ES3037318T3

ES3037318T3 - Automatically moving soil processing device with a map of the area

Info

Publication number: ES3037318T3
Application number: ES21176807T
Authority: ES
Inventors: Ralf Eickenberg; Andres Sauerwald
Original assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Current assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2021-05-31
Publication date: 2025-09-30
Anticipated expiration: 2041-05-31
Also published as: CN113759895A; US20210373564A1; EP3918968C0; EP3918968A1; EP3918968B1; DE102020114660A1

Abstract

Implemento autopropulsado para la labranza (1) que comprende un dispositivo de accionamiento (2) para su autopropulsión en un entorno, un dispositivo de almacenamiento de energía (3), un dispositivo de almacenamiento de datos (5) que comprende un mapa (4) del entorno y un dispositivo de navegación (6) para la navegación y autolocalización del implemento (1) en el entorno mediante el mapa (4). Este mapa (4) comprende subáreas del entorno (7, 8, 9, 10). Para mejorar la eficiencia y la vida útil del dispositivo de almacenamiento de energía (3), se propone que el mapa (4) del entorno incluya un indicador de energía (11) para al menos dos subáreas del entorno (7, 8, 9, 10), que indica la cantidad de energía que el implemento (1) requerirá para labrar la tierra en la subárea correspondiente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de tratamiento de suelos que se desplaza de forma autónoma con un mapa del entorno

Campo de la técnica

La invención se refiere a un dispositivo de tratamiento de suelos que se desplaza de forma autónoma, que comprende una unidad de accionamiento para el desplazamiento autónomo del dispositivo dentro de un entorno, un acumulador de energía, una memoria de datos que contiene un mapa del entorno, y un sistema de navegación para la navegación y auto-localización del dispositivo dentro del entorno en función del mapa del entorno, donde dicho mapa presenta subáreas del entorno.

Asimismo, la invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de dicho dispositivo de tratamiento de suelos.

Estado de la técnica

Los dispositivos de tratamiento de suelos del tipo mencionado anteriormente son suficientemente conocidos en el estado de la técnica. Estos pueden ser, por ejemplo, robots de tratamiento de suelos como robots de limpieza, robots cortacésped, robots pulidores, robots de lijado, robots abrillantadores u otros similares. Un dispositivo de tratamiento de suelos suele incluir al menos un elemento de tratamiento de suelos, que se utiliza para la actividad de tratamiento del suelo del dispositivo, por ejemplo, un elemento de limpieza como un cepillo o un elemento de fregado, un elemento de pulido, un elemento de lijado, una herramienta de corte o similares. Es conocido equipar dispositivos de tratamiento de suelos de este tipo con un sistema de navegación diseñado para navegar y localizar el dispositivo dentro de un entorno. Para ello, el dispositivo accede a un mapa del entorno, que puede ser generado por el propio dispositivo. A tal efecto, el dispositivo de tratamiento de suelos puede utilizar un procedimiento denominado SLAM (Localización y Mapeo Simultáneos). Durante una actividad de tratamiento de suelos, el dispositivo de tratamiento de suelos puede determinar su propia posición dentro del mapa del entorno y seguir una trayectoria de movimiento. Asimismo, es conocido registrar en el mapa del entorno qué subáreas del entorno se abordan a lo largo de una ruta de tratamiento.

Además, se sabe que la unidad de control y evaluación del dispositivo de tratamiento de suelos gestiona la actividad o actividades de tratamiento del suelo en función de un programa de tratamiento de suelos planificado previamente, en el cual se prevén, por ejemplo, múltiples actividades de tratamiento de suelos en varias subáreas del entorno, que el dispositivo de tratamiento de suelos ejecuta sucesivamente en el tiempo. Para el suministro de energía a los consumidores del dispositivo de tratamiento de suelos, como por ejemplo los motores de una unidad de accionamiento y/o de un elemento de tratamiento de suelos, el dispositivo de tratamiento de suelos suele disponer de un acumulador de energía, en particular una batería recargable, que puede recargarse mediante un dispositivo de carga. Con este fin, el dispositivo de tratamiento de suelos puede acoplarse de forma autónoma al dispositivo de carga, por ejemplo, a un dispositivo de carga integrado en una estación de servicio para dicho dispositivo. Alternativamente, un usuario puede conectar manualmente el dispositivo de tratamiento de suelos y/o su acumulador de energía con el dispositivo de carga.

Para ejecutar de forma lo más eficiente posible una pluralidad de actividades de tratamiento de suelos dentro del entorno, se conocen diversas estrategias de navegación del dispositivo de tratamiento de suelos. Una estrategia prevé controlar el dispositivo de tratamiento de suelos de tal manera que se utilice una cantidad de energía disponible en el acumulador de energía para tratar la mayor superficie posible del entorno, idealmente el 100 por ciento de todas las subáreas del entorno que deben ser tratadas. Alternativamente, puede preverse realizar el tratamiento del entorno en el menor tiempo posible.

Una desventaja de las estrategias de tratamiento de suelos conocidas hasta ahora es que la extracción de energía del acumulador para las actividades de tratamiento de suelos no está adaptada a las propiedades electroquímicas del acumulador, lo que puede provocar una reducción no deseada de la vida útil del acumulador y/o un uso subóptimo de su capacidad máxima disponible.

Se conoce por el documento KR 2020/0002747 A un dispositivo de tratamiento de suelos que se desplaza de forma autónoma, el cual está diseñado para comunicarse con aparatos eléctricos situados en una vivienda, como un sistema de aire acondicionado, un refrigerador, etc. Asimismo, se prevé un dispositivo de supervisión doméstica que recibe información tanto del dispositivo de tratamiento de suelos que se desplaza de forma autónoma como de los aparatos eléctricos, y que puede controlar el consumo energético de dichos aparatos eléctricos en función de esta información. En cuanto al contenido de este documento, también se hace referencia a la publicación US 2014/0324271 A1.

Sumario de la invención

Partiendo del estado de la técnica anteriormente mencionado, la invención tiene por objeto proporcionar un dispositivo de tratamiento de suelos que se desplaza de forma autónoma, así como un procedimiento para su funcionamiento, que tenga en cuenta las propiedades electroquímicas de los acumuladores, en particular de las baterías de iones de litio, con el fin de mejorar especialmente la vida útil del acumulador de energía y/o la capacidad máxima de almacenamiento de energía disponible.

Para resolver la tarea anteriormente mencionada, se propone que el mapa del entorno del dispositivo de tratamiento de suelos incluya, para al menos dos subáreas del entorno, una indicación de energía que especifique la cantidad de energía que el dispositivo de tratamiento de suelos necesitará para el tratamiento del suelo en cada una de dichas subáreas, y que se prevea una unidad de control y evaluación configurada para acceder al mapa del entorno, comparar entre sí las cantidades de energía almacenadas y, en función de dichas cantidades, establecer un orden en el que las subáreas del entorno serán tratadas sucesivamente en el tiempo.

Según la invención, en el mapa del entorno —en particular, en un mapa persistente del entorno del dispositivo de tratamiento de suelos— se almacenan ahora informaciones que indican la cantidad de energía necesaria para llevar a cabo el tratamiento del suelo en la subárea del entorno correspondiente mediante el dispositivo de tratamiento de suelos. La indicación de energía puede almacenarse directamente en el mapa del entorno, en asociación con la subárea correspondiente del entorno, o bien estar vinculada al mapa del entorno, de modo que el almacenamiento de la indicación de energía se realice en un archivo distinto del mapa del entorno. La cantidad de energía necesaria para el tratamiento del suelo en la subárea correspondiente del entorno está relacionada con una actividad de tratamiento de suelos definida de un dispositivo de tratamiento de suelos específico, siendo dicha actividad definida, por ejemplo, una actividad estándar de tratamiento de suelos que el dispositivo ejecuta automáticamente de forma predeterminada en ausencia de una selección específica por parte del usuario. Una actividad estándar de tratamiento de suelos puede, en relación con un dispositivo de tratamiento de suelos diseñado como aspiradora, consistir, por ejemplo, en una actividad de limpieza por aspiración con un nivel de potencia preestablecido, concretamente un nivel de succión y, en su caso, una velocidad de rotación de un elemento de limpieza. Asimismo, puede preverse que, para cada subárea del entorno, se almacenen varias indicaciones de energía, las cuales se refieren a diferentes actividades de tratamiento de suelos, por ejemplo, actividades con distintas intensidades de tratamiento o actividades que se ejecutan mediante diferentes elementos de limpieza del mismo dispositivo de tratamiento de suelos. Dichas indicaciones de energía pueden almacenarse, en función de la actividad, por ejemplo en una tabla, la cual está vinculada al mapa del entorno y/o a la subárea correspondiente del entorno. A partir del mapa del entorno provisto con indicaciones de energía, una unidad de control y evaluación del dispositivo de tratamiento de suelos puede prever, por ejemplo, una subárea del entorno como lugar de tratamiento, que resulte especialmente ventajosa en función de los parámetros actuales del estado del acumulador de energía. De manera preferente, puede preverse que una subárea del entorno que requiera una cantidad relativamente grande de energía para la ejecución óptima de la actividad de tratamiento de suelos definida, sea tratada en el marco de la próxima actividad de tratamiento de suelos. Mediante la extracción de una cantidad relativamente grande de energía, un acumulador de energía que se encuentra en estado frío puede calentarse de forma ventajosa. Este planteamiento se basa en la premisa de que el acumulador de energía debe someterse a una carga lo más intensa posible al inicio de una operación de trabajo, con el fin de que el acumulador se caliente rápidamente y así disminuya su resistencia interna específica. Mediante la selección de una subárea del entorno especialmente intensiva en consumo energético, el acumulador de energía puede pasar rápidamente de un estado frío a un estado calentado, lo que permite lograr una entrega de energía eficiente. Por supuesto, también debe garantizarse que el acumulador de energía no se caliente por encima de una temperatura máxima determinada, ya que ello podría afectar negativamente a la vida útil y a la calidad del acumulador de energía.

En particular, puede preverse que la cantidad de energía se determine en función del tipo de suelo presente en la subárea correspondiente del entorno y/o que dicha cantidad de energía se determine en función de una cantidad de energía empíricamente determinada para el tratamiento de dicha subárea del entorno. Según una primera ejecución, puede calcularse una cantidad característica de energía que normalmente se requiere para llevar a cabo una actividad estándar de tratamiento de suelos sobre un tipo específico de suelo. El tipo de suelo puede clasificarse en una de varias categorías, por ejemplo, en suelos duros y suelos con alfombra, siendo posibles otras subclasificaciones adicionales. Las subcategorías de suelos duros incluyen, por ejemplo, suelos de baldosas, suelos de madera, suelos de PVC y otros tipos similares. Los suelos con alfombra o moqueta pueden clasificarse en alfombras de pelo largo, alfombras de pelo corto y otras variantes. La cantidad de energía dependiente del tipo de suelo se refiere, por un lado, a una subárea específica del entorno, en particular a su superficie, y por otro, a una actividad de tratamiento de suelos definida, para cuya ejecución se requiere dicha cantidad de energía. La actividad de tratamiento de suelos puede definirse mediante una intensidad determinada de tratamiento, mediante un parámetro de tratamiento ajustado en el dispositivo de tratamiento de suelos — en particular, niveles de potencia específicos de los elementos de tratamiento de suelos y/o de los dispositivos de accionamiento, o mediante otros parámetros del dispositivo de tratamiento de suelos. Además, la cantidad de energía puede determinarse adicional o alternativamente de forma empírica. La cantidad de energía determinada empíricamente se obtiene preferentemente a partir de un historial de actividades de tratamiento de suelos del dispositivo de tratamiento de suelos. En particular, pueden promediarse varias cantidades de energía obtenidas del historial de tratamiento de suelos del dispositivo, con el fin de definir un valor medio característico de la cantidad de energía necesaria para una actividad de tratamiento de suelos definida.

Asimismo, se propone que el mapa del entorno incluya una indicación del tipo de suelo presente en la subárea correspondiente del entorno, siendo dicho tipo de suelo seleccionado, en particular, entre suelo duro, moqueta de pelo corto o moqueta de pelo largo. En el mapa del entorno, o alternativamente vinculado al mapa del entorno, se almacenan indicaciones del tipo de suelo que identifican las subáreas del entorno cuya tratamiento del suelo requiere una cantidad determinada de energía. Entre los tipos de suelo especialmente intensivos en consumo energético se encuentran, por ejemplo, los suelos con alfombra, en contraste con los suelos duros. En este contexto, el tratamiento de suelos de una moqueta de pelo largo requiere una mayor cantidad de energía que el tratamiento de una moqueta de pelo corto. En el caso de que el dispositivo de tratamiento de suelos sea, por ejemplo, un robot cortacésped, el tipo de suelo puede diferenciarse según la altura del césped a cortar y/o según su composición de distintas especies de hierba, que requieren cantidades de energía diferentes para el corte. Asimismo, pueden definirse indicaciones del tipo de suelo que sean relevantes, por ejemplo, para un dispositivo de pulido o abrillantado, donde los tipos de suelo pueden caracterizarse, por ejemplo, por la resistencia mecánica generada por la superficie. Las indicaciones del tipo de suelo almacenadas en el mapa del entorno permiten que una unidad de control y evaluación del dispositivo de tratamiento de suelos determine rápidamente la cantidad de energía necesaria para tratar una subárea específica del entorno.

Asimismo, se propone que el mapa del entorno indique, para cada subárea correspondiente, una cantidad característica de energía por unidad de superficie necesaria para el tratamiento del suelo. Según esta configuración, puede calcularse previamente, para cada subárea del entorno, una cantidad característica de energía por unidad de superficie, que se determina preferentemente en función de parámetros definidos de tratamiento de suelos, por ejemplo, para una actividad estándar de tratamiento de suelos así definida. En ese caso, ya no es necesario que una unidad de control y evaluación del dispositivo de tratamiento de suelos calcule ad hoc, antes del inicio de una próxima actividad de tratamiento, la cantidad de energía necesaria a partir de una indicación del tipo de suelo. Más bien, puede determinarse directamente la cantidad de energía necesaria para una actividad de tratamiento de suelos definida, a partir de la cantidad característica de energía por unidad de superficie y del tamaño conocido de la subárea del entorno a tratar. La actividad de tratamiento de suelos definida se basa en parámetros predefinidos, que corresponden, por ejemplo, a una velocidad de desplazamiento específica del dispositivo de tratamiento de suelos durante la actividad, a una intensidad determinada de tratamiento de suelos, y, en su caso, a otros parámetros adicionales. A partir del mapa del entorno y de las cantidades características de energía por unidad de superficie almacenadas en él, puede identificarse directamente qué subáreas del entorno son relativamente intensivas en consumo energético, y cuáles, en cambio, requieren una menor cantidad de energía por unidad de superficie para el tratamiento de suelos.

El dispositivo de tratamiento de suelos está provisto de una unidad de control y evaluación que está configurada para acceder al mapa del entorno, comparar entre sí las cantidades de energía almacenadas y, en función de dichas cantidades de energía, establecer un orden en el que las subáreas del entorno serán tratadas de forma secuencial en el tiempo. La unidad de control y evaluación establece así un orden de tratamiento para varias subáreas del entorno. Este orden de tratamiento comprende una pluralidad de actividades de tratamiento de suelos, que deben ejecutarse en varias subáreas del entorno de forma secuencial en el tiempo. La secuencia temporal de las actividades de tratamiento de suelos se establece según reglas predefinidas, que dependen de las cantidades de energía almacenadas en el mapa del entorno, necesarias para el tratamiento de las respectivas subáreas del entorno. La regla para determinar el orden tiene en cuenta el valor de las cantidades de energía, de modo que las subáreas del entorno con alta demanda energética se traten en momentos distintos dentro de la secuencia de tratamiento, en comparación con las subáreas de baja demanda energética.

En ese contexto se propone que la unidad de control y evaluación esté configurada para establecer el orden de tratamiento de modo que una primera subárea del entorno, cuya labor de tratamiento requiere una primera cantidad de energía mayor, sea tratada antes que una segunda subárea del entorno, cuya labor de tratamiento requiere una segunda cantidad de energía menor en comparación con la primera. Mediante esta regla de planificación para la secuencia de actividades de tratamiento de suelos en varias subáreas del entorno, se tiene en cuenta que el acumulador de energía del dispositivo de tratamiento de suelos debe ser sometido a una carga lo más elevada posible al inicio de dicha secuencia, con el fin de que el acumulador se caliente rápidamente y alcance su temperatura de funcionamiento. Gracias a este pico inicial de extracción de energía, se reduce la resistencia interna del acumulador, lo que contribuye a preservar su integridad y a prolongar su vida útil. Las subáreas del entorno que requieren una cantidad relativamente baja de energía se tratan preferentemente al final de la secuencia definida, mientras que aquellas subáreas cuya actividad de tratamiento de suelos requiere una cantidad relativamente alta de energía se tratan primero. Las subáreas del entorno se tratan, por tanto, en orden descendente según la cantidad de energía requerida. Después de las primeras actividades de tratamiento de suelos, el acumulador de energía ya está precalentado, lo que permite que las subáreas restantes del entorno se limpien de manera eficiente al ejecutar la secuencia de tratamiento de suelos definida. El tratamiento de las subáreas de baja demanda energética al final de la secuencia definida provoca, además, que el acumulador de energía se enfríe ligeramente — en relación con el máximo energético alcanzado durante la secuencia definida — iniciando tempranamente la fase de enfriamiento del acumulador antes de, por ejemplo, su próxima recarga. Esto protege adicionalmente el acumulador de energía. Además, gracias a esta medida, el acumulador de energía está disponible rápidamente para una nueva operación de trabajo.

De manera ventajosa, se propone que la unidad de control y evaluación esté configurada para distribuir una cantidad total de energía almacenada en el acumulador de energía entre varias subáreas del entorno de modo que las subáreas del entorno que requieren mayor cantidad de energía para su tratamiento se procesan primero, y las subáreas que requieren menos energía se procesan posteriormente, en orden descendente según la cantidad de energía necesaria, hasta que la cantidad total de energía almacenada se haya distribuido por completo. Al establecer la secuencia de tratamiento, la unidad de control y evaluación puede tener en cuenta la cantidad total de energía disponible, de modo que, si es necesario, puedan ajustarse los parámetros de tratamiento de suelos y/o los parámetros del dispositivo para una o varias subáreas del entorno, y que la cantidad total de energía disponible sea preferentemente suficiente para tratar completamente todas las subáreas del entorno según la secuencia planificada. Esta variante se recomienda especialmente en aquellos casos en los que, para una subárea del entorno, se han definido varias cantidades alternativas de energía, correspondientes a diferentes parámetros alternativos de tratamiento de suelos. La unidad de control y evaluación puede seleccionar, entre estos parámetros de tratamiento de suelos, aquellos que permitan ejecutar completamente la secuencia de actividades de tratamiento de suelos, y que se ajusten a la cantidad total de energía almacenada en el acumulador.

Además, se puede prever que el dispositivo de tratamiento de suelos comprenda un sensor de obstáculos para la detección de características del entorno y/o un sistema de generación de mapas para la creación del mapa del entorno a partir de dichas características, y/o un sensor de tipo de suelo configurado para determinar el tipo de suelo presente en una subárea del entorno. En ese caso, el dispositivo de tratamiento de suelos dispone de una o varias unidades propias de detección, capaces de detectar parámetros que son adecuados para la creación del mapa del entorno, así como para el almacenamiento de información adicional en dicho mapa o para su vinculación con información adicional. Por ejemplo, el dispositivo de tratamiento de suelos puede estar provisto de un sensor de obstáculos, que está diseñado para detectar la presencia de obstáculos en el entorno y, preferentemente, también para determinar su posición absoluta en el entorno o su posición relativa respecto al lugar donde se encuentra el dispositivo de tratamiento de suelos. Sobre esta base, una unidad de generación de mapas integrada en el dispositivo de tratamiento de suelos puede crear por sí misma un mapa del entorno. Ya no es necesario utilizar sensores de obstáculos externos en el entorno ni encargar la creación del mapa del entorno a una unidad externa. El sensor de obstáculos puede consistir, por ejemplo, en un dispositivo de medición de distancias integrado en el dispositivo de tratamiento de suelos, que mide las distancias a los obstáculos presentes en el entorno. Dicho dispositivo de medición de distancias utiliza preferentemente métodos ópticos de medición. En particular, puede emplearse una medición láser que determine las distancias a los obstáculos alrededor del dispositivo de tratamiento de suelos. De forma especialmente preferente, se utiliza una unidad de medición por triangulación láser. Además, el dispositivo de tratamiento de suelos puede estar provisto, según lo propuesto, de un sensor de tipo de suelo, que detecta y reconoce el tipo de suelo presente en las subáreas del entorno. Este sensor de tipo de suelo puede, por ejemplo, identificar si el suelo de una subárea corresponde a un suelo duro o a un suelo con alfombra. El sensor de tipo de suelo puede distinguir los tipos de suelo en subgrupos de suelos duros y suelos con alfombra, por ejemplo, moqueta de pelo corto, moqueta de pelo largo, suelo de baldosas, suelo de madera, entre otros. El tipo de suelo puede determinarse mediante técnicas de procesamiento de imágenes, siendo el sensor de tipo de suelo una cámara, por ejemplo, que captura imágenes de la superficie del suelo a tratar en el entorno. Las imágenes captadas por la cámara pueden compararse con referencias de tipos de suelo almacenadas en una memoria, de modo que el tipo de suelo de una subárea del entorno se reconoce cuando coincide con una referencia previamente definida. Además, el tipo de suelo puede determinarse también mediante mediciones de reflexión, teniendo en cuenta que las alfombras y moquetas presentan un grado de reflexión menor en comparación con los suelos duros. Asimismo, el tipo de suelo puede detectarse de forma táctil, por ejemplo, evaluando la propiedad de hundimiento de un sensor en el material del suelo.

Además del dispositivo de tratamiento de suelos descrito anteriormente, la invención propone también un procedimiento para el funcionamiento de dicho dispositivo, en el cual se almacena una indicación, para al menos dos subáreas del entorno en el mapa correspondiente, que especifica la cantidad de energía que el dispositivo de tratamiento de suelos requerirá para tratar cada subárea. Las características y ventajas previamente descritas en relación con el dispositivo de tratamiento de suelos se aplican de manera correspondiente al procedimiento propuesto por la invención. Para evitar repeticiones, se hace referencia, en el contexto del procedimiento, a las exposiciones anteriores.

En particular, puede preverse para la ejecución del procedimiento que una unidad de control y evaluación del dispositivo de tratamiento de suelos acceda al mapa del entorno, compare las cantidades de energía almacenadas y, en función de dichas cantidades, establezca una secuencia en la que las subáreas del entorno se tratarán de forma secuencial en el tiempo. En particular, puede establecerse el orden de tratamiento de modo que una primera subárea del entorno, cuya labor de tratamiento requiera una primera cantidad de energía mayor, sea tratada antes que una segunda subárea del entorno, cuya labor de tratamiento requiera una segunda cantidad de energía menor en comparación con la primera. En general, se prefiere tratar primero las subáreas del entorno con mayor demanda energética dentro de la secuencia definida, con el fin de someter el acumulador de energía — preferentemente una batería recargable— a una carga lo más intensa posible al inicio de la secuencia de actividades de tratamiento de suelos, para precalentar el acumulador y llevarlo así a su temperatura de funcionamiento. Esto prolonga especialmente la vida útil del acumulador de energía y garantiza una provisión eficiente de energía para los consumidores del dispositivo de tratamiento de suelos. A diferencia de las estrategias conocidas en el estado de la técnica para ejecutar múltiples actividades de tratamiento de suelos, el dispositivo no se dirige primero a la subárea del entorno más cercana a su posición actual para realizar allí una actividad de tratamiento, sino que se desplaza dentro del entorno hacia aquella subárea que requiere una cantidad de energía relativamente alta o la más alta para el tratamiento de suelos. Una subárea del entorno de este tipo puede estar alejada del lugar actual donde se encuentra el dispositivo de tratamiento de suelos y no ser contigua a él, de modo que el dispositivo debe atravesar otras subáreas del entorno que no están previstas para ser tratadas en ese momento, con el fin de llegar a la subárea que debe tratarse primero.

Breve descripción de los dibujos

La invención se explica con más detalle a continuación con referencia a ejemplos de realización. Muestran:

Fig. 1: un dispositivo de tratamiento de suelos según la invención

Fig. 2: un mapa del entorno que representa una pluralidad de subáreas del entorno

Fig. 3: una tabla con parámetros de las subáreas del entorno, así como una secuencia de tratamiento de dichas subáreas a lo largo de una ruta de desplazamiento

Fig. 4: el mapa del entorno con una ruta de desplazamiento para el dispositivo de tratamiento de suelos

Descripción de las formas de realización

La Figura 1 muestra, en primer lugar, un dispositivo de tratamiento de suelos (1) auto-propulsado, ejemplarmente configurado como un robot de limpieza. El dispositivo de tratamiento de suelos (1) está provisto de una unidad de propulsión (2), en forma de ruedas accionadas por un motor eléctrico (no representado). El motor eléctrico, así como otros consumidores eléctricos del dispositivo de tratamiento de suelos (1), son alimentados por un acumulador de energía (3). El acumulador de energía (3) consiste preferentemente en una batería recargable. Además, el dispositivo de tratamiento de suelos (1) está provisto de un sensor de obstáculos (14), diseñado para medir distancias a los objetos presentes en el entorno del dispositivo (1). El sensor de obstáculos (14) consiste, por ejemplo, en un dispositivo óptico de medición de distancias, configurado como una unidad de medición por triangulación láser. El sensor de obstáculos (14) emite un haz láser rotativo, que incide sobre los objetos presentes en el entorno y se refleja en ellos. Usando la radiación reflejada, puede determinarse la distancia entre el dispositivo de tratamiento de suelos (1) y los objetos detectados. Las señales de detección del sensor de obstáculos (14) se utilizan para generar un mapa del entorno (4) — representado ejemplarmente en la Figura 2 — que incluye, además del plano básico del entorno, la posición de objetos dentro de varias subáreas del entorno (7, 8, 9, 10). El mapa del entorno (4) está almacenado en una memoria de datos (5) del dispositivo de tratamiento de suelos (1) y es utilizado por una unidad de navegación (6) para planificar una ruta de desplazamiento (19) del dispositivo (1) — véase Figura 4 — a través de una o varias subáreas del entorno (7, 8, 9, 10). La ruta de desplazamiento (19) se establece con el fin de que el dispositivo de tratamiento de suelos (1) pueda ejecutar múltiples actividades de tratamiento de suelos dentro del entorno, en particular siguiendo una secuencia definida en términos de tiempo y ubicación, que permita un tratamiento eficiente de varias subáreas del entorno (7, 8, 9, 10). El acumulador de energía (3) del dispositivo de tratamiento de suelos (1) consiste preferentemente en una batería recargable, que puede recargarse en una estación base (17) provista de un dispositivo de carga. Preferentemente, el acumulador de energía (3) es un acumulador de iones de litio.

Para la ejecución de una o varias actividades de tratamiento de suelos, el dispositivo de tratamiento de suelos (1) está provisto de uno o varios elementos de tratamiento de suelos (18). En este ejemplo, el dispositivo de tratamiento de suelos (1) dispone de un rodillo de limpieza que gira esencialmente alrededor de un eje horizontal, el cual es adecuado para tratar suelos duros y suelos con alfombra. Las actividades de tratamiento de suelos, así como el desplazamiento del dispositivo de tratamiento de suelos (1), son controlados por una unidad de control y evaluación (13) del propio dispositivo (1). Además, el dispositivo de tratamiento de suelos (1) está provisto de un sensor de tipo de suelo (16), diseñado para detectar y reconocer los tipos de suelo presentes en las subáreas del entorno (7, 8, 9, 10). En este caso, el sensor de tipo de suelo (16) consiste, por ejemplo, en un sensor óptico, diseñado para emitir señales luminosas y, a partir de la fracción de luz reflejada por las superficies a tratar, reconocer el tipo de suelo presente en la subárea correspondiente (7, 8, 9, 10). Como alternativa a la identificación del tipo de suelo mediante el análisis del grado de reflexión, el sensor de tipo de suelo (16) puede funcionar basándose en el procesamiento digital de imágenes, comparando las imágenes captadas por el sensor (16) de la superficie del suelo con imágenes de referencia de tipos de suelo conocidos. Se identifica el tipo de suelo cuando una imagen captada coincide o presenta una similitud significativa con una imagen de referencia.

La Figura 2 muestra un mapa del entorno (4), que ha sido generado mediante la unidad de creación de mapas (15) del dispositivo de tratamiento de suelos (1). Alternativamente, también puede que haber unidad externa de generación de mapas (15) —por ejemplo, una unidad de cálculo alojada en un servidor— que se encargue de crear el mapa del entorno (4) y lo ponga a disposición del dispositivo de tratamiento de suelos (1), así como de su unidad de control y evaluación (13) y su unidad de navegación (6), para la planificación de una ruta de desplazamiento (19). En el mapa del entorno (4) están registrados, a modo de ejemplo, cuatro subáreas del entorno (7, 8, 9, 10). En la subárea del entorno (8) se encuentran el dispositivo de tratamiento de suelos (1) y una estación base (17), la cual está configurada para realizar tareas de servicio sobre el dispositivo (1), entre ellas la recarga del acumulador de energía (3) del dispositivo de tratamiento de suelos (1). En el mapa del entorno (4) también están almacenadas las indicaciones de tipo de suelo (12) correspondientes a los tipos de suelo detectados por el sensor de tipo de suelo (16) del dispositivo de tratamiento de suelos (1), donde: bla subárea del entorno (7) presenta una moqueta de pelo largo la subárea del entorno (8) presenta un suelo duro la subárea del entorno (9) presenta un suelo duro la subárea del entorno (10) presenta una moqueta de pelo corto Además, en el mapa del entorno (4) está asociada a cada subárea del entorno (7, 8, 9, 10) una indicación de energía (11), que especifica cuánta energía requerirá el dispositivo de tratamiento de suelos (1) para tratar la superficie de suelo correspondiente. La indicación de energía (11) se refiere, por ejemplo, a una actividad de tratamiento de suelos estándar definida para el tipo de suelo correspondiente. En el caso de los suelos duros, se definen, por ejemplo, un nivel específico de potencia de succión del ventilador y una velocidad de rotación del elemento de tratamiento de suelos (18). Asimismo, se han definido actividades estándar de tratamiento de suelos para moquetas de pelo largo y pelo corto, que el dispositivo de tratamiento de suelos (1) aplica automáticamente, es decir, ejecuta sin necesidad de instrucciones específicas del usuario del dispositivo (1). Las indicaciones de energía (11) definidas para las actividades de tratamiento de suelos están almacenadas directamente en el mapa del entorno (4), por ejemplo como x<1>kWh, x<2>kWh, y<1>kWh y como y<2>kWh. Estas cantidades de energía se refieren a la actividad completa de tratamiento de suelos en la subárea correspondiente del entorno (7, 8, 9, 10). Alternativamente, se puede almacenar una cantidad de energía requerida por unidad de superficie, además del tamaño de las subáreas del entorno (7, 8, 9, 10), de modo que la unidad de control y evaluación (13) pueda calcular la cantidad total de energía necesaria para cada subárea del entorno (7, 8, 9, 10) a partir de dichos datos. En caso necesario, se puede dividir una subárea del entorno (7, 8, 9, 10) en sub-subáreas, con el fin de definir de forma ventajosa una ruta de desplazamiento (19) para el tratamiento de suelos en las subáreas del entorno (7, 8, 9, 10). La cantidad de energía necesaria para el tratamiento de las subáreas del entorno (7, 8, 9, 10) puede determinarse empíricamente a partir de una pluralidad de actividades de tratamiento de suelos realizadas previamente por el dispositivo de tratamiento de suelos (1). Además, la cantidad de energía requerida puede calculase teóricamente a partir del tipo de suelo presente en la subárea del entorno (7, 8, 9, 10), del conocimiento del consumo energético de los consumidores eléctricos del dispositivo de tratamiento de suelos (1) del intervalo de tiempo que suele ser necesario para realizar la actividad de tratamiento de suelos y de otros factores relevantes

Figura 3 muestra una tabla que contiene parámetros de las subáreas del entorno (7, 8, 9, 10). En la primera columna se enumeran las subáreas del entorno (7, 8, 9, 10). La columna adyacente indica el tipo de suelo presente en cada subárea (7, 8, 9, 10), diferenciando entre moqueta de pelo largo, suelo duro y moqueta de pelo corto. El tipo de suelo puede, en principio, subdividirse aún más en distintas categorías de suelos duros y similares. Además, la siguiente columna situada más a la derecha presenta la indicación de energía (11), que contiene la cantidad de energía necesaria para el tratamiento de suelos en la subárea correspondiente del entorno (7, 8, 9, 10), especificada aquí como x<1>, x<2>, y<1>, y<2>. A partir de los datos registrados en la columna “ Cantidad de energía” , la unidad de control y evaluación (13) del dispositivo de tratamiento de suelos (1) identifica una subárea del entorno (7, 8, 9, 10) que presenta el mayor requerimiento energético para el tratamiento de suelos de la subárea del entorno (7, 8, 9, 10) en cuestión. En este ejemplo, se trata de la subárea del entorno (7), con una cantidad de energía “x<1>” , necesaria para el tratamiento de la subárea del entorno (7) con una moqueta de pelo largo. La unidad de control y evaluación (13) del dispositivo de tratamiento de suelos (1) establece una secuencia de las subáreas del entorno (7, 8, 9, 10) para una ruta de desplazamiento (19), a lo largo de la cual el dispositivo (1) se desplaza por dichas subáreas (7, 8, 9, 10) para ejecutar actividades de tratamiento de suelos en sucesión temporal. En este contexto, la unidad de control y evaluación (13) selecciona el orden de las subáreas del entorno (7, 8, 9, 10) de modo que las subáreas con mayor demanda energética (7, 8, 9, 10) sean tratadas primero, mientras que las subáreas con menor demanda energética (7, 8, 9, 10) se aborden posteriormente. De acuerdo con la columna situada más a la derecha de la tabla, se establece una secuencia de tratamiento de suelos que contempla, en primer lugar, el tratamiento de la subárea del entorno (7), seguido por el de la subárea (10), luego la subárea (9) y finalmente la subárea (8). La subárea del entorno (8), que presenta un suelo duro, requiere la menor cantidad de energía “y<1>” , siendo esta inferior a las cantidades necesarias para tratar las demás subáreas del entorno (7, 9, 10), correspondientes a “x<1>”, “y<2>” y “x<2>” . La priorización del tratamiento de las subáreas del entorno (7, 8, 9, 10) con mayor demanda energética permite que el acumulador de energía (3) del dispositivo de tratamiento de suelos (1) se caliente rápidamente hasta alcanzar la temperatura de funcionamiento al inicio de la ruta de desplazamiento (19). Esto conlleva una reducción de la resistencia interna del acumulador, lo que favorece un funcionamiento óptimo y prolonga la vida útil del acumulador de energía (3). Gracias a que, en este ejemplo, la subárea del entorno (8) —que requiere la menor cantidad de energía para el tratamiento de suelos— es tratada en último lugar, el acumulador de energía (3) puede enfriarse progresivamente al final de la ruta de desplazamiento (19), antes de ser recargado en la estación base (17). Esto ahorra tiempo en el proceso completo de tratamiento de suelos y recarga, ya que el acumulador de energía (3) no necesita enfriarse por separado antes de iniciar la actividad de carga propiamente dicha.

La Figura 4 muestra finalmente la ruta de desplazamiento (19), la cual ha sido definida por la unidad de control y evaluación (13) del dispositivo de tratamiento de suelos (1) para la ejecución de actividades de tratamiento en las subáreas del entorno (7, 8, 9, 10). Se observa que, partiendo de una posición actual del dispositivo de tratamiento de suelos (1), se procede primero al tratamiento de la subárea del entorno (7), la cual no corresponde a la subárea del entorno (8) en la que se encuentra el dispositivo (1) al inicio de la ruta de desplazamiento (19). En cambio, el dispositivo de tratamiento de suelos (1) se desplaza primero a la subárea vecina (7), luego a la subárea (10) —que también presenta moqueta— y solo después a las subáreas (9) y (8), que presentan suelo duro a tratar.

Lista de referencias

1 Dispositivo de tratamiento de suelos

2 Dispositivo de accionamiento

Acumulador de energía

Mapa del entorno

Memoria de datos

Unidad de navegación

Subárea del entorno

Indicación de energía

Indicación del tipo de suelo

Unidad de control y evaluación

Sensor de obstáculos

Unidad de generación de mapas

Sensor de tipo de suelo

Estación base

Elemento de tratamiento de suelos

Ruta de desplazamiento

Claims

REIVINDICACIONES

i. Dispositivo de tratamiento de suelos (1) que se desplaza de forma autónoma, con una unidad de accionamiento (2) para el desplazamiento autónomo del dispositivo de tratamiento de suelos (1) dentro de un entorno, un acumulador de energía (3), una memoria de datos (5) que contiene un mapa del entorno (4), y un sistema de navegación (6) para la navegación y auto-localización del dispositivo de tratamiento de suelos (1) dentro del entorno en función del mapa del entorno (4), donde el mapa del entorno (4) presenta subáreas del entorno (7, 8, 9, 10), y donde el mapa del entorno (4) contiene, para al menos dos de dichas subáreas (7, 8, 9, 10), una indicación de energía (11) que especifica la cantidad de energía que el dispositivo de tratamiento de suelos (1) necesitará para tratar cada subárea correspondiente (7, 8, 9, 10).

caracterizado por que

se prevé una unidad de control y evaluación (13) que está configurada para acceder al mapa del entorno (4), comparar entre sí las cantidades de energía almacenadas y, en función de dichas cantidades de energía, establecer un orden en el que las subáreas del entorno (7, 8, 9, 10) serán tratadas de forma sucesiva en el tiempo.
2.Dispositivo de tratamiento de suelos (1) según la reivindicación 1,caracterizado por que

la cantidad de energía está determinada en función de un tipo de suelo presente en la subárea del entorno (7, 8, 9, 10)y/o por quela cantidad de energía está determinada en función de una cantidad de energía obtenida empíricamente para el tratamiento de dicha subárea del entorno (7, 8, 9, 10).
3.Dispositivo de tratamiento de suelos (1) según la reivindicación 1 o 2,caracterizado por queel mapa del entorno (4) presenta una indicación del tipo de suelo (12) correspondiente a un tipo de suelo presente en la subárea del entorno (7, 8, 9, 10), donde dicho tipo de suelo está seleccionado, en particular, entre suelo duro, alfombra de pelo corto y alfombra de pelo largo.
4.Dispositivo de tratamiento de suelos (1) según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queel mapa del entorno (4) indica, para la subárea correspondiente del entorno (7, 8, 9, 10), una cantidad característica de energía por unidad de superficie necesaria para el tratamiento del suelo.
5.Dispositivo de tratamiento de suelos (1) según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quela unidad de control y evaluación (13) está configurada para establecer el orden de tratamiento de modo que una primera subárea del entorno (7, 8, 9, 10), cuya labor de tratamiento requiere una primera cantidad de energía mayor, sea tratada antes que una segunda subárea del entorno (7, 8, 9, 10), cuya labor de tratamiento requiere una segunda cantidad de energía menor en comparación con la primera.
6.Dispositivo de tratamiento de suelos (1) según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quela unidad de control y evaluación (13) está configurada para distribuir una cantidad total de energía almacenada en el acumulador de energía (3) entre varias subáreas del entorno (7, 8, 9, 10), de modo que las subáreas del entorno (7, 8, 9, 10) que requieren mayor cantidad de energía para su tratamiento se procesan primero, y las subáreas (7, 8, 9, 10) que requieren menos energía se procesan posteriormente, en orden descendente según la cantidad de energía necesaria, hasta que la cantidad total de energía almacenada se ha distribuido por completo.
7.Dispositivo de tratamiento de suelos (1) según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queel dispositivo de tratamiento de suelos (1) comprende un sensor de obstáculos (14) para la detección de características del entorno y/o un sistema de generación de mapas (15) para la creación del mapa del entorno (4) a partir de dichas características, y/o un sensor de tipo de suelo (16) configurado para determinar el tipo de suelo presente en una subárea del entorno (7, 8, 9, 10).
8.Procedimiento para el funcionamiento de un dispositivo de tratamiento de suelos (1) diseñado conforme a una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queen el mapa del entorno (4) se almacena, para al menos dos subáreas del entorno (7, 8, 9, 10), una indicación que especifica la cantidad de energía que el dispositivo de tratamiento de suelos (1) necesitará para el tratamiento del suelo en cada una de dichas subáreas (7, 8, 9, 10).
9.Procedimiento según la reivindicación 8,caracterizado por queuna unidad de control y evaluación (13) del dispositivo de tratamiento de suelos (1) accede al mapa del entorno (4), compara entre sí las cantidades de energía almacenadas y, en función de dichas cantidades de energía, establece un orden en el que las subáreas del entorno (7, 8, 9, 10) serán tratadas sucesivamente en el tiempo, donde dicho orden se determina, en particular, de tal manera que una primera subárea del entorno (7, 8, 9, 10), cuya labor de tratamiento requiere una primera cantidad de energía mayor, se procesa antes que una segunda subárea del entorno (7, 8, 9, 10), cuya labor de tratamiento requiere una segunda cantidad de energía menor en comparación con la primera.