ES2692888T3 - Sistema SONAR para un vehículo autónomo - Google Patents

Abstract

Un sistema SONAR para su uso con un vehículo remoto (100, 200), comprendiendo el sistema SONAR: al menos un emisor SONAR (110, 140, 170, 220, 240, 260, 280, 420) que presenta una guía de ondas adaptada para guiar un sonido emitido desde el emisor hacia un entorno del vehículo remoto; y al menos dos receptores SONAR (120, 130, 150, 160, 210, 230, 250, 270, 290, 450), donde cada receptor SONAR presenta una guía de ondas adaptada para recibir sonido reflejado desde un entorno del vehículo remoto, donde cada guía de ondas del emisor y los receptores comprenden paredes laterales (410, 430, 440), una pared superior (500) y una pared inferior (510), caracterizado por que una o más guías de ondas del sistema SONAR están abocinadas y presentan un mayor abocinamiento en sus paredes laterales que en su pared superior y su pared inferior.

Description

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DESCRIPCION

Sistema SONAR para un vetnculo autonomo Introduccion

Las presentes ensenanzas se refieren a sistemas SONAR para un vetuculo remoto. Las presentes ensenanzas se refieren, mas en particular, a sistemas SONAR que proporcionan una navegacion mejorada para un vetuculo remoto, tal como una aspiradora robotizada.

La solicitud europea publicada EP 0 326 623 A1 da a conocer un transductor de ultrasonidos que esta dispuesto en un alojamiento cilmdrico circular y que presenta un canal de salida circular conico.

Resumen

Las presentes ensenanzas proporcionan un sistema SONAR para su uso con una aspiradora robotizada que presenta emisores y receptores SONAR en el mismo. El sistema SONAR comprende una grna de ondas o bocina prevista en cada uno de los emisores y receptores, que puede mejorar la resolucion de objetivo global y reducir el numero de "zonas muertas" en la que los objetivos no son faciles de resolver. Un objetivo, tal y como se utiliza en el presente documento, puede incluir cualquier elemento solido dentro del entorno del vetuculo remoto. Un vetuculo remoto puede utilizar informacion relativa a objetos solidos en su entorno para, por ejemplo, evitar objetos, seguir las paredes, etc.

Las presentes ensenanzas proporcionan un sistema SONAR para su uso con un vetuculo remoto, tal y como se expone en la reivindicacion 1. Otras formas de realizacion se describen en las reivindicaciones dependientes.

Objetos y ventajas adicionales de las presentes ensenanzas se expondran en parte en la siguiente descripcion, y en parte resultaran evidentes a partir de la descripcion, o pueden adquirirse llevando a la practica las presentes ensenanzas. Los objetos y las ventajas de las presentes ensenanzas se realizaran y se obtendran por medio de los elementos y combinaciones especialmente senalados en las reivindicaciones adjuntas.

Debe entenderse que tanto la anterior descripcion general como la siguiente descripcion detallada se ofrecen solamente a modo de ejemplo y explicacion y no limitan las presentes ensenanzas reivindicadas.

Los dibujos adjuntos, que se incorporan y forman parte de esta memoria descriptiva, ilustran formas de realizacion a modo de ejemplo de las presentes ensenanzas y, junto con la descripcion, sirven para explicar los principios de las presentes ensenanzas.

Breve descripcion de los dibujos

La FIG. 1 proporciona una comparacion normalizada de una salida de transductor medida para sistemas SONAR conocidos, y muestra que grnas de ondas conocidas no dirigen adecuadamente una senal emitida.

La FIG. 2 muestra un grafico a modo de ejemplo de una salida de emisor SONAR medida cuando una grna de ondas abocinada a modo de ejemplo de un sistema SONAR segun las presentes ensenanzas esta situada vertical y horizontalmente, y muestra que, efectivamente, la grna de ondas dirige una senal emitida.

La FIG. 3 muestra un grafico a modo de ejemplo de una salida de emisor SONAR medida cuando una grna de ondas de un emisor montado en el lateral de un sistema SONAR segun las presentes ensenanzas esta empotrada, esta configurada para dirigir una senal emitida 50° hacia adelante, y esta configurada para dirigir una senal emitida 75° hacia adelante.

La FIG. 4 muestra un grafico a modo de ejemplo de una salida de emisor SONAR medida cuando una grna de ondas asimetrica de un sistema SONAR segun las presentes ensenanzas esta configurada para dirigir una senal emitida 50° hacia adelante. El grafico muestra una salida horizontal y una salida vertical.

La FIG. 5 es una vista en perspectiva de una forma de realizacion a modo de ejemplo de una aspiradora robotizada que presenta un sistema SONAr segun las presentes ensenanzas.

La FIG. 6 es una vista en perspectiva de otra forma de realizacion a modo de ejemplo de una aspiradora robotizada que presenta un sistema SONAr segun las presentes ensenanzas.

La FIG. 7 es una vista lateral parcial del sistema SONAR de aspiradora robotizada de la FIG. 1.

La FIG. 8 es una vista en seccion transversal de la vista parcial del sistema SONAR de aspiradora robotizada de la FIG. 7, tomada a lo largo de la lmea D-D de la FIG. 7.

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La FIG. 9 es una vista en seccion transversal de la vista parcial del sistema SONAR de aspiradora robotizada de la FIG. 8, tomada a lo largo de la lmea F-F de la FIG. 8.

Descripcion de las formas de realizacion

A continuacion se hara referencia en detalle a formas de realizacion a modo de ejemplo de las presentes ensenanzas, un ejemplo de las cuales se ilustra en los dibujos adjuntos. Siempre que sea posible se usaran los mismos numeros de referencia a lo largo de los dibujos para hacer referencia a las mismas partes u otras similares.

Un sistema ffpico de determinacion de distancias y navegacion por sonido (SONAR, por sus siglas en ingles) presenta al menos un transmisor y al menos un receptor, posiblemente combinados en un unico elemento transceptor. Un tren de impulsos, u otra senal acustica, es enviado por un emisor y, en un momento posterior, el receptor detecta un reflejo procedente de un objetivo. Dada la velocidad del sonido en el aire, la distancia hasta el objetivo puede calcularse como la distancia recorrida durante la mitad del tiempo de vuelo entre la emision y la deteccion.

La interferencia multitrayectoria es una de las principales fuentes de ruido en sistemas SONAR de apertura sintetica. Un sistema SONAR de apertura sintetica puede utilizar un conjunto de datos tomados en momentos diferentes o en distintas posiciones estrategicas para obtener informacion rigurosa acerca de un objeto. En las interferencias SONAR multitrayectoria, la forma de onda registrada por el receptor es una suma convolucionada de la trayectoria de transmision directa entre el transmisor y el receptor, los reflejos procedentes de los objetivos, asf como sonido que ha llegado por otras trayectorias (objetivo-suelo-receptor, suelo-objetivo-receptor, suelo-objetivo-suelo-receptor, objetivo1-objetivo2-receptor, y asf sucesivamente). Cuanto mayor sea el numero de objetivos que esten en el terreno, mas compleja puede ser la forma de onda devuelta. Cuando un vehffculo remoto, tal como una aspiradora

robotizada, tiene poca altura y, por lo tanto, tiene un sistema SONAR situado cerca del suelo, la interferencia

multitrayectoria es frecuente y diffcil de evitar, incluso con transmisores altamente direccionales.

Cuando se utiliza una frecuencia de radiodifusion fija hay una longitud de onda asociada (en lo que respecta a una

frecuencia de radiodifusion fija de 40 kHz, por ejemplo, la longitud de onda asociada puede ser de 8 mm

aproximadamente, aunque la longitud de onda exacta vana ligeramente con la temperatura y la humedad y los correspondientes cambios en la velocidad del sonido en el aire). Cuando un dispositivo recorre la distancia de media longitud de onda (p.ej., 4 mm en el anterior escenario de 40 kHz), debido a la interferencia multitrayectoria de la informacion devuelta, el perfil de la forma de onda devuelta cambia en el transcurso de la media longitud de onda. Esto es debido a los cambios en una relacion de fase de las diferentes componentes de un eco de reflexion de senal. Todas las formas de onda agregadas y devueltas, medidas en multiplos de separacion de media longitud de onda (es decir, 4mm, 8mm, N*4mm), se parecen entre sf hasta cierto punto. Aunque normalmente hay una inversion de polaridad desde un intervalo de media longitud de onda al siguiente intervalo de media longitud de onda, la inversion de polaridad afecta a todas las componentes de reflexion recibidas, de modo que la forma global de las curvas de amplitud de forma de onda sucesivas en intervalos de media longitud de onda son similares. Sin embargo, puede haber cambios drasticos en el perfil de formas de onda agregadas a lo largo del recorrido a traves de una sola media longitud de onda. Cuando se considera como una secuencia continua y completa, la forma de onda recibida "parpadeara" con la periodicidad de la media longitud de onda de frecuencia de radiodifusion. El parpadeo puede incluir una variacion en la amplitud de eco devuelta dentro de un penodo de tiempo espedfico. Preferiblemente, los sistemas SONAR segun las presentes ensenanzas estan dispuestos y adaptados para minimizar el parpadeo y otros cambios drasticos en la forma de onda agregada.

Entre cualquier par transmisor-receptor hay distancias espedficas en las que los objetivos son mas diffciles de resolver. Las distancias pueden estar espaciadas periodicamente, en el sentido de que si es diffcil resolver un objetivo a una distancia de 100mm desde el punto central de un par transceptor, es probable que tambien sea diffcil resolver el objetivo en nulos de 50mm y 200mm. Por el contrario, la intensidad de senal y la resolucion objetivo de un par transmisor-receptor es particularmente fuerte en los antinodos o picos espaciados en intensidad de recepcion (p.ej., si es diffcil resolver un objetivo a una distancia de 100mm desde el punto central del par transceptor, entonces la resolucion sera particularmente fuerte en picos de 150mm y 75mm). La separacion de estos picos en intensidad de recepcion y nulos en intensidad de recepcion puede modificarse cambiando la separacion entre un transmisor SONAR y su receptor asociado, la distancia de los pares transmisor-receptor desde el plano de tierra, o la frecuencia de radiodifusion de pares transmisor-receptor.

La distancia de la separacion pico/nulo es proporcional a la frecuencia de radiodifusion e inversamente proporcional a la separacion entre el transmisor y el receptor. Al describir esta relacion desde el punto de vista matematico, se aplica el concepto de zonas de interferencia de Fresnel (utilizadas principalmente en la transmision de senales de RF), en el que una lmea de transmision entre una antena de emision y un receptor de destino tiene elipses concentricas alrededor de la misma, donde cualquier obstaculo dentro de una elipsis determinada creana componentes de reflexion en fase (constructivas, en zonas de orden impar) o fuera de fase (destructivas, en zonas de orden par). Puesto que los dispositivos piezoceramicos estan montados muy cerca del suelo con respecto a la longitud de la trayectoria de la senal, las zonas de interferencia de Fresnel correspondientes intersecan el plano de

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tierra y forman elipses concentricas de zonas que emanan del punto central del par transmisor-receptor, donde la contribucion de los reflejos de plano de tierra alterna, en el agregado, entre constructiva o destructiva. El efecto de reflexion del plano de tierra se agrava cuando el plano de tierra es altamente reflectante (p.ej., en un suelo duro). Un plano de tierra absorbente (p.ej., una alfombra) mitiga, pero no elimina, el efecto.

La distancia entre un emisor y un receptor colocados en un vehnculo remoto, tal como una aspiradora robotizada, puede elegirse para sacar partido del efecto de la zona de interferencia de Fresnel. En el aire libre sin reflejos (todos los objetivos en el campo lejano y sin plano de tierra), el nivel de senal de transmision directa entre el emisor y el receptor disminuye en cierto modo de manera regular con el cuadrado de la distancia entre el emisor y el receptor, a menos que el emisor o receptor tenga un numero impar de lobulos laterales fuera de eje que pudieran alterar este comportamiento. Cuando se introduce un plano de tierra (p.ej., cuando el vehnculo remoto se coloca en el suelo), en algunas distancias entre emisor y receptor (dependiendo, como se menciono anteriormente, de (1) la altura desde el suelo, (2) la frecuencia de radiodifusion y (3) la velocidad de onda), los reflejos del plano de tierra como un agregado son constructivos en ciertas distancias y destructivos en algunas distancias Por lo tanto, puede ser ventajoso separar el emisor y el receptor de tal manera que esten en zonas de Fresnel de orden par sobre una superficie orientada hacia delante del vehnculo remoto (p.ej., en una superficie delantera del paragolpes de una aspiradora robotizada), de modo que los reflejos de plano de tierra agregados sean destructivos. Lo reflejos de plano de tierra destructivos minimizan la intensidad de senal intrmseca del transmisor al receptor en el dominio de amplitud y en el dominio de tiempo, y tienden a mejorar la resolucion de objetivos en el campo cercano. Con la separacion correcta, una senal de transmision directa entre un emisor y un receptor de un par SONAR puede reducirse hasta en 6dB. El efecto destructivo es mas fuerte en un plano de tierra duro (es decir, reflectante). Un plano de tierra mas absorbente puede reducir la interferencia destructiva, de tal manera que una senal de transmision directa recibida es mayor en un suelo amortiguado, lo cual se asemeja al escenario del aire libre.

En algunas formas de realizacion de las presentes ensenanzas, este efecto de reflexion de plano de tierra puede utilizarse para determinar un tipo de suelo. Cuando hay una separacion adecuada entre un transmisor y un receptor, una reduccion en la senal de transmision directa mas alla de un umbral determinado indica que la superficie del suelo que esta justo delante de los dispositivos es dura. Un nivel de senal mas cercano al escenario del aire libre indica que el suelo es o bien blando (p.ej., alfombra) o no existe (un desnivel). Las presentes ensenanzas tambien contemplan que la separacion entre el emisor y el receptor puede elegirse, como alternativa, al contrario; al separar el emisor y el receptor dentro de las zonas de interferencia de Fresnel impares, una superficie dura aumentara la senal directa recibida por encima de ese nivel de aire libre, y una superficie blanda reducira la senal directa volviendo al escenario de transmision en aire libre.

Existen sistemas roboticos que utilizan un sistema SONAR y que disparan impulsos a un ritmo periodico fijo (p.ej., con una separacion de 50ms entre trenes de impulsos, o 20 disparos por segundo). Un periodo de disparos fijo puede ser facil de implementar, pero puede ser beneficioso ajustar este penodo con el fin de aprovechar el parpadeo periodico para obtener multiples perfiles de longitud de onda dentro de una media longitud de onda dada. Cuando un vehnculo remoto recorre un espacio, puede ser ventajoso tomar mediciones en tantas fases de una media longitud de onda como sea posible, a fin de capturar una con la mejor resolucion. En el caso de un entorno complejo (p.ej., cuando hay multiples objetivos muy cercanos entre sf), multiples mediciones tomadas de manera muy seguida a lo largo de la trayectoria de una unica media longitud de onda pueden revelar de manera ventajosa que en algunas posiciones la energfa reflejada distorsiona considerablemente los objetivos, mientras que en algunas posiciones los objetivos pueden resolverse de manera clara y distintiva.

Si el vehnculo remoto esta en un entorno de este tipo y captura una forma de onda que muestra mas claramente diferentes picos de objetivo, puede ser ventajoso planificar disparos adicionales para recibirlos en multiplos de media longitud de onda de la ubicacion de recepcion original para maximizar la integridad de la senal, es decir, coordinar el periodo de disparos con la velocidad de la aspiradora robotizada. Por el contrario, si el vefnculo remoto se esta desplazando a determinadas velocidades fijas, tales como 7,62cm (3 pulgadas) por segundo, todos los disparos y las senales recibidas pueden producirse en la misma fase relativa dentro de la media longitud de onda, de tal manera que los objetivos podnan seguir siendo difusos. Tambien puede producirse una situacion en la que formas de ondas muestreadas secuencialmente estan muy poco correlacionadas, lo que hace que la deteccion del umbral sea diffcil e incoherente de una muestra a otra. Si la sincronizacion de los disparos esta coordinada con la velocidad de la aspiradora robotizada, el parpadeo periodico puede minimizarse o al menos aprovecharse para mejorar la resolucion del objetivo.

Las presentes ensenanzas contemplan proporcionar un sistema SONAR de vehnculo remoto con un coste y complejidad minimizados y que tiene una buena cobertura para detectar una variedad de objetivos de manera coherente. Las presentes ensenanzas contemplan ofrecer una grna de ondas configurada de manera apropiada (tambien denominada bocina), que se extiende hacia fuera desde emisores y receptores SONAR para dirigir senales desde los emisores hasta los receptores, donde la grna de ondas mejora la resolucion de objetivo global y reduce el numero de "zonas muertas" en las que los objetivos no son faciles de resolver. Las grnas de ondas pueden utilizarse en un sistema SONAR para la navegacion de un sistema de aspiradora robotizada, proporcionando amplia cobertura horizontal y una cobertura vertical controlada segun sea apropiado para una aspiradora robotizada. Dada la relacion de aspecto de las aspiradoras robotizadas tfpicas, una grna de ondas puede reducir los reflejos de plano de tierra de

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campo cercano para reducir el efecto de la interferencia de Fresnel en el campo cercano, a expensas de agravar, posiblemente, el efecto a mayores distancias aun dentro del alcance de deteccion del objetivo deseado. Sin embargo, puede obtenerse una cobertura optima de un sistema SONAR a traves de la colocacion juiciosa de transmisores y receptores SONAR en la aspiradora robotizada de manera que para cualquier ubicacion de objetivo dada en el campo de deteccion deseado haya un par transmisor-receptor que tenga esa ubicacion objetivo situada dentro de una zona de interferencia de Fresnel impar (constructiva, en fase). En general, un mayor numero de dispositivos de emision y recepcion utilizados en el sistema SONAR puede proporcionar una mayor cobertura solapada a fin de reducir las zonas muertas de interferencia de Fresnel.

Transductores ultrasonicos electroacusticos: Segun diversas formas de realizacion de las presentes ensenanzas, varios tipos diferentes de transductores pueden utilizarse en un sistema SONAR ultrasonico. A continuacion se incluye una lista parcial de dispositivos transductores que se contemplan para su uso segun las presentes ensenanzas:

• PZT de tipo abierto: Un bimorfo piezoceramico de cristal de plomo esta montado dentro de un pequeno alojamiento abierto (p.ej., de 10mm de diametro, aunque disenos mas grandes estan disponibles). Para aumentar el rendimiento, el bimorfo esta acoplado a un radiador de cono de aluminio, que resuena de una manera mmimamente amortiguada, similar a un diafragma de papel como los utilizados en altavoces de automocion. El ensamblado radiante esta cubierto por una malla de plastico o metal integrada. Un transductor PZT de tipo abierto es relativamente economico, es distribuido comercialmente por multiples proveedores y es un transductor de alto factor Q, que es muy eficiente/sensible en resonancia a la vez que rechaza de manera natural senales fuera de banda (es decir, este transductor es, en cierto modo, inmune al ruido ambiental). Sin embargo, un transductor PZT de tipo abierto esta muy expuesto a suciedad y residuos que pueden hacer que la senal se atenue, incluso con una pequena cantidad de material mojado y pegajoso en contacto con el radiador, reduciendo la salida del dispositivo en al menos 10 dB. Tales dispositivos expuestos al maximo pueden suponer un problema para la certificacion de seguridad, dependiendo de la intensidad y del diseno de la malla protectora que cubre los dispositivos. La naturaleza de alto factor Q de los transductores PZT de tipo abierto hace que los transductores se muevan formando un anillo en el tiempo, desdibujando la senal recibida y oscureciendo los objetivos. Ademas, los transductores PZT de tipo abierto no pueden utilizarse facilmente fuera de la estrecha banda de frecuencias de funcionamiento. Por ultimo, muchos transductores PZT de tipo abierto contienen plomo, cuyo uso puede estar prohibido en las aspiradoras robotizadas.

• PZT de tipo cerrado: Un bimorfo piezoceramico de cristal de plomo esta montado en la parte inferior de un alojamiento de aluminio (normalmente con un diametro de 14mm o mayor). El alojamiento esta adaptado (normalmente a traves de micromecanizado) de modo que la resonancia del sistema se ajusta a una frecuencia espedfica. Un transductor PZT de tipo cerrado esta mejor protegido contra la suciedad que el de diseno de tipo abierto, puede limpiarse sin riesgo de sufrir danos y puede tener una estructura interna asimetrica, de manera que tiene patrones de radiacion intrmsecamente diferentes a lo largo de ejes opuestos, permitiendo controlar mas la radiacion de sonido sin la necesidad de una bocina directiva. Sin embargo, un transductor PZT de tipo cerrado tiene una eficiencia/sensibilidad reducida en comparacion con los dispositivos de tipo abierto (unos 15 dB de media) y, generalmente, es mas caro que un transductor PZT de tipo abierto. Muchos transductores PZT de tipo cerrado contienen plomo, cuyo uso puede estar prohibido en las aspiradoras robotizadas.

• Pelfculas piezoelectricas: los polfmeros dipolares (p.ej., PVDF) han demostrado tener propiedades de tipo piezoelectrico, aunque con baja eficiencia en comparacion con los dispositivos PZT. Se han fabricado laminas polimericas que tienen pequenos huecos aplanados que pueden estar expuestos a descargas de barrera dielectrica de tal forma que la disrupcion de Paschen generada por la descarga coronal da como resultado cargas que permanecen en las superficies de los huecos internos Cuando estan expuestas a un campo electrico variable, las superficies dentro de los huecos se atraen y se repelen, generando una senal acustica. Las pelfculas piezoelectricas tienen un bajo factor Q y, por lo tanto, pueden utilizarse en una amplia gama de frecuencias (permitiendo el uso de transmisiones codificadas) y generalmente tienen un tiempo de respuesta mucho mas rapido que los componentes piezoceramicos (proporcionando una resolucion mas detallada de los objetivos). La forma de la pelfcula piezoelectrica puede moldearse, de tal manera que la forma del dispositivo puede optimizarse para una aplicacion dada. Ademas, las pelfculas son delgadas (p.ej., de aproximadamente 1mm o menos para un ensamblado de sensor completo), lo que permite una facil integracion con un mmimo volumen ocupado por toda la disposicion. La mayona de pelfculas piezoelectricas no tienen plomo. Sin embargo, los transmisores de pelfcula piezoelectrica pueden tener una impedancia relativamente alta, de modo que requieren mayores tensiones de activacion para funcionar (y, por lo tanto, un diseno electronico mas complejo y un mayor coste asociado). Los receptores de pelfcula piezoelectrica tienen una sensibilidad relativamente baja, requiriendo preamplificadores de bajo ruido para proporcionar niveles de senal utiles, por lo que puede ser necesario colocar componentes electronicos cerca de la pelfcula para minimizar la EMI. Ademas, la naturaleza de banda ancha de las pelfculas piezoelectricas hace mas probable que capten ruido ambiental parasito, de tal forma que pueden necesitarse filtros de paso banda. Ademas, la tecnologfa aun se esta desarrollando desarrollado, con un numero limitado de proveedores para algunos tipos de pelfcula.

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Segun varias formas de realizacion alternativas de las presentes ensenanzas, tambien pueden utilizarse transductores, tales como "super-tweeters" (altavoces de alta frecuencia) de bobina movil, y modulos electrostaticos, tales como el dispositivo Polaroid/Senscomp.

Las presentes ensenanzas contemplan varias maneras en las que un sistema SONAR puede configurarse en una aspiradora robotizada, cada una de las cuales tiene varias ventajas e inconvenientes asociados. Ciertas formas de realizacion de las presentes ensenanzas contemplan situar el sistema SONAR en una superficie delantera del vehuculo remoto y, en el caso de una aspiradora robotizada, en una superficie curva movil similar a o que incluye disenos existentes de paragolpes delanteros de aspiradora robotizada.

Transductores PZT de tipo abierto empotrados: Segun ciertas formas de realizacion de las presentes ensenanzas, dispositivos piezoceramicos de tipo abierto estan montados de tal manera que sus caras estan niveladas con el paragolpes delantero de la aspiradora robotizada. Aparte de las ventajas generales de los dispositivos de tipo abierto (p.ej., bajo coste, multiples proveedores, alta eficiencia/sensibilidad), en este tipo de ensamblado, la superficie curva relativamente lisa de la aspiradora robotizada puede proporcionar un buen deflector ya que es bastante lisa y sencilla, con un numero mmimo de obstaculos que generan difraccion y, por tanto, ruido. Este ensamblado tambien puede proporcionar una profundidad minima anadida al paragolpes delantero de la aspiradora robotizada. Los transductores PZT de tipo abierto montados a baja altura en la aspiradora robotizada, colocados correctamente, pueden sacar el maximo provecho de los cuatro criterios de separacion de dispositivo mencionados anteriormente para maximizar la cancelacion de la transmision de trayectoria directa. Sin embargo, los transductores PZT de tipo abierto empotrados dirigen mas energfa directamente hacia arriba y hacia abajo, agravando, posiblemente, lecturas de "falso objetivo" en relacion con superficies y materiales situados por encima de la aspiradora robotizada. Ademas, los transductores utilizados segun las presentes ensenanzas que estan montados cerca del suelo estan muy expuestos a suciedad y residuos que pueden hacer que la senal se atenue. Incluso una pequena cantidad de material mojado y pegajoso puede reducir la salida del dispositivo en mas de 10 dB. Los transductores expuestos al maximo suponen un problema para la certificacion de seguridad, dependiendo de la intensidad y del diseno de la malla protectora que cubre los dispositivos.

Dispositivos PZT de tipo abierto montados en bocina: Segun ciertas formas de realizacion de las presentes ensenanzas, dispositivos piezoceramicos de cara abierta estan montados en grnas de ondas que estan moldeadas de manera solidaria en el plastico del paragolpes delantero de la aspiradora robotizada. Aparte de las ventajas generales de los dispositivos de tipo abierto (p.ej., bajo coste, multiples proveedores, alta eficiencia/sensibilidad), en este tipo de ensamblado, la naturaleza directiva de las grnas de ondas correctamente disenadas mejora la cobertura (p.ej., sonido directo de haz irradiado con mayor amplitud horizontal y menor amplitud vertical mas directamente en un area en la que la aspiradora robotizada se esta movimiento). Sin embargo, grnas de ondas eficaces pueden anadir profundidad adicional al paragolpes, complicando su diseno. Ademas, las grnas de ondas normalmente reducen la eficiencia/sensibilidad de los dispositivos debido a una abertura reducida en la que esta montado el dispositivo. Las grnas de ondas pueden reducir, pero no eliminar, la posibilidad de obstruccion debida a desechos y, en funcion de la geometna de la garganta, la accesibilidad para la certificacion de seguridad de producto puede seguir siendo un problema.

Transductores PZT de tipo cerrado empotrados: Segun ciertas formas de realizacion de las presentes ensenanzas, dispositivos piezoceramicos cerrados (p.ej., un ProWave 400EP14D) pueden estar montados a ras de la cara del paragolpes delantero de aspiradora robotizada. En dicha forma de realizacion, los transductores estan mas protegidos y menos expuestos a danos que los transductores PZT de tipo abierto. Los transductores pueden estar orientados para tener una amplia cobertura horizontal y una cobertura vertical controlada (espedficas para ciertos modelos asimetricos, tal como el ProWave 400EP14D). Sin embargo, los transductores PZT de tipo cerrado empotrado pueden tener un coste mayor que los transductores PZT de tipo abierto. Una menor eficiencia/sensibilidad requiere el uso de mas transductores de tipo cerrado para lograr la cobertura total de los transductores de tipo abierto.

Transductores PZT de flexion de espejo montados en parte trasera: Segun ciertas formas de realizacion de las presentes ensenanzas, hay disponibles dispositivos PZT de tipo abierto configurados en alojamientos que tienen una abertura de salida inclinada en forma de L. Uno de estos dispositivos, por ejemplo, una pieza ProWave 500MB120, viene como un par transmisor-receptor. Los transductores pueden montarse de tal manera que componentes piezoceramicos radiantes apunten hacia abajo, con una abertura de salida situada hacia fuera / hacia adelante. Los transductores PZT de flexion de espejo montados en la parte trasera pueden proporcionar la eficiencia/sensibilidad de un transductor de tipo abierto. Alojar los transductores en grnas de ondas en forma de L, asf como montar los transductores para que emitan disparos hacia abajo, puede ofrecer una mejor proteccion contra los desperdicios. Un sistema de este tipo a modo de ejemplo puede estar disenado de tal manera que los transductores esten montados en un cuerpo de aspiradora robotizada, con grnas de ondas abocinadas disenadas dentro del paragolpes y acopladas a los transductores. El acoplamiento puede emplear uno de un mecanismo deslizante y un mecanismo plegable para mantener la trayectoria de senal hacia y desde los transceptores incluso cuando el paragolpes esta retrafdo en el cuerpo de la aspiradora robotizada. Tal diseno eliminana la necesidad de montar los transductores (o componentes electronicos y cableado asociados) directamente en el paragolpes delantero. Sin embargo, los transductores PZT de flexion de espejo montados en la parte trasera puede ser mas caros que los transductores

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PZT de tipo abierto estandar, y, actualmente, una variedad limitada de transductores PZT de flexion de espejo montados en la parte trasera es distribuida comercialmente por varios vendedores, aunque esta disposicion de montaje podna construirse a partir de dispositivos PZT de tipo abierto estandar.

Disposiciones de pelmulas piezoelectricas: Segun ciertas formas de realizacion de las presentes ensenanzas, multiples tiras moldeables de pelmula piezoelectrica (p.ej., PVDF o un polipropileno expandido y cargado de Emfit) pueden colocarse sobre la cara del paragolpes de la aspiradora robotizada. De manera ventajosamente, si las tiras son notablemente mas largas que anchas, actuaran como radiadores de lmea, con una amplia cobertura horizontal y una estrecha cobertura vertical. Ademas, las disposiciones de pelmulas piezoelectricas son transceptores naturales (es decir, pueden enviar y recibir) y pueden estar configuradas, utilizando retardos apropiados, como una disposicion orientada. Disposiciones de pelmulas piezoelectricas son dispositivos de bajo factor Q que permiten el uso de transmision de senales de banda ancha (lo que permite transmisiones codificadas) y generalmente tienen un tiempo de respuesta mucho mas rapido que los componentes piezoceramicos, proporcionando una mejor resolucion temporal de los objetivos. Sin embargo, las disposiciones de pelmulas piezoelectricas pueden tener un mayor coste electronico para activar sus transmisores capacitivos y de alta impedancia, y pueden requerir un preamplificador para aumentar y resolver los bajos niveles de senal de los receptores. Ademas, la accesibilidad para la certificacion de seguridad y la proteccion de los dispositivos contra danos por contacto tendna que considerarse antes de su produccion, aunque la flexibilidad y configurabilidad de las pelmulas permite esquemas de montaje tales como alojar la disposicion de pelmulas en el paragolpes, permitiendo cierta proteccion contra el contacto.

Segun ciertas formas de realizacion de las presentes ensenanzas, un sistema SONAR podna configurarse mediante una combinacion de los elementos antes mencionados.

En formas de realizacion de las presentes ensenanzas que utilizan dispositivos PZT de tipo abierto con concentracion y direccion de senal creadas con el uso de una grna de ondas, pueden utilizarse varios tipos diferentes de grnas de ondas. Uno de los retos es que la salida de los dispositivos PZT en el campo cercano puede ser algo caotica y no colimada. Esta zona de campo cercano es conocida como la zona de Fresnel, que no debe confundirse con la zona de interferencia de Fresnel descrita anteriormente. El campo lejano equivalente en el que la onda emanada se propaga con normalidad y de manera mas coherente desde el transductor se conoce como la zona de Fraunhofer. Puesto que la radiacion inicial en la grna de ondas esta en esta zona de Fresnel, algunos tipos de grna de ondas (p.ej., grna de ondas compuestas, donde la apertura se reduce inicialmente en un eje antes de volver a expandirse) no funcionaran de la manera prevista, por ejemplo cuando los componentes de reflexion dentro de la garganta de la grna de ondas genera nulos en algunos angulos de radiacion y, por lo tanto, una cobertura poco uniforme.

Las aspiradoras robotizadas existentes que utilizan SONAR tienen cinco dispositivos piezoceramicos (p.ej., dos emisores y tres receptores) montados en grnas de ondas simples y simetricas. La geometna de cada una de las grnas de ondas de los emisores y los receptores son identicas e incluyen, por ejemplo, una grna de ondas de 10 mm de diametro que esta empotrada en una placa que tiene una ranura oval orientada verticalmente (p.ej., con 1,4 mm de ancho y 2,8 mm de alto), que presenta un abocinamiento recto hacia su abertura (p.ej., una salida de 2,4 mm de ancho y 4,8 mm de alto, con un abocinamiento continuo hasta alcanzar sin interrupciones el deflector delantero curvo). Las grnas de ondas existente no controlan ni dirigen de manera suficiente un patron de radiacion de los transductores. La FIG. 1 proporciona una comparacion normalizada de una salida de transmisor medida de sistemas SONAR existentes. Como puede verse, la forma general del patron de radiacion es similar. La principal ventaja que ofrece la grna de ondas es una leve reduccion en una salida fuera de eje (>70°) en el plano vertical. Por lo tanto, una grna de ondas ovalada puede no afectar significativamente al patron de radiacion del emisor SONAR.

En cuanto a los transmisores SONAR, la apertura inicial en la que el emisor emite disparos determina en gran medida el patron de radiacion global del emisor, de manera muy similar en que una ranura de difraccion determinana el patron de radiacion global. La orientacion vertical de las ranuras ovaladas de emisores SONAR de vehmulos remotos existentes proporciona un comportamiento similar a un radiador de lmea vertical, por ejemplo creando una dispersion vertical mas controlada y una dispersion horizontal un poco mas amplia. La pequena zona de ranuras ovaladas de emisores SONAR de vehmulos remotos existentes (p.ej., 1,4mm por 2,8mm) en comparacion con el area total del dispositivo de radiacion (p.ej., un diametro de 10mm) atenua la senal de salida global proporcionalmente. Sena ventajoso mantener un perfil de apertura vertical global para un mejor control vertical, mientras se maximiza el tamano de la ranura para evitar atenuar la salida del dispositivo innecesariamente.

Segun ciertas formas de realizacion de las presentes ensenanzas, una ranura vertical rectangular para un transmisor SONAR (p.ej., de aproximadamente 8,2mm de alto por 3,2mm de ancho) pueden proporcionar una considerable atenuacion vertical fuera de eje. Para dirigir adicionalmente la onda emanada, pueden utilizarse paredes laterales abocinadas. El abocinamiento de las paredes laterales puede empezar, por ejemplo, de manera perpendicular a la cara del dispositivo y continuar la expansion de una manera casi hiperbolica. Si la tasa de expansion de abocinamiento de las paredes hacia los lados es mayor que la de las paredes por encima y por debajo del dispositivo, una boca de grna de ondas rectangular (que en la presente forma de realizacion es mas ancha que alta) puede proporcionar una cobertura horizontal mas amplia y una cobertura vertical mas estrecha. Un diseno de un sistema SONAR segun las presentes ensenanzas minimiza las rebabas u otros bordes o salientes afilados en o

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cerca de la grna de ondas, ya que tales rebabas o bordes afilados pueden hacer que las ondas sonoras se difracten y vuelvan a irradiarse desde tales obstaculos, actuando como una nueva fuente retardada, lo que agrava la interferencia multitrayectoria.

En una forma de realizacion a modo de ejemplo de las presentes ensenanzas, una grna de ondas tiene una altura de boca de 17mm, un ancho de boca de 38mm y una profundidad de boca de 15mm. Los datos de la salida de emisor medida de tal forma de realizacion a modo de ejemplo se muestran en la FIG. 2. Los expertos en la tecnica apreciaran que los parametros de grna de ondas pueden ajustarse hasta cierto punto si fuera necesario sin afectar significativamente a la forma general del patron de radiacion.

El grafico de la salida de emisor de la FIG. 2 muestra un haz vertical controlado mas estrecho obtenido mediante el uso de una grna de ondas segun las presentes ensenanzas, que muestra que una grna de ondas segun las presentes ensenanzas puede, efectivamente, dirigir una senal SONAR emitida. Es posible estrechar este haz aun mas, aunque se necesitaffa una profundidad de grna de ondas adicional para alcanzar este objetivo sin crear lobulos fuera de eje. Tal aumento en la profundidad de grna de ondas puede complicar el diseno del sistema SONAR, particularmente en formas de realizacion que incorporan el sistema SONAR en un paragolpes delantero de una aspiradora robotizada. En cuanto a la cobertura horizontal, el anterior diseno de grna de ondas abocinada solo puede proporcionar una cobertura ligeramente mas ancha que un dispositivo PZT empotrado / al aire libre.

Las presentes ensenanzas contemplan el uso de desviadores opcionales colocados en el centro de la salida de la boca de grna de ondas para lograr una cobertura horizontal incluso mas ancha, a expensas de nulos fuera de eje en la cobertura generada. Cuanto mayor sea el diametro de los desviadores, mas amplia sera la cobertura horizontal lograda, pero tambien mas profundos seran los nulos en la respuesta polar horizontal.

En cuanto a los objetivos, en el mundo real, hay muchos tipos de objetos y superficies con los que podffa encontrarse un sistema SONAR, con una reflectividad variada y "perfiles" de reflexion de objetivo asociados. Por lo general, un objeto mas duro y mas plano creara una reflexion mas intensa de senales emitidas. Ademas, un objeto que presenta una orientacion que es paralela a una cara del transceptor SONAR creara una mayor reflexion. En algunos casos, pequenos obstaculos con algunas de estas caracteffsticas pueden presentarse como objetivos diffciles. Una superficie de borde bajo, como el lateral de una baldosa ligeramente elevada, si es abordada perpendicularmente por un vehffculo remoto, puede devolver un reflejo muy intenso; sin embargo, si es abordada de manera oblicua, el reflejo puede ser mmimo. Asimismo, un vastago cuadrado, tal como la pata de una mesa o una silla, cuando esta orientado en paralelo a las caras de los transmisores y receptores del sistema SONAR, devuelve un fuerte reflejo, pero un borde inclinado de un vastago cuadrado esta enfrentado a los dispositivos, donde casi toda la senal reflejada se redirige como dispersion, con muy poco o ningun reflejo devuelto al receptor. Un borde inclinado, por tanto, puede no ser detectado por un sistema SONAR y, de este modo, puede no puede ser identificado por el vehffculo remoto como un objetivo. Un desaffo para un sistema SONAr es como iluminar adecuadamente esos diffciles objetivos.

Para detectar y resolver mejor objetivos diffciles tales como patas en angulo de una mesa/silla como se ha descrito anteriormente, las presentes ensenanzas contemplan usar paralaje, dirigiendo sonido hacia el objetivo desde angulos amplios y variados. El paralaje es un desplazamiento o diferencia aparentes en la posicion aparente de un objeto visto a lo largo de dos lmeas visuales diferentes, y se mide por el angulo o semiangulo de inclinacion entre esas dos lmeas. Los elementos SONAR montados en los bordes exteriores del sistema SONAR (p.ej., en los bordes exteriores de un paragolpes de una aspiradora robotizada) pueden ayudar a proporcionar esos diversos angulos. En cuanto a los elementos de un sistema SONAR situados en el borde posterior del sistema SONAR (p.ej., en el borde posterior del paragolpes de una aspiradora robotizada), puede ser ventajoso montar el transmisor de modo que proyecte su salida de ultrasonidos hacia adelante y no hacia fuera para cubrir mejor el area en la que la aspiradora robotizada se esta moviendo, dirigiendo el sonido hacia objetivos diffciles en la trayectoria del vehffculo remoto desde el mayor angulo oblicuo posible mientras aun esta contenido en el vehffculo remoto. Montar el transmisor SONAR en una grna de ondas que esta orientada generalmente hacia adelante permite cierta cantidad de proteccion para el transmisor, al tiempo que se dirige el sonido emitido mas hacia el area de cobertura deseada, aunque la homogeneidad de la cobertura puede verse comprometida debido a reflexiones dentro de la garganta de la grna de ondas que pueden producirse a partir de reflexiones en una garganta fuera de eje.

La FIG. 3 muestra una salida de emisor SONAR medida cuando una grna de ondas asimetrica se utiliza en un lado de un paragolpes de una aspiradora robotizada, que presenta aberturas circulares en las que esta montado el dispositivo, de modo que el haz de cobertura vertical del emisor es todavfa algo grande. Como puede observarse, el montaje empotrado proporciona un haz ancho que se extiende desde el lateral del paragolpes de la aspiradora robotizada. La bocina lateral asimetrica a 50° proporciona un haz mas dirigido hacia una parte delantera de la aspiradora robotizada (p.ej., entre 310° aproximadamente y 330° aproximadamente con un pequeno dedo a 285° aproximadamente). La bocina lateral asimetrica a 75° proporciona un haz incluso mas dirigido hacia mas adelante de una parte delantera de la aspiradora robotizada (p.ej., entre 340° aproximadamente y 350° aproximadamente). Elementos del diseno de la grna de ondas pueden estar configurados para lograr un mayor control de haz. Por ejemplo, en una forma de realizacion a modo de ejemplo, una grna de ondas para su uso segun las presentes ensenanzas puede tener una carga de ranura vertical (es decir, la creacion de una ranura vertical en la abertura

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usada para conectar el transmisor a la gma de ondas) y un abocinamiento vertical controlado del diseno de gma de ondas abocinada, con un abocinamiento horizontal asimetrico de las partes laterales de la gma de ondas, que puede proporcionar una cobertura horizontal controlada, pero amplia, orientada 30° aproximadamente hacia delante, con un estricto control vertical (aunque con algunos lobulos laterales verticales), como se muestra en el grafico de salida de emisor medida de la FIG. 4.

En funcion de su capacidad para dirigir el sonido hacia un area en la que el vehffculo remoto se esta moviendo, bocinas asimetricas pueden proporcionar vehffculos remotos de deteccion SONAR mejorada.

En funcion de las ensenanzas anteriores, si la finalidad es simplemente determinar la distancia al obstaculo mas cercano, entonces una configuracion de dispositivos PZT de tipo abierto, algunos de los cuales presentan bocinas, puede ser una opcion preferida. Al menos pueden utilizarse cinco emisores y receptores, aunque siete (o mas) dispositivos pueden proporcionar una cobertura mas completa, con un numero mmimo de "zonas muertas" debidas a objetivos que estan en zonas de interferencia de Fresnel destructivas. Sin embargo, si se desea un sistema de correlacion en el que la posicion de multiples objetivos debe resolverse de manera mas precisa, puede utilizarse una forma de realizacion que incluye una disposicion como la que usa peffculas piezoelectricas.

La FIG. 5 es una vista en perspectiva de una forma de realizacion a modo de ejemplo de una aspiradora robotizada que presenta un sistema SONAR segun las presentes ensenanzas. Como se muestra, una aspiradora robotizada 100 incluye un alojamiento H que presenta una pluralidad de elementos SONAR (p.ej., emisores SONAR y receptores SONAR), ubicados a lo largo de aproximadamente la mitad delantera del mismo. En la forma de realizacion ilustrada, los elementos SONAR incluyen un emisor 110, un receptor 120, un receptor 130, un emisor 140 que esta ubicado de manera central entre los elementos SONAR, un receptor 150, un receptor 160 (no totalmente visible en la FIG. 5), y un emisor 170 (no visible en la FIG. 5). Las presentes ensenanzas contemplan usar un numero mayor o menor que los siete elementos SONAR ilustrados, asf como varias disposiciones de emisores y receptores.

En varias formas de realizacion de las presentes ensenanzas, cada emisor incluye un elemento de emision tal como, por ejemplo, un emisor ultrasonico y paredes arqueadas que crean una gma de ondas que se extiende desde el elemento de emision hasta una superficie exterior de la aspiradora robotizada. Las paredes arqueadas dirigen la emision ultrasonica hacia un area espedfica del entorno de la aspiradora robotizada. En varias formas de realizacion, cada receptor incluye un elemento receptor tal como, por ejemplo, un sensor de ultrasonidos y paredes arqueadas que crean una gma de ondas que se extiende desde el elemento receptor hasta una superficie exterior de la aspiradora robotizada. Las paredes arqueadas dirigen ondas entrantes desde el entorno de la aspiradora robotizada hacia el elemento receptor. Mas detalles acerca de los emisores y receptores se muestran y describen mas adelante con respecto a las FIG. 7 a 9.

En la forma de realizacion ilustrada de la FIG. 5, las gmas de ondas de los emisores 110 y 170 situados mas atras (el emisor trasero 170 no se muestra, pero puede ser una imagen especular del emisor trasero 110) son asimetricas, lo que les permite dirigir el sonido del emisor de manera adecuada para iluminar los objetivos diffciles en un entorno pertinente de la aspiradora robotizada 100, ya que el sonido de los emisores 110, 140 y 170 estara orientado desde diversos angulos hacia objetivos diffciles en el entorno pertinente de la aspiradora robotizada 100. Gmas de ondas asimetricas pueden denominarse "bocinas de orientacion", ya que pueden proporcionar a una aspiradora robotizada una orientacion mejorada en un entorno ffpico.

En algunas formas de realizacion de las presentes ensenanzas, solo los emisores 110, 170 situados mas atras en el sistema SONAR tienen gmas de ondas asimetricas. En otras formas de realizacion que incluyen mas que los tres emisores 110, 140, 170 de la FIG. 5, los emisores no centrales adicionales pueden tener gmas de ondas asimetricas para lograr una cobertura SONAR deseablemente amplia y precisa de un entorno pertinente de la aspiradora robotizada 100.

En diversas formas de realizacion de las presentes ensenanzas, al menos un receptor del sistema SONAR puede tener una gma de ondas asimetrica, lo que puede permitir que el receptor bloquee ruidos indeseables tal como una emision directa desde un emisor cercano y dirija mejor el sonido hacia un sensor de recepcion central.

En la forma de realizacion ilustrada de la FIG. 5, los emisores y receptores estan ubicados en un paragolpes B de una aspiradora robotizada redonda, aunque las presentes ensenanzas contemplan usar el sistema SONAR en aspiradoras robotizadas que no tengan paragolpes y que no sean redondas y, por lo tanto, los emisores y receptores estan ubicados en una parte delantera del alojamiento y, opcionalmente, al menos parcialmente a lo largo de los lados del alojamiento.

La FIG. 6 ilustra una aspiradora robotizada 200 que incluye otra forma de realizacion a modo de ejemplo de un sistema SONAR segun las presentes ensenanzas. La aspiradora robotizada 200 presenta una parte delantera cuadrada en vez de la parte delantera redondeada ilustrada en la forma de realizacion de la FIG. 5. Como se muestra, la aspiradora robotizada 200 incluye un alojamiento que presenta una pluralidad de elementos SONAR (p.ej., emisores SONAR y receptores SONAR), ubicados a lo largo de una superficie delantera del mismo y al menos

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parcialmente a lo largo de los lados del mismo. En la forma de realizacion ilustrada, los elementos SONAR incluyen un receptor 210 (no visible), un emisor 220 (solo visible desde la parte trasera), un receptor 230, un emisor 240, un receptor 250 que esta ubicado de manera central entre los elementos SONAR, un emisor 260, un receptor 270, un emisor 280 (solo visible desde la parte trasera) y un receptor 290 (solo visible desde la parte trasera). Las presentes ensenanzas contemplan usar un numero mayor o menor que los nueve elementos SONAR ilustrados, y una variedad de disposiciones de emisores y receptores.

En varias formas de realizacion de las presentes ensenanzas, cada emisor incluye un elemento de emision tal como, por ejemplo, un emisor ultrasonico y una grna de ondas que incluye paredes arqueadas que se extienden desde el elemento de emision hasta una superficie exterior de la aspiradora robotizada. Las paredes arqueadas dirigen la emision ultrasonica hacia un area pertinente espedfica del entorno de la aspiradora robotizada. En varias formas de realizacion, cada receptor incluye un elemento receptor tal como, por ejemplo, un sensor de ultrasonidos y una grna de ondas que incluye paredes arqueadas que se extienden desde el elemento receptor hasta una superficie exterior de la aspiradora robotizada. Las paredes arqueadas dirigen ondas entrantes desde el entorno de la aspiradora robotizada hacia el elemento receptor. Mas detalles acerca de los emisores y receptores se muestran y describen mas adelante con respecto a las FIG. 7 a 9.

En la forma de realizacion ilustrada de la FIG. 6, ninguno de los emisores 220, 240, 260, 280 o de los receptores 210, 230, 250, 270, 290 son asimetricos. Sin embargo, las presentes ensenanzas contemplan la utilizacion de emisores asimetricos para dirigir el sonido de emisor de manera mas adecuada, por ejemplo para iluminar objetivos diffciles y proporcionar una cobertura SONAR deseablemente amplia y precisa. Emisores y receptores asimetricos pueden ser deseables para obtener una cobertura suficiente cuando hay un espacio limitado para los emisores y receptores, y/o para disminuir/eliminar puntos ciegos de SONAR tales como, por ejemplo, cualquier punto ciego que pueda existir debido a las esquinas delanteras cuadradas del alojamiento de la aspiradora robotizada ilustrado en la FIG. 6. Las presentes ensenanzas contemplan utilizar el sistema SONAR en aspiradoras robotizadas que presentan diversas formas y tamanos de alojamiento, y utilizar el sistema SONAR en superficies laterales y/o traseras de aspiradoras robotizadas que requieren deteccion de objetos en los laterales y/o en la parte trasera (p.ej., si la aspiradora robotizada puede moverse hacia los lados y/o hacia atras y, por tanto, debe evitar obstaculos situados a los lados y/o en su parte trasera). La forma de las grnas de ondas para los emisores y receptores puede optimizarse segun las presentes ensenanzas para proporcionar una deteccion adecuada de obstaculos (objetivos) en el entorno pertinente del vehmulo remoto.

En diversas formas de realizacion de las presentes ensenanzas, algunos de los receptores tambien pueden ser asimetricos, lo que puede permitir que el receptor bloquee ruidos indeseables, tal como una emision directa desde un emisor cercano, y dirija mejor el sonido hacia un sensor de recepcion central. Los emisores 220, 240, 260, 280 y los receptores 210, 230, 250, 270, 290 estan preferiblemente situados en el alojamiento de la aspiradora robotizada, que ademas aloja varios elementos conocidos de una aspiradora robotizada, tales como su controlador, motor(es), impulsor de aspiradora, cepillo(s), ruedas y recogedor de polvo/suciedad.

La FIG. 7 es una vista lateral parcial de un alojamiento de aspiradora robotizada H (para la forma de realizacion de la FIG. 5, el paragolpes B) que incluye una forma de realizacion a modo de ejemplo de un sistema SONAR segun las presentes ensenanzas, tal como la forma de realizacion de la FIG. 5. Se muestra el emisor 110 y los receptores 120, 130. La asimetna del emisor 110 puede apreciarse en esta vista lateral parcial.

La FIG. 8 es una vista parcial en seccion transversal tomada a lo largo de la lmea D-D de la FIG. 7, que muestra dos elementos SONAR. El emisor 110 y el receptor 120 se muestran en seccion transversal. La asimetna del emisor 110 puede apreciarse en esta vista en seccion transversal. El emisor 110 incluye una pared trasera 400 que presenta una mayor curvatura que una pared delantera 410 del mismo. La pared trasera 400 y la pared delantera 410 se extienden hacia el interior del alojamiento H o parte de paragolpes B del alojamiento H hacia un elemento emisor 420. La profundidad a la que la pared trasera 400 y la pared delantera 410 se extienden hacia el interior del alojamiento H o parte de paragolpes B del alojamiento H, y la curvatura de la pared trasera 400 y de la pared delantera 410 pueden determinar la direccion y la forma de la senal SONAR emitida desde el elemento emisor 420. El receptor adyacente 120 incluye una pared trasera 430 que tiene sustancialmente la misma curvatura que una pared delantera 440 del mismo. La pared trasera 430 y la pared delantera 440 se extienden hacia el interior del alojamiento H o parte de paragolpes B del alojamiento H hacia un elemento receptor 450. La profundidad a la que la pared trasera 430 y la pared delantera 440 se extienden hacia el interior del alojamiento H o parte de paragolpes B del alojamiento H, y la curvatura de la pared trasera 430 y de la pared delantera 440 pueden determinar la direccion desde la que se recibiran las senales. El receptor 120 recibira probablemente una senal SONAR directamente desde el emisor 110, y puede recibir ademas un eco desde un objeto en la trayectoria de la emision SONAR desde el emisor 110.

La FIG. 9 es una vista parcial en seccion transversal tomada a lo largo de la lmea F-F de la FIG. 8, que muestra el emisor SONAR 110 en la seccion transversal. La vista del emisor incluye la pared trasera 400 y el elemento emisor 420. Tambien se muestra una pared superior 500 y una pared inferior opuesta 510 del emisor 110. Como se indico anteriormente con respecto a las paredes 400 y 410, la profundidad y la curvatura de las paredes 500, 510 puede determinar la direccion y la forma de la senal SONAR emitida desde el elemento emisor 420. De hecho, la

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profundidad y la forma de la pared inferior 510 puede determinar la cantidad de ruido causado por senales SONAR emitidas que hacen contacto y se reflejan desde el suelo sobre el que se esta desplazando la aspiradora robotizada. Aunque en el presente documento se hace referencia a las paredes 400, 410, 500, 510 del emisor 110, las presentes ensenanzas contemplan que los emisores y receptores del presente documento comprendan superficies contiguas de curvatura continua de manera que se proporcione una superficie continua y el inicio y el final de paredes individuales pueda no producirse o ser evidente. En ciertas formas de realizacion, el resto de los emisores y receptores tienen una forma que es similar a o sustancialmente la misma que la forma del receptor 120. "Emisor", tal como se utiliza con respecto a las FIG. 7 a 9, incluye el elemento emisor y la grna de ondas asociada. "Receptor", tal como se utiliza con respecto a las FIG. 7 a 9, incluye el elemento sensor y la grna de ondas asociada.

Aspiradoras robotizadas encontradas en la tecnica anterior que utilizan un SONAR con bocinas elipsoides pueden tener una considerable interferencia multitrayectoria desde una superficie sobre la cual se desplaza la aspiradora robotizada. Una aspiradora robotizada que presenta emisores y receptores SONAR como los descritos en el presente documento puede minimizar la interferencia multitrayectoria desde la superficie sobre la cual se desplaza la aspiradora robotizada. La minimizacion puede lograrse, al menos en parte, abocinando una o mas grnas de ondas del sistema SONAR para que tengan un mayor abocinamiento en sus paredes laterales (p.ej., la pared trasera y la pared delantera) que en su pared superior y su pared inferior. El mayor abocinamiento de las paredes laterales (p.ej., la pared trasera y la pared delantera) de las grnas de ondas del sistema SONAR puede proporcionar a una mayor propagacion de deteccion de objetos en el campo cercano y, por lo tanto, mejora la triangulacion y superposicion en el campo cercano.

Con respecto a la filtracion de las emisiones SONAR directas recibidas por los sensores SONAR (en contraposicion a las emisiones reflejadas por los objetivos), formas de realizacion de las presentes ensenanzas contemplan que se produzcan filtraciones utilizando un umbral que incorpora tanto tiempo como intensidad, donde el valor y la duracion del umbral se basan en resultados experimentales para un determinado diseno de aspiradora robotizada. Como se indico anteriormente, el nivel de senal de transmision directa entre el emisor y el receptor disminuye en cierto modo de manera regular con el cuadrado de la distancia entre ellos. Durante la duracion de tiempo predeterminada, solo un nivel de intensidad de senal SONAR recibido por encima del umbral se considera indicativo de un obstaculo. Asf, las emisiones recibidas por una trayectoria directa son filtradas por un umbral de duracion limitada. Al optimizar o modificar la forma de la grna de ondas, las presentes ensenanzas pueden mejorar la fiabilidad del sistema SONAR para una configuracion particular de vehfculo remoto.

Las presentes ensenanzas contemplan usar un numero impar de emisores y un numero par de receptores compartidos. En lo que respecta a una aspiradora robotizada que utiliza un sistema SONAR, tal como la forma de realizacion mostrada en la FIG. 5, puede utilizarse un esquema de emision/recepcion de sistema SONAR como el siguiente: (1) el emisor 110 emite disparos y los receptores 120 y 130 escuchan; (2) despues, el emisor 140 emite disparos y los receptores 130 y 150 escuchan (o los emisores 120, 130, 150, 160 escuchan); (3) despues, el emisor 170 emite disparos y los receptores 150,160 escuchan. Este patron a modo de ejemplo puede repetirse mediante el sistema SONAr para detectar obstaculos en un entorno pertinente de la aspiradora robotizada.

Ademas de detectar obstaculos con el fin de evitar obstaculos, un sistema SONAR segun las presentes ensenanzas puede utilizarse, por ejemplo, para proporcionar datos de sensor en relacion con el comportamiento de seguimiento de una pared. En lo que respecta al seguimiento de una pared, el emisor 110 puede emitir y los receptores 120 y 130 pueden recibir, de forma repetitiva. El diferencial entre la senal recibida por el receptor 120 y la senal recibida por el receptor 130 puede utilizarse para determinar si la aspiradora robotizada esta siguiendo la pared con una separacion constante, y tambien para controlar la direccion de la aspiradora robotizada para mantener una separacion constante con la pared. Para realizar la deteccion (y evitacion) de obstaculos durante el seguimiento de una pared, el emisor 140 tambien pueden emitir disparos y los receptores 130 y 150 pueden escuchar (o los emisores 120, 130, 150, 160 pueden escuchar). Para mejorar la deteccion (y evitacion) de obstaculos durante el seguimiento de una pared, el emisor 170 puede ademas emitir disparos y los receptores 150 y 160 pueden escuchar.

Varias formas de realizacion de las presentes ensenanzas contemplan inclinar hacia arriba uno de los emisores y/o receptores del sistema SONAR, o al menos una pared superior de una grna de ondas de los mismos, para detectar peligros que pueden producir bloqueos (p.ej., objetos que cuelgan a baja altura), y/o inclinar hacia abajo uno de los emisores y/o receptores del sistema SONAR, o al menos una pared inferior de una grna de ondas de los mismos, para ayudar a determinar el tipo de suelo, como se ha descrito anteriormente. Las presentes ensenanzas contemplan una forma de realizacion a modo de ejemplo en la que un receptor o, al menos, una pared superior de un receptor (p.ej., el receptor 150 de la FIG. 5) estan ligeramente inclinados hacia arriba, y otro receptor o, al menos, una pared inferior del otro receptor (p.ej., el receptor 160 de la FIG. 5) estan ligeramente inclinados hacia abajo. Esta disposicion de receptores facilitana tanto la deteccion de peligros que pueden producir bloqueos como la deteccion del tipo de suelo. Conocer el tipo de suelo puede ser util, por ejemplo, para evitar que un vefuculo remoto, tal como un limpiador de suelos robotizado, se dirija hacia una zona enmoquetada. Puesto que los limpiadores de suelos robotizados deben evitar zonas enmoquetadas y desniveles, que absorben senales SONAR emitidas, las presentes ensenanzas contemplan la utilizacion de un sistema SONAR segun las presentes ensenanzas tanto como un sensor de alfombras como un sensor de desniveles para mejorar la navegacion de un limpiador de suelos robotizado.

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En lo que respecta a formas de realizacion de las presentes ensenanzas que presentan un emisor y/o receptor SONAR dirigidos hacia arriba, las presentes ensenanzas contemplan usar la informacion acerca de un objeto elevado para determinar que la aspiradora robotizada esta debajo de una mesa o un sofa y que, por lo tanto, puede encontrarse con las patas de una silla y/o mas residuos en ciertas areas. De hecho, el reconocimiento de una mesa o un sofa puede desencadenar un comportamiento adecuado (p.ej., un comportamiento de limpieza) de la aspiradora robotizada espedfico para el tipo de mueble reconocido.

En lo que respecta a aspiradoras robotizadas que pueden retroceder (es decir, desplazarse en sentido inverso), un sistema SONAR segun las presentes ensenanzas puede utilizarse en la parte trasera de la aspiradora robotizada para proporcionar informacion para evitar obstaculos y detectar desniveles.

Segun ciertas formas de realizacion de las presentes ensenanzas, un sistema SONAR segun las presentes ensenanzas puede compartir espacio en una parte delantera de la aspiradora robotizada con una camara. Los datos procedentes de la camara pueden utilizarse, por ejemplo, para determinar distancias o para ofrecer videovigilancia. Los datos procedentes de la camara pueden integrarse con los datos de un sistema SONAR de las presentes ensenanzas, por ejemplo para mejorar los datos utilizados para la deteccion de obstaculos y la navegacion.

Una aspiradora robotizada equipada con un sistema SONAR segun las presentes ensenanzas, que limpia siguiendo un patron de "trenza" en lugar de una cobertura aleatoria, puede utilizar el sistema SONAR para evitar un obstaculo y volver a su patron de trenza guardando informacion acerca de donde esta la aspiradora robotizada con respecto al obstaculo cuando el obstaculo pasa a lo largo de los emisores del sistema SONAR, permitiendo que la aspiradora robotizada gire alrededor de un obstaculo y recupere su posicion dentro de su patron de trenza.

Determinadas formas de realizacion de las presentes ensenanzas ponderan los disparos de los emisores en funcion de donde "cree" el sistema, que comprende un controlador, que hay un obstaculo.

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   REIVINDICACIONES

   1. Un sistema SONAR para su uso con un vehteulo remote (100, 200), comprendiendo el sistema SONAR:

   al menos un emisor SONAR (110, 140, 170, 220, 240, 260, 280, 420) que presenta una gma de ondas adaptada para guiar un sonido emitido desde el emisor hacia un entorno del vehteulo remoto; y al menos dos receptores SONAR (120, 130, 150, 160, 210, 230, 250, 270, 290, 450), donde cada receptor SONAR presenta una gma de ondas adaptada para recibir sonido reflejado desde un entorno del vehteulo remoto,

   donde cada gma de ondas del emisor y los receptores comprenden paredes laterales (410, 430, 440), una pared superior (500) y una pared inferior (510),

   caracterizado por que una o mas gmas de ondas del sistema SONAR estan abocinadas y presentan un mayor abocinamiento en sus paredes laterales que en su pared superior y su pared inferior.
2. 2. El sistema SONAR segun la reivindicacion 1, en el que las paredes laterales son una pared trasera (400, 430) y una pared delantera (410, 440), y en el que la curvatura de la pared trasera de la gma de ondas de emisor no es la misma que la curvatura de la pared delantera de la gma de ondas de emisor.
3. 3. El sistema SONAR segun la reivindicacion 2, en el que la pared trasera tiene una curvatura mayor que la pared delantera.
4. 4. El sistema SONAR segun la reivindicacion 1 o 2, en el que la curvatura de la pared superior de la gma de ondas de emisor no es la misma que la curvatura de la pared inferior de la gma de ondas de emisor.
5. 5. El sistema SONAR segun la reivindicacion 1, en el que al menos una de las gmas de ondas es asimetrica en torno a su eje vertical.
6. 6. El sistema SONAR segun la reivindicacion 1, en el que al menos una de las gmas de ondas es asimetrica en torno a su eje horizontal.
7. 7. El sistema SONAR segun la reivindicacion 1, que comprende ademas transductores PZT de tipo abierto.
8. 8. El sistema SONAR segun la reivindicacion 1, que comprende ademas transductores PZT de tipo cerrado.
9. 9. El sistema SONAR segun la reivindicacion 1, que comprende ademas transductores PZT de flexion de espejo.
10. 10. El sistema SONAR segun la reivindicacion 1, que comprende ademas disposiciones de pelteulas piezoelectricas dispuestas sobre una cara de un paragolpes (B) del vehteulo remoto.
11. 11. El sistema SONAR segun la reivindicacion 1, en el que la gma de ondas de emisor presenta una boca, y el sistema SONAR comprende ademas desviadores colocados en el centro de una salida de la boca de la gma de ondas de emisor para aumentar la cobertura de emision horizontal.
12. 12. El sistema SONAR segun la reivindicacion 1, en el que el sistema SONAR comprende:

    al menos dos de dichos emisores SONAR.
13. 13. El sistema SONAR segun la reivindicacion 12, en que los emisores estan situados en bordes exteriores del vehteulo remoto.
14. 14. El sistema SONAR segun la reivindicacion 12, en el que los emisores no estan situados de manera central en el vehteulo remoto.