(57)【要約】本発明は、環境２内で環境マップを用いて自律移動する処理装置のナビゲーションおよび自己位置特定の方法に関し、環境２の環境データが収集されて環境マップを作成するために処理される。本発明によれば、処理装置１のナビゲーションおよび自己位置特定を支援するために別の自律移動する装置３が処理装置１のために環境２の環境データを収集し、環境データが処理装置１に送信される。本発明はさらに自律移動する処理装置１と別の自律移動する装置３とからなるシステム５に関する。【選択図】図２
2020502675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境マップに基づいて環境（２）内で自律移動する処理装置（１）のナビゲーションおよび自己位置特定のための方法であって、環境（２）の環境データが記録されかつ環境マップを作成するために処理される、前記方法において、自律移動する付属装置（３）が環境（２）の環境データを記録し、かつ環境データが前記処理装置（１）に送信されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記付属装置（３）が、環境データを前記処理装置（１）および／または外部サーバに送信し、前記環境データが、環境マップを作成するために前記処理装置（１）内および／または前記外部サーバ上で処理されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記付属装置（３）が、環境マップを作成するための環境データを処理し、かつ前記環境マップを前記処理装置（１）および／または外部サーバに送信することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記処理装置（１）が環境（２）の環境マップを記録し、かつ前記環境データまたはそれから作成された環境マップを、前記付属装置（３）により記録された環境データおよび／またはそれから作成された環境マップと組み合わせることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記付属装置（３）が環境（２）内で移動し、かつ前記処理装置（１）の移動に先立って環境データを記録し、前記付属装置（３）がその環境データおよび／またはそれから作成された環境マップを前記処理装置（１）に送信し、かつ、それに続いて前記処理装置（１）が前記環境データおよび／または前記環境マップに基づいて環境（１）内を移動することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記付属装置（３）が、移動中に前記処理装置（１）に追従し、特に、前記処理装置から一定の距離をもって移動することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記付属装置（３）が、走行態様または飛行態様で環境内を移動することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記付属装置（３）が、環境データを、関係する基準値と比較し、前記基準値から逸脱した環境データ、特に汚れの蓄積（４）および／または物体の移動に関する環境データ、および逸脱した環境データの位置に関する位置情報が前記処理装置（１）に送信されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記処理装置（１）が、前記環境データおよび前記位置情報の受信後にその位置へとナビゲートし、かつ、その位置で活動を、特に処理活動および／または計測活動を実行することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
自律移動する処理装置（１）と自律移動する付属装置（２）とからなるシステム（５）において、前記処理装置（１）および前記付属装置（２）が、請求項１〜９のいずれかに記載の方法を実行するように構成されかつ設定されていることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境マップに基づいて環境内で自律移動する処理装置のナビゲーションおよび自己位置特定の方法に関し、環境の環境データが記録されかつ環境マップへと処理される。
【０００２】
本発明はさらに、自律移動する処理装置と自律移動する付属装置とからなるシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
自律移動する処理装置のナビゲーションおよび自己位置特定のための方法は従来知られている。
【０００４】
例えば特許文献１は、ロボット、好適には自律走行する掃引および／または吸引ロボットを制御する方法を開示し、その場合、環境のマップまたは予め規定された移動経路がそれぞれ作成されてロボットに記憶される。ロボットは、内部メモリを有し、その中に１または複数の部屋のマップを記憶することができ、マップに基づいて所望する床掃除を各部屋で実現することができる。部屋境界および、適用可能であれば、部屋にあり得る障害物がマップ内に記憶されることによって、例えば部屋の床を掃除するための、ロボットの好適な移動方針を利用可能なマップに基づいて実現できる。環境マップは、建物の環境データを取得するロボットの対応する計測機器によって、およびその後のデータ処理によって作成することができる。
【０００５】
さらに、例えばロボットを制御するためにロボットに対して遠隔制御の形態で外部装置を割り当てることも知られている。その場合、その外部装置は対応するコマンドによってロボットを操作するのに適している。ロボットによって作成された環境マップは外部装置に送信され、環境マップ内にロボットの位置が表示される。さらに、外部装置を用いて環境マップを作成および／または補足し、その後、環境マップをロボットに送信することも知られている。
【０００６】
前述の方法はすでに外部装置によるマップの作成、したがってロボットの現在の視点以外の視点からの環境データの記録を含むが、外部装置を用いてユーザによって手動でスキャンされる環境データのみがそれぞれ記録される。環境マップの質と完成度は、ユーザーの行為に依存する。また、できるだけ完全な環境マップを作成したり、外部装置の機能を完全に利用したりするためには、ユーザの協調作業が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許第２３３０４７１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来技術に基づいて、本発明は、処理装置のナビゲーションおよび自己位置特定のための環境マップを作成することを目的とし、その環境マップは処理装置の環境をできるだけ完全に記述しており、ユーザによる追加の労力なしに作成することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成するために、本発明は、先ず、自律移動する付属装置が処理装置のために環境の環境データを記録し、そして環境データが処理装置に送信される方法を提案する。
【００１０】
本発明によれば、付属装置も環境内で自律的に移動し、その過程で環境データを記録する。これは環境マップを作成するための基礎として役立つ。従来技術とは対照的に、ユーザが付属装置を手動で環境内に持ち運び、その過程で環境データの計測を実行する必要はもはやない。したがって、環境データを記録するプロセスは、予め規定されパターン、例えば付属装置の予め規定された移動経路に沿うことができる。したがって、この方法は、２つの自律的に移動する装置、すなわち一方では処理装置と、他方では付属装置との間で協働して実行される。その場合、これらの装置は、環境に対して異なる視点を有することが有利であり、したがって異なる環境データを記録することができ、環境マップの精度を高め、処理装置のナビゲーションおよび自己位置特定を最適化するために任意に互いに組み合わせることもできる。この目的のために、付属装置が、計測機器、好ましくは距離計測機器またはカメラを有し、それによって環境データを記録することができる。
処理装置のナビゲーション方法は、基本的に、付属装置のみが計測機器を含み、付属装置のみが環境マップを作成するための環境データを記録する場合にも機能する。処理装置自体が計測機器を備え、その一部に環境の環境データを記録する必要はない。しかしながら、付属装置および処理装置が、互いに組み合わせることができる対応する環境データを記録することができれば有利である。それによって、本発明のすべての利点を利用することができる。特に処理装置および付属装置の異なる種類の計測機器を用いた、および任意であるが処理装置のデータ処理装置と付属装置のデータ処理装置との間におけるデータ処理およびマップ作成機能の柔軟な割り当てによる、環境内の異なる視点からの環境データの記録である。
【００１１】
環境データは、付属装置の計測機器、例えば、光学三角測量計測機器によって有利に記録することができる。計測機器は、光源と受光器とを有する。計測機器は、環境内での付属装置の移動中に、環境マップを作成するための基礎として用いられる障害物からの距離を計測する。処理装置は、障害物との衝突を回避するために、計測された障害物からの距離に応じて操縦および回避移動を実行することができる。付属装置の計測機器は、光源から受光器までのビーム経路によって実質的に規定される平面内または視点から障害物をそれぞれ計測する。この検知面または視点は、処理装置の計測機器の検知面または視点とは有利に異なる。付属装置は環境内で自律的に移動するので、環境データが付属装置の計測機器および処理装置の計測機器によって記録される限り、その移動は、計測中に異なる視点を直接的にもたらす。例えば、付属装置の検知面が処理装置の検知面より情報に位置していてもよく、または、処理装置の検知面が実質的に水平に配置されていてもよい。その一方で、付属装置の計測機器は、環境を視ており、したがって任意に環境内に位置する処理装置を上方から視ている。この場合、環境マップは、双方の計測機器により取得された環境データに基づいて作成されることが有利である。付属装置の環境データと処理装置の環境データの組合せによって、環境マップを、より多くの環境データから、そして異なるタイプの環境データからも作成することができる。それによって、障害物を検知しかつ環境マップに表示することができ、その態様は、処理装置のユーザの光学的知覚に対して可能な限り現実的に適応させられる。例えば、処理装置の計測機器は、床近傍の検知面でその計測を実行し、その中では例えば椅子の脚のみを計測できるのに対し、付属装置の計測機器は、上方からの視野で障害物すなわち椅子を全体として検知することによって、環境データを共に組合せることで環境マップにおける障害物の現実的な表示を行えることになる。付属装置の計測機器の特に有利な視点は、上方から障害物を視ることである。なぜならこの視点によって、処理装置の計測機器が水平な検知面では感知することができない閉じた表面領域を検知することが可能となるからである。特に障害物の高さも、付属装置の計測機器の視点から決定することができ、処理装置がこの障害物の下を通過できるか否かについての情報を提供することができる。
【００１２】
自律移動する処理装置は、例えば、吸引ロボット、拭き取りロボット、草刈りロボット、研磨ロボット等の形態で実現され得る。複合機能を有する処理装置、例えば 吸引／拭き取りロボットの組み合わせも考えられる。同様に環境内で自律移動することができる付属装置は、環境データを記録するためだけに機能しかつこの目的のために環境内で移動するが掃除機能および／または拭き取り機能などの他の処理機能を行わないような処理装置または付属装置の形態で実現することもできる。処理装置および付属装置は、基本的に同一に構成された装置の形態で実現されてもよく、この場合、付属装置となる装置が、処理装置となる装置のために環境データをそれぞれ記録する。これらの装置は、基本的に、両方の装置が処理装置としておよび付属装置として機能するように互いに対話してもよく、その場合、これらの装置は、環境データを記録し、それぞれの装置がアクセスできるようにすべての記録された環境データを他方の装置に送信する。このようにして、複数の装置の環境データを互いに広く利用可能にすることができる。
【００１３】
付属装置および／または処理装置の計測機器は、異なる態様で実現されてもよい。例えば、計測機器は、光信号および／または超音波信号に基づいて動作する距離計測装置、環境の画像を記録するカメラ、接触センサ、オドメトリ計測装置などを含むことができる。付属装置がカメラまたはカメラチップを含む場合、環境データは、画像データの形態で、特に色情報を含むＲＧＢデータの形態で直接取得することができ、これは環境マップに非常に有利に統合することができる。このようにして、例えば、処理装置のサイズおよび／または色および／または環境マップ内の障害物を表示するために、計測機器の障害物データを他の環境データと組み合わせることもできる。例えば、表示されたサイズがさらに、処理装置の既知のサイズと比較されてもよく、この比較に基づいて障害物のサイズを、特に高さをよりよく推定できる。
【００１４】
付属装置と処理装置とが環境内に共通の基準点を有することによって、処理装置と付属装置の環境データを任意に互いに組み合わせることができ、かつ環境内での処理装置および付属装置の位置および向きが常に認知されることが推奨される。付属装置の計測機器が、処理装置の点に対応する環境内の原点を利用することが望ましい。したがって、処理装置と付属装置との間の位置的関係が常に認知されることによって、付属装置によって記録された環境データを処理装置のために利用できる。付属装置が使用されていないとき、例えば、付属装置は処理装置のハウジング上に配置されるか、そうでなければそれに固定的に接続されてもよい。それに替えて、処理装置および付属装置が環境内にベースステーションを備えることも可能であり、例えば処理装置または付属装置の蓄電池を充電するためにそれを共同で利用することができる。このベースステーションは、処理装置および／または付属装置の環境データのローカル座標が参照する、環境内で規定された原点を特定することができる。
【００１５】
付属装置は、環境内で自律移動することが有利であるが、付属装置が、別の装置特に遠隔制御装置によって制御されることも可能である。この場合、遠隔制御装置は、スマートフォン、他の移動通信装置、さらには固定式コンピュータであってもよい。このようにして、付属装置のユーザに対して追加の制御機能が提供される。付属装置に対する制御コマンドの手動入力に加えて、この場合、ジェスチャ、眼球運動などによる付属装置の制御を実現することも可能であろう。
【００１６】
付属装置が環境データを処理装置および／または外部サーバに送信し、環境データが処理されて処理装置内および／または外部サーバ上で環境マップを作成することが提案される。この実施形態によれば、付属装置によって記録された環境データは、付属装置自体の中ではなく−または少なくとも排他的に−処理されるのではなく、処理装置内、および／または、付属装置および処理装置によってアクセス可能な外部サーバ上で処理される。したがって、付属装置自体が、環境データ用のデータ処理装置またはメモリを備える必要はない。実際、付属装置は、単に計測機器と通信モジュールとを備えるだけでよく、それによって付属装置は、処理装置および／または外部サーバーと通信することができる。この場合、環境データの処理および環境マップの作成は、処理装置内または外部サーバ上、あるいは、処理装置内および外部サーバ上で行われる。外部サーバが使用される場合、処理装置は基本的にデータ処理装置なしで稼動することもでき、演算能力および記憶容量に関する外部サーバのリソースは、処理装置および付属装置のリソースよりも制限が少ない点で有利である。付属装置および／または処理装置は、例えば、共通のローカルネットワーク、特にＷＬＡＮネットワーク内で、またはインターネット、移動無線通信などを介して、外部サーバと通信しかつ互いに通信する。
【００１７】
さらに、付属装置が環境データを処理して環境マップを作成し、その環境マップを処理装置および／または外部サーバに送信することも可能であろう。本方法のこの変形形態では、環境マップを作成するために付属装置自体によって環境データが処理され、作成された環境マップは次に処理装置および／または外部サーバに送信される。例えば、環境マップは、適用可能であれば、他の環境データ特に別の処理装置および／または付属装置の環境データと組み合わせて、先ず外部サーバーに送信され、次いで外部サーバーから処理装置に送信されてもよい。この場合、付属装置がデータ処理装置および対応するアルゴリズムを備え、それによって環境データを組み合わせて環境マップを作成することができる。これに関連して、付属装置内で大まかな環境マップを作成するために最初に環境データが組み合わされることも可能であり、この大まかな環境マップは、次いで処理装置および／または外部サーバーに送信され、適用可能であれば、他の環境データを付加されて、処理装置内および／または外部サーバ上で最終的にさらなる処理に供される。
【００１８】
処理装置が環境の環境データを記録し、そして環境データまたはそれから作成された環境マップを、付属装置により記録された環境データおよび／またはそれから作成された環境マップと組み合わせることが提案される。本方法のこの変形形態では、付属装置のみでなく処理装置自体も環境の環境データを記録する。この場合、処理装置の環境データは、別個の環境マップを作成するために処理されるか、または、付属装置の環境データまたは環境マップとそれぞれ組み合わされることができる。これは、異なる視点からおよび／または異なる検出面内で記録された非常に多様な環境データまたは環境マップの組み合わせが得られる点で有利である。特に障害物は、それらがそれらの大きさに関して全体的に検出され、そして現実的な態様で環境マップ内に表示されることができるように、異なる視点から記録することができる。この場合、処理装置は、先ず、さらなる処理の基礎として付属装置の環境データから環境マップを生成するか、または、付属装置によって既に作成された環境マップを基礎として利用して処理装置自体により記録された環境データをこの環境マップに統合することも可能である。それに替えて、処理装置のそれ自体の環境データも最初に処理されて環境マップを作成し、そして、付属装置の別の環境データまたはそれから作成された環境マップが次いで統合されることもできる。
【００１９】
付属装置が、処理装置の移動に先立って環境内で移動し、環境データを記録することが提案される。その場合、付属装置が環境データおよび／またはそれから作成された環境マップを処理装置に送信し、次いで処理装置が環境データおよび／または環境マップに基づいて環境内を移動する。この実施形態では、付属装置が最初に環境を通って移動し、処理装置に関する環境データを記録し、その環境データから環境マップを作成することができる。処理装置は、環境データまたはそれから作成された環境マップが付属装置から処理装置に送信されるまで、適用可能であれば外部サーバが介して送信されるまで、環境内で対応する移動およびナビゲーションを開始しない。この実施形態は、例えば、処理装置の移動が処理装置のバッテリに負荷をかけないようにすべきである場合、または処理装置が現在、他の作業活動をまだ実行している場合、処理装置がベースステーションでサービスを受けている場合などに、特に適している。
【００２０】
付属装置が、移動中に処理装置に追従し、特に、処理装置から一定の距離で移動することがさらに提案される。この実施形態では、付属装置は、実質的には処理装置の経路を、例えばより高い高度でたどる。この場合、処理装置と付属装置との間の距離は常に一定であるので、処理装置と付属装置との間の位置関係は、特に簡単な方法で常に認知されている。付属装置が処理装置をたどってベースステーションのような特定の目的地にたどり着くことも可能であり、そこでは処理装置のバッテリと同様に付属装置のバッテリが充電されることができる。処理装置が付属装置に追従することも同様に可能であろう。処理装置が、付属装置によって目的地に案内されるかまたは付属装置によって異なる移動経路が示唆されるサービスロボットである場合、これは特に有利である。
【００２１】
付属装置が走行中または飛行中に環境内を移動することが特に可能である。したがって、付属装置は、例えば上方から環境データを記録するために、特に環境の床上を走行したり、環境内を飛行したりすることができる。飛行する付属装置は、例えばベースステーションまたは処理装置上に規定された原点による規定の位置からの初期距離を認知しており、それに基づいて飛行中にその高さを連続的に計測する。この高さ計測により床面からの距離を一定に、好ましくは床の近くに維持することができ、それによって、付属装置により記録された特にカメラ画像上で処理装置に対する障害物を最適に検知することができる。飛行中、付属装置は、人および動物を移動物体として検知することができ、それに応じて衝突を回避するために、例えば異なる高さを想定する。この場合、付属装置はカメラシステムを有することが好ましく、その検知領域は床面に向けられる。カメラシステムは、広角レンズと任意に組み合わされる２Ｄまたは３Ｄカメラシステムとすることができる。さらに付属装置は、高さ計測センサおよび／または計測装置を有することもでき、その検知領域が飛行方向に向けられることによって、付属装置の移動経路内すなわち飛行経路内の障害物を早期に検出することができる。
【００２２】
さらに、付属装置が、環境データと関連する基準値とを比較することが提案される。その場合、基準値から逸脱する環境データ、特に汚れの蓄積および／または物体の移動に関する環境データ、並びに逸脱する環境データの位置に関する位置情報が、処理装置に送信される。この実施形態によれば、付属装置は、その計測装置によって、例えば環境内の特異なおよび／またはひどい汚れの蓄積を検出し、その情報を処理装置に送信することができる。処理装置は、続いて、例えば、対応する掃除プロセスを実行するために、汚れが蓄積している位置へとナビゲートすることができる。汚れの蓄積のような監視される環境データと比較される基準値は、特に異なる床のカバー材に対してそれぞれ規定された汚れの蓄積の程度とすることができる。さらに、処理または掃除されるべき表面または環境の他の状態、例えば水分の程度や物体の移動の状態も監視することができる。付属装置が、基準値または特定の基準範囲からの逸脱が存在することを検知した場合、目立つ環境データが、対応する位置の位置情報と共に処理装置に送信され、適応可能な場合は外部サーバを介して送信される。この情報は、例えば、処理装置によってこの位置で意図的なスポットクリーニングを実行するために用いることができる。逸脱した環境データが、検知された物体の移動に関係する場合、この情報が経路計画において考慮され得るように、物体の移動の向きおよび任意に速度に関する特別な情報を提供することができる。付属装置は、所定の時間間隔で環境データ記録処理において環境を通って移動することができ、その場合、処理装置は、既知の基準値または基準範囲から逸脱した特別な状況が付属装置によってそれ以前に検知されている場合にのみ、作動しかつ環境内で移動する。次いで、付属装置は、対応する位置を処理装置に送信し、処理装置が意図的にこの位置にナビゲートできるようにする。結果的に付属装置は、処理装置がいつ処理活動を開始しなければならないかを指定する。これに関連して、またはそれとは別に、付属装置が処理装置のための補助的な動作を現在実行する必要がない場合、付属装置が施設の監視などの他の活動を実行することも可能である。この場合、例えば施設内でガラス破損、開いたドアなどのような例外的な状況が検知された場合、付属装置は、状況を評価するために処理装置に対し例えばその計測機器を用いて追加の計測を実行し、対応する場所で掃除作業を実行するなど、処理装置に支援を求めることができる。
【００２３】
上述の方法に加えて、本発明はまた、自律移動する処理装置と自律移動する付属装置とからなるシステムを提案する。その場合、処理装置および付属装置は、上記で提案された１または複数の特徴を有する方法を実行するように構成されかつ設計されている。
【００２４】
処理装置は、例えば、掃除ロボット、サービスロボット、吸引ロボット、拭き取りロボット、草刈りロボットなどの形態で実現することができる。付属装置は、同様にそのようなロボットの形態で、または、環境データを取得して任意にこの環境データから環境マップを作成することのみを担当するロボットの形態で実現することができる。処理装置は、処理対象表面上を走行方式で移動するように設計されていることが好ましい。例えば、付属装置もまた、表面上を走行態様で移動することができ、かつ／または、例えば飛行ドローンの形態で環境内を飛行態様で移動することができる。付属装置は、環境データを取得するための計測機器を有しており、その計測機器は、例えば、距離計測装置、カメラ、接触センサ、オドメトリ計測装置などを含む。さらに、システムは、−方法に関してすでに上で説明されているように−付属装置および処理装置に通信可能にリンクされている外部サーバを含むことができる。付属装置および処理装置はそれぞれ、データ伝送を実現するための通信モジュールを有する。これは、任意にシステムに含むことができる外部サーバにも適用される。付属装置および任意に処理装置は、環境データを処理して環境マップを作成するためのデータ処理装置および／または環境データおよび／または作成された環境マップを記憶するための任意のデータメモリを装備することができる。本発明の概念では、付属装置および処理装置は、付属装置によって記録された環境データおよび／またはそれから作成された環境マップが、処理装置によって受信され、かつ／または、環境内の処理装置の移動および／または処理活動に関する制御コマンドの基礎として用いられることができるような対応する態様で実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、処理装置と付属装置とからなるシステムを有する環境を示す。
【図２】図２は、処理装置に対する付属装置の移動を示す。
【図３】図３は、結合移動中の処理装置と付属装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、実施形態を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
図１は、処理装置１と付属装置３とからなるシステム５を示す。この場合、処理装置１は吸引ロボットの形態で実施され、環境２内で自律移動することができる。処理装置１は、ハウジングを有し、電気モータによって駆動される車輪６と、ハウジング底部の下縁を超えて突出しかつ電気モータによって駆動されるブラシ７とが、掃除対象の環境２の表面に対向するハウジングの下面に配置されている。ブラシ７の領域において、処理装置１は図示しない吸引口を有し、この吸引口を通して、吸引された物体を含む空気をモータファンユニットによって処理装置１内に吸引することができる。処理装置１は、車輪６およびブラシ７並びにさらに設けられた電子回路の駆動部等である処理装置１の個々の電気部品に電力供給するための図示しない再充電可能なバッテリを有する。
【００２７】
処理装置１はさらに、処理装置１のハウジング内に配置された計測機器９を備えている。この例では、計測機器９は、処理装置１の環境２内の障害物からの距離を計測することができる三角測量測定装置の形態で実現される。計測機器９は具体的にはレーザーダイオードを有し、その放射光ビームが偏向装置によって処理装置１のハウジングの外に偏向して出され、かつ、処理装置１の図示の向きにおいて垂直に延びる回転軸の周りで、特に３６０度の測定角度で回転可能である。これにより、全方位距離計測を実現することができる。
【００２８】
計測機器９は、処理装置１の環境２を、好ましくは水平面、すなわち掃除対象表面と実質的に平行に延びる面で計測することができる。このようにして、障害物との衝突が回避されるように、処理装置１を環境２内で移動させることができる。環境２内の障害物および／または壁からの距離を表す、計測機器９によって記録された環境データは、環境２の環境マップを作成するために使用される。
【００２９】
この場合、飛行ドローンの形態で実現されている付属装置３は、処理装置１のハウジング上に配置されている。処理装置１と付属装置３は協働して、本発明によって規定されるシステム５を形成する。付属装置３は、複数のプロペラ８、８を含み、それによって付属装置３は、処理装置１から浮き上がって環境２内を飛行することができる。付属装置３はさらに計測機器１０を備えている。この例では、計測機器１０は、先ずカメラを含み、その検知領域は環境２の床に向けられている。計測機器１０は、高さ計測センサと距離計測機器とをさらに備え、その検知領域は、付属装置３の移動経路内の障害物を早期に検知するために、実質的に水平面内に整列されている。
【００３０】
処理装置１および付属装置３は、互いに通信するための、そして任意に（図示しない）外部サーバと通信するための図示しない通信モジュールをさらに備える。さらに、付属装置３および処理装置１はそれぞれデータ処理装置およびデータメモリを備えている。
【００３１】
環境２内で処理装置１をナビゲートするために、したがって障害物を回避するためにも、基本的に複数のデータ処理ステップが必要とされる。環境マップは、先ず少なくとも１つの計測機器９、１０の環境データから作成されなければならず、これは処理装置１のデータ処理装置内または付属装置３のデータ処理装置内で行うことができる。次に、制御コマンドの基礎として用いられる処理装置１の有利な行動パターンが、環境マップとこの環境マップ内の処理装置１の既知の現在位置とに基づいて計算される。例えば、処理装置１の車輪６またはブラシ７は、制御コマンドによって起動される。
【００３２】
図１に示される処理装置１上の初期位置によって、付属装置３は、掃除対象の環境２の表面からの初期距離を認知している。次いで、この初期位置からの付属装置３の移動が起こり得るが、この場合の基準点は、好ましくは静止した処理装置１である。それに替えて、付属装置３は、静止したベースステーションから始動することもできる。
【００３３】
図２は、処理装置１が環境２の床面上に静止したままである状況を示す。最初は処理装置１上に配置されていた付属装置３は、探査飛行中であり、その過程で環境データを、例えばとりわけ環境２の床面上の汚れ４を計測機器１０を用いて記録する。
【００３４】
図示の実施形態によれば、本発明は、例えば、付属装置３が環境２内で自律的に飛び回ることで実施される。この場合、付属装置は、所定の飛行経路をたどるか、ランダムな原理に従って、そして距離センサに補助されて環境２内を飛行するか、または例えば遠隔制御装置、特に携帯電話に補助されてユーザにより制御されてもよい。処理装置１のハウジング上のその初期位置によって、付属装置３は環境２の床からの初期距離を認知しており、飛行中に連続的にまたは規則的もしくは不規則的な間隔で床面からの高さを決定する。この場合、床面からの高さは、例えば、計測機器１０の距離計測によって決定することができる。例えば、床面からの付属装置３の距離が、付属装置３の飛行中、この例では約１ｍに実質的に一定に維持されることによって、床面の障害物または特別な環境データ、例えば汚れの蓄積４を、計測機器１０により記録された画像で最適に検知することができる。飛行中、付属装置３はさらに、人、動物、または他の自律移動する処理装置１または付属装置３などの移動物体を検出する。これらの移動物体との衝突を回避するために、付属装置３の制御ユニットは、例えば付属装置３の飛行高度をより低い高度に下げることによって、または飛び超えることによって、付属装置３が障害物の周りを飛行するように付属装置３を制御する。
【００３５】
処理装置１が環境２の同じ位置に依然として変化せずに留まる一方、付属装置３は、環境２を飛び回って、計測機器１０によって記録された環境データから、障害物、壁などを有する環境マップを作成する。環境データは、例えばテーブル、椅子、キャビネット等のような物体を分類することを可能にする。この場合、物体からの距離も同様に計測機器１０によって推定される。環境データが記録される一方、付属装置３の計測機器１０は、障害物を登録するのみでなく、規定の基準値から大きく逸脱した床面上の汚れの蓄積４も登録し、したがってそれに続いて処理装置１による掃除特にスポットクリーニングを必要とする特にひどい汚れの蓄積４として分類される。汚れの蓄積４は、環境マップに登録され、かつ、対応する位置情報を与えられる。
【００３６】
付属装置３のデータ処理装置は、付属装置３の飛行後に、または既に飛行中に、環境マップを処理装置１に送信する。このために、付属装置３と処理装置１とは、特にそれらの通信モジュールを用いて無線データ伝送を介して通信する。あるいは、付属装置３が処理装置１のハウジング上に再度配置され、対応する有線通信リンクが確立されるとすぐに、環境マップを送信することもできる。処理装置１は、その後、その都合のよい環境２の環境マップを有して環境２内を自律的に動き回ることができ、特に汚れの蓄積４へとナビゲートして掃除プロセスを実行することができる。この目的のために、処理装置１は、付属装置３によって作成された環境マップに専ら依存する。
【００３７】
それに替えて、処理装置１が付属装置３によって記録された環境データをそのまま受信することも可能であり、その場合、処理装置は任意にこの環境データをそれ自身の計測機器９の環境データと組み合わせ、組み合わされた環境データを処理することによって環境マップを作成することができる。環境マップを作成するために外部サーバを同様に使用することができる。次いで、処理装置１または外部サーバは、付属装置３の環境データが追加の有用な情報を含むか否かを、対応するデータ処理装置によってそれぞれ決定することができる。その場合、付属装置３の環境データを処理装置１の環境データと組み合わせることができる。
【００３８】
処理装置１が、その一部で環境２内を自律移動する一方、付属装置３をさらに処理装置１のための補助的活動を実行するために用いることができる。例えば、処理装置１が自力で脱出できない状況になった場合、または、例えば処理装置１および環境２の床面を上から見た視野を得るために付属装置３の測定装置１０が必要とされる状況を検知した場合などである。携帯可能な障害物が環境２内に位置し、それらの現在位置が処理装置１から隠されたままである場合にも、有用となり得る。このような状況において、処理装置１を支援するために、付属装置３の計測機器１０の環境データを評価することができる。これはまた、例えば、ユーザが手動で処理装置１を床面から持ち上げて処理装置１を環境２内で移動させたために、処理装置１が環境２内の現在の位置および向きをもはや認知していない場合にも役立つ。付属装置３は、処理装置１が移動する付属装置３に追従するという点で、処理装置１に対して道を指示することもできる。さらに付属装置３は、所定の目的地に到達する、初期位置まで走行する、固着状況から抜け出すなどのために、処理装置１に複数の可能な経路を提案することができる。
【００３９】
図３は本発明の別の実施形態を示しており、ここでは付属装置３が、移動中に処理装置１に追従する。この場合、付属装置３は、処理装置１の衛星として機能し、好ましくは一定の距離をもって処理装置に追従する。したがって、環境２の環境データは、一方では処理装置１によって、および他方では付属装置３によって同時に記録することができ、その結果、環境２内の障害物を、異なる視点および距離から検知することができる。この実施形態では、環境データのデータ処理は、付属装置３、処理装置１、または外部サーバのいずれでも行うことができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  処理装置
２  環境
３  付属装置
４  汚れの蓄積
５  システム
６  車輪
７  ブラシ
８  プロペラ
９  計測機器
１０  計測機器
【図１】
2020502675.tif 000003
【図２】
2020502675.tif 000004
【図３】
2020502675.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月24日(2019.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境マップに基づいて環境（２）内で自律移動する処理装置（１）のナビゲーションおよび自己位置特定のための方法であって、環境（２）の環境データが記録されかつ環境マップを作成するために処理され、かつ自律移動する付属装置（３）が前記処理装置（１）のために環境（２）の環境データを記録する、前記方法において、
前記付属装置（３）が、環境データを外部サーバ（１１）に送信してその環境データが環境マップを作成するために前記外部サーバ（１１）上で処理されるか、または、前記付属装置（３）が環境マップを作成するために環境データを処理してその環境マップを外部サーバ（１１）に送信し、その場合、前記環境マップが前記外部サーバ（１１）から前記処理装置（１）に送信され、かつ、
前記処理装置（１）自体も環境（２）の環境データを記録し、その環境データまたはそれから作成された環境マップを、前記付属装置（３）により記録された環境データから作成された環境マップと組み合わせることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記付属装置（３）が環境（２）内で移動し、かつ前記処理装置（１）の移動に先立って環境データを記録し、前記付属装置（３）がその環境データおよび／またはそれから作成された環境マップを前記処理装置（１）に送信し、かつ、それに続いて前記処理装置（１）が前記環境データおよび／または前記環境マップに基づいて環境（１）内を移動することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記付属装置（３）が、移動中に前記処理装置（１）に追従し、特に、前記処理装置から一定の距離をもって移動することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記付属装置（３）が、走行態様または飛行態様で環境内を移動することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記付属装置（３）が、環境データを、関係する基準値と比較し、前記基準値から逸脱した環境データ、特に汚れの蓄積（４）および／または物体の移動に関する環境データ、および逸脱した環境データの位置に関する位置情報が前記処理装置（１）に送信されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記処理装置（１）が、前記環境データおよび前記位置情報の受信後にその位置へとナビゲートし、かつ、その位置で活動を、特に処理活動および／または計測活動を実行することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
自律移動する処理装置（１）と自律移動する付属装置（２）とからなるシステム（５）において、前記処理装置（１）および前記付属装置（２）が、請求項１〜６のいずれかに記載の方法を実行するように構成されかつ設定されていることを特徴とするシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、環境マップに基づいて環境内で自律移動する処理装置のナビゲーションおよび自己位置特定の方法に関し、環境の環境データが記録されかつ環境マップへと処理され、かつ、自律移動する付属装置が処理装置のために環境の環境データを記録する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
例えば、国際公開第２０１５／１４２１６６ Ａ１号パンフレットは、環境マップを生成してこの環境マップを農業用車両に送信する、自律移動する農業用車両と航空機との間の協働を開示している。国際公開第２０１５／０６７７９７号パンフレットは、無人航空機（ＵＡＶ）を用いた農業用車両の環境のパラメータの検知およびこれらのパラメータの農業用車両への送信を開示している。米国特許第６３７４１５５号は、ナビゲーションロボットと機能ロボットとを有する自律移動ロボットシステムを開示している。 ナビゲーションロボットは、環境マップを作成し、環境マップ内でそれ自体および１または複数の機能ロボットを位置特定するように、およびこれらの機能ロボットのための経路を計画するように設計されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上述した従来技術に基づいて、本発明は、自律移動する処理装置のナビゲーションおよび自己位置特定のための方法を向上させることを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上述した目的を達成するために、本発明は、先ず、前記付属装置（３）が、環境データを外部サーバ（１１）に送信してその環境データが環境マップを作成するために前記外部サーバ（１１）上で処理されるか、または、前記付属装置（３）が環境マップを作成するために環境データを処理してその環境マップを外部サーバ（１１）に送信し、その場合、前記環境マップが前記外部サーバ（１１）から前記処理装置（１）に送信され、かつ、
前記処理装置（１）自体も環境（２）の環境データを記録し、その環境データまたはそれから作成された環境マップを、前記付属装置（３）により記録された環境データから作成された環境マップと組み合わせる方法を提案する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、付属装置は環境データを外部サーバに送信し、その場合、環境データが環境マップを作成するために外部サーバ上で処理される。この実施形態によれば、この実施形態によれば、付属装置によって記録された環境データは、付属装置自体の中ではなく−または少なくとも排他的に−処理されるのではなく、付属装置および処理装置によってアクセス可能な外部サーバ上で処理される。したがって、付属装置自体が、環境データ用のデータ処理装置またはメモリを備える必要はない。実際、付属装置は、単に計測機器と通信モジュールとを備えるだけでよく、それによって付属装置は、外部サーバーと通信することができる。この場合、環境データの処理および環境マップの作成は、外部サーバ上で行われる。処理装置は基本的にデータ処理装置なしで稼動することもでき、演算能力および記憶容量に関する外部サーバのリソースは、処理装置および付属装置のリソースよりも制限が少ない点で有利である。付属装置および／または処理装置は、例えば、共通のローカルネットワーク、特にＷＬＡＮネットワーク内で、またはインターネット、移動無線通信などを介して、外部サーバと通信しかつ互いに通信する。
さらに付属装置が、環境データを処理して環境マップを作成し、その環境マップを外部サーバに送信することも可能であろう。本方法のこの変形形態では、環境マップを作成するために付属装置自体によって環境データが処理され、作成された環境マップは次に外部サーバに送信される。例えば、環境マップは、適用可能であれば、他の環境データ特に別の処理装置および／または付属装置の環境データと組み合わせて、先ず外部サーバーに送信され、次いで外部サーバーから処理装置に送信されてもよい。この場合、付属装置がデータ処理装置および対応するアルゴリズムを備え、それによって環境データを組み合わせて環境マップを作成することができる。これに関連して、付属装置内で大まかな環境マップを作成するために最初に環境データが組み合わされることも可能であり、この大まかな環境マップは、次いで処理装置および／または外部サーバーに送信され、適用可能であれば、他の環境データを付加されて、処理装置内および／または外部サーバ上で最終的にさらなる処理に供される。
さらに、処理装置自体も環境の環境データを記録し、そして環境データまたはそれから作成された環境マップを、付属装置により記録された環境データおよび／またはそれから作成された環境マップと組み合わせる。その結果、付属装置のみでなく処理装置自体も環境の環境データを記録する。この場合、処理装置の環境データは、別個の環境マップを作成するために処理されるか、または、付属装置の環境データまたは環境マップとそれぞれ組み合わされることができる。これは、異なる視点からおよび／または異なる検出面内で記録された非常に多様な環境データまたは環境マップの組み合わせが得られる点で有利である。特に障害物は、それらがそれらの大きさに関して全体的に検出され、そして現実的な態様で環境マップ内に表示されることができるように、異なる視点から記録することができる。この場合、処理装置は、先ず、さらなる処理の基礎として付属装置の環境データから環境マップを生成するか、または、付属装置によって既に作成された環境マップを基礎として利用して処理装置自体により記録された環境データをこの環境マップに統合することも可能である。それに替えて、処理装置のそれ自体の環境データも最初に処理されて環境マップを作成し、そして、付属装置の別の環境データまたはそれから作成された環境マップが次いで統合されることもできる。
付属装置が環境内で自律的に移動し、その過程で環境データを記録する。これは環境マップを作成するための基礎として役立つ。ユーザが付属装置を手動で環境内に持ち運び、その過程で環境データの計測を実行する必要はない。したがって、環境データを記録するプロセスは、予め規定されパターン、例えば付属装置の予め規定された移動経路に沿うことができる。したがって、この方法は、２つの自律的に移動する装置、すなわち一方では処理装置と、他方では付属装置との間で協働して実行される。その場合、これらの装置は、環境に対して異なる視点を有することが有利であり、したがって異なる環境データを記録することができ、環境マップの精度を高め、処理装置のナビゲーションおよび自己位置特定を最適化するために任意に互いに組み合わせることもできる。この目的のために、付属装置が、計測機器、好ましくは距離計測機器またはカメラを有し、それによって環境データを記録することができる。
処理装置のナビゲーション方法は、基本的に、付属装置のみが計測機器を含み、付属装置のみが環境マップを作成するための環境データを記録する場合にも機能する。処理装置自体が計測機器を備え、その一部に環境の環境データを記録する必要はない。しかしながら、付属装置および処理装置が、互いに組み合わせることができる対応する環境データを記録することが推奨でき、それによって、本発明のすべての利点を利用することができる。特に処理装置および付属装置の異なる種類の計測機器を用いた、環境内の異なる視点からの環境データの記録である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
付属装置が、処理装置の移動に先立って環境内で移動し、環境データを記録することが提案される。この実施形態では、付属装置が最初に環境を通って移動し、処理装置に関する環境データを記録し、その環境データから環境マップを作成することができる。処理装置は、環境データまたはそれから作成された環境マップが付属装置から処理装置に外部サーバが介して送信されるまで、環境内で対応する移動およびナビゲーションを開始しない。この実施形態は、例えば、処理装置の移動が処理装置のバッテリに負荷をかけないようにすべきである場合、または処理装置が現在、他の作業活動をまだ実行している場合、処理装置がベースステーションでサービスを受けている場合などに、特に適している。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
処理装置は、例えば、掃除ロボット、サービスロボット、吸引ロボット、拭き取りロボット、草刈りロボットなどの形態で実現することができる。付属装置は、同様にそのようなロボットの形態で、または、環境データを取得して任意にこの環境データから環境マップを作成することのみを担当するロボットの形態で実現することができる。処理装置は、処理対象表面上を走行方式で移動するように設計されていることが好ましい。例えば、付属装置もまた、表面上を走行態様で移動することができ、かつ／または、例えば飛行ドローンの形態で環境内を飛行態様で移動することができる。付属装置は、環境データを取得するための計測機器を有しており、その計測機器は、例えば、距離計測装置、カメラ、接触センサ、オドメトリ計測装置などを含む。同様に、処理装置にこのような計測機器を設けることができる。システムは、−方法に関してすでに上で説明されているように−付属装置および処理装置に通信可能にリンクされている外部サーバを含むことができる。付属装置および処理装置はそれぞれ、データ伝送を実現するための通信モジュールを有する。これは、システムに含まれる外部サーバにも適用される。付属装置および処理装置は、環境データを処理して環境マップを作成するためのデータ処理装置および／または環境データおよび／または作成された環境マップを記憶するための任意のデータメモリを装備することができる。本発明の概念では、付属装置および処理装置は、付属装置によって記録された環境データおよび／またはそれから作成された環境マップが、処理装置によって受信され、かつ／または、環境内の処理装置の移動および／または処理活動に関する制御コマンドの基礎として用いられることができるような対応する態様で実現される。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
処理装置１および付属装置３は、互いに通信するための、そして（図示しない）外部サーバ１１と通信するための図示しない通信モジュールをさらに備える。さらに、付属装置３および処理装置１はそれぞれデータ処理装置およびデータメモリを備えている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
付属装置３のデータ処理装置は、付属装置３の飛行後に、または既に飛行中に、環境マップを外部サーバー１１を介して処理装置１に送信する。このために、付属装置３と処理装置１とは、特にそれらの通信モジュールを用いて無線データ伝送を介して通信する。処理装置１は、その後、その都合のよい環境２の環境マップを有して環境２内を自律的に動き回ることができ、特に汚れの蓄積４へとナビゲートして掃除プロセスを実行することができる。この目的のために、処理装置１は、付属装置３によって作成された環境マップに専ら依存する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
それに替えて、処理装置１が付属装置３によって作成された環境マップをそのまま受信することも可能であり、その場合、処理装置は任意にこの環境マップをそれ自身の計測機器９の環境データと組み合わせ、組み合わされた環境データを処理することによって環境マップを作成することができる。環境マップを作成するために外部サーバ１１を同様に使用することができる。次いで、処理装置１または外部サーバ１１は、付属装置３の環境データが追加の有用な情報を含むか否かを、対応するデータ処理装置によってそれぞれ決定することができる。その場合、付属装置３の環境データを処理装置１の環境データと組み合わせることができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
１  処理装置
２  環境
３  付属装置
４  汚れの蓄積
５  システム
６  車輪
７  ブラシ
８  プロペラ
９  計測機器
１０  計測機器
１１  外部サーバ
【国際調査報告】
2020502675.tif 000006
2020502675.tif 000007
2020502675.tif 000008
2020502675.tif 000009