ES2927298T3 - Sistema cooperativo robótico - Google Patents

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ES2927298T3 ES16859208T ES16859208T ES2927298T3 ES 2927298 T3 ES2927298 T3 ES 2927298T3 ES 16859208 T ES16859208 T ES 16859208T ES 16859208 T ES16859208 T ES 16859208T ES 2927298 T3 ES2927298 T3 ES 2927298T3
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Gal Kaminka
Assaf Friedler
Ari Yakir
Dan Erusalimchik
Yehuda Elmaliach
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Bar Ilan University
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Abstract

Un método automático para interacciones autónomas entre robots, que comprende una acción de recibir automáticamente, por parte de un robot de transporte, una solicitud para transportar un robot de servicio. El método comprende una acción de calcular automáticamente una ubicación del robot de servicio. El método comprende una acción de mover automáticamente el robot de transporte a la ubicación del robot de servicio. El método comprende una acción de enviar automáticamente una señal desde el robot de servicio al robot de transporte utilizando un emisor de señal incorporado en un elemento mecánico acoplado al robot de servicio. El método comprende una acción de acoplar automáticamente, utilizando la señal, el elemento mecánico a un elemento portador acoplado al robot de transporte. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema cooperativo robótico
Campo de la invención
La invención se relaciona con el campo de la robótica.
Antecedentes de la invención
Un robot puede describirse como una máquina electromecánica que puede guiarse mediante un programa de ordenador o un circuito electrónico, tal como un sistema integrado y similares. Los robots pueden ser autónomos, semiautónomos o controlados por un operador y pueden realizar una o más tareas, tales como los robots industriales, los robots de operaciones médicas, los robots de asistencia de patentes, los robots de terapia canina, los robots de enjambre programados colectivamente, drones de vehículos aéreos no tripulados (UAV), drones de vehículos terrestres no tripulados (UGV), drones de vehículos marinos no tripulados (UMV), nano-robots microscópicos y similares. Un robot puede tener circuitos electrónicos o sistemas de control que proporcionen instrucciones para la operación y/o el movimiento del robot cuando realiza una o más tareas.
La tecnología robótica se ocupa del diseño, construcción, operación y aplicación de robots, así como también de sistemas de ordenador para su control, retroalimentación sensorial y procesamiento de información. Estas tecnologías se ocupan de máquinas automatizadas que pueden realizar una o más tareas, tal como tareas en entornos peligrosos, procesos de fabricación, tareas repetitivas, tareas peligrosas y/o similares.
Los robots de navegación se han usado para transportar robots funcionales entre sitios donde los robots funcionales realizan una o más tareas. Estos robots funcionales y de navegación pueden combinarse en un sistema robótico para gestionar múltiples robots funcionales y transportarlos entre los sitios donde pueden realizarse las tareas.
Un ejemplo para un robot de navegación se da en la Patente de Estados Unidos núm. 6,374,156 que describe un robot de navegación que envía comandos de navegación a 'robots funcionales', lo que provoca que se muevan a una ubicación diferente. Sin embargo, el robot de navegación no lleva ni transporta físicamente a los robots funcionales a la ubicación de destino, sino que solamente proporciona comandos para que naveguen por su cuenta.
Un ejemplo de robot autónomo basado en tierra se da en la Publicación de Solicitud de Patente Internacional núm. WO 200/45914 que describe un robot autónomo basado en tierra (por ejemplo, con ruedas) con un "enganche de acoplamiento" (por ejemplo, una barra de remolque) para remolcar diversos objetos (que no son en sí mismos robots).
Resumen
Se proporciona, de acuerdo con una modalidad, un método para interacciones autónomas entre robots, que comprende una acción de recibir, mediante un robot de transporte, una solicitud para transportar un robot de servicio. El método comprende una acción de calcular automáticamente una ubicación del robot de servicio. El método comprende una acción de mover automáticamente el robot de transporte a la ubicación del robot de servicio. El método comprende una acción de enviar automáticamente una señal de ubicación desde el robot de servicio hasta el robot de transporte mediante el uso de un emisor de señales de ubicación incorporado en un elemento mecánico unido al robot de servicio. El método comprende una acción de acoplar automáticamente, mediante el uso de la señal de ubicación, el elemento mecánico a un elemento portador unido al robot de transporte, en donde dicho elemento mecánico y dicho elemento portador se adaptan cada uno para transferir valores medidos recolectados por los sensores en dicho robot de servicio a dicho robot de transporte y transportar de forma autónoma el robot de servicio mediante el robot de transporte a una nueva ubicación, en donde dicho transporte se basa, al menos en parte, en dichos valores medidos.
En algunas modalidades, el método comprende además una acción de transportar automáticamente el robot de servicio mediante el robot de transporte a una nueva ubicación y una acción de liberar automáticamente el elemento mecánico del elemento portador mediante el robot de transporte.
En algunas modalidades, la nueva ubicación se determina por: una acción de ubicar automáticamente una región de la nueva ubicación; una acción de mover automáticamente el robot de transporte con el robot de servicio acoplado a la región; una acción de recibir automáticamente una señal de sensor para ubicar la nueva ubicación dentro de la región; y una acción de mover automáticamente el robot de transporte a la ubicación mediante el uso de la señal de sensor.
En algunas modalidades, una o más de las ubicaciones y la nueva ubicación son superficies de trabajo.
En algunas modalidades, las superficies de trabajo son una de un grupo que consisten en paneles solares, cascos de barcos, cascos de aviones, cascos de vehículos, ventanas de edificios, espejos de plantas de energía solar concentrada y aspas de turbinas.
En algunas modalidades, el método comprende además una acción de orientar automáticamente el robot de servicio paralelo a una o más de las superficies de trabajo a las que se va a dar servicio antes de la liberación, en donde el elemento mecánico comprende al menos dos partes y en donde la orientación automática se realiza mediante la articulación de al menos dos partes.
En algunas modalidades, la articulación automática es una o más del grupo que consiste en (i) una articulación activa guiada en tiempo real por las instrucciones del controlador, (ii) una articulación fija para un ángulo de superficie preconfigurado y (iii) una articulación pasiva preconfigurada para un intervalo de ángulos de superficie, en donde la articulación pasiva comprende una junta de articulación que comprende un elemento de ángulo fijo y un elemento de ángulo flexible.
En algunas modalidades, el método comprende además una acción del robot de transporte que da servicio automáticamente a una o más de las superficies de trabajo.
En algunas modalidades, el método comprende además ubicar automáticamente una región del robot de servicio mediante el robot de transporte y una acción de mover automáticamente el robot de transporte a la región del robot de servicio.
En algunas modalidades, el elemento mecánico se une al robot de transporte y el elemento portador se une al robot de servicio.
En algunas modalidades, la señal comprende un patrón de identificación.
En algunas modalidades, el método comprende además una acción de transferir automáticamente una o más señales eléctricas, energía y materiales de servicio entre el robot de transporte y el robot de servicio.
En algunas modalidades, el método de la reivindicación 1, que comprende además recibir automáticamente una solicitud de entrega para el robot de servicio.
En algunas modalidades, la solicitud de entrega comprende uno o más de una ubicación y una región.
Se proporciona, de acuerdo con una modalidad, un sistema de robot que comprende uno o más robots de servicio que comprenden un elemento mecánico, en donde el elemento mecánico comprende un emisor de señales de ubicación y uno o más sensores para recolectar valores medidos. El sistema de acoplamiento de robots comprende uno o más robots de transporte configurados para recibir automáticamente una solicitud de transporte de uno o más robots de servicio. Cada uno de los uno o más robots de transporte comprende un elemento portador configurado para acoplarse automáticamente con el elemento mecánico en donde el elemento mecánico y el elemento portador se adaptan para transferir automáticamente los valores medidos entre el robot de transporte y el robot de servicio. El uno o más robots de transporte comprenden un sensor configurado para recibir automáticamente una señal de ubicación desde el emisor de señales de ubicación. El uno o más robots de transporte comprenden un motor configurado para mover automáticamente el uno o más robots de transporte desde una ubicación hasta una nueva ubicación. El uno o más robots de transporte comprenden uno o más procesadores de hardware. El uno o más robots de transporte comprenden una o más unidades de almacenamiento que comprenden instrucciones de procesador codificadas en ellas, las instrucciones de procesador ejecutables por el al menos un procesador de hardware para provocar el acoplamiento automático, la transferencia automática, la recepción automática y el movimiento automático.
En algunas modalidades, una o más unidades de almacenamiento comprenden instrucciones de procesador para dar instrucciones a uno o más procesadores de hardware para que reciban automáticamente una solicitud de transporte de uno o más robots de servicio. Las instrucciones del procesador instruyen al uno o más procesadores de hardware para que calculen automáticamente una ubicación del uno o más robots de servicio y muevan el uno o más robots de transporte a la ubicación del uno o más robots de servicio. Las instrucciones del procesador instruyen al uno o más procesadores de hardware para que reciba automáticamente una señal del uno o más robots de servicio para el uno o más robots de transporte mediante el uso del emisor. Las instrucciones del procesador instruyen al uno o más procesadores de hardware para acoplar mecánicamente y automáticamente el elemento mecánico al elemento portador mediante el uso de la señal. Las instrucciones del procesador instruyen al uno o más procesadores de hardware para que transporte automáticamente el uno o más robots de servicio mediante el uno o más robots de transporte a una nueva ubicación. Las instrucciones del procesador instruyen al uno o más procesadores de hardware para que libere automáticamente el elemento mecánico del elemento portador mediante el uno o más robots de transporte.
En algunas modalidades, el sistema de acoplamiento de robots comprende además instrucciones del procesador que instruyen al uno o más procesadores de hardware para que ubique automáticamente una región del uno o más robots de servicio mediante el uno o más robots de transporte y mueva automáticamente el uno o más robots de transporte a la región del uno o más robots de servicio.
En algunas modalidades, la nueva ubicación se determina al: localizar automáticamente una región de la nueva ubicación; mover automáticamente el uno o más robots de transporte con el uno o más robots de servicio acoplados a la región; recibir automáticamente una señal de sensor para ubicar la nueva ubicación dentro de la región; y mover automáticamente el uno o más robots de transporte a la ubicación mediante el uso de la señal de sensor.
En algunas modalidades, una o más de las ubicaciones y la nueva ubicación son superficies de trabajo.
En algunas modalidades, las superficies de trabajo son una de un grupo que consisten en paneles solares, cascos de barcos, cascos de aviones, cascos de vehículos, ventanas de edificios, espejos de plantas de energía solar concentrada y aspas de turbinas.
En algunas modalidades, el sistema de acoplamiento de robots comprende además instrucciones del procesador para orientar automáticamente el robot de servicio paralelo a una o más de las superficies de trabajo a las que se va a dar servicio antes de la liberación.
En algunas modalidades, el elemento mecánico se une al robot de transporte y el elemento portador se une al robot de servicio.
En algunas modalidades, la señal de ubicación comprende un patrón de identificación.
En algunas modalidades, el elemento mecánico y el elemento portador se adaptan para transferir una o más señales eléctricas, energía y materiales de servicio entre el robot de transporte y el robot de servicio.
Se proporciona, de acuerdo con una modalidad, un conjunto de acoplamiento de robots que comprende un elemento mecánico que comprende un emisor de señales de ubicación, en donde el elemento mecánico se une a un robot de servicio. El conjunto de acoplamiento de robots comprende un elemento portador configurado para acoplarse con el elemento mecánico, en donde el elemento portador se une a un robot de transporte.
En algunas modalidades, el elemento mecánico comprende un vástago y un elemento de seguridad macho, en donde el elemento de seguridad macho es más grande, en al menos una dimensión, que el vástago.
En algunas modalidades, el elemento portador comprende un subconjunto de guía y un elemento de seguridad hembra, en donde el elemento de seguridad hembra es sustancialmente la al menos una dimensión del vástago de manera que el elemento de seguridad macho se acopla de forma segura dentro del elemento de seguridad hembra.
En algunas modalidades, el subconjunto de guía comprende una abertura y dos elementos de guía, en donde la abertura es distal del elemento de seguridad hembra, en donde la al menos una dimensión de la abertura es sustancialmente mayor que la al menos una dimensión del vástago y de manera que los elementos de guía formen un embudo entre la abertura y el elemento de seguridad hembra.
En algunas modalidades, los dos elementos de guía son elementos de material alargado con dos o más curvas para definir la abertura y el embudo para guiar el elemento mecánico hacia el interior del elemento portador.
Se proporciona, de acuerdo con una modalidad, un sistema de robot que comprende
dos o más robots de servicio, cada uno configurado para realizar automáticamente al menos una tarea de servicio en un objeto y una pluralidad de robots de transporte, cada uno configurado para llevar automáticamente uno o más de la pluralidad de robots de servicio entre múltiples sitios, cada sitio que comprende uno del grupo que consiste en uno o más objetos, una estación terrestre móvil, una estación de carga, una estación de reparación y una estación base.
Breve descripción de las figuras
Las modalidades ilustrativas se ilustran en las figuras de referencia. Las dimensiones de los componentes y características mostradas en las figuras se seleccionan generalmente para la conveniencia y claridad de la presentación y no se muestran necesariamente a escala. Las figuras se enumeran más abajo.
La Figura 1 muestra una ilustración esquemática de un sistema para el acoplamiento entre un robot de transporte y un robot de servicio;
La Figura 2 muestra un diagrama de flujo de un método para el acoplamiento entre un robot de transporte y un robot de servicio;
La Figura 3 muestra una ilustración esquemática de un elemento portador para el acoplamiento entre un robot de transporte y un robot de servicio;
La Figura 4 muestra una ilustración esquemática de un elemento mecánico para el acoplamiento entre un robot de transporte y un robot de servicio;
La Figura 5 muestra una ilustración esquemática de un acoplamiento entre el elemento portador de un robot de transporte y el elemento mecánico de un robot de servicio;
La Figura 6 muestra una ilustración esquemática de una vista isométrica de un robot de servicio acoplado a un elemento portador de un robot de transporte mediante el uso del elemento mecánico del robot de servicio; y La Figura 7 muestra una ilustración esquemática de una vista frontal de un robot de servicio acoplado a un elemento portador de un robot de transporte mediante el uso del elemento mecánico del robot de servicio.
Descripción detallada
En la presente descripción se describe una técnica para usar dos o más tipos de robots, uno de los cuales es un robot de transporte, para dar servicio a campos que contienen múltiples superficies separadas. Los robots de transporte pueden mover automáticamente los otros tipos de robots, tal como los robots de servicio, entre superficies para darles servicio. Se describen modalidades de métodos y dispositivos para las interacciones mecánicas y operativas autónomas entre los dos tipos de robots. Las interacciones operativas pueden usar elementos de acoplamiento mecánico unidos a cada robot, tal como un elemento mecánico de brazo, un elemento mecánico portador y/o similares, donde el acoplamiento entre los elementos mecánicos proporciona una conexión mecánica transitoria entre los robots de transporte y servicio. Los elementos de acoplamiento mecánico pueden configurarse para tener al menos la dimensión en un elemento mayor que la dimensión correspondiente en el otro elemento, de modo que los elementos puedan acoplarse entre sí para soportar el peso de un robot sobre el otro. Opcionalmente, al menos dos dimensiones de uno de los elementos mecánicos son mayores que las dimensiones correspondientes del otro elemento mecánico. Los elementos de acoplamiento mecánico también pueden incorporar emisores y sensores coincidentes que intercambian señales de ubicación, que mejoran el acoplamiento al enviar señales de movimiento a los robots unidos respectivamente que permiten el posicionamiento relativo entre los dos robots de modo que el acoplamiento se produzca sin incidencias. Por ejemplo, el emisor es una fuente de luz y el sensor es una cámara. Por ejemplo, el emisor es una antena direccional de ondas de radio y el sensor es una antena de recepción direccional. Por ejemplo, el emisor es un generador de ondas acústicas y el sensor es un sensor acústico.
Opcionalmente, las señales de ubicación enviadas automáticamente por un emisor comprenden un patrón de señalización que es único para cada robot individual, mejorando de esta manera la capacidad de un robot de transporte para ubicar un robot de servicio individual sin una multitud de robots de servicio mediante el uso del patrón de señalización único.
Opcionalmente, la energía eléctrica, las señales eléctricas, los materiales de servicio y similares se transfieren automáticamente entre un robot de servicio y el robot de transporte. Por ejemplo, los valores medidos recolectados por los sensores en un robot de servicio se transfieren automáticamente al robot de transporte y viceversa. Por ejemplo, los valores de los sensores de cámara en un robot de servicio se transfieren automáticamente, tal como de forma inalámbrica, a través de la conexión de acoplamiento y similares, para identificar automáticamente una nueva ubicación para separar el robot de servicio del robot de transporte. Opcionalmente, las señales, los materiales y/o la energía se transfieren automáticamente entre un robot de servicio y un robot de transporte. Por ejemplo, los elementos de acoplamiento incluyen conexiones eléctricas y de transporte de materiales que se usan para transferir automáticamente energía y/o materiales, tal como líquidos de limpieza.
Por ejemplo, una comunicación digital se transfiere automáticamente del robot de servicio al robot de transporte, tal como un mensaje del robot de servicio de que es seguro para el robot de transporte liberar al robot de servicio. Por ejemplo, se transfiere un líquido de limpieza entre el robot de transporte y el robot de servicio. Por ejemplo, el robot de servicio transfiere potencia/energía eléctrica desde la batería del robot de servicio hasta la batería del robot de transporte. Estas transferencias automáticas pueden permitir la cooperación sinérgica entre los robots antes, durante o después del acoplamiento para permitir una recogida/transporte/entrega segura. Estas transferencias pueden permitir la optimización automática de los recursos de todo el sistema, tal como energía, materiales y similares.
Opcionalmente, los sensores de un robot de transporte se conectan al robot de transporte de manera que un robot de servicio acoplado no pueda interferir con las lecturas de los sensores, tal como sensores unidos a apéndices mecánicos alargados del robot de transporte. Por ejemplo, los valores de los sensores recolectados por el robot de servicio se transfieren automáticamente al robot de transporte.
Se hace referencia ahora a la Figura 1, que es una ilustración esquemática de un sistema 100 para el acoplamiento entre un robot de transporte y un robot de servicio. El sistema 100 comprende un robot de servicio 101 y un robot de transporte 102. El robot de servicio 101 da servicio a una o más superficies de trabajo 110. El robot de servicio comprende un elemento mecánico 101A que incluye uno o más emisores 101B que emiten automáticamente una señal de ubicación para ayudar al acoplamiento de un elemento portador 102C (del robot de transporte 102) con el elemento mecánico 101A (del robot de servicio 101). La señal de ubicación se recibe automáticamente por uno o más sensores 102A unidos al robot de transporte 102. Opcionalmente, el robot de servicio 101 comprende uno o más sensores 101C y el robot de transporte 102 comprende uno o más emisores 102B para ayudar aún más en la orientación y distancia entre el elemento mecánico 101A y el elemento portador 102C y ayudar de esta manera al acoplamiento automático. Una vez que se completa el acoplamiento automático, el robot de transporte 102 mueve automáticamente el robot de servicio 101 a una nueva ubicación mediante el uso de un motor 102D, tal como uno o más motores de alas giratorias, uno o más motores marinos, uno o más motores con ruedas y similares. La nueva ubicación puede ser una superficie de trabajo que necesite servicio, una estación terrestre móvil para recargar/reabastecerse, una estación base para reparar y similares. Opcionalmente, el robot de transporte 102 ayuda automáticamente en el servicio, tal como al aplicar fluidos, retirando el polvo y similares.
Se hace referencia ahora a la Figura 2, que es un diagrama de flujo 200 de un método para el acoplamiento automático entre un robot de transporte y un robot de servicio. Una solicitud de transporte se recibe automáticamente 201 por el robot de transporte 102, que calcula automáticamente 202 una ubicación del robot de servicio 101 a mover. El robot de transporte 102 se mueve automáticamente 203 a la ubicación calculada, donde una señal de ubicación enviada automáticamente 204 por el robot de servicio 101 es recibida automáticamente por el robot de transporte 102 para ayudar en el acoplamiento 205 entre el elemento mecánico 101A y el elemento portador 102C. Cuando se acopla 205, el robot de servicio 101 se transporta automáticamente 206 a una nueva ubicación, tal como una superficie de trabajo, una estación base, una estación terrestre móvil y similares y se libera automáticamente 207.
Se hace referencia ahora a la Figura 3, que es una ilustración esquemática de un elemento portador 300 para el acoplamiento entre un robot de transporte y un robot de servicio. Se muestran una vista en perspectiva 300A, una vista lateral 300B y una vista frontal 300C. El elemento portador 300 comprende una abertura 301 para alinear el elemento mecánico y un elemento estructural hembra 302 para acoplar al elemento mecánico. El elemento portador 300 puede comprender miembros de guía 304, que incorporan opcionalmente sensores, para guiar un miembro macho de un elemento mecánico hacia la abertura 301 y hacia el elemento estructural hembra 302. El elemento portador 300 puede comprender sensores, contactos eléctricos, conductos de fluidos y/o similares 303 para posicionar y alinear automáticamente el elemento portador 300 con el elemento mecánico. El elemento portador 300 comprende una base 305 para unir el elemento portador 300 al robot de transporte 102, tal como en la parte inferior del robot de transporte 102. El acoplamiento puede permitir que la energía del robot de transporte 102 active automáticamente los sensores en los elementos de acoplamiento y cualquier actuador. También permite que la información de los sensores se transmita al UGV y al Ua V.
Se hace referencia ahora a la Figura 4, que es una ilustración esquemática de un elemento mecánico 400 para el acoplamiento entre un robot de transporte y un robot de servicio. El elemento mecánico 400 comprende una base 401 para unir el elemento mecánico 400 al robot de servicio 101. El elemento mecánico 400 puede comprender una junta de articulación opcional 402 que puede permitir orientar automáticamente el robot de servicio 101 a una superficie de trabajo 110 de orientación. Por ejemplo, la junta de articulación separa el elemento mecánico en dos partes, una próxima al robot de servicio 101 y otra distal al robot de servicio 101.
La junta de articulación 402 puede establecerse en una orientación fija/pasiva para superficies de trabajo 110 que pueden tener la misma orientación, tal como paneles solares o articulada dinámicamente/activamente para superficies de trabajo 110 que pueden tener una orientación diferente, tal como un casco de vehículo/de embarcación. Por ejemplo, una junta articulada activamente puede establecer un robot de limpieza en cada superficie reflejada de una planta de energía solar concentrada en una orientación determinada en tiempo real como el ángulo de la superficie reflejada. Por ejemplo, una planta de energía solar tiene superficies de trabajo de paneles PV en ángulos fijos y la junta de articulación se establece en un ángulo predeterminado que coincide sustancialmente con el ángulo de los paneles solares. Por ejemplo, una junta de articulación de orientación pasiva tiene un elemento de ángulo fijo y un elemento de ángulo flexible que juntos permiten un intervalo de ángulos de la junta de articulación, permitiendo de esta manera ligeras diferencias entre el ángulo del robot de servicio y el ángulo de las superficies. Por ejemplo, la junta de articulación tiene una combinación de elementos fijos, flexibles y de articulación activa.
Por ejemplo, la articulación pasiva permite cierta flexibilidad en los ángulos de articulación para una orientación segura. Por ejemplo, cuando el robot de servicio desciende automáticamente sobre la superficie de trabajo, una o más de sus ruedas, rieles o parte inferior pueden tocar la superficie de trabajo. Un sensor apropiado en la parte inferior del robot lo indicará. El robot de transporte puede entonces continuar bajando el robot de servicio a la superficie de trabajo, hasta que todos los sensores de la "parte inferior" indiquen que el robot de servicio está tocando la superficie de trabajo. Luego, el robot de transporte recibirá automáticamente una señal del robot de servicio, a través de los elementos de acoplamiento, de que es seguro liberar el robot de servicio. Por ejemplo, cuatro sensores de distancia en el robot de servicio, tal como uno en cada esquina y similares, indican que el robot de servicio está completamente en contacto con la superficie de trabajo. Por ejemplo, cuando se usa la articulación pasiva, el elemento mecánico de brazo tiene conexiones eléctricas que transfieren las señales de sensor desde los sensores del robot de servicio hasta el robot de transferencia.
El elemento mecánico 400 puede comprender sensores y/o emisores de campo magnético 403, sensores de proximidad 404 y emisores de señales de luz visible 405 para ayudar a posicionar y/u orientar automáticamente el elemento portador 300 con el elemento mecánico 400 de manera que el elemento estructural macho 406 más grande pueda acoplarse con un elemento estructural hembra más pequeño 302, permitiendo de esta manera que el robot de transporte 102 se acople con el robot de servicio 101.
Opcionalmente, el elemento portador 300 y/o el elemento mecánico 400 pueden tener porciones alargadas, tal como cuerpos alargados, para permitir un acoplamiento seguro.
Se hace referencia ahora a la Figura 5, que es una ilustración esquemática de un acoplamiento 500 entre el elemento portador de un robot de transporte y el elemento mecánico de un robot de servicio. El elemento estructural macho más grande 406 se muestra acoplado 500 a un elemento estructural hembra más pequeño 302, permitiendo de esta manera que el robot de transporte 102 se acople con el robot de servicio 101. Los miembros de guía 304 forman una abertura para ayudar a guiar automáticamente el elemento estructural macho 406 hacia el elemento estructural hembra 302.
Se hace referencia ahora a la Figura 6, que es una ilustración esquemática de una vista isométrica de un robot de servicio acoplado a un elemento portador de un robot de transporte 300 mediante el uso del elemento mecánico del robot de servicio 400. El elemento mecánico 400 se une al robot de servicio 101 y el elemento portador 300 se une al robot de transporte 102 con la unión mecánica 601.
Se hace referencia ahora a la Figura 7, que es una ilustración esquemática de una vista frontal de un robot de servicio 101 acoplados a un elemento portador de un robot de transporte mediante el uso del elemento mecánico del robot de servicio. El robot de servicio 101 se acopla al elemento mecánico 400 mediante el uso de un elemento de ajuste de orientación 701. El elemento mecánico 400 se acopla al elemento portador 300, de manera que la energía y/o los materiales pueden transferirse automáticamente entre los robots acoplados. Por ejemplo, un robot de servicio transfiere energía al robot de transporte a través del acoplamiento. Por ejemplo, un robot de transporte puede usar sensores de un robot de servicio durante el vuelo, recogida, entrega y similares mediante el uso del acoplamiento. Por ejemplo, el elemento de transporte puede ajustar automáticamente la orientación, la forma, el centro de masa, el tamaño, el momento de inercia y similares mediante el uso del acoplamiento para facilitar el transporte del par de robots.
Ejemplos de aplicaciones de recolecciones ("campos") de superficies separadas físicamente que pueden requerir inspección, diagnóstico, mantenimiento, monitoreo o limpieza frecuente o regular, denominados colectivamente como "servicio". Tales ejemplos incluyen (pero no se limitan a):
• Plantas de energía solar fotovoltaica (PV), que pueden componerse por dos o más superficies de paneles solares PV, formando hileras o celdas de diversos tamaños, separadas físicamente entre sí pero que forman parte de la misma planta de energía (tal como un campo solar PV. Estos paneles PV pueden inspeccionarse y limpiarse del polvo de forma regular para que la planta de energía funcione a plena capacidad.
• Las ventanas en un único o múltiples edificios forman una recolección de superficies separadas físicamente que pueden limpiarse con frecuencia para que los edificios y las ventanas sean visualmente atractivos y para que las ventanas sean funcionales (es decir, permitan la cantidad de transparencia diseñada).
• Las plantas de energía solar concentrada (CSP) pueden componerse por muchos espejos. Cada espejo plano o curvo puede requerir un servicio regular para trabajar a su máxima capacidad de energía.
• Para que los cascos exteriores de barcos, aviones y vehículos funcionen correctamente (por ejemplo, para reducir la fricción con el aire o el agua), estos cascos pueden limpiarse periódicamente, descongelarse, tratarse con materiales apropiados y similares. Las superficies de trabajo también pueden inspeccionarse en busca de grietas, fisuras, fallas en los materiales u otros daños que puedan interferir con su operación. Las superficies de trabajo pueden recibir servicio para mantener su atractivo visual (por ejemplo, pintadas, limpiadas).
• Las aspas de turbina de aire/viento que generan electricidad constituyen superficies que pueden estar separadas entre sí. Estos requieren un servicio regular para mantener una producción de energía eficiente y evitar fallas.
Para aclarar, mientras que los ejemplos en la presente descripción se refieren a superficies que varían solamente en forma, tamaño y colocación, la invención también cubre campos que contienen superficies que varían en otras características.
Hay muchos ejemplos de recolecciones de superficies, tal como campos solares, de superficies de trabajo separadas físicamente que pueden necesitar servicio, tales como inspección, mantenimiento, monitoreo o limpieza frecuente o regular y similares. Por ejemplo, las plantas de energía solar fotovoltaica (PV), pueden componerse por dos o más superficies de paneles solares PV, formando hileras o celdas de diversos tamaños y separadas físicamente entre sí, pero que forman parte del mismo campo. Los paneles solares pueden inspeccionarse y limpiarse automáticamente del polvo de forma regular para que la planta de energía funcione a plena capacidad.
Las máquinas automáticas, tal como los robots, pueden construirse para dar servicio a una única superficie, pero puede ser difícil construir un robot que pueda dar servicio de manera efectiva a una única superficie y moverse entre las superficies dentro del campo. Especialmente cuando las múltiples superficies están separadas físicamente. Para superar la dificultad debida a los requisitos mecánicos y energéticos del movimiento del robot entre superficies, puede usarse un conjunto de acoplamiento entre los robots de transporte y servicio.
Las acciones del método de los aspectos de las modalidades descritas en la presente descripción pueden realizarse autónomamente y/o ser automáticamente instrucciones preconfiguradas para los robots. Opcionalmente, los robots almacenan automáticamente registros previos de interacciones autónomas para aplicar automáticamente instrucciones correctivas a interacciones futuras, tales como cambios en la velocidad, aceleración, distancias y similares. Por ejemplo, cuando la liberación automática de un robot de servicio mediante un robot de transporte da como resultado un sonido audible por encima de un nivel de umbral, los sensores de distancia usados para realizar automáticamente la liberación pueden calibrarse para un valor de distancia de liberación más pequeño. Opcionalmente, los robots son autónomos en la realización de sus tareas, tal como, al realizar automáticamente una serie de etapas de acuerdo con cada escenario autónomo. Por ejemplo, los robots son autónomos en su rendimiento colectivo. Opcionalmente, los robots son parcialmente autónomos en la realización de sus tareas y parcialmente operados de forma remota por un operador humano. Opcionalmente, el operador humano puede anular el comportamiento autónomo de un enjambre de robots, tal como en base a heurística, experiencia, procedimientos de operación estándar, requisitos de seguridad y similares. Opcionalmente, las acciones del método automático pueden ser anuladas por un operador humano y registradas por los robots para mejorar el rendimiento y la seguridad de la superficie de trabajo, los robots, las tareas y similares.
A continuación, un glosario de términos.
El término "robot" se usa aquí para referirse a un robot y/o sistema vehicular no tripulado, que se mueve en/sobre el aire, el agua, la tierra, el vacío, tal como en el espacio exterior, cualquier combinación de estos y/o similares por su propia energía. El sistema puede ser guiado remotamente por un ser humano, autónomo (automatizado) o semiautomatizado.
El término "Servicio" se usa para describir cualquier operación tomada por un robot para mantener, diagnosticar, monitorear, inspeccionar, mejorar, reparar o beneficiar de cualquier otra manera una superficie u otro robot. Por ejemplo: limpiar, aplicar tratamiento químico de forma remota o por contacto físico, generar imágenes mediante el uso de frecuencias de onda en el espectro visual o no visual (por ejemplo, incluidas las imágenes térmicas y otras formas de generación de imágenes infrarrojas), tomar mediciones mediante el uso de sensores o cargas útiles (por ejemplo, con propósitos de inspección), desplegar cargas útiles relacionadas con el destinatario del servicio (robot o superficie o ambos), pasar comunicaciones de ida y/o retorno, transferir energía (por ejemplo, para carga y recarga eléctrica), combustible (y reabastecimiento de combustible) o materiales hacia y/o desde el destinatario, establecer una conexión física con el robot o superficie, reparar daños o fallas, etc.
El término general "servicio" incluye también "recargar", e usa para describir la operación de acoplar un robot a una estación de carga, es decir, colocarlo lo suficientemente cerca de un dispositivo especializado donde pueda reabastecerse de combustible, recargarse eléctricamente o de cualquier otra manera transferirse energía de modo que pueda involucrarse en operaciones posteriores; opcionalmente, el dispositivo también puede proporcionar almacenamiento, protección contra los elementos, etc. La recarga también puede tener lugar mediante el uso de una conexión física a un robot diferente, es decir, cuando un robot recarga a otro. Independientemente de dónde y cómo tenga lugar la operación de recarga, en aras de la brevedad, el término "robot de carga" puede referirse tanto al robot como a la estación que transfiere energía.
El término general "servicio" incluye también específicamente "monitoreo" y "diagnóstico", se usa para referirse a la identificación del estado de un componente o subsistema o de un sistema completo, a cualquier escala, directamente medible por dispositivos de detección o indirectamente medible mediante el procesamiento de la salida de los dispositivos de detección y/o la combinación de tales salidas. Opcionalmente, el monitoreo incluye también el cálculo para diferenciar los estados nominales (correctos, aceptables) de los estados de falla (anormales, inaceptables).
Un "robot de servicio" puede adaptarse para aplicar un servicio como se define aquí en una superficie.
Un "robot de transporte" puede adaptarse para transportar un robot de servicio. También puede transportar otros robots de transporte. Los robots de transporte también pueden ser robots de servicio, en el sentido de que también pueden adaptarse para llevar a cabo servicios en superficies u otros robots.
El término "seguro" se usa para describir operaciones que no perjudican ni dañan los robots ni las superficies involucradas, ni otros objetos.
El término "recogida" se usa para describir el establecimiento seguro y controlado de una conexión física entre múltiples robots, de manera que cualquier movimiento posterior opcional de uno o más de los robots (los "robots de transporte”, uno de los cuales al menos es un robot de transporte), mueve también a los otros robots (los "robots de servicio").Todos los robots juntos forman un "paquete”. Para aclarar, un paquete no se forma por un robot de transporte y un objeto pasivo, tal como una superficie. Solamente puede formarse entre robots.
Inversamente, el término "entrega" se usa para describir la disolución segura y controlada de un paquete, mediante el desacoplamiento seguro y controlado de la conexión física entre los robots, de manera que todos los robots involucrados en el paquete puedan continuar moviéndose independientemente unos de otros.
El término "tarea de servicio de superficie" se usa para describir la operación de uno o más robots que llevan a cabo el servicio de una superficie dada.
El término "tarea de transporte" o "transporte" se usa para describir una secuencia de recogida segura y controlada, seguida por el movimiento del paquete resultante y la entrega. Mientras el paquete está en movimiento, los robots también pueden involucrarse en una operación de servicio ya sea en una o ambas direcciones.
El término "tarea de servicio de paquete" se usa para describir una secuencia de recogida segura y controlada, una operación de servicio entre robots en el paquete (ya sea en una o ambas direcciones) y entrega.
El término "tarea de robot de transporte" se usa para describir el movimiento seguro y controlado de un robot de transporte individual, desconectado de otros (que no forma parte de un paquete).
El término "elemento mecánico de acoplamiento" se usa aquí para referirse a los elementos o mecanismos que facilitan la conexión física entre robots en un paquete.
El término "brazo" o "elemento mecánico de brazo" se usa aquí para referirse al brazo o mecanismo que facilita la conexión física entre los robots en un paquete.
El término "portador' o "elemento mecánico portador" se usa aquí para referirse al elemento de recepción del brazo o mecanismo que facilita la conexión física entre robots en un paquete.
acoplamiento
Los desafíos de recoger, entregar, dar servicio y mover un robot por otro robot pueden no ser los mismos que recoger, entregar, dar servicio y mover una carga pasiva (por ejemplo, un empaque):
Por ejemplo, los robots de diferentes tipos pueden requerir hardware y software especiales para coordinar sus acciones. Para tareas de transporte y servicio de paquetes, todos los robots pueden estar presentes en la misma ubicación, al mismo tiempo y estar en un estado de operación que se adapte a las tareas conjuntas, sin perjudicar las superficies o estaciones. Por ejemplo, para una tarea de recogida de un robot, los robots de transporte pueden ubicar e identificar los robots de servicio y posicionarse de manera que el robot de servicio pueda conectarse mediante el uso de los elementos de acoplamiento, sin aplicar una presión dañina sobre la superficie. Por ejemplo, los robots de transporte no pueden añadir su propio peso al peso de los robots de servicio que ya están en la superficie.
Por ejemplo, durante la entrega de un robot, los robots de transporte pueden ubicar e identificar la superficie o estación objetivo y pueden posicionar el robot de servicio con precisión en la superficie, sin aplicar una presión dañina sobre la superficie. En otras palabras, los robots de transporte no pueden añadir su propio peso al peso de los robots de servicio cuando lleguen a la superficie y no pueden permitir que la gravedad o las fuerzas naturales muevan los robots de servicio a la superficie (por ejemplo, los robots de servicio no pueden dejarse caer sobre la superficie, incluso desde una pequeña distancia).
Por ejemplo, para que tengan lugar las operaciones de servicio de transporte y paquetes, pueden usarse elementos de acoplamiento para formar activamente la conexión física, de manera que el robot de transporte y servicio puedan moverse juntos y para coordinar su recogida/entrega/servicio, tal como a través de transferencia de valores de datos a través de los elementos mecánicos. Por ejemplo, los elementos mecánicos comprenden conexiones eléctricas digitales y/o analógicas para transferir la información del sensor, la información de ubicación y similares.
A continuación, una descripción de un sistema de servicio robótico.
Opcionalmente, un sistema de servicio robótico se compone de múltiples robots, una o más estaciones de control, una o más estaciones de carga (que también pueden ser estaciones de control) y una o más estaciones base para almacenar robots (que también pueden servir como estaciones de carga o estaciones de control), que pueden usarse para dar servicio a las superficies. El sistema puede componerse por varios componentes:
• Robots de transporte.
• Robots de servicio.
• Estaciones base donde los robots pueden recibir servicio, recargarse (reabastecerse de combustible) y reabastecerse según sea necesario.
• Estaciones de control.
• Estaciones de reparación.
• Estaciones terrestres móviles.
Los componentes pueden formar paquetes de robots. Los robots pueden llevar a cabo cálculos para procesar entradas, tomar decisiones, comunicarse entre sí y/o con estaciones de control y/o estaciones base.
Estaciones de control/base/carga donde pueden ejecutarse procesos manuales o computacionales para controlar y monitorear el campo, las superficies, otras estaciones y/o los robots. Las estaciones también pueden comunicarse entre sí y con los robots y pueden llevar acabo cálculos en su representación.
El sistema puede emplear entradas de los robots y fuentes adicionales de información para identificar el estado de las superficies (históricamente, actualmente y proyectando hacia el futuro). Igualmente, el sistema puede emplear tal entrada de los robots y otras fuentes para identificar el estado de los robots, las estaciones base y las estaciones de control. Los estados identificados pueden presentarse a un operador humano en las estaciones de control o pueden usarse como entrada para procesos automatizados.
En base a la información de los estados (actual, histórico y proyectado), el sistema puede hacer recomendaciones sobre qué robot hace qué y cuándo, en base a los criterios de optimización. La recomendación puede adaptarse por el sistema de forma autónoma o puede presentarse a un operador humano para su revisión, modificación, ejecución y/o aprobación para su ejecución. Esta presentación también puede hacerse en las estaciones de control. El sistema puede ajustar (o permitir que un operador humano ajuste, local o remotamente) sus criterios de optimización.
Las estaciones de control pueden permitir que un operador humano monitoree la operación autónoma de los robots, monitoree el estado de los propios robots, intervenga en la operación de los robots al dirigirlos, mandarlos o teleoperarlos, para monitorear las superficies a las que se da servicio y para indicar al sistema que conmute entre los modos de operación, como se detalla más abajo. El operador puede revisar, añadir o eliminar los criterios de optimización de la consideración.
Las máquinas automáticas (robots) pueden construirse para dar servicio a una única superficie, por ejemplo, en los ejemplos en la presente descripción. Sin embargo, puede ser un desafío construir un robot que pueda dar servicio de manera efectiva a una única superficie y moverse entre superficies dentro del campo, de modo que pueda dar servicio a múltiples superficies que están separadas físicamente. Esta dificultad puede deberse a los requisitos energéticos del movimiento entre superficies, lo que quita de la energía restante para el servicio o puede deberse a que el movimiento entre superficies requiere dispositivos mecánicos que pueden no serlo o son ineficientes o incluso dificultan el movimiento en las superficies (por ejemplo, moviéndose en el agua entre los cascos de los barcos).
Aquí se describe un enfoque para que dos o más tipos de robots interactúen para dar servicio a los campos que contienen múltiples superficies separadas. Un robot de servicio puede dar servicio a una única superficie o a múltiples superficies que pueden estar lo suficientemente cerca entre sí de modo que pueda llegar a ellas por sí mismo. Un robot de transporte puede ser capaz de transportar uno o más robots de servicio u otros robots de transporte entre superficies que los robots de servicio no pueden llegar por sí mismos. El robot de transporte también puede transportar robots de servicio y otros robots de transporte desde y hacia estaciones base en las que los robots de servicio y otros robots de transporte pueden recibir servicio, reabastecidos o recargados, mantenidos y/o almacenados. De esta manera, la separación entre superficies puede superarse, sin robots costosos y complejos que puedan tanto dar servicio a una superficie como moverse ellos mismos de una superficie a la siguiente. Dicho esto, los robots de transporte pueden ayudar a los robots de servicio y/o dar servicio a las propias superficies.
Un sistema de robot puede contener varios tipos diferentes de robots, donde un primer tipo de robot pretende a dar servicio a las superficies y otros tipos de robots pueden transportar o dar servicio al primer tipo y/o entre sí. Los tipos de robots se distinguen por una o más de sus características de forma, características mecánicas, capacidades computacionales, capacidades de detección, cargas útiles, capacidades de actuación, movilidad en o en los límites de diferentes medios (tal como el aire, el agua, la tierra, el vacío y similares) y su capacidad para dar servicio a otros robots o superficies. Los robots de transporte pueden distinguirse por su capacidad para transportar uno o más tipos de robots.
El posicionamiento incluye al menos tres procesos: la formación del paquete (recogida), la disolución del paquete (entrega) y el movimiento del paquete (es decir, en una actividad de transporte). Estos procesos pueden requerir la participación de robots de transporte y robots de servicio para que las tareas se lleven a cabo de forma controlada y segura.
En algunas modalidades, se considera la seguridad de las superficies. Por ejemplo, cuando se produce una recogida, el robot de transporte no puede aplicar una presión dañina a la superficie y, por lo tanto, en la mayoría de las aplicaciones, está prohibido tocarla, ya que la masa de un robot de transporte es demasiado pesada para que la superficie la soporte. Por ejemplo, cuando se produce una entrega, el robot de servicio puede posicionarse exactamente en la superficie; no puede caer sobre él utilizando la gravedad, los vientos o las corrientes. De cualquier otra manera, la fuerza resultante de la masa del robot de servicio que golpea la superficie con la aceleración de las fuerzas naturales puede dañar la superficie. O, bien, tales fuerzas pueden incluso mover el robot de servicio lejos de la superficie (por ejemplo, al dejar caer un robot de servicio del casco en el casco de un barco, puede hacerse un contacto real entre el robot de servicio y el casco o las corrientes pueden llevárselo; igualmente, con los robots de limpieza de ventanas posicionados en las ventanas, la gravedad puede empujarlos hacia abajo a menos que entren en contacto con la ventana). Por ejemplo, cuando se produce un transporte, los robots se mueven juntos bajo la energía de los robots de transporte. El acoplamiento mecánico de los robots de servicio, tales como la masa, la forma y similares, a los robots de transporte afecta la capacidad de los robots de transporte para controlar su movimiento y, por tanto, puede poner las superficies en riesgo de daño. Esta importante restricción puede denominarse "restricción de seguridad en la superficie" o la "restricción de seguridad".
Algunas soluciones pueden usar sensores de proximidad (o intervalo) en el robot de transporte, midiendo la distancia entre un robot de transporte y la superficie relevante. Sin embargo, estos sensores pueden no medir con precisión la distancia y, por tanto, el robot de transporte puede no identificar con precisión su posición con respecto a la superficie objetivo. Esto corre el riesgo de dañar la superficie ya sea por la colisión de los robots de transporte con la superficie o provocar una colisión entre un robot de servicio y la superficie.
A continuación, algunos ejemplos de estas dificultades más abajo. Por ejemplo, un robot de transporte UAV puede intentar usar un telémetro láser que apunta hacia abajo para medir la distancia a los objetos más abajo, tal como las superficies, los robots, las protuberancias y similares. Sin embargo, el sensor del telémetro láser es susceptible a errores cuando se usa con superficies de vidrio, tal como superficies PV transparentes. Por ejemplo, los sensores láser a menudo ven a través de ellos o cuando las superficies de trabajo son translúcidas, las superficies de trabajo pueden reflejar el láser de retorno y dar lecturas falsas.
Por ejemplo, un robot de transporte puede usar sensores ultrasónicos que miden la distancia mediante el uso de ondas de sonido/presión. Sin embargo, la precisión de las ondas de sonido puede cambiar con el ángulo de la superficie a la que se mide la distancia y con respecto al ángulo del sensor. Por ejemplo, cuando ese ángulo no es de 90 grados, las lecturas de distancia medidas pueden tener errores muy grandes, tal como 10-20 por ciento de error.
Por ejemplo, un robot de transporte puede usar sensores infrarrojos para medir la distancia mediante el uso de la intensidad de la luz reflejada en el intervalo de frecuencias infrarrojas. Sin embargo, las medidas de los sensores infrarrojos cambian con la temperatura de la superficie y también se ven afectadas por la temperatura ambiente. Estos factores pueden provocar grandes errores en la distancia medida.
Por ejemplo, un robot de transporte puede usar un sensor táctil conectado al extremo de un apéndice mecánico telescópico o una sonda unida al robot de transporte, cuya longitud puede cambiar dinámicamente. Al extruir la punta hacia la superficie y medir su longitud cuando los sensores táctiles indican que se ha alcanzado la superficie, puede medirse la distancia a la superficie. Sin embargo, incluso aquí existen errores en la longitud estimada de la punta. Además, existen limitaciones significativas en tal punta, tanto en términos de intervalo limitado de operaciones, así como también cuando un dispositivo mecánico externo afecta la forma, la masa y la maniobrabilidad del robot de transporte.
Por ejemplo, un robot de transporte puede usar varias cámaras con campos de visión solapados para usar los principios de la estereoscopia para estimar la distancia de la superficie al robot de transporte. Sin embargo, esto depende de que sea capaz de identificar características comunes en las imágenes resultantes de las cámaras. Una superficie limpia, toda blanca, donde no existen tales características, una medición precisa puede ser difícil. Adicionalmente, una superficie que tenga muchas características idénticas puede confundir los algoritmos estereoscópicos y dar como resultado mediciones erróneas. Por ejemplo, cuando las esquinas y las líneas de las superficies de los paneles fotovoltaicos se ven idénticas.
Por ejemplo, un robot de transporte puede usar patrones de luz proyectados (tal como en intervalos de frecuencia infrarroja) y procesar imágenes de una cámara que captura la proyección para identificar distorsiones, a partir de las cuales puede medirse la distancia. Este método puede ser susceptible a fuentes de luz externas, ya sean artificiales o naturales y también puede afectarse por la temperatura de la superficie y el ambiente.
Además de las dificultades discutidas en la presente descripción, muchos métodos pueden proporcionar mediciones de distancia en un único punto. Por ejemplo, para estimar el ángulo de una superficie para una entrega, cuando el robot de servicio puede alinearse con el ángulo de la superficie, pueden medirse múltiples puntos simultáneamente y los robots de servicio y/o los robots de transporte pueden alinearse con la superficie para evitar cualquier impacto. Esto puede ser difícil o imposible (por ejemplo, debido a una posible colisión entre el robot de transporte y la superficie o debido a la capacidad de control limitada del robot de transporte de todo el paquete, por ejemplo, con viento o corrientes).
Se describen en la presente descripción procedimientos para un único robot de transporte (robot de transporte) y un único robot de servicio, pero el procedimiento es fácilmente extensible a múltiples robots de transporte y/o múltiples robots de servicio.
A continuación, descripciones detalladas de los principales componentes de un sistema robótico.
Los robots de transporte pueden ser robots que llevan otros robots, mediante el uso de un elemento portador mecánico. Los robots de transporte pueden incluir vehículos aéreos no tripulados (UAVs) que son capaces de volar. Los ejemplos de tales UAVs de transporte incluyen, no se limitan a, aeronaves de ala fija y de ala rotatoria, tal como (pero no se limitan a) aviones, helicópteros, cuadricópteros, hexacópteros y octocópteros y otros vehículos con capaces de despegar y/o aterrizar verticalmente. Los robots de transporte también pueden incluir vehículos marinos no tripulados (UMVs) que son capaces de moverse sobre la superficie del agua y/o bajo el agua. Los ejemplos de tales UMVs de transporte incluyen, pero no se limitan a, barcos no tripulados, submarinos, planeadores marinos, robots anfibios y similares. Los robots de transporte también pueden incluir vehículos terrestres no tripulados (UGVs) que son capaces de moverse sobre una superficie dura y/o bajo tierra. Los ejemplos de tales UGVs de transporte incluyen, pero no se limitan a, robots con patas, robots con ruedas, robots con orugas, robots terrestres de transporte de plataforma combinada (por ejemplo, combinaciones de ruedas y orugas, etc.) y similares.
Los robots de servicio pueden ser robots que dan servicio a superficies y/u otros robots. Los robots de servicio pueden acoplarse a robots de transporte mediante el uso de elementos de acoplamiento mecánico.
Opcionalmente, los robots de transporte pueden ayudar a dar servicio a las superficies. Por ejemplo, el servicio de superficie consiste en la dispersión de fluidos sobre la superficie. Otro ejemplo es el uso de cepillos giratorios, móviles o fijos para limpiar la superficie. Un ejemplo de un robot de transporte que ayuda a dar servicio de una superficie es el uso de corrientes de agua generadas por un UMV para quitar la suciedad de la superficie del casco de un barco o para aflojarla. De manera similar, otro ejemplo es el uso del viento creado por la corriente descendente de un UAV's para quitar el polvo de un panel o mediante el uso de un UAV para dispersar materiales de limpieza sobre una superficie. Un ejemplo diferente es el uso de un UAV para transferir energía a un UMV (este es un ejemplo de un robot de transporte que da servicio a otro).
Los robots en general pueden ejecutar procesos computacionales por uno o más procesadores de hardware para su propio control y también pueden ejecutar procesos computacionales en representación de otros robots, para generar comandos de control para otros robots y similares.
Opcionalmente, los robots pueden construirse con sus superficies exteriores cubiertas con materiales que rechazan el polvo de forma activa o pasiva y/o permiten recargar las fuentes de energía a partir de la luz, el calor o las interacciones químicas con el entorno en el que se mueven. Todos los robots pueden construirse de manera que estén protegidos de los daños del medio ambiente.
Para ubicarse (posicionarse) en relación con una superficie objetivo, los robots pueden usar fuentes estándar, tal como servicios de ubicación por radio terrestres o satelitales (tal como GPS, DGPS), u otras ayudas sensoriales que son específicas para la superficie objetivo o el área general en la que se ubican esta y otras superficies. Por ejemplo, los marcadores pasivos pueden responder a fuentes de energía o radiación externas, tales como marcadores de color, marcadores que reflejan la luz, etiquetas de identificación por radiofrecuencia (RFID) y similares. Estos marcadores pasivos pueden colocarse con anticipación en diversas ubicaciones del área general o en una superficie de trabajo. Por ejemplo, los marcadores activos pueden emitir energía o radiación, tal como fuentes de luz (visibles e invisibles), sonido (audible o inaudible por humanos), ondas electromagnéticas (radio) y similares. Estos marcadores activos pueden colocarse con anticipación en diversas ubicaciones del área general o en una superficie de trabajo.
Al usar de dispositivos de detección activos o pasivos capaz de detectar uno o más de estos marcadores, un robot puede ubicarse dentro del área general y/o la superficie de trabajo objetivo. Además, el robot puede usar dispositivos de detección para rastrear su posición a medida que se mueve, al medir la distancias, la aceleración y similares. Por ejemplo, la reflexión o la resistencia del campo electromagnético con respecto a las superficies y la tierra. Por ejemplo, mediante el uso del cambio en la reflexión de las superficies para monitorearlas o ubicarlas. Por ejemplo, al diferenciar los marcadores del suelo y mediante el uso de imágenes (en el espectro de frecuencia invisible o visible para los humanos) para identificar ubicaciones específicas. Un proceso de ejemplo usado para tal ubicación se llama SLAM (Localización y Mapeo Simultáneos).
Los robots pueden estar protegidos de impactos con la tierra o la superficie o de hundirse en el agua de manera descontrolada y de colisiones, de manera que no obstaculicen sus capacidades de vuelo y su capacidad para dar servicio y monitorear superficies y otros robots. Los ejemplos de tales protecciones pueden incluir el uso de paracaídas, bolsas de líquido, bolsas de aire, aire o líquido a presión, bombas, dispositivos de flotación, red de alambre semirrígido, tales como metal, plástico u otro material, que rodea a los robots y similares.
Los robots pueden incluir equipos de comunicaciones que les permitan ser comandados, controlados, guiados y/o teleoperados desde las estaciones de control. Los robots también pueden transmitir comunicaciones en representación de otros robots, actuando como enrutadores o repetidores.
Los robots pueden acoplarse con estaciones, tal como estaciones base, estaciones de reparación, estaciones de carga y similares, que proporcionan servicio, recarga, almacenamiento, etc. Las propias estaciones pueden tener instalaciones para la generación de energía solar, eólica o basada en corriente, reduciendo o eliminando por tanto su dependencia de fuentes de energía externas. Las estaciones base se construyen de manera que los robots de transporte puedan transferir robots de servicio a ellas (es decir, pueden posicionar los robots de servicio en el acoplamiento) y/o los robots (de todo tipo) pueden acoplarse con ellas. Cuando se acoplan, los robots pueden servir de múltiples maneras (por ejemplo, limpiarse y recargarse al mismo tiempo) o simplemente pueden almacenarse.
El mecanismo de acoplamiento puede utilizar la gravedad y otras fuerzas ambientales (por ejemplo, viento, corrientes de agua) para ayudar a asegurar el acoplamiento de modo que los robots puedan acoplarse gastando menos de su propia energía en el acoplamiento. Por ejemplo, un robot UGV que tiene una batería agotada puede acoplarse con la estación base para ser servido y recargado.
El mecanismo de acoplamiento puede permitir la identificación del vehículo que se acopla actualmente. Las estaciones base pueden incluir una o más posiciones de acoplamiento, de modo que más de un robot pueda ser capaz de acoplarse y/o almacenarse en la misma estación base. La estación base puede cerrarse y sellarse contra la suciedad, el viento, el agua, la humedad, el polvo, la arena o cualquier contaminante, para proteger a los vehículos acoplados de ellos. La estación base también puede cerrarse y sellarse manualmente.
Las estaciones base pueden comunicarse con las estaciones de control y entre sí y pueden informar sobre su estado. Por ejemplo, qué vehículos están acoplados, cuál es el estado de cada vehículo acoplado, a qué hora se produjo un acoplamiento, predicciones sobre a qué hora es probable que finalice el servicio de cada vehículo acoplado y similares. Por ejemplo, cuántos acoples abiertos están actualmente disponibles para el acoplamiento con los vehículos, cuántos acoples se usan actualmente, los tipos de robots que pueden acoplarse, qué servicios pueden proporcionarse a cada robot acoplado, qué servicios pueden proporcionarse en los acoples abiertos y similares.
Las estaciones de control sirven para comandar, controlar y coordinar todos los diferentes sistemas discutidos en la presente descripción. Las estaciones de control pueden comunicarse con los diversos robots, para comandarlos, pasar mensajes desde cualquier robot, estación base, estación de carga o estación de control hasta cualquier otro de estos. Una estación de control también puede ejecutar procesos computacionales en representación de los robots o ejecutar procesos de monitoreo y mapeo, analizar los resultados de forma autónoma y/o mostrándolos a los operadores.
La estación de control puede recibir datos de los robots, superficies, otras fuentes de información y diversos tipos de estaciones, para identificar el estado de las superficies, los robots y las estaciones (históricamente, actualmente y proyectando hacia el futuro), ya sea en tiempo real o no. El estado de las superficies y los robots y las estaciones puede incluir la identificación de la ubicación y el estado de todos los robots de todos los tipos, en relación con el campo de las superficies, el nivel de servicio, el nivel de mantenimiento, el nivel de carga, el ahorro de energía/eficiencia de producción, en tiempo real y no en tiempo real (por ejemplo, estadísticas sobre la ventana del pasado), con identificación del robot. La información puede usarse para llevar a cabo procesos de diagnóstico y detección de fallas, procesos de detección de anomalías y otros procesos relacionados con la correcta operación de los robots.
Los estados del robot identificados pueden presentarse a los operadores humanos en las estaciones de control. Pueden usarse una o más pantallas y visualizadores especializados para mostrar información, estado y todos los resultados del proceso (monitoreo, mapeo, diagnóstico, detección de fallas, estado de servicio, estado del robot y la estación, etc.) Las pantallas pueden usar cualquier tipo de técnica de visualización, tal como mostrar números y/o formas y/o texto y/o color para transmitir mejor la información a presentar a los operadores humanos.
El software de la estación de control, los robots y todas las estaciones pueden tener una interfaz de programación de aplicaciones (API) que permite añadir capacidades, transmitir nuevos datos de diversas fuentes, obtener información disponible para las estaciones de control o cualquiera de los robots y otras estaciones y transmitir información.
La transmisión de datos desde las estaciones de control hasta los robots y viceversa puede tener lugar ya sea directamente, de cada robot a todos los demás o a todas las estaciones y viceversa/ Los robots pueden servir como enrutadores de mensajes para mejorar las capacidades de comunicación y/o requisitos de ancho de banda. De esta manera, un mensaje de un robot o estación A se transmite a B no directamente, sino a través de uno o más robots/estaciones intermedias, tal como C1... Cn.
En general, el objetivo del sistema puede ser dar servicio a las superficies de manera eficiente, al confiar en los robots de transporte para llevar los robots de servicio hacia y desde las estaciones y las superficies intermedias. Los robots de transporte también pueden dar servicio entre sí, pero esta es una función secundaria. El sistema emplea algoritmos que gestionan todos los componentes del sistema: los robots y las diversas estaciones. Opcionalmente, los algoritmos también gestionan las superficies, confiando en su estado identificado como agregado en la estación de control. Los algoritmos pueden considerar toda o un subconjunto de la información procesada y no procesada disponible para los robots y las diversas estaciones, desde cualquier componente del sistema, fuentes de información externas y las superficies. Los algoritmos pueden considerar cualquier subconjunto de información pasada de las anteriores, e incluir además recomendaciones previas hechas y las respuestas del operador humano y cualquier componente del sistema (robots, estaciones, superficies).
La salida de los algoritmos puede involucrar una recomendación sobre las futuras trayectorias de movimiento de los robots, las futuras posiciones de los robots, las asignaciones de tareas (servicio, monitoreo, acoplamiento, etc.) a los robots y estaciones, modos para los diversos sistemas (por ejemplo , un modo de operación predeterminado o reinicio, un modo de mapeo, un modo de servicio de cualquier tipo, etc.) Las recomendaciones también pueden incluir la asignación de robots para recoger o dar servicio a otros robots. Por tanto, múltiples robots pueden recolectar, depositar (por ejemplo, en las estaciones base) y dar servicio a otros robots.
Estas recomendaciones pueden abarcar múltiples horizontes de tiempo solapados, desde milisegundos hasta muchos días. Las recomendaciones pueden estar disponibles para las estaciones y los robots según sea necesario y ser accesibles (a través de una pantalla u otro medio de comunicación legible por humanos) para los operadores humanos, tal como para operaciones remotas. Las recomendaciones también pueden ser ejecutadas automática o semiautomáticamente por el sistema. El operador humano puede intervenir, modificar, cancelar, aprobar, revisar las recomendaciones en cualquier momento.
Al crear las recomendaciones, los algoritmos pueden considerar las necesidades de servicio y monitoreo de los robots, las superficies y las estaciones. Pueden basar las recomendaciones en las necesidades de servicio y/o monitoreo de cualquiera de los componentes, en los comandos pasados o presentes de un operador humano o sus deseos (como se comunican al sistema a través de alguna interfaz hombre-máquina), en posibles fallas o anomalías detectadas (y/o su diagnóstico), información meteorológica y otras fuentes de información externas, etc.
Los robots de transporte pueden dar servicio a los robots de servicio de recogida/entrega. El mecanismo que permite esto, tal como un elemento mecánico, puede unirse al robot de transporte y al robot de servicio. También pueden incluir elementos de acoplamiento recíproco en el otro robot, tal como elementos estructurales macho y hembra. Los elementos de acoplamiento permiten que los robots formen un par, que se acopla de forma segura, lo suficiente como para moverse entre superficies o entre una superficie y una estación. El elemento mecánico no puede requerir la participación activa (energizada) del robot de servicio, por lo tanto, puede funcionar incluso cuando al robot de servicio le quede poca o ninguna energía.
Cuando un robot de servicio se conecta a un robot de transporte a través de elementos de acoplamiento, el robot de transporte puede darle servicio, por ejemplo, recargarlo o reabastecerlo con materiales de servicio (por ejemplo, materiales de limpieza). La dirección inversa, el robot de servicio que da servicio al robot de transporte, igualmente es posible. Por ejemplo, un robot de servicio puede transferir materiales o energía a un robot de transporte.
Los elementos de acoplamiento son activados por el robot de transporte o por el robot de servicio o por ambos. También puede ser activado (para bloquear o liberar) por las estaciones de acoplamiento, de modo que cuando un robot de transporte trae un robot de servicio a una estación de acoplamiento o una estación base, el mecanismo de bloqueo puede liberarse automáticamente y/o puede emitirse una señal apropiada a los robots y la estación de acoplamiento (o base).
El sistema puede utilizar los robots para identificar y ubicar superficies objetivo y áreas generales que requieren servicio o un monitoreo más detallado. Tal identificación también puede hacerse de forma continua, persistente o repetitiva para proporcionar un monitoreo de las superficies, identificando los cambios en su estado. Para ello, el sistema, opcionalmente a través de la(s) estación(es) de control, puede:
• Ordenar a los robots de transporte que se muevan a una altitud (para UAV) o profundidad (para UMV) o una distancia que extienda su intervalo de detección para cubrir áreas más grandes, según sea apropiado.
• Ordenar a los robots que informen las lecturas de los sensores que pueden indicar la necesidad de dar servicio a las superficies. Las lecturas del sensor (por ejemplo, imágenes) pueden transmitirse o de cualquier otra manera comunicarse, en tiempo real o no, a la estación de control. Allí, pueden usarse medios automatizados o entrada humana para evaluar la necesidad de servicio en las áreas detectadas.
El procedimiento anterior también puede usarse para identificar daños físicos o robo de superficies, cambios en su forma, orientación, posición, etc.
Para determinar si un área superficial objetivo requiere servicio, puede usarse cualquier número de modalidades de sensor, de diferentes maneras. Por ejemplo, secuencias de video y el uso de procesamiento de imágenes, cámaras de luz visible o invisible (IR, UV), láseres, respuestas de sonido (sonar), etc. Métodos de ejemplo que pueden usarse para identificar superficies que requieren servicio, incluida la detección del campo electromagnético, su reflexión de la luz (visible e invisible), su reflexión del calor, la respuesta de sonido, etc.
Puede haber dos problemas en la gestión de la flota de robots heterogéneos para maximizar su capacidad para dar servicio a las superficies:
• Planificación de las actividades de recogida y entrega: qué robots de transporte recogen qué robots de servicio, cuándo y dónde (qué superficie o estación) y cuándo y dónde (superficie o estación) los dejan.
• Posicionamiento: La coordinación real de los robots cuando forman un paquete (una recogida), disolver un paquete (una entrega) y el movimiento del paquete (actividad de transporte del paquete), de manera que estén seguros (para las superficies involucradas y los robots).
A continuación, una descripción de la información mantenida por el sistema y proporcionada a los algoritmos usados para planificar, programar, monitorear y llevar a cabo el servicio de las superficies en el campo.
El campo y las superficies contenidas dentro de él pueden representarse geométricamente, lógicamente, topológicamente y similares. La representación geométrica del campo y las superficies significa representar las características bidimensionales (2D) o tridimensionales (3D) de cada superficie. Por ejemplo, se usa un poliedro (en 3D) o un polígono (2D) para representar la superficie dentro de un límite de error dado. Otro método puede almacenar solamente las coordenadas 2D o 3D de ciertos puntos en la superficie o de segmentos de línea que definen los bordes de la superficie y su ubicación en el espacio. El campo puede representarse por el polígono a escala (poliedro) que circunscribe todas las representaciones de superficie, junto con cualquier estructura asociada adicional (por ejemplo, estaciones de control, estaciones base o de acoplamiento, instalaciones de almacenamiento y combustible, caminos perimetrales, altitud máxima permitida o profundidad máxima, etc.). O puede representarse por la recolección de coordenadas de puntos 2D/3D que constituyen el campo o los parámetros y/o coordenadas de los segmentos de línea o superficies geométricas que corresponden a su estructura interna. A cada punto 2D o 3D en el campo se le asigna de forma única un punto en la representación geométrica y viceversa. Una representación geométrica es, por tanto, un mapa métrico a escala (2D) o un modelo (3D) del campo y las superficies.
Una representación lógica del campo y los paneles puede involucrar la asignación de un identificador potencialmente único (cadena y/o número) a cada panel y estación, a cada objeto y estructura, de manera que, dado un punto en el campo o en su representación geométrica, se conoce el identificador del objeto al que pertenece, si lo hubiere. Además, el identificador puede distinguir diferentes objetos: paneles de caminos de estaciones, etc. Cuando el punto está en el espacio libre (es decir, no se asocia con ningún objeto), puede asignársele un identificador que lo distingue como libre. A cualquier punto puede asignársele un identificador que lo distinga como que es prohibido para moverse a través de, indicando, por tanto, que los robots no pueden moverse en una trayectoria a través de este punto. Los puntos dentro de los objetos pueden, por tanto, distinguirse, pero también pueden asignarse tales identificadores a los puntos de espacio libre (por ejemplo, para representar zonas donde ningún robot puede moverse, es decir, "zonas de exclusión aérea"). Una representación lógica del campo puede ser un etiquetado de cada punto en el espacio, de manera que puedan diferenciarse y puedan identificarse diferentes objetos y espacios libres.
Una representación topológica del campo y las superficies involucra la creación de un gráfico matemático, compuesto de vértices y bordes, que representan objetos en el campo y sus conexiones físicas. Los puntos en el campo o en una representación geométrica o una representación lógica del campo y sus objetos constituyentes, que pueden formar parte del mismo objeto, pueden representarse por un único vértice al que se le asigna un identificador común a todos ellos. Tales objetos no incluyen puntos libres. Por tanto, cada vértice representa un objeto en el campo. La información adicional asociada con cada vértice puede incluir registros de servicio o productos de procesamiento del mismo, estimaciones de la duración del servicio bajo diversas condiciones, para cada tipo de servicio, una proyección del tiempo esperado hasta que se repita cada tipo de servicio, una proyección como al tiempo de falla, etc. Los vértices que representan intersecciones de rutas de movimiento para tareas de transporte o tareas de servicio de paquetes pueden ser parte de una representación topológica del campo.
Cuando existe una ruta de transporte entre dos objetos diferentes en el campo (es decir, existe una secuencia de puntos libres adyacentes que conectan los dos objetos y a través de los cuales puede viajar un paquete), entonces se puede añadir un borde al gráfico, conectando los dos vértices que representan los dos objetos. La longitud métrica de la ruta puede señalarse en el borde, así como otra información pertinente para planificar las tareas de transporte de paquetes y de servicio de paquetes que pueden hacer uso de la ruta (por ejemplo, el ancho del camino si está sobre la tierra, la curvatura y el ángulo absoluto de la ruta, velocidades de movimiento permitidas, accesibilidad a diferentes tipos de robots, etc.). Cuando se permite el movimiento en la ruta en solamente una única dirección, se dice que la ruta es direccional y la dirección se asocia con el borde. De cualquier otra manera, cuando se permite el movimiento en ambas direcciones entre los bordes, entonces, se crean dos bordes direccionales, uno en cada dirección. Cuando existen múltiples rutas diferentes entre objetos, pueden representarse mediante diferentes bordes entre los vértices correspondientes. La determinación de la existencia y características de las rutas se describen más abajo. Los bordes también pueden representar la separación física entre objetos sin la posibilidad de movimiento robótico entre ellos, es decir, sin rutas.
La determinación de qué rutas son factibles (existen) para las tareas de transporte de paquetes puede hacerse de forma automática, manual o una combinación de estas. El proceso genera rutas factibles para todas las composiciones de paquetes posibles y para los robots de transporte. En general, pueden distinguirse varios tipos de rutas factibles:
• Rutas para los robots de transporte que se mueven solos desde o hacia las estaciones donde se recargan, reciben servicio o se almacenan.
• Rutas para los robots de transporte que se mueven solos desde o hacia las estaciones donde los robots de servicio pueden recargarse, recibir servicio o almacenarse.
• Rutas para paquetes (es decir, robots de transporte que incluyen uno o más robots de transporte, conectados físicamente a través de elementos de acoplamiento al robot de servicio) que se mueven entre superficies, es decir, rutas para tareas de transporte donde la posición inicial y la posición de destino se asocian con las superficies.
• Rutas para paquetes (es decir, robots de transporte que incluyen uno o más robots de transporte, conectados físicamente a través de elementos de acoplamiento a un robot de servicio) que se mueven entre superficies y estaciones (por ejemplo, para recargar), es decir, rutas para tareas de transporte donde la posición inicial se asocia con una superficie y la posición de destino se asocia con una estación (o viceversa, es decir, una ruta desde una estación de acoplamiento para recargar hasta una superficie o desde una superficie hasta una estación de almacenamiento).
Cualquier ruta factible así distinguida puede tener asociada información adicional, también producto del proceso que genera las rutas. Tal información puede incluir:
• Velocidades y/o altitudes y/o profundidades y/o direcciones seguras para el paquete o robot de transporte que lo mueve.
• Una marca de que una ruta no debe usarse para paquetes, solamente para robots de transporte (o viceversa) o permitida para ambos.
• Una marca que indica que una ruta puede apilarse (es decir, los robots de transporte que se mueven a diferentes altitudes o profundidades pueden ir en direcciones opuestas de manera segura).
• Márgenes de seguridad en dos o tres dimensiones, que denotan la envolvente espacial dentro de la cual el movimiento es seguro.
• Un identificador único (cadena, número o combinación) para la ruta.
Esta información podrá asociarse con cada ruta por separado para cada tipo de robot y para cualquier composición de packs.
Para que el sistema pueda llevar a cabo la programación de tareas y uso de rutas, puede mantenerse información sobre cada robot. Esta información puede incluir:
• La posición 2D o 3D estimada del robot en un momento dado. La posición puede representarse en un sistema de coordenadas global (por ejemplo, un GPS), en un sistema de coordenadas asociado con el campo (es decir, donde todas las posiciones se determinan con relación a un punto de origen asociado con el campo), con relación a una superficie dada y un punto de origen asociado.
• El identificador de ruta por la que viaja actualmente el robot (si se trata de un paquete o un robot de transporte) o el identificador de objeto de la superficie a la que da servicio actualmente (para un robot de servicio) o la estación donde se almacena, se da servicio o recargado.
• El tipo de robot, los servicios que proporciona, etc.
• Los niveles actuales de batería, combustible o energía, incluida la duración estimada hasta el agotamiento de los mismos.
• Información de fallas asociadas con el robot.
• Última vez en la que se supo comunicarse con el sistema de control o cualquier otro robot.
• Un identificador único.
Los robots asumen actividades, tal como tareas, servicios y similares. Una actividad asignada puede representarse por una estructura de datos que contiene la siguiente información:
• El tipo de tarea involucrada (tarea de transporte, tarea de servicio de paquetes, tarea de servicio de superficie, tarea de recarga, etc.)
• Para tareas que involucran servicio: El(Los) servicio(s) involucrado(s) (por ejemplo, aplicación de un material específico, recarga, inspección, diagnóstico, monitoreo, limpieza, etc.) y todos los detalles asociados con el(los) servicio(s) específico(s):
o La duración prevista del servicio, la hora prevista de finalización, la hora prevista de inicio del servicio (si aún no se ha iniciado) o la duración que tiene el servicio.
o El identificador de superficie o robot que está en servicio, la batería que se está recargando, etc.
o El identificador de los robots (o estación) que brindan el servicio, su estado de energía (incluidos los niveles de energía actuales y previstos), etc.
o La prioridad de la tarea en alguna escala absoluta o en relación con otras tareas pertinentes a la misma u otras superficies.
Por ejemplo, esto representa la información pertinente a los servicios asociados con la tarea.
• Para tareas que involucran un paquete, los identificadores únicos de los robots en el paquete y el rol de cada robot, los detalles de la conexión física entre los miembros del paquete, el momento en que se formó el paquete y el momento en que se supone que el paquete debe ser disuelto, los niveles de energía de la batería actuales y predictivos de y la duración hasta que la energía alcance niveles no funcionales. Además, cuando a la tarea se le asigna una ruta, entonces todos los detalles de la ruta (o un identificador de ruta único que se usa para encontrar la información) pueden almacenarse también con la actividad. También puede almacenarse la posición del paquete (actual estimado y previsto), la prioridad de transporte (absoluta o con relación a otros transportes), etc.
• Para las tareas del robot de transporte: el identificador único del robot de transporte, sus niveles de energía actuales y previstos, la hora de inicio del vuelo y el tiempo de vuelo restante previsto, la posición del robot de transporte (actual estimada y prevista). Además, cuando a la tarea se le asigna una ruta, entonces los detalles de la ruta (o un identificador de ruta único que se usa para encontrar la información) pueden almacenarse también con la actividad. De manera similar, cuando a la tarea se le asigna una prioridad, también puede almacenarse.
Cuando una actividad aún no se asigna a un robot, puede contener la información descrita anteriormente, excepto las identidades de los robots involucrados (que se marcan para denotar que el sistema aún no conoce al(a los) robot(s)). Igualmente, cuando aún no se conoce la información de la ruta, entonces esta información puede marcarse como desconocida.
El objetivo del sistema es generar y asignar actividades a robots y rutas de manera que cuando las actividades se lleven a cabo cerca de los tiempos de inicio almacenados en la estructura de datos de actividad, la utilización de los robots y los recursos pueda maximizarse y el campo pueda ser servido de la manera más eficiente posible, es decir, un número máximo de superficies puede ser servido por un número mínimo de robots y/o en una duración de tiempo fija.
Determinar el orden total o parcial en el que las superficies deben recibir servicio puede hacerse al crear un programa que brinde un servicio efectivo, con un mínimo de inactividad en representación de los robots de servicio que esperan que comience su próxima operación fuera de sus estaciones de carga o acoplamiento. Tal programación puede permitir flexibilidad, ya que puede especificar superficies que tienen prioridades iguales (en cuyo caso puede hacerse una elección arbitraria de ordenación o una elección en base a otros factores, tal como el combustible restante o la distancia). El proceso de programación se activa ya sea automáticamente o en respuesta a un comando manual por un operador humano, por ejemplo, a través de la estación de control o de forma remota. Los ejemplos de activación automática de programaciones incluyen (pero no se limitan a):
• Un proceso automatizado que considera datos meteorológicos y otros datos sobre superficies para recomendar servicios antes o después de una tormenta.
• Un proceso que considera los resultados de una inspección automática o manual (un tipo de servicio) que identifica las superficies que necesitan servicio
• Un proceso que determina la regularidad (frecuencia) en la que las superficies deben recibir servicios.
• La adición o eliminación de superficies (por ejemplo, puede ser necesario un servicio de limpieza del casco cuando los barcos ingresan a un puerto o puede ser necesario un servicio de inspección del casco cuando salen).
En la limpieza de paneles solares, la coordinación de posición y tiempo puede manejarse de manera oportunista: El robot de servicio que requiere transportación puede señalar a un sistema de control y esperar hasta que el sistema de control le señale a un robot de transporte que lo recoja. Esto puede suponer una pérdida de tiempo mientras el robot de servicio espera, que podría haberse ahorrado cuando el robot de transporte ya lo hubiera esperado al terminar de dar servicio a los paneles. Además, cuando se usan dos o más robots de transporte, entonces puede requerirse una programación cuidadosa de sus movimientos a lo largo de las trayectorias, para que no interfieran entre sí y para minimizar el tiempo de transportación.
En general, pueden aplicarse varios algoritmos a esta tarea de programación, que generalmente caen bajo el término general de "gestión del comportamiento organizado", tal como los basados en solucionadores de rutas de vehículos, programación de talleres, el algoritmo Húngaro y su extensión para múltiples robots y similares. Por ejemplo, Beck y otros describen un algoritmo en "Vehicle routing and job shop scheduling: What's the difference", Proceedings of the 13th International Conference on Artificial Intelligence Planning and Scheduling, 10-14 de junio de 2013. Por ejemplo, Dantzig y otros describe un algoritmo en "The Truck Dispatching Problem" Management Science, 6 (1), págs.: 80-91, octubre de 1959, doi:10.1287/mnsc.6.1.80. Por ejemplo, Christofides y otros describe un algoritmo en "The Vehicle Routing Problem", 1979, Chichester, Reino Unido, Wiley. págs. 315-338. Por ejemplo, Frazzoli y otros describe un algoritmo en "Decentralized algorithms for vehicle routing in a stochastic time-varying environment", Proceedings of the 43rd IEEE Conference on Decision and Control (CDC), 14-17 de diciembre de 2004, págs.: 3357 - 3363 Vol.4, DOI: 10.1109/CDC.2004.1429220. Por ejemplo, Psaraftis describe un algoritmo en. "Dynamic vehicle routing problems", Vehicle Routing: Methods and Studies, 1988, 16, págs.: 223-248. Por ejemplo, Bertsimas y otros describe un algoritmo en "A Stochastic and Dynamic Vehicle Routing Problem in the Euclidean Plane", Operations Research, 1991, 39 (4), págs.: 601-615, doi:10.1287/opre.39.4.601. JSTOR 171167. Por ejemplo, Toth y otros describir un algoritmo en "The Vehicle Routing Problem", 2001, Filadelfia: Siam, ISBN 0-89871-579-2. Por ejemplo, Wurmann y otros describe un algoritmo en "Coordinating Hundreds of Cooperative Autonomous Vehicles in Warehouses", Proceedings of the National Conference on Innovative Applications of Artificial Intelligence (IAAI), 22-26 de julio de 2007, págs.: 1752-1760. Por ejemplo, Chan y otros describe un algoritmo en "The multiple depot, multiple traveling salesman facility-location problem: vehicle range, service frequency, and heuristic implementations", 2005, Mathematical and Computer Modeling 41, págs.: 1035-1053. Por ejemplo, Mac Alpine y otros describir un algoritmo en "SCRAM: Scalable Collision-avoiding Role Assignment with Minimal-makespan for Formational Positioning", Proceedings of the Twenty-Ninth Conference on Artificial Intelligence (AAAI), 25-30 de enero de 2015, págs.: 2096­ 2102.
Para que se produzca una recogida, el robot de servicio y los robots de transporte pueden ambos estar presentes al mismo tiempo en una proximidad suficiente entre ellos de modo que puedan usarse elementos de acoplamiento para conectarlos físicamente. Además, debido a la restricción de seguridad, la conexión física real puede establecerse sin perjudicar la superficie.
A continuación, etapas de ejemplo de una modalidad del procedimiento de recogida.
Un procedimiento de recogida se inicia mediante una señal de "solicitud de recogida" que se envía desde una estación de control, desde un robot y similares.
• La señal puede contener información sobre la ubicación del robot a recoger. Esta información puede estar en forma de coordenadas geométricas en el sistema de coordenadas usado por el campo; o puede ser en forma de un identificador único del objeto (superficie o estación) donde está presente el robot a recoger.
• La señal puede contener adicionalmente el identificador único de los robots de transporte que debe responder a la solicitud de recogida. Esto es particularmente importante cuando la señal se transmite a múltiples robots de transporte de los cuales solamente uno debe responder; de cualquier otra manera, múltiples robots de transporte pueden utilizar uno de los muchos protocolos de votación o asignación de tareas fácilmente disponibles para decidir qué robot de transporte puede responder.
• La señal puede contener adicionalmente el identificador único de los robots que van a ser recogidos.
• La señal puede contener adicionalmente información pertinente al movimiento del robot de transporte hacia el robot a recoger, tal como la información de ruta, el estado de energía y el tiempo restante, la velocidad solicitada, los obstáculos esperados, etc.
• La señal puede contener adicionalmente información sobre cualquier tarea posterior para el robot de transporte, tal como la actividad de transporte que puede comenzar una vez que se completa el procedimiento de recogida, la tarea de entrega, etc.
El robot de transporte puede iniciar el movimiento desde su posición actual hasta la posición contenida en la señal de solicitud de recogida. El robot de transporte puede llevar a cabo este movimiento de forma segura y controlada, mediante el uso de métodos fácilmente disponibles para
• planificar la ruta y trayectoria del robot de transporte evitando obstáculos, superficies, estaciones y áreas prohibidas para su movimiento. Tal planificación puede llevarse a cabo por el robot de transporte o cualquier dispositivo computacional externo, por ejemplo, en las estaciones
• llevar a cabo el movimiento a lo largo de la ruta planificada, manteniendo cualquiera de los requisitos legales o de seguridad para el movimiento (por ejemplo, la altitud mínima, las zonas de exclusión aérea, profundidad máxima, etc.)
• responder dinámicamente a contingencias a lo largo de la ruta, tal como los obstáculos inesperados, el movimiento dinámico de otros robots, el viento y las corrientes, etc. Las respuestas pueden incluir replanificar la ruta y la trayectoria del movimiento, cancelar cuando sea necesario, etc.
La especificación de una ubicación de destino suministrada por la señal de solicitud de recogida puede ser suficiente para la planificación y ejecución de una trayectoria de movimiento para el robot de transporte. Por ejemplo, una representación de la ubicación dentro del campo que coincida con el tipo de especificación usada (por ejemplo, coordenadas GPS y una representación geométrica que use GPS como el sistema de coordenadas). La información de la ubicación del objetivo puede ser aproximada, tal como cuando la especificación es necesariamente inexacta, ya que está sujeta a errores en la medición y la estimación o solamente especifica un área en la que se encuentra el robot recogido (por ejemplo, cuando se especifica mediante un identificador de un objeto tal como una superficie). Esta etapa puede finalizar cuando el robot de transporte llegue a la posición aproximada como se proporciona en la señal de solicitud de recogida o alternativamente, cuando se aborte el procedimiento de recogida.
Cuando el robot de transporte llega a la ubicación especificada en la señal de solicitud de recogida, el robot de transporte y el robot a recoger (en adelante, en la descripción de este procedimiento, "robot de servicio") ahora pueden ubicarse uno al otro o mutuamente, de modo que los elementos de acoplamiento pueden usarse para formar la conexión física real entre el robot de transporte y el robot de servicio. Por ejemplo, uno o ambos robots pueden moverse de manera que su posición respectiva esté dentro de la definición de "zona de captura" definida por el elemento mecánico portador y de brazo utilizado y los elementos del bastidor de guía incorporados.
Pueden distinguirse dos casos. En el primer caso, es posible una identificación única del robot de servicio, distinguiéndolo de otros robots y de la superficie o estación en la que se ubica. En el segundo, el robot de servicio puede no distinguirse de otros robots. En el primer caso, cuando el robot de transporte está con éxito en la ubicación aproximada del robot de servicio, el robot de transporte puede identificar su ubicación relativa con respecto al robot de servicio mediante el uso de uno o más sensores. Por ejemplo, la ubicación relativa puede especificarse o traducirse en coordenadas polares donde el robot de transporte está en el punto de origen y se identifican y/o calculan un rumbo y una distancia al robot de servicio.
Los ejemplos de tales procedimientos de identificación pueden incluir:
• El uso de cámaras, de manera que el robot de transporte identifica visualmente al robot de servicio en la superficie o en la estación, en una imagen tomada de la superficie o estación. La traducción de las coordenadas de la imagen (los píxeles en los que se encuentra el robot de servicio en la imagen) a la ubicación relativa puede ser sencilla, lo que a su vez puede requerir información que puede estar fácilmente disponible (tal como la altitud de un robot de transporte UAV, su distancia aproximada a la superficie, etc.). Existen muchas maneras diferentes conocidas de usar cámaras para este propósito. Algunos ejemplos incluyen:
o Algoritmos de reconocimiento de visión por ordenador para identificar el robot de servicio, su elemento mecánico de brazo o cualquier marcador visual en el robot o el brazo.
o Identificar visualmente las proyecciones de luz únicas del robot, donde tales proyectos de luz son activados por el robot de servicio o por su elemento mecánico de brazo (véase la Sección 3). Por ejemplo, el robot de servicio puede hacer brillar una luz en una frecuencia acordada o puede encenderla y apagarla en algún patrón regular predeterminado, algo así como los faros que usan firmas de luz únicas para su identificación. Para identificar tales patrones, el robot de transporte toma múltiples imágenes del área general en la que se supone que esté el robot de servicio. Al usar una simple diferenciación de fondo o técnicas más avanzadas, los píxeles que cambian de una imagen a otra señalan las coordenadas de la imagen del robot de servicio.
o El uso de múltiples métodos descritos anteriormente (por ejemplo, cuatro luces diferentes) no solamente puede dar la posición del robot de servicio con respecto al robot de transporte, sino también su pose (por ejemplo, ángulo en la superficie o en la estación).
• El uso de uno o más micrófonos en el robot de transporte para identificar señales auditivas predeterminadas (predeterminadas para que no se confundan con los sonidos ambientales esperados) emitidas por el robot de servicio o su elemento mecánico de brazo. Tales señales pueden usar frecuencias predeterminadas o patrones auditivos o combinaciones de los mismos; que no están necesariamente en intervalos de frecuencia que los humanos puedan escuchar. Para este propósito, pueden usarse dispositivos y procedimientos de ubicación de sonido. Aquí, los micrófonos pueden proporcionar al menos el rumbo de la ubicación relativa.
• Uso de métodos de ubicación RFID para identificar un robot de servicio o su elemento mecánico de brazo que contiene marcadores RFID.
El robot de servicio puede usar procedimientos de identificación para identificar el robot de transporte (directamente o a través de su elemento mecánico de brazo) y posicionarse en consecuencia (si es posible) y/o informar la ubicación relativa del robot de servicio con respecto al robot de transporte, de modo que el robot de transporte pueda moverse para compensar cualquier brecha restante en el posicionamiento.
El robot de transporte y/o el(los) elemento(s) mecánico(s) de brazo y/o el robot de servicio pueden ajustar su posición para reducir la diferencia en sus ubicaciones relativas, mediante el uso de técnicas de control de movimiento para robots. El proceso de identificación de la ubicación relativa del robot de servicio con respecto al robot de transporte continúa iterativamente hasta que el robot de transporte y el robot de servicio se posicionen en la zona de captura del elemento mecánico portador.
El segundo caso es cuando el robot de transporte llega a la ubicación aproximada del robot de servicio, pero puede no identificarlo de manera única, por ejemplo, a través de cualquiera de los medios descritos anteriormente. Esto puede producirse debido a que se identifica más de un robot de servicio (por ejemplo, dos robots de servicio se identifican visualmente y no pueden distinguirse entre sí en la imagen) o debido a que no se identifica ningún robot de servicio (por ejemplo, debido a las condiciones ambientales que interfieren con el proceso de identificación). En el último caso, donde no puede identificarse fácilmente ningún robot de servicio, el robot de transporte puede comunicar su falla a la estación de control y/o al robot de servicio. Una opción en este caso es abortar el procedimiento, siendo tomada tal decisión por un proceso en la estación de control o por un operador humano o por el robot de transporte o el robot de servicio. Alternativamente, puede enviarse un comando desde la estación de control o desde el robot de servicio para reintentar el proceso, opcionalmente con un conjunto diferente de coordenadas o con un método de identificación diferente.
Por ejemplo, puede ordenarse al robot de servicio que destelle luces en su elemento mecánico de brazo con mayor intensidad o en diferente frecuencia, mientras se envía un comando al robot de transporte para indicarle que vuelva a intentar la identificación mediante el uso de un método de coincidencia. O en otro ejemplo, el robot de transporte puede moverse para aumentar su distancia de las coordenadas del objetivo, de manera que las imágenes capturadas por sus cámaras capturen un área más grande en la que el robot de servicio podría identificarse potencialmente.
En el primer caso, donde puede identificarse fácilmente más de un único robot, el robot de transporte puede actuar como se describe en el caso de manejo del robot de servicio no identificado. Cuando el robot de servicio cambia su método de identificación, puede distinguirse de los otros robots. Alternativamente, también puede intentar moverse hacia uno de los robots de servicio identificados, por ejemplo, el más cercano a él o seleccionado arbitrariamente.
Cuando no se aborta, el robot de transporte y el robot de servicio pueden posicionarse dentro de la zona de captura definida para el elemento mecánico portador en uso. El robot de transporte y el robot de servicio ahora pueden seguir el procedimiento de captura apropiado para el elemento mecánico de brazo en uso al alinear los elementos macho y hembra en cada robot respectivo.
Cuando toma lugar la entrega del robot, los robots que forman el paquete pueden posicionarse de manera que cuando ejecutan el procedimiento de liberación del elemento mecánico de brazo usado (es decir, se disuelve el paquete), pueden continuar las operaciones de manera segura y controlada, evitando de esta manera daños ya sea a los robots o las superficies. Por ejemplo, la entrega donde el robot de transporte es un vehículo volador ("un robot de transporte") y el robot de servicio es un vehículo terrestre, puede realizarse de manera que el vehículo terrestre haya aterrizado de manera segura y sin dañarse a sí mismo, al robot de transporte o la superficie u objeto sobre el que ha aterrizado.
El procedimiento de entrega puede iniciarse mediante una señal de "solicitud de entrega" que se envía desde una estación de control o desde un robot, por ejemplo, en respuesta a la terminación de una actividad de transporte en la que se involucra el paquete.
• La señal puede contener información sobre la ubicación de la superficie o estación para la entrega. Esta información puede estar en forma de coordenadas geométricas en el sistema de coordenadas usado por el campo; o puede ser en forma de un identificador único del objeto (superficie o estación) donde el robot de servicio va a ser entregado.
• La señal puede contener adicionalmente el identificador único del robot de servicio que va a ser entregado. Esto puede ser importante cuando el paquete se compone de múltiples robots de servicio.
La señal puede contener adicionalmente información sobre cualquier tarea posterior para el robot de transporte o el robot de servicio, tal como en la tarea del robot de transporte que puede comenzar una vez que se completa el procedimiento de entrega, etc.
Opcionalmente, la ubicación de entrega se predetermina antes de la recogida.
El paquete ya puede estar lo más cerca posible de la superficie o estación objetivo, sin correr el riesgo de dañar los robots o la superficie. Esto puede suceder, por ejemplo, cuando el final de una actividad de transporte deja el paquete en esta posición. El paquete puede iniciar su movimiento desde su posición actual hasta la posición contenida en la señal de solicitud de entrega. El robot de transporte (que actúa para mover el paquete) puede llevar a cabo este movimiento de manera segura y controlada, al:
• planificar la ruta y trayectoria del paquete evitando obstáculos, superficies, estaciones y áreas prohibidas para su movimiento. Tal planificación puede llevarse a cabo por los robots o cualquier dispositivo computacional externo, por ejemplo, en las estaciones
• mover a lo largo de la ruta planificada, manteniendo cualquiera de los requisitos legales o de seguridad para el movimiento (por ejemplo, la altitud mínima, las zonas de exclusión aérea, profundidad máxima, etc.)
• responder dinámicamente a contingencias a lo largo de la ruta, tal como los obstáculos inesperados, el movimiento dinámico de otros robots, el viento y las corrientes, etc. Las respuestas pueden incluir replanificar la ruta y la trayectoria del movimiento, cancelar cuando sea necesario, etc.
La nueva ubicación calculada suministrada por la señal de solicitud de entrega es suficiente para la planificación y ejecución de una trayectoria de movimiento para el paquete. Por ejemplo, mediante una representación del campo que coincida con el tipo de especificación usada (por ejemplo, coordenadas GPS y una representación geométrica que usa GPS como el sistema de coordenadas).
Dicho esto, se entiende que la información de la ubicación del objetivo puede ser aproximada; la especificación puede ser inexacta, ya que está sujeta a errores en la medición y estimación o solamente especifica un área en la que se encuentra la superficie o estación objetivo (por ejemplo, cuando se especifica mediante un identificador de un objeto tal como una superficie). En este caso, el paquete puede mantener el movimiento hacia la superficie o estación objetivo hasta que ya no pueda hacerlo, tal como cuando un proceso automático decide que (1) no puede moverse más sin correr el riesgo de dañar la superficie o los robots o (2) está dentro de una distancia dada de la superficie o estación, donde tal distancia se especifica externamente al procedimiento.
El paquete llega a la nueva ubicación aproximada y se acerca a la superficie o estación como se describe o, alternativamente, se aborta el procedimiento de recogida.
El robot de transporte mueve el paquete para alinear el ángulo del robot de servicio con la superficie, lo más cerca posible. Esto puede hacerse, por ejemplo, al cambiar activamente los ángulos relativos entre los robots mediante el uso del elemento mecánico de brazo o al cambiar el rumbo y los ángulos del robot de transporte (y, por tanto, del paquete) de manera que el robot de servicio esté mejor alineado con la superficie. El robot de transporte mueve el paquete hacia el centro de la superficie o estación objetivo, mientras mantiene la distancia mínima de seguridad con respecto a él. Esto puede aumentar la tolerancia del procedimiento de posicionamiento a errores en la ubicación del paquete con respecto a los bordes de la superficie o estación. Puede que no sea necesario posicionar el paquete a la distancia segura más corta posible del centro. Más bien, puede ser suficiente posicionar el paquete de manera que la distancia a los bordes esté dentro de la tolerancia considerada segura.
El robot de transporte mueve el robot de servicio hacia el objeto (superficie o estación) a una velocidad considerada segura para los robots y el objeto, es decir, de manera que el impacto provocado por el robot de servicio al tocar el objeto no pueda provocar daños. El robot de transporte puede detenerse tan pronto como el robot de servicio se posicione de forma segura en la superficie; esto puede detectarse de una o más maneras. Por ejemplo:
• El robot de transporte puede sentir un cambio en la aceleración o la velocidad del movimiento, provocado por la fricción o la resistencia del objeto al movimiento adicional.
• El robot de servicio puede usar sus sensores y/o sensores en el elemento mecánico de brazo para determinar cuándo el robot de servicio está en una posición segura e informar al robot de transporte. Por ejemplo, el robot de servicio puede usar sensores de presión o sensores de distancia de corto alcance en el área que está en contacto con (o justo encima) el objeto e informar sus valores al robot de transporte, por ejemplo, a través del elemento mecánico de brazo o independientemente. Pueden usarse técnicas familiares de fusión de sensores para determinar cuándo los valores informados indican un posicionamiento seguro en la superficie.
Por ejemplo, un robot de transporte UAV que posiciona un robot de limpieza de superficies puede usar varios sensores de presión dentro de las ruedas o las orugas del robot de servicio para identificar cuándo está tocando la superficie. Por ejemplo, múltiples sensores en múltiples ubicaciones pueden indicar que todas las partes de soporte del robot están sobre la superficie de manera segura. El UAV puede comenzar a moverse lentamente hacia la superficie. Cuando una o más ruedas tocan la superficie, las lecturas del sensor de presión apropiado lo indican. Las lecturas se comunican a través de los elementos de acoplamiento al UAV. Cuando todas las ruedas están en la superficie, todas las lecturas pueden indicar un soporte seguro en la superficie y el UAV puede dejar de moverse.
Cuando no se logra un posicionamiento seguro dentro de un límite de tiempo dado o cuando los sensores informan un posicionamiento inseguro, el procedimiento puede abortarse. Alternativamente, el robot de transporte puede mover el paquete de retorno en la dirección opuesta, alejándolo del objeto, de modo que pueda reintentarse el procedimiento (la etapa completa). Una vez que el robot de servicio está en la posición correcta, el paquete inicia el procedimiento de liberación para que el elemento mecánico portador se desacople del robot de servicio.
Cuando se viaja como un paquete, el robot de servicio puede hacer más difícil el movimiento del robot de transporte (y, por tanto, del paquete). Por ejemplo, los sensores de los robots de transporte pueden quedar bloqueados a la vista por los robots de servicio o debido a que la forma de los robots de servicio puede interactuar con el movimiento del fluido circundante, como vientos y corrientes y efectuar el movimiento. Por ejemplo, la masa del robot de servicio afecta el centro de masa del paquete, que es diferente al centro de masa del robot de transporte.
Pueden usarse varios procedimientos durante el movimiento del paquete para aliviar estas dificultades:
• En primer lugar, los elementos de acoplamiento pueden usarse para transmitir información de sensor desde los robots de servicio hasta los robots de transporte. Por ejemplo, un robot de limpieza de superficies con una cámara de cara hacia adelante puede transmitir imágenes a través de los elementos de acoplamiento o a través de otros medios al robot de transporte, permitiendo, por tanto, que el robot de transporte tenga un ángulo de visión diferente para identificar los obstáculos. O una cámara de cara hacia abajo en el robot de limpieza puede transmitir imágenes que pueden usarse para estimar el movimiento horizontal del paquete, por ejemplo, a través de procedimientos familiares de odómetro visual.
• En segundo lugar, el elemento mecánico de brazo puede cambiar la posición relativa y los ángulos del robot de transporte y servicio, para ajustar la forma general del paquete, su centro de masa, para hacer que el movimiento sea más fácil y menos afectado por las condiciones ambientales (tales como los vientos y las corrientes).
Un elemento de acoplamiento mecánico es el término para referirse a los elementos mecánicos de cualquier mecanismo de acoplamiento entre los dos robots, tal como los usados para formar un paquete, mediante la conexión física, electrónica y lógica de los robots. Por ejemplo, esto es diferente de una conexión física entre un robot (o vehículo) y una carga útil. El propio elemento mecánico puede estar hecho de uno o más elementos, unidos a uno o más robots.
Un elemento de acoplamiento tiene varias características importantes:
• Puede formar una conexión física, mecánica, segura y fiable, de manera que uno o más robots se conectan a uno o más robots, de manera que el movimiento de los robots de transporte mueva a los robots conectados. Esto, por ejemplo, distingue a los elementos de acoplamiento de otros elementos mecánicos usados para el reabastecimiento de combustible de vehículo a vehículo, por ejemplo, en el aire o en el mar (donde ambos vehículos pueden coordinar su movimiento para que tenga lugar el reabastecimiento de combustible). La conexión física de una línea de combustible puede no traducir los movimientos de uno de los vehículos en movimientos de los otros vehículos.
o La formación de la conexión física segura y confiable puede llamarse capturar Para cada modalidad de un elemento mecánico portador, existe una o más áreas 2D o 3D específicas llamadas zona de captura, que se encuentra cerca del elemento mecánico de brazo. Cuando dos robots se posicionan dentro de su respectivo elemento mecánico en la zona de captura, pueden involucrarse en un procedimiento de captura. Una vez que el procedimiento se ejecuta con éxito, el movimiento del robot de transporte provoca el movimiento del robot de servicio.
o La disolución de la conexión física se llama liberar. Para cada modalidad del elemento mecánico portador, existen una o más áreas 2D o 3D específicas llamadas zona de liberación, que se encuentra cerca del elemento mecánico de brazo (a menudo, idéntico a la zona de captura. Cuando los robots de transporte y servicio se posicionan dentro de las respectivas zonas de liberación de los elementos mecánicos, pueden iniciar un procedimiento de liberación. Una vez que el procedimiento se ejecuta con éxito, el movimiento del robot de transporte es independiente del robot de servicio.
• El elemento mecánico puede usarse por dos o más robots, de manera que uno o más de los robots es autónomo, es decir, no controlados por un ser humano, local o remotamente. El despliegue y operación del elemento mecánico se controla por los robots de conexión y pueden ajustar de forma autónoma su posición o pose o desplegar procesos y dispositivos adicionales, para ayudar en la formación del paquete a través de los elementos de acoplamiento. Después de la formación del paquete, los robots pueden ajustar aún más su pose o desplegar procesos y dispositivos adicionales para ayudar en el movimiento del paquete, por ejemplo, para hacerlo más eficiente. Por ejemplo, distingue los elementos de acoplamiento de los mecanismos de bloqueo entre vehículos, que dependen de la supervisión y/o control humano para desplegarse, por ejemplo, cuando un vehículo está remolcando a otro.
• El elemento mecánico permite flexibilidad en las poses relativas de los robots en un paquete, con respecto entre sí, para facilitar el movimiento del paquete (por ejemplo, para mejorar el mantenimiento del centro de gravedad, el control o la eficiencia del vuelo, etc.). Por ejemplo, el elemento mecánico de brazo puede tener una forma física para mantener a los robots en un cierto ángulo con respecto a la dirección de movimiento del paquete y/o la superficie. En otro ejemplo, un elemento mecánico de brazo usado para conectar un robot de transporte UAV y un robot de servicio u Gv y el elemento mecánico de brazo permite cambiar de forma pasiva (por ejemplo, debido al viento) o activa (por los propios robots) al ángulo del UGV con respecto al UAV, para mejorar el equilibrio y facilitar un control más sencillo del vuelo. En otro ejemplo, un elemento mecánico de brazo usado para conectar un barco no tripulado (aquí, el robot de transporte) que lleva un robot de limpieza del casco arrastrándolo de forma flexible en el agua. Las corrientes de agua pueden provocar cambios en la posición y el ángulo del robot con respecto al barco, lo que permite un movimiento con menor resistencia del agua.
• Los elementos de acoplamiento pueden formar al menos dos de los tres niveles de conexión entre los robots del paquete:
o Una conexión mecánica, que puede usarse de forma segura y fiable para los movimientos articulares de los robots.
o Una conexión eléctrica de detección y actuación, que permite que un robot de transporte utilice los sensores y actuadores de un robot de servicio o viceversa. Por ejemplo, un robot de transporte puede utilizar los sensores en la parte inferior de un robot de servicio para medir la distancia a la superficie o al piso; o puede usar imágenes de video de cámaras en el robot de servicio para mantenerse alejado de los obstáculos, estimar el movimiento del paquete con relación al campo, etc.
o Una conexión de comunicaciones, por radiofrecuencia, luz o medios eléctricos, que puede permitir la transmisión y recepción de información relacionada con los comandos, el control, el monitoreo del paquete o con el movimiento del paquete o con las actividades del paquete y los robots que constituyen el paquete. Tal información incluye también los resultados de cualquier cálculo llevado a cabo por un robot en beneficio de otro, por ejemplo, las imágenes de video en el ejemplo anterior pueden procesarse total o parcialmente en el robot de servicio antes de que se transmita al robot de transporte.
Los elementos de acoplamiento pueden permitir la transmisión multidireccional de información, comandos y control. Los robots de transporte en el paquete son responsables del movimiento físico de todo el paquete, pero el control del movimiento no se lleva a cabo necesariamente en ningún robot, ni necesariamente en el robot de transporte. Es posible que un robot de servicio esté al mando y control del movimiento de todo el paquete, por ejemplo.
Los aspectos de modalidades que son adecuados son un par de conectores mecánicos coincidentes, de manera que uno del par tenga una protrusión bulbosa que sea de un primer tamaño/forma, tal como un elemento mecánico macho y de manera que el segundo del par tenga un región de recepción grande, tal como significativamente más grande que el primer tamaño/forma, tal como un elemento hembra, para guiar la protrusión hacia un elemento portador que tiene un segundo tamaño/forma más pequeño que el primer tamaño/forma. Por tanto, la protrusión puede "bloquearse" temporalmente en el portador para que el robot de transporte lleve el robot de servicio. Por ejemplo, el elemento mecánico de protrusión forma parte de un elemento mecánico de brazo unido al robot de servicio y el elemento portador se une al robot de transporte. Alternativamente, el brazo se une al robot de transporte y el portador se une al robot de servicio. Alternativamente, a los elementos portadores mecánicos macho y hembra puede haber dos elementos mecánicos de tamaño/forma de manera similar, tal como dos ganchos, cada uno unido a un robot, de manera que un gancho se enganche con el otro gancho. De manera similar, pueden diseñarse otras opciones para el enganche de los elementos mecánicos sustancialmente del mismo tamaño y forma.
Opcionalmente, la protrusión puede tener una forma simétrica isotrópica, tal como una bola, de modo que el robot de servicio pueda girar libremente dentro del elemento mecánico portador. Por ejemplo, la protrusión es una bola con conectores eléctricos anulares para transferir señales de sensores, señales de transmisión, energía y similares. Opcionalmente, la protrusión tiene una forma simétrica anisotrópica, tal como un ladrillo con una parte inferior curvada, de modo que el robot de servicio pueda girar libremente solamente en un eje, dentro del elemento mecánico portador y los conectores eléctricos alineados paralelos a un borde curvo. Por ejemplo, un ladrillo con una protrusión con la parte inferior curvada tiene un único eje de rotación para permitir que el robot de servicio se alinee con una superficie en ángulo. Por ejemplo, la protrusión semiesférica tiene conectores eléctricos anulares y un conducto de recepción en el centro de la superficie plana del hemisferio para la transferencia de materiales de servicio, tales como fluidos.
Opcionalmente, se usan señales ópticas para transmitir información, tal como valores de sensores de proximidad, estado del robot y similares, entre el robot de servicio y el robot de transporte. Por ejemplo, un emisor de luz envía luz en pulsos que son captados por sensores ópticos en los elementos coincidentes y traducidos en señales de valor digital. Opcionalmente, la protrusión tiene múltiples conectores radiales y los dos lados de un embudo del elemento mecánico portador se usan para transmitir señales, energía eléctrica y similares. Por ejemplo, se seleccionan dinámicamente dos contactos en la protrusión, cada uno en contacto eléctrico con la mitad del elemento portador, estableciendo de esta manera una conexión de dos hilos que puede usarse para transmitir señales (por ejemplo, por comunicaciones en serie), electricidad y similares.
Además, los elementos de acoplamiento pueden tener características adicionales:
• Los elementos de acoplamiento pueden formar una conexión a través de la cual puede transmitirse combustible o electricidad o energía, con el propósito de recargar uno o más de los robots del paquete. La recarga puede tener lugar en una dirección (de un robot a otros) o en múltiples direcciones (de un robot a otros, de otro robot al primer robot y otros, etc.).
• Los elementos de acoplamiento pueden formar una conexión por la que pueden transferirse materiales usados para dar servicio a las superficies u otros robots (por ejemplo, materiales de limpieza y mantenimiento en forma líquida, gaseosa o sólida).
• Los elementos de acoplamiento pueden formar una conexión eléctrica de manera que los elementos de acoplamiento mejoren las transmisiones y recepciones de radiofrecuencia para uno o más robots en el paquete.
• Los elementos de acoplamiento pueden ser energizados de forma autónoma o pueden ser energizados cuando se conectan a uno o más robots o pueden no requerir energía. Puede tener sensores y actuadores o marcadores activos integrados (tales como luces), que son energizados por la fuente de energía de los elementos de acoplamiento, ya sea en los elementos de acoplamiento o desde los robots conectados. Puede tener uno o más procesadores o controladores de hardware integrados para ejecutar las instrucciones del procesador. Por ejemplo, para llevar a cabo procesos computacionales para controlar el brazo, informar sobre su estado, establecer conexiones con los robots, identificar los robots, etc.
• Los elementos de acoplamiento pueden estar marcados por medios no energizados (imanes, marcadores pasivos, incluidas marcas visuales y superficies reflectantes, RFID) para ayudar a identificar los robots, establecer conexiones con los robots, etc.
• Los elementos de acoplamiento pueden construirse para mejorar mecánicamente y facilitar la formación de una conexión entre robots. Como un ejemplo (aquí, de elementos de acoplamiento en dos partes), la forma física de los elementos de acoplamiento (en el ejemplo, en dos partes), es de manera que la parte del elemento mecánico de brazo en un robot se guía mecánicamente a la posición correcta en la parte del elemento mecánico portador en el otro robot. Alternativamente, en un elemento mecánico de brazo de una única parte, la forma del elemento mecánico de brazo es de manera que el propio robot se guía mecánicamente a la posición correcta como se indicó anteriormente. Esto reduce tanto los choques mecánicos como el control del posicionamiento de los robots en seis grados de libertad de movimiento (tres dimensiones por posición, tres ángulos).
• Los elementos de acoplamiento pueden construirse para reducir pasiva o activamente los impactos cuando los robots se posicionan para formar una conexión.
• La forma física de los elementos de acoplamiento puede ser fija o puede cambiar antes y durante la formación de un paquete y después de que se disuelva un paquete, para facilitar la mejora en el proceso de formación en sí o en el proceso de disolución. Tales cambios pueden afectar la posición y el ángulo entre los robots o entre los robots y las superficies. El cambio puede tener lugar de forma pasiva (por ejemplo, respuestas mecánicas a cambios de presión) o puede controlarse activamente por el brazo o los robots.
Más abajo se proporciona un ejemplo de modalidad de elementos de acoplamiento, para ilustrar las características clave del brazo como se describió anteriormente. Este es un diseño para elementos de acoplamiento en dos partes. Una parte puede unirse a un robot de transporte UAV, capaz de levantar y volar con un robot de limpieza de superficies (UGV). La otra parte puede unirse a un robot de limpieza de superficies, de manera que cuando las dos partes se conectan, el robot de transporte es un robot de transporte, el UGV es un robot de servicio y los dos forman un paquete que puede despegar, volar y aterrizar, juntos.
El procedimiento de captura para este ejemplo, donde el UGV está en una superficie, funciona de la siguiente manera. El UGV se posiciona en la parte superior de la superficie, en un ángulo de manera que la bola está en el cenit (90 grados hacia arriba). El ángulo del brazo se establece para compensar el ángulo de la superficie con el horizonte, un beneficio del elemento mecánico de brazo como se describió anteriormente. El UGV transmite energía al elemento mecánico de brazo unido a él, de modo que la fuente de luz brille en un espectro que pueda ser detectado por las cámaras del UAV. El UAV usa esta luz para identificar la posición aproximada del UGV y se cierne sobre él y ligeramente detrás de él, de manera que la zona de captura, aquí marcada abre está por encima del UGV, pero puede usarse el movimiento hacia adelante del UAV para que la abertura quede por encima de la bola. El UAV puede usar una o más cámaras de cara hacia abajo para identificar la posición de la bola con respecto a la abertura, cuya posición es conocida por el UAV (al preajustar). Esta identificación se realiza al ubicar la fuente de luz en las imágenes que se originan en la cámara que cara hacia abajo.
Luego, el UAV reduce la altitud hasta que se produzca una o más de las siguientes condiciones: (1) los sensores de proximidad detrás de la abertura informan al UAV que la distancia al brazo que sostiene la bola es de manera que la bola puede estar dentro del polígono que define el área de abertura; (2) un proceso computacional puede identificar que la bola, visible en una imagen de una cámara del UAV, está dentro del polígono que define la zona de captura (área de abertura); (3) los sensores de proximidad en el brazo pueden informar al UGV que un objeto está cerca de la bola; (4) una o más imágenes provenientes de una cámara en el UGV y de cara hacia el UAV detectan la presencia del UAV y estiman su posición de manera que la bola está dentro del polígono que define el área de abertura; (5) los sensores magnéticos incorporados ya sea en el elemento mecánico de brazo, el elemento mecánico portador o ambos informan a los robots adjuntos que hay un imán (incorporado, por ejemplo, en la bola o en la abertura) cerca. La comunicación de información de los sensores en los robots y en los elementos de acoplamiento es una ilustración del beneficio de los elementos de acoplamiento.
Una vez que se dan las condiciones adecuadas, el UAV deja de bajar la altitud y se mueve hacia adelante una pequeña distancia, lo suficiente para atrapar la bola dentro del espacio vertical por encima del receptor de la bola. La forma de la abertura guía mecánicamente el brazo que sostiene la bola a la posición correcta. Los sensores de proximidad pueden usarse para verificar que la bola está en su lugar y luego el UAV sube, posiblemente también con algo de movimiento hacia adelante, atrapando la bola y asegurándola en el receptor de la bola. Esto forma una conexión física que tiene algo de flexibilidad durante el vuelo (por ejemplo, para permitir algún movimiento debido a las fuerzas del viento que actúan sobre el UGV), pero aun así puede no permitir que la bola abandone el receptor de la bola y, por tanto, se desconecte.
Un sistema robótico de ejemplo que usa conjuntos de acoplamiento puede componerse por múltiples vehículos no tripulados (en adelante, robots), una o más estaciones de control y una o más estaciones base, que se usan juntas para un destino, tal como el mantenimiento, el servicio y el monitoreo de las superficies de trabajo, tales como superficies de paneles solares y similares. El sistema puede componerse por uno o más robots aéreos (voladores o suspendidos) (en adelante: UAV), capaces de despegar y aterrizar verticalmente, que pueden dar servicio, mantener y/o monitorear las superficies de trabajo. Opcionalmente, el sistema comprende uno o más robots marinos (en adelante: UMV), capaces de moverse sobre el agua y/o bajo el agua. Los UMV también pueden ser capaces de volar. Los UMV pueden ser capaces de mantener, dar servicio y/o monitorear las superficies de trabajo con las que están en contacto en un ambiente marino
El sistema también puede comprender uno o más robots (en adelante: UGVs), incapaces de volar, que pueden mantener, dar servicio y/o monitorear las superficies de trabajo con las que están en contacto. Las estaciones base pueden incluirse en el sistema donde los UAVs, UMVs y UGVs pueden recibir servicio, recargar (abastecer de combustible) y reabastecer según sea necesario. Los UAVs y UMVs pueden tener la capacidad de transferir los UGVs y/o UMVs entre diferentes superficies de trabajo y/o entre una superficie de trabajo dada a una estación base. Los UAVs y UMVs también pueden dar servicio (y/o recargar, reabastecer y similares) a los UGVs y otros UMVs. Cuando así sea, los UAVs, UMVs y UGVs pueden tener opcionalmente mecanismos especializados para este propósito.
La presente invención puede ser un sistema, un método y/o un producto de programs de ordenador. El producto de programs de ordenador puede incluir un medio de almacenamiento legible por ordenador (o medios) que tiene instrucciones de programa legibles por ordenador sobre el mismo para hacer que un procesador lleve a cabo aspectos de la presente invención.
El medio de almacenamiento legible por ordenador puede ser un dispositivo tangible que puede retener y almacenar instrucciones para su uso por un dispositivo de ejecución de instrucciones. El medio de almacenamiento legible por ordenador puede ser, por ejemplo, pero no se limita a, un dispositivo de almacenamiento electrónico, un dispositivo de almacenamiento magnético, un dispositivo de almacenamiento óptico, un dispositivo de almacenamiento electromagnético, un dispositivo de almacenamiento de semiconductores o cualquier combinación adecuada de lo anterior. Una lista no exhaustiva de ejemplos más específicos del medio de almacenamiento legible por ordenador incluye lo siguiente: un disquete de ordenador portátil, un disco duro, una memoria de acceso aleatorio (RAM), una memoria de solo lectura (ROM), una memoria de solo lectura programable y borrable (EPROM o memoria Flash), una memoria estática de acceso aleatorio (SRAM), una memoria de solo lectura de disco compacto portátil (CD-ROM), un disco versátil digital (DVD), un pendrive, un disquete, un dispositivo codificado mecánicamente que tiene instrucciones grabadas en él y cualquier combinación adecuada de los anteriores. Un medio de almacenamiento legible por ordenador, como se usa en la presente descripción, no debe interpretarse como señales transitorias per se, tal como ondas de radio u otras ondas electromagnéticas que se propagan libremente, ondas electromagnéticas que se propagan a través de una guía de ondas u otros medios de transmisión (por ejemplo, pulsos de luz que pasan a través de cable de fibra óptica) o señales eléctricas transmitidas a través de un cable. Mas bien, el medio de almacenamiento legible por ordenador es medio no transitorio (es decir, no volátil).
Las instrucciones de programa legibles por ordenador descritas en la presente descripción pueden descargarse a los respectivos dispositivos informáticos/de procesamiento desde un medio de almacenamiento legible por ordenador o hasta un ordenador externo o dispositivo de almacenamiento externo a través de una red, por ejemplo, Internet, una red de área local, una red de área amplia y/o una red inalámbrica. La red puede comprender cables de transmisión de cobre, fibras de transmisión óptica, transmisión inalámbrica, enrutadores, cortafuegos, conmutadores, ordenadores de puerta de enlace y/o servidores de borde. Una tarjeta adaptadora de red o interfaz de red en cada dispositivo informático/de procesamiento recibe instrucciones de programa legibles por ordenador de la red y reenvía las instrucciones de programa legibles por ordenador para su almacenamiento en un medio de almacenamiento legible por ordenador dentro del dispositivo informático/de procesamiento respectivo.
Las instrucciones de programa legibles por ordenador para llevar a cabo las operaciones de la presente invención pueden ser instrucciones de ensamblador, instrucciones de arquitectura del conjunto de instrucciones (ISA), instrucciones de máquina, instrucciones dependientes de máquina, microcódigo, instrucciones de microprograma, datos de configuración de estado o ya sea código fuente o código objeto escrito en cualquier combinación de uno o más lenguajes de programación, incluido un lenguaje de programación orientado a objetos tal como Smalltalk, C++ o similares y lenguajes de programación procedimental convencionales, tal como el lenguaje de programación "C" o lenguaje de programación similar. Las instrucciones del programa legible por ordenador pueden ejecutarse completamente en el ordenador del usuario, parcialmente en el ordenador del usuario, como un empaque de software independiente, parcialmente en el ordenador del usuario y parcialmente en un ordenador remoto o completamente en el ordenador o servidor remoto. En este último escenario, el ordenador remoto puede conectarse al ordenador del usuario a través de cualquier tipo de red, que incluye una red de área local (LAN) o una red de área amplia (WAN) o la conexión puede hacerse a un ordenador externo (por ejemplo, a través de Internet mediante el uso de un Proveedor de Servicios de Internet). En algunas modalidades, los circuitos electrónicos que incluyen, por ejemplo, circuitos lógicos programables, matrices de puertas lógicas programable en campo (FPGA) o matrices lógicas programables (PLA) pueden ejecutar las instrucciones de programa legibles por ordenador al utilizar información de estado de las instrucciones de programa legibles por ordenador para personalizar los circuitos electrónicos, para realizar aspectos de la presente invención.
Los aspectos de la presente invención se describen en la presente descripción con respecto a las ilustraciones del diagrama de flujo y/o los diagramas de bloques de métodos, aparatos (sistemas) y productos de programas de ordenadores de acuerdo con las modalidades de la invención. Se entenderá que cada bloque de las ilustraciones del diagrama de flujo y/o los diagramas de bloque y las combinaciones de bloques en las ilustraciones del diagrama de flujo y/o los diagramas de bloque, pueden implementarse mediante instrucciones de programa legibles por ordenador.
Estas instrucciones de programa legibles por ordenador pueden proporcionarse a un procesador de un ordenador de propósito general, ordenador de propósito especial u otro aparato de procesamiento de datos programable para producir una máquina, de manera que las instrucciones, que se ejecutan a través del procesador del ordenador u otro aparato de procesamiento de datos programable, crear medios para implementar las funciones/actos especificados en el diagrama de flujo y/o bloque o bloques del diagrama de bloques. Estas instrucciones de programa legibles por ordenador también pueden almacenarse en un medio de almacenamiento legible por ordenador que puede dirigir un ordenador, un aparato de procesamiento de datos programable y/u otros dispositivos para que funcionen de una manera particular, de manera que el medio de almacenamiento legible por ordenador tenga instrucciones almacenadas en el mismo comprende un artículo de fabricación que incluye instrucciones que implementan aspectos de la función/acto especificados en el diagrama de flujo y/o bloque o bloques del diagrama de bloques.
Las instrucciones del programa legible por ordenador también pueden cargarse en un ordenador, otro aparato de procesamiento de datos programable u otro dispositivo para hacer que se realicen una serie de etapas operativos en el ordenador, otro aparato programable u otro dispositivo para producir un proceso implementado por ordenador, de manera que las instrucciones que se ejecutan en el ordenador, otro aparato programable u otro dispositivo implementan las funciones/actos especificados en el diagrama de flujo y/o bloque o bloques del diagrama de bloques.
El diagrama de flujo y los diagramas de bloques en las figuras ilustran la arquitectura, la funcionalidad y la operación de posibles implementaciones de sistemas, métodos y productos de programas de ordenadores de acuerdo con diversas modalidades de la presente invención. Con respecto a esto, cada bloque en el diagrama de flujo o en los diagramas de bloques puede representar un módulo, segmento o porción de instrucciones, que comprende una o más instrucciones ejecutables para implementar la(s) función(es) lógica(s) especificada(s). En algunas implementaciones alternativas, las funciones indicadas en el bloque pueden producirse fuera del orden indicado en las figuras. Por ejemplo, dos bloques mostrados en sucesión pueden, de hecho, ejecutarse sustancialmente de forma simultánea o los bloques pueden algunas veces ejecutarse en el orden inverso, dependiendo de la funcionalidad involucrada. También se observará que cada bloque de los diagramas de bloques y/o la ilustración del diagrama de flujo y las combinaciones de los bloques en los diagramas de bloques y/o la ilustración del diagrama de flujo, pueden implementarse mediante sistemas basados en hardware de propósito especial que realizan las funciones o actos especificados o llevar a cabo combinaciones de hardware para propósitos especiales e instrucciones informáticas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un método para interacciones autónomas entre robots, que comprende:
Recibir (201), por un robot de transporte (102), una solicitud para transportar un robot de servicio (101); calcular automáticamente (202) una ubicación del robot de servicio;
mover automáticamente (203) el robot de transporte a la ubicación del robot de servicio;
enviar automáticamente una señal de ubicación (204) desde el robot de servicio hasta el robot de transporte mediante el uso de un emisor de señales de ubicación incorporado en un elemento mecánico (101A) unido al robot de servicio, en donde dicha señal de ubicación se recibe por un sensor (101C) de dicho robot de transporte;
caracterizado por:
acoplar automáticamente (205), mediante el uso de la señal de ubicación, el elemento mecánico a un elemento portador (102C) unido al robot de transporte, en donde dicho elemento mecánico y dicho elemento portador se adaptan cada uno para transferir valores medidos recolectados por los sensores en dicho robot de servicio a dicho robot de transporte; y
transportar automáticamente (206) el robot de servicio por el robot de transporte a una nueva ubicación, en donde dicho transportación se basa, al menos en parte, en dichos valores medidos.
2. El método de la reivindicación 1
en donde la nueva ubicación es determinada automáticamente por:
localizar automáticamente una región de la nueva ubicación;
mover automáticamente el robot de transporte con el robot de servicio acoplado a la región;
recibir automáticamente dichos valores medidos para ubicar la nueva ubicación dentro de la región; y mover automáticamente el robot de transporte a la ubicación mediante el uso de los valores medidos.
3. El método de la reivindicación 2, en donde al menos uno de la ubicación y la nueva ubicación son superficies de trabajo seleccionadas del grupo que consiste en: paneles solares, cascos de barcos, cascos de aviones, cascos de vehículos, ventanas de edificios, espejos de plantas de energía solar concentrada y aspas de turbinas y en donde el método comprende además que el robot de transporte da servicio a al menos una de las superficies de trabajo.
4. El método de la reivindicación 3, que comprende además orientar automáticamente el robot de servicio en paralelo a al menos una de las superficies de trabajo a las que se va a dar servicio antes de la liberación automática, en donde el elemento mecánico comprende al menos dos partes y en donde la orientación se realiza por la articulación automática de al menos dos partes,
en donde la articulación es al menos uno del grupo que consiste en
(i) una articulación activa guiada en tiempo real por las instrucciones del controlador,
(ii) una articulación fija para un ángulo de superficie preconfigurado, y
(iii) una articulación pasiva preconfigurada para un intervalo de ángulos de superficie, en donde la articulación pasiva comprende una junta de articulación que comprende un elemento de ángulo fijo y un elemento de ángulo flexible.
5. El método de la reivindicación 1, que comprende además:
localizar automáticamente una región del robot de servicio por el robot de transporte; y
mover automáticamente el robot de transporte a la región del robot de servicio.
6. El método de la reivindicación 1, en donde el elemento mecánico se une al robot de transporte y el elemento portador se une al robot de servicio.
7. El método de la reivindicación 1, en donde la señal de ubicación comprende un patrón de identificación.
8. El método de la reivindicación 1, que comprende además transferir de al menos una de las señales eléctricas, energía y materiales de servicio entre el robot de transporte y el robot de servicio.
9. El método de la reivindicación 1, que comprende además recibir automáticamente una solicitud de entrega para el robot de servicio, en donde la solicitud de entrega comprende al menos una de una ubicación y una región.
10. Un sistema de robot (100) que comprende:
al menos un robot de servicio (101) que comprende un elemento mecánico, en donde el elemento mecánico (101A) comprende un emisor de señales de ubicación (101B) y uno o más sensores (101C) para recolectar valores medidos; y
caracterizado porque comprende además:
al menos un robot de transporte (102) configurado para recibir automáticamente una solicitud para transportar el al menos un robot de servicio, en donde cada uno del al menos un robot de transporte comprende:
(a) un elemento portador (102C) configurado para acoplarse automáticamente con el elemento mecánico, en donde dicho elemento mecánico y dicho elemento portador se adaptan cada uno para transferir automáticamente dichos valores medidos entre dicho robot de transporte y dicho robot de servicio;
(b) un sensor (102A) configurado para recibir automáticamente una señal de ubicación desde el emisor de señales de ubicación;
(c) un motor (102D) configurado para mover automáticamente al menos un robot de transporte desde una ubicación hasta una nueva ubicación;
(d) al menos un procesador de hardware; y
(e) al menos una unidad de almacenamiento que comprende instrucciones de procesador codificadas en ella, las instrucciones de procesador ejecutables por dicho al menos un procesador de hardware para provocar dicho acoplamiento automático, dicha transferencia automática, dicho recibo automático y dicho movimiento automático.
11. El sistema de robot de acuerdo con la reivindicación 10, en donde las instrucciones del procesador son además ejecutables por dicho al menos un procesador de hardware para:
recibir una solicitud para transportar el al menos un robot de servicio;
calcular una ubicación del al menos un robot de servicio;
mover el al menos un robot de transporte a la ubicación del al menos un robot de servicio;
acoplar mecánicamente el elemento mecánico al elemento portador mediante el uso de la señal de ubicación;
transportar el al menos un robot de servicio por el al menos un robot de transporte a una nueva ubicación, en donde dicha transportación se basa, al menos en parte, en dichos valores medidos; y liberar el elemento mecánico del elemento portador por el al menos un robot de transporte.
12. El sistema de robot de acuerdo con la reivindicación 11, en donde las instrucciones del procesador son además ejecutables por dicho al menos un procesador de hardware para:
localizar automáticamente una región del al menos un robot de servicio por el al menos un robot de transporte; y
mover automáticamente el al menos un robot de transporte a la región del al menos un robot de servicio, en donde la nueva ubicación es determinada por:
localizar automáticamente una región de la nueva ubicación;
mover automáticamente el al menos un robot de transporte con el al menos un robot de servicio acoplado a la región;
recibir automáticamente dichos valores medidos para ubicar la nueva ubicación dentro de la región; y mover automáticamente el al menos un robot de transporte a la ubicación mediante el uso de los valores medidos.
13. El sistema de robot de acuerdo con la reivindicación 11, en donde al menos uno de la ubicación y la nueva ubicación son superficies de trabajo seleccionadas del grupo que consiste en: paneles solares, cascos de barcos, cascos de aviones, cascos de vehículos, ventanas de edificios, espejos de plantas de energía solar concentrada y aspas de turbinas.
14. El sistema de robot de acuerdo con la reivindicación 13, en donde las instrucciones del procesador son además ejecutables por dicho al menos un procesador de hardware para orientar automáticamente el robot de servicio paralelo a al menos una de las superficies de trabajo a las que se va a dar servicio antes de la liberación.
15. El sistema de robot de acuerdo con la reivindicación 14, en donde:
el elemento mecánico se une al robot de transporte y el elemento portador se une al robot de servicio; o la señal de ubicación comprende un patrón de identificación; o
el elemento mecánico y el elemento portador se adaptan para transferir de al menos una de señales eléctricas, energía y materiales de servicio entre el robot de transporte y el robot de servicio.
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