DE102021125871A1

DE102021125871A1 - Systeme und verfahren zum planen einer fortbewegungsroute eines multifunktionsroboters

Info

Publication number: DE102021125871A1
Application number: DE102021125871.5A
Authority: DE
Inventors: Sanghyun Hong; Jianbo Lu
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-10-08
Filing date: 2021-10-05
Publication date: 2022-04-14
Also published as: CN114397880A; US11609582B2; US20220113744A1

Abstract

Diese Offenbarung stellt Systeme und Verfahren zum Planen einer Fortbewegungsroute eines Multifunktionsroboters bereit. Die Offenbarung betrifft im Allgemeinen die Fortbewegungsplanung für einen Multifunktionsroboter, der sich auf einer Bodenfläche fortbewegen kann und über Hindernisse fliegen kann. In einer beispielhaften Ausführungsform empfängt eine Steuerung des Multifunktionsroboters eine Belegungsgitterkarte, die Informationen über einen Fortbewegungsbereich bereitstellt, der von dem Multifunktionsroboter überquert werden soll. Die Steuerung kann erste Kosten bestimmen, die mit einer ersten Fortbewegungsroute zusammenhängen, die einschließt, dass ein Multifunktionsroboter um ein 3D-Objekt herum fährt, wenn er sich entlang des Bodens von einem Ausgangsort zu einem Zielort in dem Fortbewegungsbereich bewegt. Die Steuerung kann ferner zweite Kosten bestimmen, die mit einer zweiten Fortbewegungsroute zusammenhängen, die einschließt, dass ein Multifunktionsroboter über das 3D-Objekt fliegt, wenn er sich von dem Ausgangsort zu dem Zielort bewegt. Die Steuerung kann entweder die erste Fortbewegungsroute oder die zweite Fortbewegungsroute auf Grundlage von Vergleichen der ersten Kosten mit den zweiten Kosten auswählen.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die Offenbarung betrifft im Allgemeinen Roboter und insbesondere das Planen einer Fortbewegungsroute eines Multifunktionsroboters.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Roboter werden für verschiedene Zwecke verwendet. Die physische Struktur und die Fähigkeiten jedes dieser Roboter sind im Allgemeinen auf einen Zweck zugeschnitten, für den der Roboter eingesetzt wird. In einigen Fällen ist ein Roboter feststehend, wie zum Beispiel ein Montageroboter in einer Fabrikhalle. In anderen Fällen kann ein Roboter ein mobiler Roboter sein, der sich von einem Ort zu einem anderen bewegt. Mobile Roboter können grob in zwei Kategorien eingeteilt werden - Landroboter und Flugroboter. Landroboter sind typischerweise mit Rädern oder Schienen ausgestattet, die es diesen Robotern ermöglichen, verschiedene Arten von Fortbewegungsflächen zu überqueren, wie etwa Straßen, Bürgersteige, Schmutzbereiche und Rasenflächen. Verschiedene Erfassungssysteme, wie etwa Kameras, Sonarsysteme, Radarsysteme usw., die an Landrobotern montiert sind, ermöglichen es den Robotern, Hindernisse zu umfahren, während sie sich auf dem Boden entlang einer Fortbewegungsroute zu einem Zielort, wie zum Beispiel einer Treppe eines Hauses, bewegen. Die Fortbewegungsroute kann in diesem Beispiel einen Bürgersteig, eine Türschwelle, einen Rasen und einen Gehweg beinhalten.
In einem Fall kann sich ein Landroboter unter Verwendung eines Trial-and-Error-Verfahrens zum Umfahren von Hindernissen zu dem Zielort fortbewegen. In einem anderen Fall kann sich ein Roboter zu dem Zielort fortbewegen, indem er einer vorprogrammierten Fortbewegungsroute folgt. Das Gestalten einer vorprogrammierten Fortbewegungsroute kann jedoch in einigen Umgebungen, in denen bestimmte Arten von Hindernissen in einer Fortbewegungsroute des Landroboters vorhanden sind, kompliziert und/oder schwierig sein. Einige dieser Hindernisse, wie zum Beispiel eine Mauer, die ein Grundstück umschließt, oder ein geschlossenes Tor, können durch den Landroboter unüberwindbar sein.
Flugroboter, die auch als Drohnen oder Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) bekannt sind, stellen eine Lösung zum Überwinden dieser Arten von Hindernissen bereit, da ein UAV über sie hinwegfliegen kann. Auch hier kann ein Flugroboter einer vorprogrammierten Flugroute folgen. In einigen Fällen kann es jedoch nicht kosteneffektiv und/oder undurchführbar sein, einen Flugroboter einzusetzen, insbesondere, wenn die Fortbewegungsroute einen erheblichen Teil beinhaltet, der von einem Landroboter kostengünstiger zurückgelegt werden kann.
KURZDARSTELLUNG
Die hierin offenbarten Systeme und Verfahren betreffen im Allgemeinen die Fortbewegungsroutenplanung für einen Multifunktionsroboter, der auf einer Bodenfläche fahren kann und auch über Hindernisse fliegen kann. In einer beispielhaften Ausführungsform empfängt eine Steuerung des Multifunktionsroboters eine Karte, wie zum Beispiel eine Belegungsgitterkarte (occupancy grid map - OG-Karte). Die Karte stellt Informationen über einen Fortbewegungsbereich bereit, der von dem Multifunktionsroboter überquert werden soll. Der Fortbewegungsbereich kann einige Abschnitte beinhalten, die Bodenbereiche sind, über die sich der Multifunktionsroboter bewegen kann, und kann auch ein oder mehrere Objekte beinhalten, die Hindernisse in einem Fortbewegungsweg des Multifunktionsroboters darstellen. Die Steuerung kann erste Kosten bestimmen, die mit dem Verwenden einer ersten Fortbewegungsroute zusammenhängen, die einschließen, dass ein Multifunktionsroboter um ein 3D-Objekt herum fährt, wenn er sich entlang des Bodens von einem Ausgangsort zu einem Zielort in dem Fortbewegungsbereich bewegt. Die Steuerung kann zweite Kosten bestimmen, die mit dem Verwenden einer zweiten Fortbewegungsroute zusammenhängen, die einschließen, dass ein Multifunktionsroboter über das 3D-Objekt fliegt, wenn er sich von dem Ausgangsort zu dem Zielort bewegt. Die Steuerung kann dann entweder die erste Fortbewegungsroute oder die zweite Fortbewegungsroute auf Grundlage von Vergleichen der ersten Kosten mit den zweiten Kosten auswählen. In einer anderen Ausführungsform kann die Steuerung ein oder mehrere Bilder des 3D-Objekts auswerten, um zu bestimmen, ob der Multifunktionsroboter über das 3D-Objekt klettern kann. Die damit verbundenen Kosten können von der Steuerung berechnet und mit anderen Kosten verglichen werden, wie etwa den ersten Kosten und den zweiten Kosten, um eine Fortbewegungsroute für den Multifunktionsroboter zu bestimmen.
Figurenliste
Die detaillierte Beschreibung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen dargelegt. Die Verwendung der gleichen Bezugszeichen kann ähnliche oder identische Elemente angeben. Für verschiedene Ausführungsformen können andere Elemente und/oder Komponenten verwendet werden als die in den Zeichnungen veranschaulichten und einige Elemente und/oder Komponenten sind in verschiedenen Ausführungsformen unter Umständen nicht vorhanden. Die Elemente und/oder Komponenten in den Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu gezeichnet. Für die gesamte Offenbarung gilt, dass Ausdrücke im Singular und Plural je nach Kontext austauschbar verwendet werden können.

1 zeigt einen beispielhaften Multifunktionsroboter, der dazu konfiguriert sein kann, sich entlang einer gemäß der Offenbarung bestimmten Fortbewegungsroute zu bewegen.
2 zeigt eine beispielhafte zweidimensionale (2D-)Belegungsgitterkarte (OG-Karte), die durch eine Steuerung in einem Roboter verwendet werden kann, um eine Fortbewegungsroute gemäß der Offenbarung zu erzeugen.
3 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines dreidimensionalen (3D-)Szenarios, das einen Fortbewegungsbereich für einen Multifunktionsroboter gemäß der Offenbarung beinhaltet.
4 veranschaulicht eine beispielhafte 2D-Fortbewegungsroute, die auf Grundlage von Auswerten einer 2D-OG-Karte gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung erzeugt wird.
5 veranschaulicht eine beispielhafte 2,5D-Fortbewegungsroute, die auf Grundlage von Auswerten einer zweieinhalbdimensionalen (2,5D-) OG-Karte gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung erzeugt wird.
6 veranschaulicht eine beispielhafte 2D-Fortbewegungsroute auf mehreren Ebenen, die auf Grundlage von Auswerten mehrerer 2D-OG-Karten gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung erzeugt werden kann.
7 veranschaulicht eine beispielhafte 3D-Fortbewegungsroute, die auf Grundlage von Auswerten einer 3D-OG-Karte gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung erzeugt wird.
8 zeigt ein beispielhaftes System, das verwendet werden kann, um eine Fortbewegungsroute gemäß der Offenbarung zu erzeugen.
9 ist ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen verschiedener Arten von Fortbewegungsroutenplänen gemäß der Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Offenbarung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben, in denen beispielhafte Ausführungsformen der Offenbarung gezeigt sind. Diese Offenbarung kann jedoch in vielen unterschiedlichen Formen umgesetzt werden und sollte nicht als auf die in dieser Schrift dargelegten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ausgelegt werden. Für den einschlägigen Fachmann ist ersichtlich, dass verschiedene Änderungen bezüglich Form und Detail an verschiedenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Somit sollten die Breite und der Umfang der vorliegenden Offenbarung durch keine der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen eingeschränkt werden, sondern lediglich gemäß den folgenden Patentansprüchen und deren Äquivalenten definiert werden. Die nachfolgende Beschreibung ist zu Veranschaulichungszwecken dargelegt worden und soll nicht erschöpfend oder auf die exakte offenbarte Form beschränkt sein. Es versteht sich, dass alternative Umsetzungen in einer beliebigen gewünschten Kombination verwendet werden können, um zusätzliche Hybridumsetzungen der vorliegenden Offenbarung zu bilden. Des Weiteren versteht es sich, dass, obwohl Ausführungsformen in für Strukturmerkmale und/oder methodische Handlungen spezifischer Sprache beschrieben worden sind, die Offenbarung nicht notwendigerweise auf die konkreten beschriebenen Merkmale oder Handlungen beschränkt ist. Die konkreten Merkmale und Handlungen werden vielmehr als veranschaulichende Formen der Umsetzung der Ausführungsformen offenbart.
Bestimmte Wörter und Formulierungen werden in dieser Schrift nur zur Vereinfachung verwendet, und derartige Wörter und Ausdrücke sollten so interpretiert werden, dass sie sich auf verschiedene Objekte und Handlungen beziehen, die von Fachleuten auf dem Gebiet allgemein in verschiedenen Formen und Äquivalenzen verstanden werden. Zum Beispiel kann der Ausdruck „Fortbewegungsroute“ im hier verwendeten Sinne in mindestens einigen Fällen als einen „Fortbewegungspfad“ darstellend interpretiert werden. Als ein anderes Beispiel können Wörter, wie etwa „erzeugen“ und „Erzeugen“, die in dieser Offenbarung verwendet werden, verschiedene Handlungen beinhalten, die durch Wörter beschrieben werden können, wie etwa „planen“ und „Planen“. Insbesondere kann der Ausdruck „Multifunktionsroboter“, im hier verwendeten Sinne im Allgemeinen als ein Roboter beschrieben werden, der verschiedene Merkmale eines Landroboters mit verschiedenen Merkmalen eines Flugroboters (einer Drohne, eines UAV usw.) kombiniert.
1 zeigt einen beispielhaften Multifunktionsroboter 100, der dazu konfiguriert sein kann, sich gemäß einer Fortbewegungsroute zu bewegen, die gemäß der Offenbarung bestimmt ist. In dem veranschaulichten Beispiel beinhaltet der Multifunktionsroboter 100 einen Satz von Rädern 110, der es dem Multifunktionsroboter 100 ermöglicht, sich auf dem Boden zu bewegen, und beinhaltet ferner einen Satz von Propellern 105 (und/oder Flügeln), der ermöglicht, dass der Multifunktionsroboter 100 fliegt. In verschiedenen anderen Ausführungsformen kann der Multifunktionsroboter 100 Komponenten, wie etwa Schienen, Krallen, Tentakeln, Greifer usw., beinhalten, die es dem Multifunktionsroboter 100 ermöglichen, sich über verschiedene Arten von Bodenflächen (Straßen, Bürgersteige, Schmutzflächen, Rasenflächen usw.) zu bewegen und Objekte zu überqueren, wie zum Beispiel eine Rampe, eine Treppe und/oder eine Rolltreppe. In einigen Anwendungen kann der Multifunktionsroboter 100 einige dieser Komponenten verwenden, um über Objekte zu klettern, wie zum Beispiel eine niedrige Mauer, eine erhöhte Plattform und/oder eine Kante eines Bürgersteigs.
Der Multifunktionsroboter 100 kann ferner verschiedene Arten von Ausrüstung auf Grundlage der Art der Anwendung beinhalten, für die der Multifunktionsroboter 100 verwendet wird. In einer beispielhaften Anwendung kann der Multifunktionsroboter 100 als ein Lieferroboter ausgestattet sein. In einer anderen beispielhaften Anwendung kann der Multifunktionsroboter 100 für Such- und Rettungseinsätze ausgestattet sein. In noch einer anderen beispielhaften Anwendung kann der Multifunktionsroboter 100 für Militärzwecke ausgestattet sein.
Der Multifunktionsroboter 100 kann typischerweise verschiedene Arten von Systemen beinhalten, wie zum Beispiel ein Navigationssystem, ein Bildgebungssystem und eine Robotersteuerung 120. Das Navigationssystem kann Elemente beinhalten, wie zum Beispiel eine Radarvorrichtung, eine Sonarvorrichtung, eine Light-Detection-and-Ranging-(LIDAR-)Vorrichtung. Das Bildgebungssystem kann Elemente beinhalten, wie etwa eine Digitalkamera und/oder eine Videokamera. Eine beispielhafte Kamera 115 ist an dem in 1 veranschaulichten Multifunktionsroboter 100 montiert gezeigt.
Die Robotersteuerung 120, die in dem Multifunktionsroboter 100 bereitgestellt ist, kann verschiedene Hardware- und Softwarekomponenten beinhalten, die verschiedene Vorgänge des Multifunktionsroboters 100 steuern. Einige dieser Vorgänge können zum Beispiel Erlangen einer Karte eines Fortbewegungsbereichs, Planen einer Fortbewegungsroute durch den Fortbewegungsbereich und Ausführen der Fortbewegungsroute durch Betreiben der entsprechenden Antriebskomponenten, wie etwa des Satzes von Rädern 110 und/oder des Satzes von Propellern 105, beinhalten.
2 zeigt eine beispielhafte zweidimensionale (2D-)Belegungsgitterkarte (OG-Karte) 200, die durch die Robotersteuerung 120 verwendet werden kann, um eine Fortbewegungsroute gemäß der Offenbarung zu planen und zu erzeugen. In anderen Ausführungsformen können andere Arten von Karten anstelle der 2D-OG-Karte 200 verwendet werden. Die 2D-OG-Karte 200 ist eine grafische Darstellung von Objekten, die in einem Fortbewegungsbereich des Multifunktionsroboters 100 vorhanden sind. Einige beispielhafte Objekte können zum Beispiel Wände eines Gebäudes und Objekte, die auf dem Boden in dem Gebäude platziert sind, wie zum Beispiel ein Möbelstück oder eine Trennwand, beinhalten. In einem anderen Fall kann die 2D-OG-Karte 200 Objekte angeben, die außerhalb eines Gebäudes vorhanden sind, wie zum Beispiel ein Dekorationselement auf einem Rasen, einen Briefkasten und/oder einen Springbrunnen in einem Vorgarten.
Die verschiedenen Objekte sind in einem dunklen Farbton dargestellt (wie etwa eine Wand 205). Bereiche, durch die sich der Multifunktionsroboter 100 auf dem Boden bewegen kann, sind nicht schattiert (weiß). Die Robotersteuerung 120 in dem Multifunktionsroboter 100 und/oder eine andere Rechenvorrichtung, an die der Multifunktionsroboter 100 kommunikativ gekoppelt ist, kann eine Fortbewegungsroute durch Auswerten der 2D-OG-Karte 200 erzeugen, um Bereiche (weiße Bereiche), in denen sich der Multifunktionsroboter 100 auf dem Boden bewegen kann, und Hindernisse zu identifizieren, die der Multifunktionsroboter 100 umfahren kann, um einen Zielort zu erreichen. Höheninformationen der verschiedenen Objekte könnten nicht in der 2D-OG-Karte 200 enthalten sein, da in diesem Beispiel die Robotersteuerung 120 eine Fortbewegungsroute erzeugt, die vollständig auf dem Boden liegt und die Verwendung der Flugfähigkeiten des Multifunktionsroboters 100 nicht erfordert. Die Robotersteuerung 120 kann auf Grundlage verschiedener Faktoren eine Bestimmung treffen, die Flugfähigkeiten des Multifunktionsroboters 100 nicht zu verwenden, wie zum Beispiel aufgrund dessen, dass sich der Fortbewegungsbereich innerhalb eines Gebäudes befindet, in dem es unmöglich ist, den Multifunktionsroboter 100 zu fliegen und/oder aufgrund einer Batterieeinschränkung, die die Flugzeit des Multifunktionsroboters 100 einschränkt.
In dieser beispielhaften Umsetzung kann die Robotersteuerung 120 eine Fortbewegungsroute erzeugen, die auf Grundlage von XY-Koordinaten (2D-Koordinaten) der 2D-OG-Karte 200 identifiziert wird. Die (0,0)-Koordinaten der 2D-OG-Karte 200 können auf ein beliebiges Einzelbild bezogen werden, das durch die Robotersteuerung 120 definiert werden kann. Somit kann die Robotersteuerung 120 zum Beispiel eine Fortbewegungsroute mit einem Ausgangsort bei (0,0), an dem sich der Multifunktionsroboter 100 aktuell befindet, und einem Zielort 210 bei (5, -5) erzeugen. In diesem Fall kann der Ort (0,0) eine 2D-Koordinate eines Rahmens darstellen, der durch eine Referenzposition des Multifunktionsroboters 100 (zum Beispiel eine Startposition) definiert ist. Die 2D-Koordinaten können mit verschiedenen Auflösungsniveaus in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren definiert sein, wie zum Beispiel einem Präzisionsniveau, das für den Multifunktionsroboter 100 erforderlich ist, um Objekte zu umfahren, und/oder ein Präzisionsniveau zum Ablegen eines Pakets an dem Zielort. Die Robotersteuerung 120 kann die Fortbewegungsroute auf Grundlage eines beliebigen oder mehrerer Routenerzeugungsalgorithmen und einer oder mehrerer 2D-OG-Karten erzeugen.
3 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines dreidimensionalen (3D-)Szenarios 300, das einen Fortbewegungsbereich für einen Multifunktionsroboter 100 gemäß der Offenbarung darstellen kann. Das 3D-Szenario 300 in diesem Beispiel ist ein Innenbereich eines Gebäudes. Ein Hindernis 310 blockiert einen Durchgang innerhalb des Gebäudes und der Multifunktionsroboter 100 kann weder das Hindernis 310 umfahren noch über das Hindernis 310 fliegen. Folglich kann die Robotersteuerung 120 das Hindernis 310 auswerten, um eine Fortbewegungsroute unter Verwendung einer 2D-OG-Karte zu erzeugen, wobei der Multifunktionsroboter 100 einer Fortbewegungsroute folgt, die den Durchgang vermeidet, oder unter Verwendung einer 3D-OG-Karte, bei der der Multifunktionsroboter 100 über das Hindernis 310 fliegt (falls dies möglich ist).
4 veranschaulicht eine beispielhafte Fortbewegungsroute 405, die auf Grundlage von Auswerten einer 2D-OG-Karte 400 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung durch die Robotersteuerung 120 geplant und erzeugt werden kann. Einige Hindernisse befinden sich in diesem Beispiel zwischen einem Ausgangspunkt 410 und einem Zielpunkt 415. Die Robotersteuerung 120 des Multifunktionsroboters 100 kann die Hindernisse auf der 2D-OG-Karte 400 auswerten, um die Fortbewegungsroute 405 in Form einer 2D-Fortbewegungsroute zu planen und zu erzeugen. In diesem Beispiel beinhaltet die Fortbewegungsroute 405, dass der Multifunktionsroboter 100 um ein oder mehrere von verschiedenen Hindernissen herum fährt. Die Robotersteuerung 120 kann die 2D-Fortbewegungsroute planen, indem sie sich dafür entscheidet, Höhenparameter der Hindernisse aus verschiedenen Gründen nicht zu berücksichtigen. Zum Beispiel kann sich die Robotersteuerung 120 dafür entscheiden, Höhenparameter der Hindernisse nicht zu berücksichtigen, da es unmöglich oder unzulässig sein könnte, den Multifunktionsroboter 100 in dem Fortbewegungsbereich zu fliegen. Die Robotersteuerung 120 kann ein Pfadfolgesystem beinhalten, um es dem Multifunktionsroboter 100 zu ermöglichen, der Fortbewegungsroute 405 zu folgen.
5 veranschaulicht eine beispielhafte Fortbewegungsroute 505, die auf Grundlage von Auswerten einer 2D-OG-Karte 500 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung durch die Robotersteuerung 120 geplant und erzeugt werden kann. Der Fortbewegungsbereich in diesem Beispiel ist der gleiche wie vorstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben und beinhaltet einen Ausgangsort 510, einen Zielort 515 und ein oder mehrere Hindernisse 520. Die 2D-OG-Karte 500 kann nicht nur 2D-Informationen des Fortbewegungsbereichs bereitstellen, sondern kann ferner Höheninformationen (in Form von x-, y-, z-Koordinaten) über ein oder mehrere Objekte in dem Fortbewegungsbereich bereitstellen. Folglich wird die Karte auch als 2,5D-OG-Karte bezeichnet. Die Robotersteuerung 120 des Multifunktionsroboters 100 kann die Hindernisse auf der 2D-OG-Karte 500 auswerten und die x-, y-, z-Koordinateninformationen eines Objekts verwenden, um eine Höheneigenschaft des Objekts zu bestimmen, das ein Hindernis auf einer Fortbewegungsroute darstellen kann.
Die Robotersteuerung 120 kann dann einen Kostenfaktor zum Ausführen verschiedener Arten von Fortbewegungsrouten bestimmen. Zum Beispiel kann die Robotersteuerung 120 in einem ersten Fall erste Kosten bestimmen, die damit zusammenhängen, dass der Multifunktionsroboter 100 eine erste Fortbewegungsroute zurücklegt, die Umfahren eines oder mehrerer der Hindernisse beinhaltet. Die ersten Kosten können auf verschiedenen Faktoren beruhen, wie zum Beispiel einer Fortbewegungsentfernung als Ergebnis des Umfahrens eines oder mehrerer der Hindernisse, einer Fortbewegungszeit aufgrund des Umfahrens eines oder mehrerer der Hindernisse und/oder einer Höhe von einem oder mehreren der Hindernisse.
Die Robotersteuerung 120 kann zweite Kosten bestimmen, die damit zusammenhängen, dass der Multifunktionsroboter 100 eine zweite Fortbewegungsroute zurücklegt, die Fliegen über ein oder mehrere der Hindernisse beinhaltet. Die zweiten Kosten können auf verschiedenen Faktoren beruhen, wie zum Beispiel einer Fortbewegungsentfernung als Ergebnis des Fliegens über das/die Hindernis(se), einer Fortbewegungszeit aufgrund des Fliegens über das/die Hindernis(se), einer mit dem Fliegen in dem Fortbewegungsbereich zusammenhängenden Einschränkung, einer mit dem Fliegen über ein Hindernis zusammenhängende Einschränkung, Höhenbeschränkungen von Überkopfstrukturen, wie etwa einer Decke, und dem Vorhandensein von Elementen, die während des Flugs eine Gefahr darstellen können.
Die Robotersteuerung 120 kann dritte Kosten bestimmen, die damit zusammenhängen, dass der Multifunktionsroboter 100 eine dritte Fortbewegungsroute zurücklegt, die Klettern über ein oder mehrere der Hindernisse beinhaltet. Die dritten Kosten können auf verschiedenen Faktoren beruhen, wie zum Beispiel einer Höhe eines oder mehrerer der Hindernisse, einer Form eines oder mehrerer der Hindernisse und anderen physischen Eigenschaften eines oder mehrerer der Hindernisse.
Die Robotersteuerung 120 kann dann auf Grundlage von Vergleichen der drei Kosten eine der drei Fortbewegungsrouten auswählen. Die ausgewählte Fortbewegungsroute kann durch die Robotersteuerung 120 in Form eines 2,5D-Fortbewegungsroutenplans ausgeführt werden.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann die Robotersteuerung 120 die Kamera 115 verwenden, um ein oder mehrere Bilder von einem oder mehreren der Hindernisse aufzunehmen, um die zweite Fortbewegungsroute und/oder die dritte Fortbewegungsroute zu planen. Die Bilder können ausgewertet werden, um Informationen zu erlangen, die Informationen ergänzen, die von einer oder mehreren Karten abgeleitet sind, wie etwa der 2D-OG-Karte 500 oder einer 3D-OG-Karte. Die Bilder können ausgewertet werden, um Informationen zu erlangen, wie etwa die Größe eines Objekts und/oder die Form des Objekts (verschiedene Höhen in verschiedenen Abschnitten des Objekts, verschiedene Krümmungen in verschiedenen Abschnitten des Objekts, verschiedene geneigte Flächen in verschiedenen Abschnitten des Objekts usw.). Die Informationen können durch die Robotersteuerung 120 verwendet werden, um zu bestimmen, ob der Multifunktionsroboter 100 über das Objekt klettern kann oder ob es vorzuziehen ist, über das Objekt zu fliegen.
6 veranschaulicht eine beispielhafte Fortbewegungsroute, die auf Grundlage von Auswerten von zwei oder mehrerer 2D-OG-Karten, die mit einer Struktur auf mehreren Ebenen zusammenhängen, gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung durch die Robotersteuerung 120 erzeugt werden kann. Der Fortbewegungsbereich beinhaltet in diesem Beispiel eine Ebene 630 und eine Ebene 635, die sich über der Ebene 635 in einem mehrstöckigen Gebäude 600 befindet. Die unter Bezugnahme auf die Ebene 630 und die Ebene 635 bereitgestellte Beschreibung ist gleichermaßen auf beliebige zwei oder mehr Ebenen des mehrstöckigen Gebäudes 600 anwendbar. Die in diesem Beispiel beschriebene Fortbewegungsroute führt von einem Ausgangsort 605, der sich auf Ebene 630 befindet, zu einem Zielort 625, der sich auf Ebene 635 befindet. In anderen Fällen kann die Fortbewegungsroute von einem beliebigen Ort auf Ebene 635 und abwärts zu einem beliebigen Ort auf Ebene 630 beginnen.
In diesem Beispiel kann die Robotersteuerung 120 des Multifunktionsroboters 100 zwei 2D-OG-Karten zum Planen einer Fortbewegungsroute auf den zwei Ebenen erlangen. Die zwei 2D-OG-Karten können eine 2G-OG-Karte 640 der Ebene 630 und eine andere 2D-OG-Karte 645 der Ebene 635 beinhalten. Die 2D-OG-Karte 640 der Ebene 630 kann durch die Robotersteuerung 120 ausgewertet werden, um Hindernisse, falls vorhanden, auf der Ebene 630 zu identifizieren und um einen Übergangspunkt 611 auf der Ebene 630 zu identifizieren. Der Übergangspunkt 611 stellt einen beliebigen Punkt auf der Ebene 630 dar, an dem sich der Multifunktionsroboter 100 von der Ebene 630 zu der Ebene 635 bewegen kann, indem er eine Fortbewegungsroute 615 zurücklegt.
In einer beispielhaften Anwendung kann der Übergangspunkt 611 auf Grundlage verschiedener Strukturen definiert sein, wie zum Beispiel einer Rampe, einer Treppe, einer Rolltreppe und/oder eines Aufzugs, die/der in der Ebene 630 vorhanden ist. In einer anderen Anwendung, wenn möglich, kann der Übergangspunkt 611 ein Punkt sein, von dem aus der Multifunktionsroboter 100 von der Ebene 630 zur Ebene 635 fliegen kann (wie etwa von einem offenen Balkon auf Ebene 630 zu einem offenen Balkon auf Ebene 635).
Die Robotersteuerung 120 kann eine Fortbewegungsroute 610 auf Grundlage von Kosten erzeugen, die durch Auswerten der 2D-OG-Karte 640 zum Identifizieren von Hindernissen, die auf Ebene 630 vorhanden sein können, und zum Bestimmen des Übergangspunkts 611 abgeleitet werden können. Die Fortbewegungsroute 610 kann auf Grundlage von XY-Koordinaten (2D-Koordinaten) definiert sein und kann beinhalten, dass der Multifunktionsroboter 100 auf der Ebene 630 auf die vorstehend beschriebene Weise um ein oder mehrere Hindernisse herum fährt, fliegt oder über diese klettert.
Die Robotersteuerung 120 kann die 2D-OG-Karte 645 auswerten, um beliebige Hindernisse zu identifizieren, die auf Ebene 635 (zwischen einem Übergangspunkt 612 und einem Zielort 625) vorhanden sein können, und eine Fortbewegungsroute 620 auf Grundlage der Kosten zu erzeugen. Die Fortbewegungsroute 620 kann auf Grundlage von XY-Koordinaten (2D-Koordinaten) definiert sein und kann beinhalten, dass der Multifunktionsroboter 100 auf der Ebene 635 auf die vorstehend beschriebene Weise um ein oder mehrere Hindernisse herum fährt, fliegt oder über diese klettert.
Ein Fortbewegungsroutenplan, der in diesem Beispiel durch die Robotersteuerung 120 erzeugt wird, kann als ein mehrstufiger 2D-Fortbewegungsroutenplan bezeichnet werden, der einen ersten 2D-Fortbewegungsroutenplan und einen zweiten 2D-Fortbewegungsroutenplan beinhaltet. Der erste 2D-Fortbewegungsroutenplan kann verwendet werden, um die Fortbewegungsroute 610 auszuführen, und der zweite 2D-Fortbewegungsroutenplan kann verwendet werden, um die Fortbewegungsroute 620 auszuführen.
7 veranschaulicht eine beispielhafte Fortbewegungsroute 720, die auf Grundlage von Auswerten einer 3D-OG-Karte 700 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung erzeugt werden kann. Der Fortbewegungsbereich in diesem Beispiel ist der gleiche wie vorstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben und die 3D-OG-Karte 700 stellt Höheninformationen über verschiedene Objekte in dem Fortbewegungsbereich bereit. Die Robotersteuerung 120 kann die 3D-OG-Karte 700 auswerten, um beliebige Objekte 715 zu identifizieren, die zwischen einem Ausgangsort 705 und einem Zielort 735 vorhanden sein können. Die Robotersteuerung 120 kann die Objekte auf der 3D-OG-Karte 700 auswerten und ein Höhenmerkmal (z-Koordinate von 3D-Koordinaten x, y und z) eines Objekts bestimmen, die ein Hindernis in einer Fortbewegungsroute des Multifunktionsroboters 100 darstellen können. Die Robotersteuerung 120 kann dann einen Kostenfaktor zum Ausführen verschiedener Fortbewegungsrouten bestimmen.
Zum Beispiel kann die Robotersteuerung 120 in einem ersten Fall erste Kosten bestimmen, die damit zusammenhängen, dass der Multifunktionsroboter 100 eine erste Fortbewegungsroute zurücklegt, bei der der Multifunktionsroboter 100 an einer Stelle 710 in die Luft steigt und über ein Objekt fliegt, das ein Hindernis unter den Objekten 715 darstellt.
Die Robotersteuerung 120 kann dann zweite Kosten bestimmen, die mit dem Multifunktionsroboter 100 zusammenhängen, der über das Objekt klettert, und die zweiten Kosten mit den ersten Kosten vergleichen. Wenn die ersten Kosten niedriger als die zweiten Kosten sind, kann die Robotersteuerung 120 einen 3D-Fortbewegungsroutenplan ausführen, bei dem der Multifunktionsroboter über das Objekt fliegt. Der 3D-Fortbewegungsroutenplan ist unter Verwendung von 3D-Standortkoordinaten (x-, y-, z-Koordinaten) definiert und der Pfadfolger in der Robotersteuerung 120 kann den Multifunktionsroboter 100 entlang der Fortbewegungsroute 720 leiten.
8 zeigt ein beispielhaftes System 800, das verwendet werden kann, um eine Fortbewegungsroute gemäß der Offenbarung zu erzeugen. Das System 800 kann die Robotersteuerung 120 beinhalten, die ein Teil des Multifunktionsroboters 100 ist, und kann in einigen Anwendungen auch einen Servercomputer 860 beinhalten. Die Robotersteuerung 120 kann über eine drahtlose Kommunikationsverbindung 806 kommunikativ an ein Netzwerk 850 gekoppelt sein. Die drahtlose Kommunikationsverbindung 806 kann beliebige von verschiedenen Technologien und Kommunikationsprotokollen verwenden, wie zum Beispiel eine Mobilfunkkommunikationsverbindung oder eine Wi-Fi-Verbindung.
Das Netzwerk 850 kann ein beliebiges oder eine Kombination aus Netzwerken beinhalten, wie etwa ein lokales Netzwerk (local area network - LAN), ein Weitverkehrsnetzwerk (wide area network - WAN), ein Telefonnetzwerk, ein Mobilfunknetzwerk, ein Kabelnetzwerk, ein drahtloses Netzwerk und/oder private/öffentliche Netzwerke, wie etwa das Internet. Das Netzwerk 850 kann zum Beispiel Kommunikationstechnologien, wie etwa Bluetooth®, Mobilfunk, Nahfeldkommunikation (near-field communication - NFC), Wi-Fi, Wi-Fi Direct, Maschine-zu-Maschine-Kommunikation und/oder Mensch-zu-Maschine-Kommunikation unterstützen.
Die Robotersteuerung 120 kann einen Prozessor 805, ein Kommunikationssystem 810, ein Fortbewegungsroutenausführungssystem 815 und einen Speicher 820 beinhalten. Das Kommunikationssystem 810 kann Hardware zum kommunikativen Koppeln der Robotersteuerung 120 an das Netzwerk 850 zum Ausführen von Kommunikation und Datenübertragungen mit dem Servercomputer 860 und Speicherelementen eines Cloud-Speichers 851 beinhalten.
Das Fortbewegungsroutenausführungssystem 815 kann ein Pfadfolgesystem beinhalten, das es der Robotersteuerung 120 ermöglicht, mit verschiedenen Antriebskomponenten des Multifunktionsroboters 100 (wie etwa dem Radsatz 110 und dem Satz von Propellern 105) zusammenzuwirken, um Fortbewegungsrouten auszuführen, die durch ein oder mehrere Softwareprogramme erzeugt werden, die in dem Speicher 820 gespeichert sind (oder durch den Servercomputer 860 erzeugt und der Robotersteuerung 120 bereitgestellt werden).
Der Speicher 820, der ein Beispiel für ein nichttransitorisches computerlesbares Medium ist, kann verwendet werden, um ein Betriebssystem (operating system - OS) 823, eine Datenbank 822 und verschiedene Codemodule, wie etwa ein Fortbewegungsroutenerzeugungsmodul 821, zu speichern. Die Codemodule sind in Form computerausführbarer Anweisungen bereitgestellt, die durch den Prozessor 805 ausgeführt werden können, um verschiedene Vorgänge gemäß der Offenbarung durchzuführen. Insbesondere kann das Fortbewegungsroutenerzeugungsmodul 821 durch den Prozessor 805 ausgeführt werden, um verschiedene Vorgänge durchzuführen, wie etwa Auswerten verschiedener Arten von Karten (wie etwa der verschiedenen vorstehend beschriebenen OG-Karten), Planen einer oder mehrerer Fortbewegungsrouten, Bestimmen von mit den Fortbewegungsrouten verbundenen Kosten, Auswählen einer der Fortbewegungsrouten und Zusammenwirken mit dem Fortbewegungsroutenausführungssystem 815, um einen Fortbewegungsroutenplan für die ausgewählte Fortbewegungsroute auszuführen.
Die Datenbank 822 kann dazu konfiguriert sein, verschiedene Arten von Daten zu speichern, wie zum Beispiel verschiedene OG-Karten, die durch die Robotersteuerung 120 verwendet werden können, um Fortbewegungsrouten zu bestimmen. Die verschiedenen Karten können auch in dem Cloud-Speicher 851 gespeichert und durch die Robotersteuerung 120 (unter Verwendung des Kommunikationssystems 810) zum Bestimmen von Fortbewegungsrouten in verschiedenen Ausführungsformen gemäß der Offenbarung abgerufen werden.
Der Servercomputer 860 kann einen Prozessor 865, ein Kommunikationssystem 870 und einen Speicher 875 beinhalten. Das Kommunikationssystem 870 kann Hardware zum kommunikativen Koppeln des Servercomputers 860 an das Netzwerk 850 zum Ausführen von Kommunikation und Datenübertragungen mit der Robotersteuerung 120 beinhalten.
Der Speicher 875, der ein Beispiel für ein anderes nichttransitorisches computerlesbares Medium ist, kann verwendet werden, um ein Betriebssystem (operating system - OS) 878, eine Datenbank 877 und verschiedene Codemodule, wie etwa ein Fortbewegungsroutenerzeugungsmodul 876 zu speichern. Die Codemodule sind in Form computerausführbarer Anweisungen bereitgestellt, die durch den Prozessor 805 ausgeführt werden können, um verschiedene Vorgänge gemäß der Offenbarung durchzuführen. Insbesondere kann das Fortbewegungsroutenerzeugungsmodul 876 durch den Prozessor 865 ausgeführt werden, um verschiedene Vorgänge durchzuführen, wie etwa Auswerten verschiedener Arten von Karten (wie etwa der verschiedenen vorstehend beschriebenen OG-Karten), Bestimmen von mit verschiedenen Fortbewegungsrouten verbundenen Kosten, Auswählen einer Fortbewegungsroute und Übermitteln von Informationen, die mit einem Fortbewegungsroutenplan zusammenhängen, an die Robotersteuerung 120.
Die Datenbank 877 kann dazu konfiguriert sein, verschiedene Arten von Daten zu speichern, wie zum Beispiel verschiedene OG-Karten, die durch die Robotersteuerung 120 sowie anderen Robotersteuerungen verwendet werden können, um Fortbewegungsrouten zu bestimmen. Die verschiedenen Karten können der Robotersteuerung 120 bereitgestellt werden, nachdem der Servercomputer 860 eine Anforderung einer Karte empfangen hat. Die Anforderung kann durch das Kommunikationssystem 810 der Robotersteuerung 120 an das Kommunikationssystem 870 des Servercomputers 860 übertragen werden.
In einer beispielhaften Umsetzung kann der Prozessor 865 das Fortbewegungsroutenerzeugungsmodul 876 zum Erzeugen eines Fortbewegungsroutenplans ausführen und den Fortbewegungsroutenplan an die Robotersteuerung 120 übertragen. Der Prozessor 805 in der Robotersteuerung 120 kann den Fortbewegungsroutenplan über das Kommunikationssystem 810 empfangen und dem Fortbewegungsroutenausführungssystem 815 Anweisungen zum Bewegen des Multifunktionsroboters 100 entlang einer Fortbewegungsroute gemäß dem durch den Servercomputer 860 bereitgestellten Fortbewegungsroutenplan bereitstellen.
9 ist ein beispielhaftes Ablaufdiagramm 900 eines Verfahrens zum Erzeugen einer Fortbewegungsroute in verschiedenen Umgebungen gemäß der Offenbarung. Das Ablaufdiagramm 900 veranschaulicht eine Abfolge von Vorgängen, die in Hardware, Software oder einer Kombination daraus umgesetzt sein kann. Im Kontext von Software stellen die Vorgänge computerausführbare Anweisungen dar, die auf einem oder mehreren nichttransitorischen computerlesbaren Medien, wie etwa dem Speicher 820 und/oder dem Speicher 875, gespeichert sind und bei Ausführung durch einen oder mehrere Prozessoren, wie etwa den Prozessor 805 oder den Prozessor 865, die aufgeführten Vorgänge durchführen. Im Allgemeinen beinhalten computerausführbare Anweisungen Routinen, Programme, Objekte, Komponenten, Datenstrukturen und dergleichen, die bestimmte Funktionen durchführen oder bestimmte abstrakte Datentypen umsetzen. Die Reihenfolge, in der die Vorgänge beschrieben sind, soll nicht als Einschränkung ausgelegt werden, und eine beliebige Anzahl der beschriebenen Vorgänge kann in einer anderen Reihenfolge ausgeführt, weggelassen, in einer beliebigen Reihenfolge kombiniert und/oder parallel ausgeführt werden. Die Robotersteuerung 120 wird nachstehend zum Beschreiben verschiedener Vorgänge verwendet. Es versteht sich jedoch, dass einige dieser Vorgänge von anderen Vorrichtungen durchgeführt werden können, wie zum Beispiel dem Servercomputer 860.
Bei Block 905 empfängt die Robotersteuerung 120 Karteninformationen, die in diesem Beispiel OG-Karteninformationen sind. Bei Block 910 wird durch die Robotersteuerung 120 eine Bestimmung vorgenommen, ob ein 3D-Fortbewegungsroutenplan erzeugt werden soll. Die Bestimmung kann auf Grundlage eines Fortbewegungsbereichs erfolgen, den der Multifunktionsroboter 100 zurücklegen muss. Wenn ein 3D-Fortbewegungsroutenplan erzeugt werden soll, erzeugt die Robotersteuerung 120 bei Block 915 einen 3D-Fortbewegungsroutenplan (vorstehend beschrieben), der auf einer 3D-OG-Karte beruhen kann, die in den Karteninformationen enthalten ist.
Bei Block 920 wird durch die Robotersteuerung 120 eine Bestimmung vorgenommen, ob ein 2,5D-Fortbewegungsroutenplan erzeugt werden soll. Die Bestimmung kann auf Grundlage eines Fortbewegungsbereichs erfolgen, den der Multifunktionsroboter 100 zurücklegen muss. Der Fortbewegungsbereich kann ein oder mehrere Hindernisse beinhalten, die erfordern, dass der Multifunktionsroboter 100 in die Luft steigt. Wenn ein 2,5D-Fortbewegungsroutenplan erzeugt werden soll, erzeugt die Robotersteuerung 120 bei Block 925 einen 2,5D-Fortbewegungsroutenplan (vorstehend beschrieben), der auf einer 2D-OG-Karte und einer 3D-OG-Karte beruhen kann, die in den Karteninformationen enthalten ist.
Bei Block 930 wird durch die Robotersteuerung 120 eine Bestimmung vorgenommen, ob ein 2D-Fortbewegungsroutenplan auf mehreren Ebenen erzeugt werden soll. Die Bestimmung kann auf Grundlage eines Fortbewegungsbereichs erfolgen, der zwei oder mehr Ebenen eines mehrstöckigen Gebäudes beinhaltet, das der Multifunktionsroboter 100 durchqueren muss. Wenn ein 2D-Fortbewegungsroutenplan auf mehreren Ebenen erzeugt werden soll, erzeugt die Robotersteuerung 120 bei Block 935 einen 2D-Fortbewegungsroutenplan auf mehreren Ebenen (vorstehend beschrieben), der auf mehreren 2D-OG-Karten beruhen kann, die in den Karteninformationen enthalten sind.
Wenn der Fortbewegungsbereich in einer einzelnen Ebene (ein Vorgartenrasen eines Gebäudes, zum Beispiel) vorhanden ist, erzeugt die Robotersteuerung 120 bei Block 940 einen 2D-Fortbewegungsroutenplan (vorstehend beschrieben), der auf einer 2D-OG-Karte beruhen kann, die in den Karteninformationen enthalten ist.
In der vorstehenden Offenbarung wurde auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und konkrete Umsetzungen veranschaulichen, in denen die vorliegende Offenbarung angewandt werden kann. Es versteht sich, dass auch andere Umsetzungen genutzt und strukturelle Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Bezugnahmen in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform“, „eine beispielhafte Ausführungsform“ usw. geben an, dass die beschriebene Ausführungsform ein(e) bestimmte(s) Merkmal, Struktur oder Eigenschaft aufweisen kann, wobei jedoch nicht unbedingt jede Ausführungsform diese(s) bestimmte Merkmal, Struktur oder Eigenschaft aufweisen muss. Darüber hinaus beziehen sich derartige Formulierungen nicht unbedingt auf die gleiche Ausführungsform. Ferner wird, wenn ein(e) konkrete(s) Merkmal, Struktur oder Eigenschaft in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben ist, der Fachmann ein(e) derartige(s) Merkmal, Struktur oder Eigenschaft in Verbindung mit anderen Ausführungsformen erkennen, ob dies nun ausdrücklich beschrieben ist oder nicht.
Umsetzungen der in dieser Schrift offenbarten Systeme, Einrichtungen, Vorrichtungen und Verfahren können eine oder mehrere Vorrichtungen umfassen oder nutzen, die Hardware beinhalten, wie zum Beispiel einen oder mehrere Prozessoren und Systemspeicher, wie in dieser Schrift erörtert. Eine Umsetzung der in dieser Schrift offenbarten Vorrichtungen, Systeme und Verfahren kann über ein Computernetzwerk kommunizieren. Ein „Netzwerk“ ist als eine oder mehrere Datenverbindungen definiert, die den Transport von elektronischen Daten zwischen Computersystemen und/oder Modulen und/oder anderen elektronischen Vorrichtungen ermöglichen. Wenn Informationen über ein Netzwerk oder eine andere Kommunikationsverbindung (entweder festverdrahtet, drahtlos oder eine beliebige Kombination aus festverdrahtet oder drahtlos) an einen Computer übertragen oder einem Computer bereitgestellt werden, sieht der Computer die Verbindung zweckgemäß als Übertragungsmedium an. Übertragungsmedien können ein Netzwerk und/oder Datenverbindungen beinhalten, die verwendet werden können, um gewünschte Programmcodemittel in der Form von computerausführbaren Anweisungen oder Datenstrukturen zu befördern, und auf die durch einen Universal- oder Spezialcomputer zugegriffen werden kann. Kombinationen aus den Vorstehenden sollten ebenfalls innerhalb des Umfangs von nichttransitorischen computerlesbaren Medien beinhaltet sein.
Computerausführbare Anweisungen umfassen zum Beispiel Anweisungen und Daten, die bei Ausführung an einem Prozessor den Prozessor dazu veranlassen, eine bestimmte Funktion oder Gruppe von Funktionen durchzuführen. Die computerausführbaren Anweisungen können zum Beispiel Binärdateien, Zwischenformatanweisungen, wie etwa Assemblersprache, oder sogar Quellcode sein. Wenngleich der Gegenstand in für Strukturmerkmale und/oder methodische Handlungen spezifischer Sprache beschrieben worden ist, versteht es sich, dass der in den beigefügten Patentansprüchen definierte Gegenstand nicht notwendigerweise auf die vorstehend beschriebenen Merkmale oder Handlungen beschränkt ist. Die beschriebenen Merkmale und Handlungen sind vielmehr als beispielhafte Formen zum Umsetzen der Patentansprüche offenbart.
Eine Speichervorrichtung, wie etwa ein in der Robotersteuerung 120 bereitgestellter Speicher, kann ein beliebiges Speicherelement oder eine Kombination aus flüchtigen Speicherelementen (z. B. Direktzugriffsspeicher (random access memory - RAM, wie etwa DRAM, SRAM, SDRAM usw.)) und nichtflüchtigen Speicherelementen (z. B. ROM, Festplatte, Band, CD-ROM usw.) beinhalten. Darüber hinaus können in die Speichervorrichtung elektronische, magnetische, optische und/oder andere Arten von Speichermedien integriert sein. Im Kontext dieser Schrift kann ein „nichttransitorisches computerlesbares Medium“ zum Beispiel unter anderem ein/e elektronische/s, magnetische/s, optische/s, elektromagnetische/s, Infrarot- oder Halbleitersystem, -einrichtung oder -vorrichtung sein. Konkretere Beispiele (eine nicht erschöpfende Liste) des computerlesbaren Mediums würden Folgendes beinhalten: eine tragbare Computerdiskette (magnetisch), einen Direktzugriffsspeicher (random-access memory - RAM) (elektronisch), einen Festwertspeicher (read-only memory - ROM) (elektronisch), einen löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (erasable programmable read-only memory - EPROM, EEPROM oder Flash-Speicher) (elektronisch) und einen tragbaren Compact-Disc-Festwertspeicher (CD-ROM) (optisch). Es sei darauf hingewiesen, dass das computerlesbare Medium sogar Papier oder ein anderes geeignetes Medium sein könnte, auf welches das Programm gedruckt ist, da das Programm zum Beispiel durch optisches Abtasten des Papiers oder anderen Mediums elektronisch erfasst, dann kompiliert, interpretiert oder bei Bedarf auf andere Weise verarbeitet und dann in einem Computerspeicher gespeichert werden kann.
Der Fachmann wird verstehen, dass die vorliegende Offenbarung in Network-Computing-Umgebungen mit vielen Arten von Computersystemkonfigurationen umgesetzt werden kann, die Armaturenbrett-Fahrzeugcomputer, PCs, Desktopcomputer, Laptopcomputer, Mitteilungsprozessoren, persönliche Kommunikationsvorrichtungen, Multiprozessorsysteme, Unterhaltungselektronik auf Mikroprozessorbasis oder programmierbare Unterhaltungselektronik, Netzwerk-PCs, Minicomputer, Mainframe-Computer, Mobiltelefone, PDAs, Tablets, Pager, Router, Switches, verschiedene Datenspeichervorrichtungen und dergleichen beinhalten. Die Offenbarung kann außerdem in Umgebungen mit verteilten Systemen angewandt werden, in denen sowohl lokale als auch entfernte Computersysteme, die durch ein Netzwerk (entweder durch festverdrahtete Datenverbindungen, drahtlose Datenverbindungen oder durch eine beliebige Kombination aus festverdrahteten und drahtlosen Datenverbindungen) verbunden sind, Aufgaben ausführen. In einer Umgebung mit verteilten Systemen können sich Programmmodule sowohl in lokalen als auch in Remote-Speichervorrichtungen befinden.
Ferner können gegebenenfalls die in dieser Schrift beschriebenen Funktionen in einem oder mehreren von Hardware, Software, Firmware, digitalen Komponenten oder analogen Komponenten durchgeführt werden. Eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (application specific integrated circuits - ASICs) können zum Beispiel dazu programmiert sein, eine(s) oder mehrere der in dieser Schrift beschriebenen Systeme und Prozeduren auszuführen. Bestimmte Ausdrücke werden in der gesamten Beschreibung verwendet und Patentansprüche beziehen sich auf bestimmte Systemkomponenten. Für den Fachmann liegt es auf der Hand, dass die Komponenten mit anderen Benennungen bezeichnet werden können. In dieser Schrift soll nicht zwischen Komponenten unterschieden werden, die sich der Benennung nach unterscheiden, nicht jedoch hinsichtlich ihrer Funktion.
Mindestens einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind auf Computerprogrammprodukte gerichtet, die derartige Logik (z. B. in Form von Software) umfassen, die auf einem beliebigen computernutzbaren Medium gespeichert ist. Derartige Software bewirkt, wenn sie in einer oder mehreren Datenverarbeitungsvorrichtungen ausgeführt wird, dass eine Vorrichtung wie in dieser Schrift beschrieben funktioniert.
Wenngleich vorstehend verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese lediglich als Beispiele und nicht der Einschränkung dienen. Der einschlägige Fachmann wird erkennen, dass verschiedene Änderungen bezüglich Form und Detail daran vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Somit sollten die Breite und der Umfang der vorliegenden Offenbarung durch keine der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen eingeschränkt, sondern lediglich gemäß den folgenden Patentansprüchen und deren Äquivalenten definiert werden. Die vorstehende Beschreibung ist zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung dargelegt worden. Sie erhebt keinerlei Anspruch auf Vollständigkeit und soll die vorliegende Offenbarung nicht auf die genaue offenbarte Form beschränken. Viele Modifikationen und Variationen sind in Anbetracht der vorstehenden Lehren möglich. Ferner ist anzumerken, dass beliebige oder alle der vorgenannten alternativen Umsetzungen in einer beliebigen gewünschten Kombination verwendet werden können, um zusätzliche Hybridumsetzungen der vorliegenden Offenbarung zu bilden. Zum Beispiel können beliebige der unter Bezugnahme auf eine konkrete Vorrichtung oder eine konkrete Komponente beschriebenen Funktionen durch eine andere Vorrichtung oder eine andere Komponente durchgeführt werden. Ferner wurden zwar konkrete Vorrichtungseigenschaften beschrieben, doch können sich Ausführungsformen der Offenbarung auf zahlreiche andere Vorrichtungseigenschaften beziehen. Ferner versteht es sich, dass, obwohl Ausführungsformen in für Strukturmerkmale und/oder methodische Handlungen spezifischer Sprache beschrieben worden sind, die Offenbarung nicht notwendigerweise auf die konkreten beschriebenen Merkmale oder Handlungen beschränkt ist. Die konkreten Merkmale und Handlungen werden vielmehr als veranschaulichende Formen der Umsetzung der Ausführungsformen offenbart. Mit Formulierungen, die konditionale Zusammenhänge ausdrücken, wie unter anderem „kann“, „könnte“, „können“ oder „könnten“, soll im Allgemeinen vermittelt werden, dass bestimmte Ausführungsformen bestimmte Merkmale, Elemente und/oder Schritte beinhalten könnten, wohingegen andere Umsetzungen diese unter Umständen nicht beinhalten, es sei denn, es ist ausdrücklich etwas anderes angegeben oder es ergibt sich etwas anderes aus dem jeweils verwendeten Kontext. Somit sollen derartige Formulierungen, die konditionale Zusammenhänge ausdrücken, nicht implizieren, dass Merkmale, Elemente und/oder Schritte für eine oder mehrere Ausführungsformen in irgendeiner Weise erforderlich sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerung eines Multifunktionsroboters bereitgestellt, die Folgendes aufweist: einen Speicher, der computerausführbare Anweisungen speichert; und einen Prozessor, der dazu konfiguriert ist, auf den Speicher zuzugreifen und die computerausführbaren Anweisungen auszuführen, um mindestens Folgendes durchzuführen: Empfangen einer Karte, die Informationen über ein dreidimensionales (3D-)Objekt beinhaltet, das in einem Fortbewegungsbereich des Multifunktionsroboters vorhanden ist; Bestimmen von ersten Kosten, die mit dem Zurücklegen einer ersten Fortbewegungsroute von einem Ausgangsort zu einem Zielort in dem Fortbewegungsbereich zusammenhängen, wobei das Zurücklegen der ersten Fortbewegungsroute umfasst, dass der Multifunktionsroboter um das 3D-Objekt herum fährt, Bestimmen von zweiten Kosten, die mit dem Zurücklegen einer zweiten Fortbewegungsroute von dem Ausgangsort zu dem Zielort in dem Fortbewegungsbereich zusammenhängen, wobei das Zurücklegen der zweiten Fortbewegungsroute umfasst, dass der Multifunktionsroboter über das 3D-Objekt fliegt; und Auswählen einer der ersten Fortbewegungsroute oder der zweiten Fortbewegungsroute auf Grundlage des Vergleichens der ersten Kosten mit den zweiten Kosten.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor ferner zu Folgendem konfiguriert: Zugreifen auf den Speicher und Ausführen der computerausführbaren Anweisungen zu Folgendem: Bestimmen, auf Grundlage von in der Karte enthaltenen Informationen, ob der Multifunktionsroboter über das 3D-Objekt klettern kann; Bestimmen von dritten Kosten, die mit dem Zurücklegen einer dritten Fortbewegungsroute von dem Ausgangsort zu dem Zielort in dem Fortbewegungsbereich zusammenhängen, wobei das Zurücklegen der dritten Fortbewegungsroute umfasst, dass der Multifunktionsroboter über das 3D-Objekt klettert; Auswählen einer von der ersten Fortbewegungsroute, der zweiten Fortbewegungsroute oder der dritten Fortbewegungsroute auf Grundlage von Auswerten der ersten Kosten, der zweiten Kosten und der dritten Kosten; und Konfigurieren eines oder mehrerer Elektromotoren des Multifunktionsroboters, um den Multifunktionsroboter entlang der ausgewählten der ersten Fortbewegungsroute, der zweiten Fortbewegungsroute oder der dritten Fortbewegungsroute zu bewegen.
Gemäß einer Ausführungsform beruhen die ersten Kosten, die zweiten Kosten und/oder die dritten Kosten auf einer Fortbewegungsentfernung, einer Fortbewegungszeit und/oder einer Höhe des 3D-Objekts.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor ferner dazu konfiguriert, auf den Speicher zuzugreifen und computerausführbare Anweisungen zu Folgendem auszuführen: Bestimmen einer Einschränkung, die mit dem Fliegen über das 3D-Objekt zusammenhängt; und Ausschließen der zweiten Fortbewegungsroute auf Grundlage der Einschränkung.
Gemäß einer Ausführungsform beruht die Einschränkung auf einer Höhe des 3D-Objekts und/oder einer Flugbeschränkung über dem 3D-Objekt.

Claims

Verfahren, das Folgendes umfasst: Empfangen, durch eine Steuerung, einer Karte, die Informationen über ein dreidimensionales (3D-)Objekt beinhaltet, das in einem Fortbewegungsbereich eines Multifunktionsroboters vorhanden ist, Bestimmen, durch die Steuerung, von ersten Kosten, die mit Zurücklegen einer ersten Fortbewegungsroute von einem Ausgangsort zu einem Zielort in dem Fortbewegungsbereich zusammenhängen, wobei das Zurücklegen der ersten Fortbewegungsroute umfasst, dass der Multifunktionsroboter um das 3D-Objekt herum fährt; Bestimmen, durch die Steuerung, von zweiten Kosten, die mit Zurücklegen einer zweiten Fortbewegungsroute von dem Ausgangsort zu dem Zielort in dem Fortbewegungsbereich zusammenhängen, wobei das Zurücklegen der zweiten Fortbewegungsroute umfasst, dass der Multifunktionsroboter über das 3D-Objekt fliegt; und Auswählen, durch die Steuerung, einer der ersten Fortbewegungsroute oder der zweiten Fortbewegungsroute auf Grundlage von Vergleichen der ersten Kosten mit den zweiten Kosten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Steuerung in dem Multifunktionsroboter bereitgestellt ist und wobei die Karte eine Belegungsgitterkarte ist, die in einer Datenbank gespeichert ist, die in dem Multifunktionsroboter bereitgestellt oder in einem Cloud-Speicher gespeichert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ersten Kosten und/oder die zweiten Kosten auf einer Fortbewegungsentfernung, einer Fortbewegungszeit und/oder einer Höhe des 3D-Objekts beruhen.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: Bestimmen, ob der Multifunktionsroboter über das 3D-Objekt klettern kann, durch die Steuerung auf Grundlage von in der Karte enthaltenen Informationen; Bestimmen, durch die Steuerung, von dritten Kosten, die mit Zurücklegen einer dritten Fortbewegungsroute von dem Ausgangsort zu dem Zielort in dem Fortbewegungsbereich zusammenhängen, wobei das Zurücklegen der dritten Fortbewegungsroute umfasst, dass der Multifunktionsroboter über das 3D-Objekt klettert; Auswählen, durch die Steuerung, einer der ersten Fortbewegungsroute, der zweiten Fortbewegungsroute oder der dritten Fortbewegungsroute auf Grundlage von Auswerten der ersten Kosten, der zweiten Kosten und der dritten Kosten; und Zurücklegen der ausgewählten der ersten Fortbewegungsroute, der zweiten Fortbewegungsroute oder der dritten Fortbewegungsroute durch den Multifunktionsroboter.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: Aufnehmen eines Bilds des 3D-Objekts; Bestimmen, durch die Steuerung, auf Grundlage von Auswerten des Bilds, ob der Multifunktionsroboter über das 3D-Objekt klettern kann; Bestimmen, durch die Steuerung, von dritten Kosten, die mit Zurücklegen einer dritten Fortbewegungsroute von dem Ausgangsort zu dem Zielort in dem Fortbewegungsbereich zusammenhängen, wobei das Zurücklegen der dritten Fortbewegungsroute umfasst, dass der Multifunktionsroboter über das 3D-Objekt klettert; Auswählen, durch die Steuerung, einer der ersten Fortbewegungsroute, der zweiten Fortbewegungsroute oder der dritten Fortbewegungsroute auf Grundlage von Auswerten der ersten Kosten, der zweiten Kosten und der dritten Kosten; und Zurücklegen der ausgewählten der ersten Fortbewegungsroute, der zweiten Fortbewegungsroute oder der dritten Fortbewegungsroute durch den Multifunktionsroboter.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: Bestimmen, durch die Steuerung, einer Einschränkung, die mit dem Fliegen über das 3D-Objekt zusammenhängt; und Ausschließen, durch die Steuerung, der zweiten Fortbewegungsroute auf Grundlage der Einschränkung.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Einschränkung auf einer Höhe des 3D-Objekts und/oder einer Flugeinschränkung über dem 3D-Objekt beruht.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Empfangen einer Karte durch eine Steuerung, die Informationen über ein mehrstöckiges Gebäude umfasst, das einen Fortbewegungsbereich eines Multifunktionsroboters beinhaltet; Identifizieren eines Ausgangsorts, der sich auf einer ersten Ebene des mehrstöckigen Gebäudes befindet, eines Zielorts, der sich auf einer zweiten Ebene des mehrstöckigen Gebäudes befindet, und eines Zwischenstandorts auf der ersten Ebene durch die Steuerung, der ein Übergangsort ist, damit sich der Multifunktionsroboter von der ersten Ebene auf die zweite Ebene bewegen kann; und Bestimmen einer ersten Fortbewegungsroute durch die Steuerung, damit sich der Multifunktionsroboter von dem Ausgangsort zu dem Zielort bewegen kann, wobei die erste Fortbewegungsroute den Übergangspunkt beinhaltet, an dem sich der Multifunktionsroboter von der ersten Ebene zu der zweiten Ebene bewegt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Karte Informationen über ein dreidimensionales (3D-)Objekt beinhaltet, das auf einer der ersten Ebene oder der zweiten Ebene vorhanden ist, und wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Bestimmen von ersten Kosten durch die Steuerung, die mit Zurücklegen der ersten Fortbewegungsroute zusammenhängen, wobei das Zurücklegen der ersten Fortbewegungsroute umfasst, dass der Multifunktionsroboter um das 3D-Objekt herum fährt; Bestimmen von zweiten Kosten durch die Steuerung, die mit Zurücklegen einer zweiten Fortbewegungsroute von dem Ausgangsort zu dem Zielort zusammenhängen, wobei das Zurücklegen der zweiten Fortbewegungsroute umfasst, dass der Multifunktionsroboter über das 3D-Objekt fliegt; und Auswählen, durch die Steuerung, einer der ersten Fortbewegungsroute oder der zweiten Fortbewegungsroute auf Grundlage von Vergleichen der ersten Kosten mit den zweiten Kosten.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das 3D-Objekt eines von einem Möbelstück, einer Raumtrennwand, einer Kiste oder einem Paket ist.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner Folgendes umfasst: Bestimmen, ob der Multifunktionsroboter über das 3D-Objekt klettern kann, durch die Steuerung auf Grundlage von in der Karte enthaltenen Informationen; Bestimmen von dritten Kosten durch die Steuerung, die mit Zurücklegen einer dritten Fortbewegungsroute von dem Ausgangsort zu dem Zielort zusammenhängen, wobei das Zurücklegen der dritten Fortbewegungsroute umfasst, dass der Multifunktionsroboter über das 3D-Objekt klettert; Auswählen, durch die Steuerung, einer der ersten Fortbewegungsroute, der zweiten Fortbewegungsroute oder der dritten Fortbewegungsroute auf Grundlage von Auswerten der ersten Kosten, der zweiten Kosten und der dritten Kosten; und Zurücklegen der ausgewählten der ersten Fortbewegungsroute, der zweiten Fortbewegungsroute oder der dritten Fortbewegungsroute durch den Multifunktionsroboter.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die ersten Kosten und/oder die zweiten Kosten auf einer Fortbewegungsentfernung, einer Fortbewegungszeit und/oder einer Höhe des 3D-Objekts beruhen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei sich der Übergangspunkt an einem von einer Rampe, einer Treppe, einer Rolltreppe oder einem Aufzug befindet.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Steuerung in dem Multifunktionsroboter bereitgestellt ist und wobei die Karte eine Belegungsgitterkarte ist, die in einer Datenbank gespeichert ist, die in dem Multifunktionsroboter oder in einem Cloud-Speicherelement bereitgestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die erste Ebene eines von über oder unter der zweiten Ebene in dem mehrstöckigen Gebäude ist.