Brevet FR2817053A1 — publié le 20020524

SYSTEME DE ROBOT MOBILE UTILISANT UN MODULE RADIOFREQUENCE La présente invention concerne un système de robot mobile, et plus particulièrement un système de robot mobile ayant un robot mobile pour effectuer un opération de déplacement et une opération de collecte de données, et un ordinateur de commande séparé pour effectuer un traitement de données. Le robot mobile et l'ordinateur de commande sont connectés ensemble via un module radiofréquence pour l'émission et la réception de données. D'une façon générale, un robot mobile est pourvu de fonctions qui permettent au robot mobile de se déplacer de façon indépendante et d'éviter des obstacles sans aide extérieure. La Fig. 1 est un bloc diagramme illustrant les diverses caractéristiques du robot mobile. Comme montré à la Fig. 1, le robot mobile comprend un dispositif de locomotion 30 pour assurer les déplacements du robot mobile, un dispositif de détection d'obstacle 40 pour détecter la présence d'un obstacle sur le chemin du robot mobile, un dispositif de reconnaissance de position 20 pour reconnaître la position courante du robot mobile, une unité de commande 10 pour commander des opérations générales du robot mobile, et une alimentation 60 pour stocker et fournir l'électricité nécessaire aux composants respectifs du robot mobile. De plus, un émetteurrécepteur commandable à distance 50 est prévu pour commander à distance le démarrage ou l'arrêt du robot mobile. Le fonctionnement du robot mobile construit comme indiqué ci-dessus sera décrit ci-après plus en détail. Dès qu'elle reçoit une commande de démarrage, l'unité de commande 10 du robot mobile 1 initialise et transmet une commande de mise en marche au dispositif de reconnaissance de position 20 et au dispositif de détection d'obstacle 40. A la réception de la commande de mise en marche provenant de l'unité de commande 10, le dispositif de reconnaissance de position 20 et le dispositif de détection d'obstacle 40 actionnent respectivement des caméras de vision 21 et 43 incluses dans ces derniers pour acquérir une image. Une fois que l'image est acquise, des circuits de vision 23 et 46 du dispositif de reconnaissance de position 20 et du dispositif de détection d'obstacle 40 utilisent des procédés d'allègement ou de seuillage pour réduire au maximum le volume des données. Les données sont ensuite transmises à l'unité de commande 10. Dès qu'elle reçoit des données d'image provenant du dispositif de reconnaissance de position 20 et du dispositif de détection d'obstacle 40, l'unité de commande 10 traite les données d'image dans un processeur d'image 11, reconnaît une position courante du robot mobile 1, détermine la présence de l'obstacle sur le chemin du robot mobile 1, et met en marche le dispositif de locomotion 30. Etant donné que les procédés décrits ciavant sont effectués continuellement durant le fonctionnement du robot mobile 1, le robot mobile 1 peut effectuer un travail prédéterminé sans entrer en collision avec des obstacles. Le robot mobile utilise des caméras de vision (caméra CCD 21 et 43) pour acquérir des images des objets, pour aider le robot mobile 1 à reconnaître sa position courante et détecter la présence d'obstacles. Les données obtenues à partir des images acquises par les caméras de vision 21 et 23 sont habituellement si nombreuses que les données ne peuvent être utilisées dans leur forme présente. En conséquence le volume des données doit être réduit par des processus propres, tels que l'allègement ou le seuillage. Ces étapes sont habituellement effectuées par des circuits de vision 23 et 45, chacun d'entre eux ayant un processeur de données d'image. Les données sont transformées dans les circuits de vision 23 et 45 en données d'image, et le processeur d'image 11 de l'unité de commande 10 détermine la position courante du robot mobile 1 ainsi que la distance et la forme de l'obstacle en se basant sur les données d'image. Puisque les moyens pour traiter des images acquises par les caméras de vision 21 et 43 sont montés dans le corps du robot mobile 1, un tel robot mobile a le désavantage d'être volumineux. De plus, la commande à distance d'un robot mobile 1 conventionnel porte uniquement sur le signal de démarrage ou d'arrêt envoyé au robot mobile. Etant donné'la préférence largement répandue pour les applications domotiques qui peuvent être commandées par Internet, le robot mobile 1 conventionnel, qui n'est pas commandable par Internet, est moins attractif pour les consommateurs potentiels. La présente invention a été faite pour pallier les problèmes de l'art antérieur mentionnés ci-dessus. En conséquence, un objet de la présente invention est de proposer un système de robot mobile de petite taille qui soit commandable par Internet. Ceci est accompli en connectant un robot mobile se déplaçant automatiquement à un ordinateur qui est connecté à Internet. L'ordinateur est capable de traiter les données d'image provenant du robot mobile à travers une communication sans fil utilisant un module radiofréquence. L'objet précédent est accompli par un système de robot mobile conforme à la présente invention comprenant un dispositif de locomotion pour déplacer le robot mobile dans une pièce, un dispositif de détection d'obstacle pour détecter la présence d'un obstacle sur le chemin du robot mobile, un dispositif de reconnaissance de position pour reconnaître la position du robot mobile, un premier émetteur-récepteur pour émettre et recevoir un signal pour commander le dispositif de locomotion, le dispositif de détection d'obstacle et le dispositif de reconnaissance de position, et un ordinateur de commande pour effectuer un traitement des données du signal provenant du premier émetteur-récepteur et transmettre une commande au robot mobile. L'ordinateur de commande un second émetteurrécepteur pour transmettre et recevoir des signaux à destination et en provenance du premier émetteurrécepteur du robot mobile, un circuit d'image pour traiter les données d'image du dispositif de détection d'obstacle et du dispositif de reconnaissance de position reçus par l'intermédiaire du premier émetteurrécepteur, et des moyens de connexion pour connecter l'ordinateur de commande au réseau Internet. En conséquence, le système de robot mobile est de petite taille et est commandable par Internet. De plus, le robot mobile peut être équipé d'un aspirateur ayant un orifice d'aspiration pour attirer les impuretés, une partie collectrice de poussière pour recueillir les contaminants, et une partie d'entraînement moteur pour générer une force d'aspiration. Le robot mobile peut également être équipé d'une caméra de vision pour visualiser un endroit. En conséquence, le système de robot mobile utilisant le module radiofréquence peut servir soit comme robot de nettoyage, soit comme robot de surveillance. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est donnée en référence aux dessins annexés, parmi lesquels : La Fig. l est un bloc diagramme illustrant les fonctions d'un robot mobile conventionnel ; La Fig. 2 est une vue schématique montrant un système de robot mobile utilisant un mobile radiofréquence conforme à la présente invention ; La Fig. 3 est un bloc diagramme illustrant les fonctions du robot mobile de la Fig. 2 ; La Fig. 4 est un bloc diagramme illustrant les fonctions d'un ordinateur de commande du robot mobile de la Fig. 2 ; et La Fig. 5 est un diagramme de flux illustrant une opération du système de robot mobile de la présente invention utilisant un module radiofréquence. La forme de réalisation préférée de la présente invention sera décrit ci-après en référence aux dessins annexés, dans lesquels les mêmes références numériques sont utilisés pour les mêmes éléments. En référence aux Figs. 2 et 3, le système de robot mobile ayant un module radiofréquence, conformément à la présente invention, comprend un robot mobile 1 et un ordinateur de commande 100. Le robot mobile 1 comprend un dispositif de locomotion 30 pour assurer les déplacements du robot mobile 1 dans une pièce, un dispositif de reconnaissance de position ayant une caméra de vision 21 pour reconnaître la position courante du robot mobile 1, un dispositif de détection d'obstacle 40' pour détecter la présence d'un obstacle dans le chemin du robot mobile 1, un premier émetteur-récepteur 50' pour transmettre et recevoir des données d'image à destination et en provenance de l'ordinateur de commande 100, une unité de commande 10'pour commander les composants respectifs du robot mobile en fonction des instructions provenant de l'ordinateur de commande 100, et une alimentation 60 pour stocker et fournir l'électricité nécessaire aux composants respectifs du robot mobile 1. Le dispositif de locomotion 30 comprend une paire de'roues 33, qui peuvent se déplacer en avant en arrière et à gauche et à droite, un moteur 32 pour entraîner chacune des roues 33, et un dispositif de commande du moteur 31 pour commander le moteur respectif 32 en fonction des signaux en provenance de l'unité de commande 10'. Le dispositif de détection d'obstacle 40'comprend un émetteur laser 41 pour émettre des faisceaux de lumière linéaires sur le chemin ou dans la direction de mouvement du robot mobile 1, et une caméra de vision 43 pour reconnaître les faisceaux de lumière linéaires réfléchis par l'obstacle placé dans le chemin du robot mobile 1. L'émetteur laser 41 et la caméra de vision 43 sont tout deux commandés par l'unité de commande 10'. Le premier émetteur-récepteur 50'comprend un module radiofréquence 51 et une antenne 53, et est connecté à l'unité de commande 10'pour transmettre les images photographiées par les caméras de vision 21 et 43 respectivement du dispositif de reconnaissance de position et du dispositif de détection d'obstacle 40'. Le premier émetteur-récepteur 50'reçoit en outre une commande de démarrage provenant de l'ordinateur de commande 100. L'alimentation 60 est une batterie de stockage, qui stocke un niveau prédéterminé d'électricité, et fournit l'électricité aux composants respectifs du robot mobile 1 quant cela est nécessaire. L'ordinateur de commande 100 comprend un second émetteur-récepteur 120 pour transmettre et recevoir des données à destination et en provenance du robot mobile 1, un circuit d'image 130 pour traiter les données d'image provenant du robot mobile 1, des moyens de connexion à Internet 140 pour connecter l'ordinateur de commande 100 au réseau Internet 200, un dispositif de stockage 150 pour stocker les données nécessaires pour le fonctionnement d'un logiciel installé dans l'ordinateur de commande 100, des moyens d'entrée 160 pour entrer les données nécessaires dans l'ordinateur de commande 100, un circuit principal 110 pour commander d'une manière générale les composants respectifs de l'ordinateur de commande 100 et un dispositif d'affichage 170 pour afficher les résultats traités par le circuit principal 110. Le second émetteur-récepteur 120 comprend un module radiofréquence 121 et une antenne 123. Le second émetteur-récepteur 120 transmet les données en provenance du premier émetteur-récepteur 50'du robot mobile 1 au circuit principal 110 ainsi que des instructions provenant du circuit principal 110 de l'ordinateur de commande 100 au robot mobile 1. Le circuit d'image 130 est un composant de type carte qui peut être inséré dans une fente de l'ordinateur de commande 100. Le circuit d'image 130 traite les données d'image provenant du robot mobile 1, permettant ainsi au circuit principal 110 de calculer la position courante du robot mobile 1 et de déterminer la forme d'un obstacle quelconque en calculant la distance à cet obstacle, etc. Plus spécifiquement, le circuit d'image 130 traite les données d'image provenant de la caméra de vision 21 du dispositif de reconnaissance de position par un procédé de seuillage, et les transmet au circuit principal 110. Par ailleurs, les données d'image du faisceau de lumière linéaire provenant de l'émetteur laser 41, qui sont acquises par la caméra de vision 43 du dispositif de détection d'obstacle 40', sont transmises au circuit principal après avoir subi un processus de seuillage et d'allègement. Le dispositif d'affichage 170, les moyens d'entrée 160, le dispositif de stockage 150, et le circuit principal 110 de l'ordinateur de commande 100 sont identiques à ceux utilisés dans un ordinateur personnel classique. Par ailleurs, les moyens de connexion à Internet 140 connectent l'ordinateur de commande 100 au réseau Internet à travers un modem ou un câble interne, similaire à ceux utilisés pour la connexion d'un ordinateur personnel classique à Internet. En conséquence, une description détaillée de la connexion à Internet n'est pas nécessaire. Le fonctionnement du système de robot mobile avec le module radiofréquence sera décrit ci-après en référence à la Fig. 5. Le robot mobile 1 reçoit d'abord une commande de démarrage provenant de l'ordinateur de commande 100. La commande de démarrage est transmise au robot mobile 1 par l'intermédiaire du premier émetteur-récepteur 50'. En réponse à la commande de démarrage, l'unité de commande 10'initialise et transmet une commande au dispositif de reconnaissance de position et au dispositif de détection d'obstacle 40'pour acquérir une image. A la réception de la commande provenant de l'unité de commande 10', la caméra de vision 21 du dispositif de reconnaissance de position photographie le plafond, sur lequel une marque de base est indiquée. L'émetteur laser 41 du dispositif de détection d'obstacle 40'émet un faisceau de lumière linéaire dans la direction avant, et la caméra de vision 43 reconnaît le faisceau de lumière linéaire réfléchi et génère une image de l'objet placé dans le chemin du faisceau de lumière linéaire (étape S10). L'unité de commande 10'transmet les images générées par le dispositif de détection d'obstacle 40' et la caméra de vision 21 du dispositif de reconnaissance de position au second émetteur-récepteur 120 de l'ordinateur de commande 100 par l'intermédiaire du module radiofréquence 51 et de l'antenne 53 du premier émetteur-récepteur 50' (étape S20). Le second émetteur-récepteur 120 de l'ordinateur de commande 100 reçoit les images provenant du premier émetteur-récepteur 50'du robot mobile 1 et transmet les images au circuit principal 110. Alors, le circuit principal 110 envoie les images au circuit d'image 130 qui les traite. Le circuit d'image 130 transforme les images acquises par les caméras de vision 21 et 43 respectivement du dispositif de reconnaissance de position et du dispositif de détection d'obstacle 40' en données d'image par l'intermédiaire de processus de seuillage et d'allègement, et renvoie les données d'image au circuit principal 110 (étape S30). Lorsque les données d'image du dispositif de reconnaissance de position qui ont été traitées par le circuit d'image 130 ont été reçues, le circuit principal 110 obtient les coordonnées de la marque de base par l'intermédiaire d'un processus tel qu'une corrélation de région, et détermine la position courante du robot mobile 1. Par ailleurs en utilisant les données d'image du dispositif de détection d'obstacle 40', le circuit principal 110 calcule la distance entre le robot mobile 1 et un obstacle quelconque et détermine la forme dudit obstacle. Après détermination de la position recherchée et de l'état de l'obstacle devant le robot mobile 1, le circuit principal 110 combine les informations et génère une commande de fonctionnement du robot mobile 1, telle que arrêter ou aller, et envoie la commande au second émetteur-récepteur 120 (étape S40). Le second émetteur-récepteur 120 transmet la commande provenant du circuit principal 110 au premier émetteur-récepteur 50'du robot mobile 1 par l'intermédiaire du module radiofréquence 121 et de l'antenne 123 (étape S50). Le premier émetteur-récepteur 50'du robot mobile 1 reçoit la commande provenant de l'ordinateur de commande 100 et transmet la commande à l'unité de commande 10'du robot mobile 1. L'unité de commande 10' commande alors le robot mobile 1, tout en commandant le dispositif de reconnaissance de position et le dispositif de détection d'obstacle 40'suivant la commande qu'il a reçue (étape S60). Etant donné que les processus mentionnés ci-dessus sont répétés périodiquement à intervalles de temps prédéterminés, le robot mobile 1 peut effectuer l'opération donnée sous la commande de l'ordinateur de commande 100. Par ailleurs, étant donné que l'ordinateur de commande 100 est connecté au réseau Internet 200 via des moyens de connexion à Internet 140, un utilisateur peut commander le robot mobile 1 non seulement quand il est dans la zone où est présent le robot mobile 1 mais aussi quant l'utilisateur est dans un endroit éloigné en utilisant un autre ordinateur 210. A savoir, après avoir connecté l'autre ordinateur 210 au réseau Internet 200 et à l'ordinateur de commande 100, l'utilisateur peut lancer le programme de fonctionnement du robot mobile qui est dans l'ordinateur de commande 100, et fait fonctionner par là même le robot mobile 1 à partir d'une position éloignée. Un tel robot mobile 1, fonctionnant tel que décrit précédemment, peut être équipé avec d'autres dispositifs pour exécuter une opération que l'utilisateur souhaite. Par exemple, pour une opération de nettoyage, le robot mobile 1 peut être équipé avec un aspirateur qui comprend un orifice d'aspiration pour aspirer les contaminants, une partie collectrice de poussière pour collecter les contaminants, et une portion d'entraînement moteur pour générer une force d'aspiration. Alors, le robot mobile 1 peut nettoyer une zone donnée en se déplaçant automatiquement. Pour protéger une maison de possibles intrus ou protéger les enfants, le robot mobile peut être équipé avec une caméra de vision de surveillance, par laquelle un utilisateur peut surveiller ce qui se passe dans et autour de la maison en temps réel. Alors que les caméras de surveillance disponibles actuellement sont fixes et surveillent seulement une zone donnée, le robot mobile 1 a l'avantage de pouvoir montrer tous les coins de la maison. Tel que décrit précédemment, le système de robot mobile ayant un module radiofréquence selon la présente invention est de petite taille puisque les composants volumineux tels que le circuit de vision pour traiter les données d'image ne sont placés sur le robot mobile 1. Par ailleurs, le système de robot mobile de la présente invention permet à l'utilisateur d'avoir une très grande liberté pour accéder au robot mobile à partir d'une position distante puisque l'utilisateur peut commander le robot mobile 1 par Internet. Comme indiqué ci-dessus, un mode de réalisation préféré de la présente invention est montré et décrit. Bien que le mode de réalisation préféré de la présente invention ait été décrit, il doit être compris que la présente invention ne doit pas être limitée à ce mode de réalisation. Divers changements et modifications peuvent être apportés par un homme du domaine sans sortir de l'esprit et de la portée de l'invention telle que revendiquée. REVENDICATIONS 1) Système de robot mobile comprenant : un dispositif de locomotion (30) pour déplacer le robot mobile (1) dans une pièce ; un dispositif de détection d'obstacle (40') pour détecter la présence d'un obstacle dans le chemin du robot mobile ; un dispositif de reconnaissance de position (21) pour reconnaître la position du robot mobile ; un premier émetteur-récepteur (50') pour transmettre et recevoir un signal pour commander le dispositif de locomotion (30), le dispositif de détection d'obstacle (40') et le dispositif de reconnaissance de position (21) ; et un ordinateur de commande (100) pour effectuer un traitement de données du signal provenant du premier émetteur-récepteur (50'), et transmettre une commande au robot mobile (1). 2) Système de robot mobile selon la revendication 1, dans lequel l'ordinateur de commande comprend : un second émetteur-récepteur (120) pour transmettre et recevoir un signal à destination et en provenance du premier émetteur-récepteur (50') du robot mobile ; un circuit d'image (130) pour traiter des données d'image provenant du dispositif de détection d'obstacle (40') et du dispositif de reconnaissance de position (21), les données d'image étant reçues par l'intermédiaire du premier émetteur-récepteur (50') ; et des moyens de connexion (140) pour connecter l'ordinateur de commande (100) à Internet. 3) Système de robot mobile selon la revendication 1, dans lequel le robot mobile comprend un aspirateur comprenant : un orifice d'aspiration pour aspirer des contaminants ; une partie collectrice de poussière pour recueillir les contaminants ; et une partie d'entraînement moteur pour générer une force d'aspiration. 4) Système de robot mobile selon la revendication 1, dans lequel le robot mobile comprend en outre une caméra de vision de surveillance.