google Patents

Abstract

The vehicle (1) is equipped with at least one sensor of a first type mounted on a rotary support and used to detect floor markings. The sensor beam is directed in the direction of or parallel to the support rotation axis. The steering controls for the vehicle are connected to a sensor system for positioning the vehicle.

Description

a 'a '

Onbemand voertuigUnmanned vehicle

De uitvinding heeft betrekking op een onbemand voertuig, zoals een zich autonoom voortbewegend vehikel voor stalreiniging, voorzien van een motorische aandrijving, omvattende een stuurorgaan voor het onder besturing van het 5 stuurorgaan bewegen van het voertuig, waarbij het stuurorgaan is aangesloten op sensormiddelen voor positiebepaling van het voertuig.The invention relates to an unmanned vehicle, such as an autonomously moving vehicle for stable cleaning, provided with a motor drive, comprising a control member for moving the vehicle under control of the control member, the control member being connected to sensor means for position determination of the vehicle.

Uit het Nederlandse octrooi NL-C-1008612 is een dergelijk onbemand voertuig bekend dat is uitgevoerd als een 10 zich autonoom voortbewegend vehikel voor stalreiniging. Het bekende voertuig heeft sensormiddelen voor het bepalen van de positie van het vehikel, die geselecteerd zijn uit de groep omvattende lasermiddelen, infrarood-middelen, radiografische middelen, en induetiemiddelen. Ook is bekend om markers toe 15 te passen in de veestal waarin het bekende onbemande voertuig is geplaatst ter ondersteuning van de positiebepaling met de sensormiddelen. Verder heeft het bekende voertuig ten minste aan de in de rijrichting geziene voor- en achterzijde sensormiddelen voor het waarnemen van obstakels.Such an unmanned vehicle is known from Dutch patent NL-C-1008612 which is designed as an autonomously moving vehicle for stable cleaning. The known vehicle has sensor means for determining the position of the vehicle, selected from the group comprising laser means, infrared means, radiographic means, and induction means. It is also known to use markers in the cattle shed in which the known unmanned vehicle is placed to support the position determination with the sensor means. Furthermore, the known vehicle has sensor means for detecting obstacles at least on the front and rear sides, viewed in the direction of travel.

20 Met de uitvinding is beoogd het bekende onbemande voertuig zo uit te voeren, dat een relatief nauwkeurige positiebepaling mogelijk wordt, en waarbij fouten in opvolgende positiebepalingen niet incrementeel doorwerken in de actuele positiebepaling.The invention has for its object to design the known unmanned vehicle in such a way that a relatively accurate position determination becomes possible, and wherein errors in subsequent position determinations do not have an incremental effect on the current position determination.

25 Het onbemande voertuig wordt er volgens de uitvin ding daartoe door gekenmerkt, dat de sensormiddelen ten minste een eerste type sensor omvatten die geplaatst is op een roteerbare drager, waarbij het eerste type sensor is ingericht voor waarneming van vloermarkeringen, en straalt in de 30 richting van of parallel aan de rotatieas van de drager. Voor dit eerste type sensor kan gebruik gemaakt worden van een ra-darsensor, of een andere geschikte sensor zoals een lichtgevoelige sensor. Het blijkt met deze relatief eenvoudige maatregel mogelijk om telkenmale een actuele positiebepaling uit 35 te voeren die voor wat betreft de foutmarge, onafhankelijk is r102GGS3 2 van voorgaande positiebepalingen. Bovendien levert deze constructie een circulair waarnemingsbeeld op van de omgeving, hetgeen zich eenvoudig laat interpreteren.According to the invention, the unmanned vehicle is therefore characterized in that the sensor means comprise at least a first type of sensor which is placed on a rotatable carrier, the first type of sensor being adapted for detecting floor markings and radiating in the direction of or parallel to the axis of rotation of the carrier. For this first type of sensor, use can be made of a radar sensor, or another suitable sensor such as a photosensitive sensor. With this relatively simple measure, it appears to be possible to carry out a current position determination every time which, with regard to the margin of error, is independent of previous position determinations. Moreover, this construction provides a circular observation image of the environment, which can be easily interpreted.

In het bijzonder laat zich een dergelijke fouttole-5 rante positiebepaling goed realiseren wanneer de vloermarke-ringen in een vloer aangebrachte hoogteverschillen, bij voorkeur sleuven, zijn. Op deze wijze kan met gebruik van een ra-darsensor de positiebepaling eenvoudig worden afgeleid van de relatief scherp gemarkeerde overgang in vloerhoogten.In particular, such a fault tolerant position determination can be well realized when the floor markings are height differences, preferably slots, arranged in a floor. In this way, using a radar sensor, the position determination can be easily derived from the relatively sharply marked transition in floor heights.

10 De betrouwbaarheid van de positiebepaling kan verder worden opgevoerd door het voertuig uit te voeren met ten minste twee eerste type sensoren die aan tegenover elkaar liggende uiteinden van de drager zijn geplaatst aan weerszijden van een rotatieas van de drager. De gegevens van de twee eer-15 ste type sensoren kunnen ter verhoging van de betrouwbaarheid worden gecombineerd.The reliability of the position determination can be further increased by designing the vehicle with at least two first types of sensors which are placed on opposite ends of the carrier on either side of an axis of rotation of the carrier. The data from the two first-15 type sensors can be combined to increase reliability.

Het is wenselijk, dat de ten minste twee eerste type sensoren radarsensoren zijn die op onderling verschillende hoogten op de drager zijn gemonteerd, zodanig dat tijdens ge-20 bruik de radarsensoren een onderling verschillende afstand hebben tot de vloer. Dit biedt een oplossing voor het probleem dat wanneer de afstand van de sensor tot de vloer gelijk is aan een geheel aantal malen de halve golflengte, de sensor geen echo waarneemt van de vloer. Door de beide radar-25 sensoren op verschillende hoogten op de drager te plaatsen, zal ten minste een van de twee sensoren een echosignaal opleveren, zodat de positiebepaling van het voertuig mogelijk blijft.It is desirable that the at least two first type of sensors be radar sensors mounted on the carrier at mutually different heights, such that during use the radar sensors have a mutually different distance from the floor. This offers a solution to the problem that when the distance from the sensor to the floor equals a whole number of times half the wavelength, the sensor does not detect an echo from the floor. By placing the two radar sensors on the carrier at different heights, at least one of the two sensors will produce an echo signal, so that the position determination of the vehicle remains possible.

Het bekende onbemande voertuig is voorzien van een 30 verwerkingsorgaan voor het verwerken van signalen van de sen-sormiddelen, en op het verwerkingsorgaan aangesloten bestu-ringslogica voor de motorische aandrijving. Volgens een verder aspect van de uitvinding is het voordelig, dat het verwerkingsorgaan op de drager is geplaatst en dat voorzien is 35 in transmissiemiddelen voor draadloze overdracht van signalen van het verwerkingsorgaan naar de besturingslogica van de motorische aandrijving.The known unmanned vehicle is provided with a processing device for processing signals from the sensor means, and control logic for the motor drive connected to the processing device. According to a further aspect of the invention, it is advantageous that the processing device is placed on the carrier and that transmission means are provided for wireless transmission of signals from the processing device to the control logic of the motor drive.

Zoals hierboven reeds opgemerkt, is het bekende on- 020093 3 bemande voertuig voorzien van verschillende typen sensoren. Volgens weer een verder aspect van de uitvinding is het voordelig voor een verdere opvoering van de betrouwbaarheid van de positiebepaling, dat voorzien is in besturingssoftware 5 voor het gecombineerd verwerken van informatie welke is afgeleid van het eerste type sensoren met dergelijke informatie van sensoren van een tweede type.As already noted above, the known unmanned vehicle is provided with different types of sensors. According to yet a further aspect of the invention it is advantageous for a further increase in the reliability of the position determination that control software 5 is provided for the combined processing of information derived from the first type of sensors with such information from sensors of a second type.

Verder is bekend dat het onbemande voertuig kan zijn voorzien van een geheugenfunctie voor opslag van een traject-10 schema volgens welke het voertuig zich dient te bewegen. Volgens weer een verder aspect van de uitvinding is het wenselijk, dat de geheugenfunctie voorziet in de opslag van diverse achteraf selecteerbare trajectschema's. Op deze wijze kan bijvoorbeeld geselecteerd worden tussen een zomerroute en een 15 winterroute die het voertuig kan afleggen, waarbij bijvoorbeeld handmatig (bijvoorbeeld via een afstandsbediening) tussen de verschillende routes gewisseld kan worden. De geheugenfunctie kan bijvoorbeeld in een neuraal netwerk zijn gerealiseerd, waarbij de te volgen routes een eerste keer onder 20 besturing van een gebruiker van het voertuig zijn afgelegd.Furthermore, it is known that the unmanned vehicle can be provided with a memory function for storing a trajectory scheme according to which the vehicle must move. According to yet another aspect of the invention, it is desirable that the memory function provides for the storage of various post-selectable trajectories. In this way, for example, a selection can be made between a summer route and a winter route that the vehicle can travel, whereby, for example, it is possible to switch between the different routes manually (for example via a remote control). The memory function can for instance be realized in a neural network, the routes to be followed being traveled a first time under the control of a user of the vehicle.

De uitvinding zal in het navolgende verder worden toegelicht aan de hand van de tekening van een niet-beperkend uitvoeringsvoorbeeld.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing of a non-limiting exemplary embodiment.

In de tekening toont 25 fig. 1 een onbemand voertuig volgens de uitvinding in de vorm van een zich autonoom voortbewegend vehikel voor stalreiniging; en fig. 2 de onderzijde van het in fig. 1 getoonde voertuig.Fig. 1 shows an unmanned vehicle according to the invention in the form of an autonomously moving vehicle for stable cleaning; and Fig. 2 shows the underside of the vehicle shown in Fig. 1.

30 In de figuren gebruikte gelijke verwijzingscijfers verwijzen naar dezelfde onderdelen.Identical reference numbers used in the figures refer to the same parts.

Het in de figuren 1 en 2 getoonde onbemande voertuig 1 is voorzien van een reinigingsschuif 2. Het voertuig 1 is verder voorzien van wielorganen 5 en 6, waarvan althans wiel 35 6 instelbaar is voor het aan het voertuig 1 geven van rich ting. Het voertuig 1 is voorts voorzien van middelen voor het bepalen van de positie in de omgeving waar deze geplaatst is, in het getoonde geval de veestal 4 (zie fig. 1).The unmanned vehicle 1 shown in figures 1 and 2 is provided with a cleaning slide 2. The vehicle 1 is further provided with wheel members 5 and 6, at least wheel 6 of which is adjustable for directing the vehicle 1. The vehicle 1 is furthermore provided with means for determining the position in the environment where it is placed, in the case shown the cattle shed 4 (see Fig. 1).

p! 02009 3 4p! 02009 3 4

Verwijzend nu verder naar fig. 1 wordt getoond dat het voertuig 1 beweegbaar is opgesteld in de loopgang 3 van de veestal 4. De wielorganen 6 van het voertuig 1 worden gestuurd en aangedreven met een motorische aandrijving welke in 5 het voertuig 1 is opgenomen. Van deze motorische aandrijving maakt een stuurorgaan deel uit dat is aangesloten op de hierna te bespreken sensoren en het verwerkingsorgaan voor de positiebepaling van het voertuig, en waarmee door instelling van het wiel 6 het voertuig 1 in een gewenste richting wordt 10 gestuurd.Referring now further to Fig. 1, it is shown that the vehicle 1 is arranged so as to be movable in the aisle 3 of the cattle shed 4. The wheel members 6 of the vehicle 1 are steered and driven with a motor drive included in the vehicle 1. Part of this motor drive is a control member which is connected to the sensors to be discussed below and the processing device for determining the position of the vehicle, and with which the vehicle 1 is steered in a desired direction by adjusting the wheel 6.

Verwijzend nu verder naar fig. 2 wordt getoond dat het voertuig 1 ten behoeve van haar positiebepaling aan de onderzijde is voorzien van sensormiddelen in de vorm van ten minste één en bij voorkeur ten minste twee radarsensoren 8 15 die geplaatst zijn op een roteerbare drager 9. De radarsensoren 8 zijn ingericht voor waarneming van vloermarkeringen, zoals in een vloer van de in fig. 1 getoonde loopgang 3 aangebrachte hoogteverschillen, zoals bij voorkeur sleuven.Referring now further to Fig. 2, it is shown that the vehicle 1 is provided on its underside for its position determination with sensor means in the form of at least one and preferably at least two radar sensors 8 which are placed on a rotatable carrier 9. The radar sensors 8 are adapted to detect floor markings, such as height differences, such as preferably slots, arranged in a floor of the walkway 3 shown in Fig. 1.

Fig. 2 toont dat de beide radarsensoren aan tegen-20 over elkaar liggende uiteinden van de drager 9 zijn geplaatst aan weerszijden van een rotatieas 10 van de drager 9. Met een dergelijke symmetrische plaatsing kan een zeer geschikte informatievergaring van de signalen van de radarsensoren 8 verkregen worden, zodat de positiebepaling van het voertuig l 25 effectief kan plaatsvinden.FIG. 2 shows that the two radar sensors are placed at opposite ends of the carrier 9 on either side of a rotation axis 10 of the carrier 9. With such a symmetrical arrangement a very suitable information gathering of the signals from the radar sensors 8 can be obtained , so that the position determination of the vehicle 1 can take place effectively.

Bij voorkeur zijn de twee radarsensoren 8 of, wanneer nog meer (radar)sensoren worden toegepast, ook de overige (radar)sensoren, op onderling verschillende hoogten op de drager 9 gemonteerd, zodanig dat tijdens gebruik de (ra-30 dar)sensoren 8 een onderling verschillende afstand hebben tot de vloer waarover het voertuig 1 zich verplaatst.Preferably, the two radar sensors 8 or, if even more (radar) sensors are used, also the other (radar) sensors, are mounted on the carrier 9 at mutually different heights, such that during use the (radar) sensors 8 have a mutually different distance from the floor on which the vehicle 1 moves.

In de figuur verder niet getoond, maar voor de vakman volstrekt duidelijk, is op de drager 9 tevens een verwerkingsorgaan voor de signalen van de sensoren 8 geplaatst. Ook 35 is voorzien in transmissiemiddelen voor draadloze overdracht van energie naar het verwerkingsorgaan en, in omgekeerde richting naar de besturingslogica, van signalen die het verwerkingsorgaan afleidt uit de van de radarsensoren 8 afkom- i1020093 5 stige meetsignalen, welke signalen door de besturingslogica worden aangewend voor besturing van de motorische aandrijving van het voertuig 1, daaronder begrepen de hoekinstelling van het instelbare wiel 6.Not further shown in the figure, but completely clear to the person skilled in the art, a processing unit for the signals from the sensors 8 is also placed on the carrier 9. Also provided are transmission means for wireless transfer of energy to the processing device and, in the reverse direction to the control logic, signals which the processing device derives from the measurement signals coming from the radar sensors 8, which signals are used by the control logic for control of the motor drive of the vehicle 1, including the angle adjustment of the adjustable wheel 6.

5 Verder is voorzien in besturingssoftware voor het gecombineerd verwerken van signalen die zijn afgeleid van de radarsensoren 8, en van signalen die van additionele op het voertuig 1 gemonteerde sensoren afkomstig zijn. Dit is voor de vakman volstrekt duidelijk, zodat dit ook verder niet in 10 de figuur is getoond.Furthermore, control software is provided for the combined processing of signals derived from radar sensors 8 and signals originating from additional sensors mounted on vehicle 1. This is completely clear to the person skilled in the art, so that this is also not shown in the figure.

Tevens is het voertuig 1 voorzien van een (niet getoond) geheugenorgaan voor opslag van verschillende traject-schema's die het voertuig 1 dient af te leggen. De gebruiker van het voertuig 1 kan achteraf selecteren welk trajectschema 15 door het voertuig 1 dient te worden afgelegd.The vehicle 1 is also provided with a memory device (not shown) for storing different route schemes that the vehicle 1 must travel. The user of the vehicle 1 can afterwards select which route schedule 15 is to be traveled by the vehicle 1.

Bij voorkeur is het geheugenorgaan een neuraal netwerk; hiermee uitgerust, is het voertuig uitstekend toegerust om nieuwe trajectschema's te leren.Preferably, the memory device is a neural network; equipped with this, the vehicle is perfectly equipped to learn new route plans.

De hiervoor gegeven toelichting dient uitdrukkelijk 20 als niet-beperkend te worden opgevat. Diverse varianten die liggen binnen het bereik van de vakman of die binnen diens bereik zullen komen door de ontwikkeling van de techniek, worden uitdrukkelijk begrepen te vallen onder de bescher-mingsomvang van de navolgende conclusies. De voorgaande be-25 schrijving dient derhalve uitsluitend als toelichting op deze conclusies te worden opgevat, zonder deze in enig opzicht te beperken.The explanation given above must explicitly be construed as non-limiting. Various variants that are within the reach of the skilled person or that will come within his reach by the development of the art are expressly understood to fall within the scope of protection of the following claims. The foregoing description should therefore be construed solely as an explanation of these claims, without limiting them in any way.

*1020093* 1020093

Claims (8)

1. Onbemand voertuig, zoals een zich autonoom voortbewegend vehikel voor stalreiniging, voorzien van een motorische aandrijving, omvattende een stuurorgaan voor het onder 5 besturing van het stuurorgaan bewegen van het voertuig, waarbij het stuurorgaan is aangesloten op sensormiddelen voor positiebepaling van het voertuig, met het kenmerk, dat de sensormiddelen ten minste een eerste type sensor omvatten die geplaatst is op een roteerbare drager, waarbij het eerste ty- 10 pe sensor is ingericht voor waarneming van vloermarkeringen, en straalt in de richting van of parallel aan de rotatieas van de drager.An unmanned vehicle, such as an autonomously moving vehicle for stable cleaning, provided with a motor drive, comprising a control device for moving the vehicle under control of the control device, the control device being connected to sensor means for determining the position of the vehicle, with characterized in that the sensor means comprise at least a first type of sensor that is placed on a rotatable carrier, the first type of sensor being adapted to detect floor markings, and radiates in the direction of or parallel to the axis of rotation of the carrier . 2. Onbemand voertuig volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de vloermarkeringen in een vloer aangebrachte 15 hoogteverschillen, bij voorkeur sleuven, zijn.2. An unmanned vehicle as claimed in claim 1, characterized in that the floor markings are height differences, preferably slots, arranged in a floor. 3. Onbemand voertuig volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat er ten minste twee eerste type sensoren zijn die aan tegenover elkaar liggende uiteinden van de drager zijn geplaatst aan weerszijden van een rotatieas van de dra- 20 ger.3. An unmanned vehicle as claimed in claim 1 or 2, characterized in that there are at least two first types of sensors which are placed on opposite ends of the carrier on either side of an axis of rotation of the carrier. 4. Onbemand voertuig volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de ten minste twee eerste type sensoren radarsensoren zijn die op onderling verschillende hoogten op de drager zijn gemonteerd, zodanig dat tijdens gebruik de 25 sensoren een onderling verschillende afstand hebben tot de vloer.4. An unmanned vehicle as claimed in any of the claims 1-3, characterized in that the at least two first type of sensors are radar sensors mounted on the carrier at mutually different heights, such that during use the sensors have a mutually different distance to the floor. 5. Onbemand voertuig volgens een der voorgaande conclusies, waarbij voorzien is in een verwerkingsorgaan voor het verwerken van signalen van de sensormiddelen, waarbij op 30 het verwerkingsorgaan besturingslogica voor de motorische aandrijving is aangesloten, met het kenmerk, dat het verwerkingsorgaan op de drager is geplaatst en dat voorzien is in transmissiemiddelen voor draadloze overdracht van signalen van het verwerkingsorgaan naar de besturingslogica van de mo- 35 torische aandrijving.5. An unmanned vehicle as claimed in any of the foregoing claims, wherein a processing member is provided for processing signals from the sensor means, wherein control logic for the motor drive is connected to the processing member, characterized in that the processing member is placed on the carrier and that transmission means are provided for wireless transmission of signals from the processor to the control logic of the motor drive. 6. Onbemand voertuig volgens een der conclusies 1-5, ••Ί ;>. \ Λ ^ ï «y ft waarbij deze voorzien is van tweede type sensoren, met het kenmerk, dat voorzien is in besturingssoftware voor het gecombineerd verwerken van positie-informatie welke is afgeleid van het eerste type sensoren met dergelijke informatie van 5 het tweede type sensoren.An unmanned vehicle according to any of claims 1-5, •• Ί;>. The latter is provided with second type of sensors, characterized in that control software is provided for the combined processing of positional information derived from the first type of sensors with such information from the second type of sensors . 7. Onbemand voertuig volgens een der conclusies 1-6, waarbij deze voorzien is van een geheugenorgaan voor opslag van een trajectschema volgens welke het voertuig zich dient te bewegen, met het kenmerk, dat het geheugenorgaan voorziet 10 in de opslag van diverse achteraf selecteerbare trajectschema ' s.An unmanned vehicle according to any one of claims 1-6, wherein it is provided with a memory device for storing a trajectory according to which the vehicle is to move, characterized in that the memory device provides for the storage of various trajectory schedules that can be selected afterwards 's. 8. Onbemand voertuig volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het geheugenorgaan is uitgevoerd als neuraal netwerk. Π 02CG03An unmanned vehicle according to claim 7, characterized in that the memory device is designed as a neural network. C 02CG03