Область техники, к которой относится изобретение
[001] Настоящая технология относится к роботизированным транспортным средствам, в частности, к опорным узлам их колес.
Уровень техники
[002] Автономные роботизированные транспортные средства представляют собой транспортные средства, способные автономно передвигаться по частным и/или общественным территориям. Используя систему датчиков, которые определяют местоположение и/или распознают пространство вокруг роботизированного транспортного средства, логическая схема, входящая в состав роботизированного транспортного средства или связанная с ним, управляет скоростью и направлением движения роботизированного транспортного средства на основе полученной датчиками информации о местоположении и окружающем пространстве роботизированного транспортного средства.
[003] В роботизированном транспортном средстве могут использоваться разные системы датчиков, например, среди прочего, системы камер, радиолокационные системы и лидарные системы. Те или иные системы датчиков могут применяться для получения различной информации и/или информации в различных форматах о местоположении роботизированного транспортного средства и об окружающем пространстве. Например, лидарные системы могут применяться для сбора данных облака точек с целью построения трехмерных карт окружающего пространства и прочих потенциальных объектов, расположенных рядом с роботизированным транспортным средством.
[004] Такие автономные роботизированные транспортные средства служат для решения разнообразных задач, в том числе для доставки посылок и других грузов. При этом роботизированному транспортному средству бывает необходимо перемещаться в изменчивой окружающей среде, например, на многолюдных тротуарах, на пешеходных переходах, по которым могут передвигаться люди и транспорт, и т.д. При решении такой навигационной задачи автономному роботизированное транспортному средству следует избегать столкновений с динамическими объектами, такими как люди и движущиеся транспортные средства, и статическими объектами, такими как припаркованные автомобили, здания, фонарные столбы и прочие широко распространенные неподвижные объекты, встречающиеся в городской и пригородной среде, в которой предположительно может функционировать роботизированное транспортное средство.
[005] В патентной заявке US 2005023052 раскрыто транспортное средство, содержащее шасси и средства, обеспечивающие движение шасси по траектории.
Раскрытие изобретения
[006] Разработчиками настоящей технологии было разработано устройство, обеспечивающее преодоление роботизированным транспортным средством препятствий в городской среде. Например, такое устройство может способствовать подъему роботизированного транспортного средства на бордюр.
[007] Разработана колесная система, где опорный узел колеса способствует преодолению препятствий. Опорный узел, также называемый здесь «рычажным узлом», включает в себя первую часть рычага и вторую часть рычага, которые шарнирно соединены друг с другом и, действуя совместно, способствуют преодолению препятствия соответствующим колесом роботизированного транспортного средства.
[008] Первая часть рычага, также называемая здесь «плечевым элементом», выполнена с возможностью крепления к раме или шасси роботизированного транспортного средства. Вторая часть рычага, также называемая здесь «элементом предплечья», шарнирно соединена с плечевым элементом и содержит ось вращения колеса, на которую установлено соответствующее колесо. Когда рычажный узел прикреплен к раме роботизированного транспортного средства, точка поворота между элементом предплечья и плечевым элементом, также называемая здесь «локтевой точкой», занимает определенное положение относительно оси вращения соответствующего колеса. В некоторых вариантах осуществления локтевая точка может располагаться на одном уровне с осью вращения колеса относительно поверхности, на которой находится роботизированное транспортное средство.
[009] Плечевой элемент может неподвижно крепиться к раме (или шасси) роботизированного транспортного средства и/или к системе подвески роботизированного транспортного средства. При этом элемент предплечья может быть подвижным относительно плечевого элемента. Локтевая точка обеспечивает движение элемента предплечья относительно плечевого элемента в определенном угловом диапазоне. В некоторых вариантах осуществления рычажный узел дополнительно содержит поджимающий элемент для ограничения и/или уменьшения углового диапазона движения элемента предплечья относительно плечевого элемента. Иными словами, поворот элемента предплечья может ограничиваться и/или демпфироваться композитной пружиной, например, когда роботизированное транспортное средство преодолевает препятствие.
[010] В некоторых вариантах осуществления, чтобы облегчить преодоление препятствий, на рычажные узлы может быть установлено одно или более передних колес. Также предполагается, что без отступления от существа и объема настоящей технологии на рычажные узлы могут быть установлены не только передние колеса. Следует отметить, что рычажный узел может выступать вперед в направлении движения от вертикальной плоскости, проходящей через точку крепления рычажного узла к роботизированному транспортному средству. В некоторых вариантах осуществления предполагается, что рычажный узел может иметь криволинейную форму. В некоторых вариантах осуществления предполагается, что локтевая точка задает тупой угол между плечевым элементом и элементом предплечья.
[011] В неподвижном состоянии роботизированного транспортного средства плечевой элемент и элемент предплечья могут образовывать опорный угол в локтевой точке. Опорный угол может изменяться во время движения роботизированного транспортного средства, в частности, при преодолении препятствия. При движении элемент предплечья может поворачиваться вокруг локтевой точки таким образом, чтобы текущий угол, образованный плечевым элементом и элементом предплечья, был больше или меньше номинального угла. Иными словами, можно утверждать, что угловой диапазон движения элемента предплечья может включать в себя первый поддиапазон, содержащий углы больше номинального угла, и второй поддиапазон, содержащий углы меньше номинального угла. Например, первый поддиапазон и второй поддиапазон могут составлять приблизительно по 20 градусов каждый.
[012] Разработчики настоящей технологии учли, что расположение локтевой точки рычажного узла спереди точки крепления плечевого элемента к роботизированному транспортному средству на одном уровне с осью вращения соответствующего колеса способно облегчать преодоление подъема роботизированным транспортным средством. Следует отметить, что во время движения, например, при преодолении подъема, локтевая точка может не всегда находиться на одном уровне с осью вращения колеса.
[013] Также следует отметить, что в некоторых вариантах осуществления локтевая точка может располагаться не на одном уровне с осью вращения колеса относительно поверхности, на которой находится роботизированное транспортное средство, когда роботизированное транспортное средство не преодолевает препятствие. Например, когда роботизированное транспортное средство движется по в целом плоской поверхности, расстояние по нормали между этой поверхностью и локтевой точкой может быть меньше или больше, чем расстояние по нормали между этой поверхностью и осью вращения колеса.
[014] В соответствии с первым широким аспектом настоящей технологии реализован опорный узел для колеса роботизированного транспортного средства, содержащего шасси, корпус, соединенный с шасси, и колесо, соединенное с шасси посредством опорного узла. Опорный узел включает в себя первую часть рычага, выполненную с возможностью крепления к шасси в точке крепления и выступающую вперед относительно точки крепления в текущем направлении движения роботизированного транспортного средства и вниз к поверхности земли, по которой передвигается роботизированное транспортное средство, и вторую часть рычага, шарнирно соединенную с первой частью рычага в точке поворота рычага, при этом вторая часть рычага выдвинут вперед относительно точки поворота рычага в текущем направлении движения роботизированного транспортного средства, а колесо установлено с возможностью вращения на одном из концов второй части рычага с противоположной стороны от точки поворота рычага и способно вращаться вокруг оси вращения колеса, расположенной по меньшей мере на одной высоте с точкой поворота рычага относительно поверхности, на которой находится роботизированное транспортное средство.
[015] В некоторых вариантах осуществления расположение оси вращения колеса по меньшей мере на одной высоте с точкой поворота рычага относительно поверхности предусматривает расположение оси вращения колеса на одном уровне с точкой поворота рычага относительно по существу плоской поверхности, на которой находится роботизированное транспортное средство.
[016] В некоторых вариантах осуществления опорный узел дополнительно содержит поджимающий элемент, выполненный с возможностью ограничения углового диапазона движения второй части рычага относительно первой части рычага.
[017] В некоторых вариантах осуществления опорный узел дополнительно содержит поджимающий элемент, выполненный с возможностью уменьшения углового диапазона движения второй части рычага относительно первой части рычага.
[018] В некоторых вариантах осуществления поджимающий элемент содержит по меньшей мере два упорных элемента, которые, действуя совместно, способны демпфировать поворот второй части рычага вокруг точки поворота рычага.
[019] В некоторых вариантах осуществления поджимающий элемент представляет собой композитный пружинный элемент.
[020] В некоторых вариантах осуществления композитный пружинный элемент изготовлен из стеклопластика.
[021] В некоторых вариантах осуществления в процессе преодоления препятствия вторая часть рычага способна поворачиваться вверх в точке поворота рычага.
[022] В некоторых вариантах осуществления в процессе преодоления препятствия вторая часть рычага способна поворачиваться вниз в точке поворота рычага.
[023] В соответствии с другим широким аспектом настоящей технологии реализовано роботизированное транспортное средство, содержащее компьютерную систему, множество датчиков, связанных с компьютерной системой, контроллер колес, связанный с компьютерной системой, и одно или более колес, функционально связанных с контроллером колес, при этом компьютерная система обеспечивает перемещение роботизированного транспортного средства, управляя колесами на основе информации, полученной от множества датчиков, и по меньшей мере один опорный узел, функционально связывающий одно из колес с шасси роботизированного транспортного средства. Такой опорный узел включает в себя первую часть рычага, выполненную с возможностью крепления к шасси роботизированного транспортного средства в точке крепления и выступающую вперед относительно точки крепления в текущем направлении движения роботизированного транспортного средства и вниз к поверхности земли, по которой передвигается роботизированное транспортное средство, и вторую часть рычага, шарнирно соединенную с первой частью рычага в точке поворота рычага, при этом вторая часть рычага выдвинута вперед относительно точки поворота рычага в текущем направлении движения роботизированного транспортного средства, а соответствующее колесо, связанное с опорным узлом, установлено с возможностью вращения на одном из концов второй части рычага с противоположной стороны от точки поворота рычага и способно вращаться вокруг оси вращения колеса, расположенной по меньшей мере на одной высоте с точкой поворота рычага относительно поверхности, на которой находится роботизированное транспортное средство.
[024] В некоторых вариантах осуществления роботизированного транспортного средства расположение оси вращения колеса по меньшей мере на одной высоте с точкой поворота рычага относительно поверхности предусматривает расположение оси вращения колеса на одном уровне с точкой поворота рычага относительно по существу плоской поверхности, на которой находится роботизированное транспортное средство.
[025] В некоторых вариантах осуществления роботизированного транспортного средства каждый опорный узел дополнительно содержит поджимающий элемент, выполненный с возможностью ограничения углового диапазона движения второй части рычага относительно первой части рычага.
[026] В некоторых вариантах осуществления роботизированного транспортного средства каждый опорный узел дополнительно содержит поджимающий элемент, выполненный с возможностью уменьшения углового диапазона движения второй части рычага относительно первой части рычага.
[027] В некоторых вариантах осуществления роботизированного транспортного средства поджимающий элемент содержит по меньшей мере два упорных элемента, которые, действуя совместно, способны демпфировать поворот второй части рычага вокруг точки поворота рычага.
[028] В некоторых вариантах осуществления роботизированного транспортного средства поджимающий элемент представляет собой композитный пружинный элемент.
[029] В некоторых вариантах осуществления роботизированного транспортного средства композитный пружинный элемент изготовлен из стеклопластика.
[030] В некоторых вариантах осуществления роботизированного транспортного средства в процессе преодоления препятствия вторая часть рычага способна поворачиваться вверх в точке поворота рычага.
[031] В некоторых вариантах осуществления роботизированного транспортного средства в процессе преодоления препятствия вторая часть рычага способна поворачиваться вниз в точке поворота рычага.
[032] В некоторых вариантах осуществления роботизированного транспортного средства одно или более колес представляют собой множество колес, включающее в себя два колеса, ориентированных в текущем направлении движения роботизированного транспортного средства, и для каждого из этих двух колес роботизированного транспортного средства предусмотрен опорный узел.
[033] В некоторых вариантах осуществления роботизированного транспортного средства множество колес расположено в несколько рядов, каждый из которых ориентирован в соответствии с текущим направлением движения роботизированного транспортного средства, а опорные узлы роботизированного транспортного средства размещены на крайних колесах этих рядов, при этом опорные узлы, размещенные на колесах, обращенных в текущем направлении, выступают вперед относительно текущего направления, а опорные узлы, расположенные на остальных крайних колесах, выступают в противоположную сторону относительно текущего направления.
[034] В соответствии с еще одним широким аспектом настоящей технологии реализован способ преодоления препятствия роботизированным транспортным средством, содержащим компьютерную систему, множество датчиков, связанных с компьютерной системой, процессор, связанный с компьютерной системой, множество колес, функционально связанных с процессором, а также описанный выше опорный узел, размещенный на одном или нескольких колесах из множества колес, расположенных с передней стороны роботизированного транспортного средства, определяемой направлением движения роботизированного транспортного средства. Способ предусматривает обеспечение процессором передачи приводной силы на множество колес для реализации их вращения относительно осей вращения колес и перемещения за счет этого роботизированного транспортного средства по поверхности, при котором опорный узел находится в исходном положении, обеспечение процессором преодоления препятствия одним или несколькими колесами при их наезде на это препятствие с поворотом второй части рычага в точке поворота рычага, обеспечение наклона роботизированного транспортного средства с помощью поджимающего элемента, способного уменьшать угловой диапазон движения второй части рычага относительно первой части рычага, и обеспечение с помощью поджимающего элемента возврата опорного узла в исходное положение после преодоления препятствия роботизированным транспортным средством.
[035] В некоторых вариантах осуществления способа препятствие представляет собой ступень, для преодоления которой роботизированное транспортное средство движется от нижней поверхности к верхней поверхности, а обеспечение процессором преодоления препятствия одним или несколькими колесами при их наезде на это препятствие с поворотом второй части рычага в точке поворота рычага предусматривает обеспечение процессором подъема одного или нескольких колес на препятствие при их упирании в ступень за счет поворота вверх второй части рычага в точке поворота рычага.
[036] В некоторых вариантах осуществления способа обеспечение наклона роботизированного транспортного средства с помощью поджимающего элемента, способного уменьшать угловой диапазон движения второй части рычага относительно первой части рычага, предусматривает обеспечение с помощью поджимающего элемента поворота вниз второй части рычага в точке поворота рычага.
[037] В некоторых вариантах осуществления способа препятствие представляет собой ступень, для преодоления которой роботизированное транспортное средство движется от верхней поверхности к нижней поверхности, а обеспечение процессором преодоления препятствия одним или несколькими колесами при их наезде на это препятствие с поворотом второй части рычага в точке поворота рычага предусматривает обеспечение процессором опускания одного или нескольких колес на нижнюю поверхность при их съезде на ступень за счет поворота вниз второй части рычага в точке поворота рычага.
[038] В некоторых вариантах осуществления способа обеспечение наклона роботизированного транспортного средства с помощью поджимающего элемента, выполненного с возможностью уменьшать угловой диапазон движения второй части рычага относительно первой части рычага, предусматривает демпфирование с помощью поджимающего элемента поворота вверх второй части рычага в точке поворота рычага.
Краткое описание чертежей
[039] Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящей технологии содержатся в дальнейшем описании, в приложенной формуле изобретения и на следующих чертежах.
[040] На фиг. 1 схематически представлен пример компьютерной системы, пригодной для использования в некоторых вариантах реализации систем и/или способов в соответствии с настоящей технологией.
[041] На фиг. 2 показано электронное устройство роботизированного транспортного средства, связанное с сервером, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящей технологии.
[042] На фиг. 3 показано роботизированное транспортное средство в двух состояниях: с открытой крышкой и с закрытой крышкой.
[043] На фиг. 4 схематически представлены электронные элементы, которые могут использоваться для обеспечения функционирования роботизированного транспортного средства.
[044] На фиг. 5 показан вид справа роботизированного транспортного средства, собирающегося преодолеть препятствие.
[045] На фиг. 6 показан вид справа переднего колеса и рычажного узла роботизированного транспортного средства, изображенного на фиг. 3, без роботизированного транспортного средства.
[046] На фиг. с 7 по 12 показаны роботизированное транспортное средство и рычажный узел в различные моменты времени в процессе преодоления препятствия.
[047] На фиг. 13 представлена блок-схема способа, реализованного в соответствии с различными вариантами осуществления раскрытой технологии.
Осуществление изобретения
[048] Ниже со ссылкой на приложенные чертежи приводится более подробное описание различных иллюстративных вариантов реализации описанной технологии. При этом настоящая технология может быть реализована в разных формах и не должна считаться ограниченной рассмотренными здесь иллюстративными вариантами. Размеры и относительные размеры слоев и областей на чертежах могут быть увеличены для наглядности. Нумерация элементов является сквозной.
[049] Представленные здесь примеры и условный язык предназначены для обеспечения лучшего понимания принципов настоящей технологии, а не для ограничения ее объема до таких специально приведенных примеров и условий. Следует понимать, что специалисты в данной области техники способны разработать различные способы и устройства, которые явно не описаны и не показаны, но реализуют принципы настоящей технологии в пределах ее существа и объема.
[050] Кроме того, чтобы способствовать лучшему пониманию, последующее описание может содержать упрощенные варианты реализации настоящей технологии. Специалисты в данной области должны понимать, что различные варианты осуществления настоящей технологии могут быть значительно сложнее.
[051] В некоторых случаях приводятся предположительно полезные примеры модификаций настоящей технологии. Они призваны лишь способствовать пониманию и также не определяют объема или границ настоящей технологии. Представленный перечень модификаций не является исчерпывающим, и специалист в данной области может разработать другие модификации в пределах объема настоящей технологии. Кроме того, если в некоторых случаях модификации не описаны, это не означает, что они невозможны и/или что описание содержит единственно возможный вариант реализации того или иного элемента настоящей технологии.
[052] Следует понимать, что для описания различных элементов в настоящем документе могут использоваться термины «первый», «второй», «третий» и т.д., при этом такое описание не должно считаться носящим ограничительный характер. Эти термины служат лишь для указания на различие между элементами. Таким образом, без отступления от существа и объема настоящей технологии рассматриваемый первый элемент может быть назван вторым элементом. В контексте данного документа термин «и/или» означает все без исключения комбинации одного или нескольких относящихся к нему перечисленных элементов.
[053] Следует понимать, что, когда тот или иной элемент описывается как «соединенный» или «связанный» с другим элементом, он может быть соединен или связан с другим элементом как непосредственно, так и через промежуточные элементы. Когда же тот или иной элемент описывается как «непосредственно соединенный» или «непосредственно связанный» с другим элементом, это означает, что промежуточные элементы отсутствуют. Другие слова, используемые для описания взаимосвязи между элементами, следует интерпретировать подобным образом (например, «между» и «непосредственно между», «вблизи» и «в непосредственной близи» и т.д.).
[054] Используемая здесь терминология предназначена исключительно для описания отдельных иллюстративных вариантов реализации и не носит ограничительного характера для настоящей технологии. Грамматические формы единственного числа включают в себя и формы множественного числа, если из контекста явно не следует иное. Кроме того, следует понимать, что термины «содержит/включает в себя» и/или «содержащий/включающий в себя» в контексте настоящего описания указывают на наличие указанных признаков, частей изобретения, шагов, операций, элементов и/или компонентов, но не исключают наличия или возможности добавления одного или нескольких других признаков, частей изобретения, шагов, операций, элементов, компонентов и/или их групп.
[055] Функции различных элементов, показанных на чертежах, включая все функциональные блоки, обозначенные как «процессор», могут быть реализованы с использованием специализированных аппаратных средств, а также аппаратных средств, способных обеспечивать работу соответствующего программного обеспечения. Если используется процессор, эти функции могут выполняться одним выделенным процессором, одним совместно используемым процессором или несколькими отдельными процессорами, некоторые из которых могут использоваться совместно. В некоторых вариантах осуществления настоящей технологии процессор может представлять собой процессор общего назначения, например, центральный процессор, или процессор, предназначенный для решения конкретной задачи, например, цифровой сигнальный процессор. Кроме того, явное использование термина «процессор» не должно трактоваться как указание исключительно на аппаратные средства, способные обеспечивать работу программного обеспечения, и может подразумевать, среди прочего, специализированную интегральную схему (ASIC), программируемую вентильную матрицу (FPGA), ПЗУ для хранения программного обеспечения, ОЗУ и энергонезависимое ЗУ. Также могут подразумеваться другие аппаратные средства, общего назначения и/или заказные.
[056] Программные модули или просто модули или блоки, реализация которых предполагается на базе программных средств, могут быть представлены здесь в виде любого сочетания элементов блок-схемы или других элементов, указывающих на выполнение шагов процесса и/или содержащих текстовое описание. Такие модули могут реализовываться с помощью аппаратных средств, показанных явно или подразумеваемых. Кроме того, следует понимать, что модуль может включать в себя, например, среди прочего, компьютерную программную логику, компьютерные программные команды, программное обеспечение, стек, микропрограммное обеспечение, аппаратную схему или их сочетание, которые обеспечивают реализацию требуемых возможностей.
[057] В контексте данного описания термин «база данных» означает любой структурированный набор данных, независимо от его конкретной структуры, программного обеспечения для управления базой данных и компьютерных аппаратных средств для хранения таких данных, их применения или обеспечения их использования иным способом. База данных может размещаться в тех же аппаратных средствах, где реализован процесс, обеспечивающий хранение или использование информации, хранящейся в базе данных, либо в отдельных аппаратных средствах, таких как специализированный сервер или группа серверов.
[058] По меньшей мере некоторые аспекты настоящей технологии могут быть реализованы в виде системы, способа и/или компьютерного программного продукта. Компьютерный программный продукт может включать в себя машиночитаемый носитель (или носители) информации, хранящий машиночитаемые программные команды, при исполнении которых процессором реализуются аспекты раскрытой здесь технологии. Машиночитаемым носителем информации может быть, например, электронное запоминающее устройство, магнитное запоминающее устройство, оптическое запоминающее устройство, электромагнитное запоминающее устройство, полупроводниковое запоминающее устройство или любое подходящее их сочетание. Открытый перечень более конкретных примеров машиночитаемого носителя информации включает в себя портативный компьютерный диск, жесткий диск, ОЗУ, ПЗУ, флэш-память, оптический диск, карту памяти, дискету, механически или визуально кодированный носитель (например, перфокарту или штрих-код) и/или любое их сочетание. В контексте настоящего документа машиночитаемым носителем информации считается физический машиночитаемый носитель. Не следует рассматривать его как временный сигнал, такой как радиоволны или другие свободно распространяющиеся электромагнитные волны, электромагнитные волны, распространяющиеся по волноводу или через другую среду передачи (например, световые импульсы, проходящие по волоконно-оптическому кабелю), или электрические сигналы, передаваемые по проводам.
[059] Следует понимать, что машиночитаемые программные команды могут быть загружены в соответствующие вычислительные устройства или устройства обработки непосредственно с машиночитаемого носителя информации либо на внешний компьютер или во внешнее запоминающее устройство через сеть, например, сеть Интернет, локальную сеть, глобальную сеть и/или беспроводную сеть. Сетевой интерфейс в вычислительном устройстве или устройстве обработки может обеспечивать прием по сети машиночитаемых программных команд и их передачу для хранения на машиночитаемом носителе информации соответствующего вычислительного устройства или устройства обработки.
[060] Машиночитаемые программные команды, предназначенные для выполнения операций в контексте настоящего изобретения, могут представлять собой команды на языке ассемблера, машинные команды, микропрограммные команды, данные конфигурации для интегральных схем либо исходный или объектный код, написанный на одном или нескольких языках программирования в любом их сочетании. Машиночитаемые программные команды могут исполняться полностью на компьютере пользователя, частично на компьютере пользователя, в виде отдельного программного пакета, частично на компьютере пользователя и частично на удаленном компьютере либо полностью на удаленном компьютере или сервере. В последнем случае удаленный компьютер может быть подключен к компьютеру пользователя через сеть того или иного типа.
[061] Описание принципов, аспектов и вариантов реализации настоящей технологии, а также их конкретные примеры предназначены для охвата их структурных и функциональных эквивалентов, независимо от того, известны они в настоящее время или будут разработаны в будущем. Например, специалисты в данной области техники должны понимать, что все приведенные здесь блок-схемы соответствуют концептуальным представлениям иллюстративных принципиальных схем, реализующих принципы настоящей технологии. Также следует понимать, что все блок-схемы, схемы процессов, диаграммы изменения состояния, псевдокоды и т.п. соответствуют различным процессам, которые могут быть представлены в виде машиночитаемых программных команд. Такие машиночитаемые программные команды могут передаваться в процессор или другое программируемое устройство обработки данных с целью создания механизма, обеспечивающего формирование средств для реализации функций или операций, указанных на блок-схеме и/или в блоке или нескольких блоках схемы процесса, на основе команд, исполняемых процессором компьютера или другого программируемого устройства обработки данных. Машиночитаемые программные команды также могут быть сохранены на машиночитаемом носителе информации, способном управлять компьютером, программируемым устройством обработки данных и/или другим устройством с тем, чтобы сформировать на базе машиночитаемого носителя информации с хранящимися на нем командами изделие, содержащее команды, реализующие аспекты функции или операции, указанной на блок-схемах, схемах процессов, диаграммах изменения состояния, в псевдокоде и т.п.
[062] Машиночитаемые программные команды также могут быть загружены в компьютер, другое программируемое устройство обработки данных или иные устройства, чтобы обеспечить выполнение последовательности операционных шагов на компьютере, другом программируемом устройстве или иных устройствах и с целью формирования компьютерного процесса, в котором команды, исполняемые на компьютере, другом программируемом устройстве или иных устройствах, реализуют функции или операции, указанные на блок-схемах, схемах процессов, диаграммах изменения состояния, в псевдокоде и т.п.
[063] В некоторых альтернативных вариантах осуществления функции, указанные на блок-схемах, схемах процессов, диаграммах изменения состояния, в псевдокоде и т.п., могут выполняться в порядке, отличном от представленного на чертежах. Например, два блока, расположенных на блок-схеме последовательно, в действительности могут выполняться по существу одновременно, а в некоторых случаях, в зависимости от предусмотренных функциональных возможностей, и в обратном порядке. Также следует отметить, что все функции, указанные на чертежах, и их комбинации могут быть реализованы с использованием специализированных аппаратных систем, выполняющих указанные функции или операции, или за счет сочетания специализированных аппаратных средств и компьютерных команд.
[064] С учетом вышеизложенных принципов ниже рассмотрены некоторые не имеющие ограничительного характера примеры, иллюстрирующие различные варианты реализации аспектов настоящего изобретения.
Компьютерная система
[065] На фиг. 1 показана компьютерная система 100, реализованная в соответствии с одним не имеющим ограничительного характера вариантом осуществления настоящей технологии. Компьютерная система 100 может представлять собой портативный компьютер, планшетный компьютер, смартфон, встроенную систему управления или любую другую компьютерную систему, которая известна в настоящее время или будет разработана в будущем. Кроме того, следует понимать, что некоторые или все элементы компьютерной системы 100 могут быть виртуализированными и/или облачными. Как показано на фиг. 1, компьютерная система 100 содержит один или более процессоров 102, память 110, интерфейс 120 хранилища и сетевой интерфейс 140. Эти элементы системы соединены друг с другом с помощью шины 150, включающей в себя одну или несколько внутренних и/или внешних шин (не показаны), таких как шина PCI, шина USB, шина FireWire стандарта IEEE 1394, шина SCSI, шина Serial-ATA и т.д., с которыми различные аппаратные элементы соединены электронными средствами.
[066] Память 110, представляющая собой память с произвольным доступом или память любого другого типа, может содержать данные 112, операционную систему 114 и программу 116. Данными 112 могут быть любые данные, которые служат входными или выходными данными для любой программы в компьютерной системе 100. Операционной системой 114 может быть такая операционная система, как Microsoft Windows™ или Linux™. Программой 116 может быть любая программа или набор программ с запрограммированными командами, которые могут исполняться процессором для управления действиями, выполняемыми компьютерной системой 100.
[067] Интерфейс 120 хранилища используется для подключения запоминающих устройств, таких как устройство 125 хранения данных, к компьютерной системе 100. Одним из типов устройства 125 хранения данных является твердотельный накопитель, в котором длительное хранение данных может обеспечиваться интегральной схемой. Другим типом устройства 125 хранения данных является жесткий диск, например, электромеханическое устройство, в котором для сохранения и извлечения цифровых данных используется магнитная память. Устройство 125 хранения данных также может представлять собой оптический накопитель, устройство для чтения карт, в которое устанавливаются карты памяти, например SD-карты, или флэш-память, которая может быть подключена к компьютерной системе 100, например, через универсальную последовательную шину (USB).
[068] В некоторых вариантах осуществления в компьютерной системе 100 могут применяться известные технологии виртуальной памяти, которые позволяют программам компьютерной системы 100 функционировать так, как если бы они имели доступ к большому непрерывному адресному пространству, а не к нескольким пространствам для хранения данных меньшего объема, таким как память 110 и устройство 125 хранения данных. Таким образом, несмотря на то, что данные 112, операционная система 114 и программы 116 показаны хранящимися в памяти 110, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что эти элементы не обязательно одновременно полностью находятся в памяти 110.
[069] Процессоры 102 могут включать в себя один или более микропроцессоров и/или одну или несколько других интегральных схем. Процессоры 102 исполняют программные команды, хранящиеся в памяти 110. При запуске компьютерной системы 100 процессоры 102 могут сначала выполнять процедуру загрузки и/или исполнять программные команды операционной системы 114.
[070] Сетевой интерфейс 140 служит для подключения компьютерной системы 100 к другим компьютерным системам или сетевым устройствам (не показаны) через сеть 160. Сетевой интерфейс 140 может включать в себя комбинацию аппаратных и программных средств, обеспечивающих взаимодействие с сетью 160. В некоторых вариантах реализации сетевой интерфейс 140 может представлять собой беспроводной сетевой интерфейс. Программное обеспечение сетевого интерфейса 140 может включать в себя программное обеспечение, в котором для обмена данными по сети 160 используются один или более сетевых протоколов. Сетевые протоколы могут включать в себя, например, протокол TCP/IP (протокол управления передачей/Интернет-протокол).
[071] Следует понимать, что компьютерная система 100 является лишь примером и что описанная технология может использоваться в компьютерных системах или других вычислительных устройствах, имеющих иные конфигурации.
Роботизированное транспортное средство
[072] На фиг. 2 представлена сетевая среда 200, пригодная для использования с некоторыми не имеющими ограничительного характера вариантами реализации настоящей технологии. Среда 200 включает в себя вычислительное устройство 210, связанное с роботизированным транспортным средством 220. Сетевая среда 200 также содержит один или более серверов 235, соединенных с вычислительным устройством 210 через сеть 240 связи (например, через сеть Интернет и т.п.).
[073] Как показано на чертеже, роботизированное транспортное средство 220 может содержать корпус 222 и крышку 223. В зависимости от решаемых задач, возможны и другие конфигурации. Показанное роботизированное транспортное средство 220 может использоваться, в частности, для перевозки грузов (например, почты, продуктов, посылок, пакетов, цветов, медицинского оборудования и/или покупок). На фиг. 3 представлены изображение 301 роботизированного транспортного средства 220 с крышкой 223 в открытом положении и изображение 303 роботизированного транспортного средства 220 с крышкой 223 в закрытом положении. Когда крышка 223 находится в открытом положении, обеспечивается доступ к внутреннему пространству 307 для размещения и/или извлечения предметов 305.
[074] Как показано на фиг. 2, в нижней части роботизированного транспортного средства 220 располагается шасси 225. Как видно из представленного варианта осуществления, предусмотрены три комплекта или пары колес, а именно колеса 226, колеса 227 и колеса 228. Роботизированное транспортное средство 220 также содержит световые или сигнальные элементы 284, 285 и 286, которые служат для предоставления визуальной информации человеку или людям, находящимся в окружающем пространстве роботизированного транспортного средства 220. Предполагается, что к шасси 225 могут крепиться различные системы и элементы роботизированного транспортного средства 220, такие как, среди прочего, система подвески, аккумуляторная батарея, панели наружной обшивки, электронные элементы и каркас корпуса. В некоторых вариантах реализации шасси 225 может быть изготовлено из алюминия. В других вариантах реализации как корпус 222, так и шасси 225 могут быть изготовлены из стеклопластика.
[075] В одном из вариантов реализации масса порожнего роботизированного транспортного средства 220 может составлять 70 кг. В другом варианте реализации роботизированное транспортное средство может передвигаться со скоростью до 8 км/ч. В еще одном варианте реализации дорожный просвет роботизированного транспортного средства 220 с полной загрузкой может составлять 100 мм.
[076] Роботизированное транспортное средство 220 может представлять собой полностью автономное транспортное средство, способное передвигаться в процессе эксплуатации без принятия решений человеком, или частично автономное транспортное средство, в котором человек-оператор может выборочно осуществлять дистанционное управление некоторыми аспектами функционирования роботизированного транспортного средства, а другие аспекты автоматизированы, либо человек-оператор может брать на себя управление при определенных условиях (например, если роботизированное транспортное средство 220 застряло и не в состоянии определить в автономном режиме, как двигаться дальше). Одним из не имеющих ограничительного характера примеров является роботизированное транспортное средство 220, способное функционировать автономно до тех пор, пока не возникнет неожиданная или необычная ситуация, с которой оно не способно справиться самостоятельно, и не потребуется вмешательство удаленного человека-оператора. Следует отметить, что при этом не накладывается ограничений на конкретные параметры роботизированного транспортного средства 220, к числу которых, например, относятся производитель, модель, год выпуска, масса транспортного средства, размеры транспортного средства, распределение массы транспортного средства, площадь поверхности транспортного средства, высота транспортного средства, тип двигателя, вид шин (если они используются), система питания и прочие характеристики или параметры транспортного средства. Роботизированным транспортным средством 220, с которым связано вычислительное устройство 210, может быть любое роботизированное транспортное средство, предназначенное для доставки грузов, работы на складе и т.д.
[077] В по меньшей мере некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах реализации настоящей технологии вычислительное устройство 210 связано с системами управления роботизированного транспортного средства 220. Вычислительное устройство 210 может управлять различными рабочими системами роботизированного транспортного средства 220, включая, среди прочего, систему управления двигателем, системы рулевого управления, а также системы освещения и сигнализации.
[078] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах реализации настоящей технологии сетевая компьютерная среда 200 может содержать спутник системы GPS (не показан), передающий сигнал GPS вычислительному устройству 210 и/или принимающий сигнал GPS от него. Следует понимать, что настоящая технология не ограничивается применением системы GPS и может быть реализована на базе любой другой технологии определения местоположения. Следует отметить, что спутник GPS может вовсе отсутствовать.
[079] В соответствии с не имеющими ограничительного характера вариантами осуществления настоящей технологии, на реализацию вычислительного устройства 210 не накладывается особых ограничений. Например, вычислительное устройство 210 может быть реализовано в виде блока управления двигателем транспортного средства, центрального процессора транспортного средства, компьютерной системы, встроенной в роботизированное транспортное средство 220, съемного блока управления и т.д. Следует отметить, что вычислительное устройство 210 может быть связанным или не связанным с роботизированным транспортным средством 220 постоянным образом.
[080] Вычислительное устройство 210 может содержать некоторые или все элементы компьютерной системы 100, представленной на фиг. 1, в зависимости от конкретного варианта реализации настоящей технологии. В некоторых вариантах реализации вычислительное устройство 210 представляет собой бортовое компьютерное устройство и содержит процессоры 102, устройство 125 хранения данных и память 110. Иными словами, вычислительное устройство 210 содержит аппаратные средства и/или программное обеспечение и/или микропрограммное обеспечение либо их комбинацию для осуществления обработки данных и выполнения различных действий в зависимости от обработанных данных. Например, вычислительное устройство 210 может получать данные от одного или нескольких датчиков и/или сервера 235, обрабатывать полученные данные и инициировать перемещение роботизированного транспортного средства 220 на основе обработанных данных.
[081] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах реализации настоящей технологии сеть 240 связи представляет собой сеть Интернет. В других не имеющих ограничительного характера вариантах реализации настоящей технологии сеть 240 связи может быть реализована как любая подходящая локальная сеть (LAN, Local Area Network), глобальная сеть (WAN, Wide Area Network), частная сеть связи и т.п. Следует понимать, что варианты осуществления сети 240 связи приведены лишь в иллюстративных целях. Между вычислительным устройством 210 и сетью 240 связи предусмотрена линия связи (отдельно не обозначена), реализация которой зависит, среди прочего, от реализации вычислительного устройства 210. Лишь для примера можно отметить, что, помимо прочего, линия связи может быть реализована в виде беспроводной линии связи. Примерами беспроводных линий связи могут служить, помимо прочего, канал сети связи 3G, канал сети связи 4G и т.п. В сети 240 связи также может использоваться беспроводное соединение с серверами 235.
[082] В некоторых вариантах реализации настоящей технологии серверы 235 реализованы в виде компьютерных серверов и могут содержать некоторые или все элементы компьютерной системы 100, представленной на фиг. 1. В одном не имеющем ограничительного характера примере серверы 235 реализованы в виде серверов Dell™ PowerEdge™, работающих под управлением операционной системы Microsoft™ Windows Server™, но они также могут быть реализованы на базе любых других подходящих видов аппаратных средств, программного обеспечения и/или микропрограммного обеспечения либо их сочетания.
[083] В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах реализации настоящей технологии процессоры 102 вычислительного устройства 210 могут быть связаны с серверами 235 для получения одного или нескольких обновлений. Такие обновления могут включать в себя, среди прочего, обновления программного обеспечения, обновления карт, обновления маршрутов, обновления настроек географического зонирования, обновления метеоданных и т.п. В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах реализации настоящей технологии вычислительное устройство 210 также способно отправлять на серверы 235 определенные рабочие данные, например, информацию о пройденных маршрутах, данные о дорожной обстановке, эксплуатационные данные и т.п. Некоторые или все такие данные, передаваемые между роботизированным транспортным средством 220 и серверами 235, могут быть зашифрованными и/или обезличенными.
[084] Следует отметить, что вычислительное устройство 210 может использовать целый ряд датчиков и систем для сбора информации об окружающем пространстве роботизированного транспортного средства 220. Роботизированное транспортное средство 220 оборудовано множеством датчиков (не обозначены). Следует также отметить, что для сбора различных видов данных об окружающем пространстве роботизированного транспортного средства 220 могут применяться различные системы датчиков. Предполагается, что без отступления от существа и объема настоящей технологии в роботизированном транспортном средстве 220 может совместно использоваться множество различных систем датчиков.
[085] В не имеющем ограничительного характера примере, показанном на фиг. 2, роботизированное транспортное средство 220 содержит лидарную систему 280, которая установлена на роботизированном транспортном средстве 220 и связана с вычислительным устройством 210. В общем случае лидарная система способна собирать данные об окружающем пространстве роботизированного транспортного средства 220, например, для построения многомерной карты объектов из окружающего пространства роботизированного транспортного средства 220. В частности, лидарная система 280 может определять местоположение объектов и расстояние до них, используя явление отражения световой энергии при применении импульсного лазерного излучения. При попадании на объект излученный лазерный импульс отражается обратно к датчику лидарной системы 280. После измерения времени прохождения импульса может быть рассчитано расстояние до объекта. Типичные лидарные системы способны формировать короткие импульсы лазерного излучения с частотой до нескольких сотен тысяч импульсов в секунду. В большинстве случаев энергия лучей автомобильных лидаров ограничивается безопасным для глаз уровнем излучения лазерных изделий класса 1.
[086] В по меньшей мере некоторых вариантах осуществления лидарная система 280 содержит лазерные диоды для формирования лазерных лучей, фотодиоды для приема обратных (то есть отраженных) сигналов и зеркальное устройство с сервоприводом для задания направления лазерного луча по горизонтали и вертикали. Сформированные лазерные импульсы направляются на зеркальное устройство с сервоприводом. Зеркальное устройство может быть настроено на передачу импульсов под различными вертикальными и/или горизонтальными углами. Оптический датчик обеспечивает обратную связь для управления серводвигателем, что обеспечивает точное управление зеркалом и формируемым лазерным излучением. Обратные сигналы улавливаются фотодиодами и обрабатываются блоком обработки сигналов лидарной системы 280. Лидарная система 280 способна формировать набор данных облака точек, представляющих обнаруженные объекты, с сопутствующей информацией об измеренных расстояниях и местоположениях в трехмерной системе координат относительно лидарной системы 280.
[087] В одном из вариантов осуществления лидарная система 280 может быть реализована как вращающаяся лидарная система, излучающая шестьдесят четыре (64) световых луча, при этом без отступления от существа и объема настоящей технологии возможны и другие конфигурации. Например, одна или несколько лидарных систем могут быть установлены на роботизированном транспортном средстве 220 в разных местах и/или в разных конфигурациях для сбора информации об окружающем пространстве роботизированного транспортного средства 220.
[088] Как упоминалось выше, вычислительное устройство 210 способно обнаруживать один или более объектов в окружающем пространстве роботизированного транспортного средства 220 на основе данных, полученных от одной или нескольких систем камер и одной или нескольких лидарных систем. Например, вычислительное устройство 210, способное обнаруживать объект в окружающем пространстве роботизированного транспортного средства 220, может идентифицировать данные лидаров и камер, связанные с этим объектом, создавать «внедрения» (“embedding”), представляющие признаки, связанные с заданным объектом, и обнаруживать этот объект с формированием ограничивающей рамки для него.
[089] В не имеющем ограничительного характера примере, показанном на фиг. 2, роботизированное транспортное средство 220 включает в себя радиолокационные системы 281, которые установлены на роботизированном транспортном средстве 220 и связаны с вычислительным устройством 210. В общем случае одна или несколько радиолокационных систем способны собирать данные о разных частях окружающего пространства роботизированного транспортного средства 220, используя радиоволны. Например, одна или несколько радиолокационных систем способны собирать радиолокационные данные о потенциальных объектах в окружающем пространстве роботизированного транспортного средства 220 и такие данные могут характеризовать расстояние от радиолокационных систем до объектов, ориентацию объектов, векторную и/или скалярную скорость объектов и т.п.
[090] В частности, для обнаружения объектов и слежения за ними в радиолокационных системах 281 могут использоваться радиоволны, то есть электромагнитные волны с длиной волны больше, чем у инфракрасного излучения. Радиолокационные системы 281 могут излучать импульсы радиоволн, которые отражаются от объектов, окружающих роботизированное транспортное средство 220, вызывая возникновение обратных волн, несущих информацию о направлении, расстоянии и размере каждого объекта в окружающем пространстве роботизированного транспортного средства 220. Радиолокационная система 281 также может использоваться для определения направления и скорости движения объекта за счет передачи последовательности импульсов. В частности, радиолокационная система 281 может содержать два эхо-радара, размещенных в разных местах роботизированного транспортного средства 220, для сбора дополнительной информации о положении объекта, например, об угловом направлении объекта. Радиолокационная система 281 может анализировать фазы волн (например, как в случае с доплеровским радиолокатором), отслеживая каждую отдельную волну и обнаруживая различия в положении, форме и виде волны при ее возврате от объекта к радиолокационной системе 281. В дальнейшем полученная информация может быть использована, чтобы определить, какому сдвигу подверглась волна - положительному или отрицательному. Отрицательный сдвиг означает, что объект, вероятнее всего, удаляется от радиолокационной системы 281, а положительный - что объект приближается к радиолокационной системе 281. Исходя из величины сдвига может быть определена скорость объекта.
[091] В не имеющем ограничительного характера примере, показанном на фиг. 2, роботизированное транспортное средство 220 включает в себя датчики 282 типа «камера», которые установлены на роботизированном транспортном средстве 220 и связаны с вычислительным устройством 210. В общем случае один или более датчиков типа «камера» способны собирать данные изображения о разных частях окружающего пространства роботизированного транспортного средства 220. В некоторых случаях данные изображения, предоставленные одним или несколькими датчиками типа «камера», могут использоваться вычислительным устройством 210 для выполнения процедур обнаружения объектов. Например, вычислительное устройство 210 может быть способно передавать данные изображения, предоставленные одним или несколькими датчиками типа «камера», в нейронную сеть обнаружения объектов (ODNN, Object Detection Neural Network), обученную определению местоположения и классификации потенциальных объектов в окружающем пространстве роботизированного транспортного средства 220.
[092] В некоторых вариантах осуществления один или более датчиков типа «камера» могут быть оснащены объективами типа «рыбий глаз» с углом обзора более 180 градусов. Предполагается, что один или более датчиков типа «камера» на роботизированном транспортном средстве 220 могут иметь такую ориентацию, чтобы по меньшей мере часть роботизированного транспортного средства 220 находилась в поле обзора одного или нескольких датчиков типа «камера». В дополнительных вариантах осуществления один или более датчиков типа «камера» могут быть оснащены длиннофокусными объективами. Например, датчик типа «камера», ориентированный по ходу движения, может быть оснащен таким объективом, чтобы лучше различать светофор на противоположной стороне пересекаемой улицы.
[093] В не имеющем ограничительного характера примере, показанном на фиг. 2, роботизированное транспортное средство 220 содержит ультразвуковые датчики 283, которые установлены на роботизированном транспортном средстве 220 и связаны с вычислительным устройством 210. В общем случае ультразвуковой датчик представляет собой измерительное устройство, измеряющее расстояние до объекта, используя ультразвуковые волны. Такие датчики могут содержать приемопередатчик для передачи и приема ультразвуковых импульсов, обеспечивающих получение информации о близости объекта. Звуковые волны, создаваемые одним или несколькими ультразвуковыми датчиками, могут отражаться от поверхностей раздела и формировать отчетливые эхосигналы. В некоторых вариантах осуществления один или более ультразвуковых датчиков роботизированного транспортного средства 220 могут выдавать показания расстояния до заданного объекта и формировать эхограмму. Предполагается, что такую информацию можно эффективно использовать для настройки порогов срабатывания в зависимости, среди прочего, от погодных условий и дорожного покрытия.
[094] В частности, ультразвуковые датчики 283 могут использовать высокочастотные акустические волны для обнаружения объектов и определения расстояния до них. В процессе работы ультразвуковые датчики 283 излучают пакеты волн и определяют время распространения волн, которые отражаются от объекта и возвращаются к ультразвуковым датчикам 283. В большинстве случаев в ультразвуковых датчиках используются неслышимые для человека акустические волны, поскольку передаваемые волны имеют высокую амплитуду (>100 дБ), чтобы датчики могли принимать различимые отраженные волны. В некоторых вариантах осуществления ультразвуковые датчики 283 содержат излучатель, преобразующий электрическое переменное напряжение в ультразвук, и приемник, формирующий переменное напряжение при приложении к нему силы.
[095] В по меньшей мере некоторых вариантах осуществления роботизированное транспортное средство 220 дополнительно содержит инерциальный измерительный блок, который включает в себя датчики движения, такие как акселерометры (например, емкостные, пьезоэлектрические или любые другие подходящие акселерометры), гироскопы (например, механические, оптические, микроэлектромеханические или любые другие подходящие гироскопы) и магнитометры, предназначенные для определения положения и параметров движения роботизированного транспортного средства 220. Например, инерциальный измерительный блок может содержать три гироскопа и три акселерометра, которые обеспечивают оценку положения по шести степеням свободы. Дополнительно инерциальный измерительный блок может содержать три магнитометра для обеспечения оценки по девяти степеням свободы.
[096] На фиг. 4 представлена схема 400 с электронными элементами, которые могут использоваться для обеспечения функционирования роботизированного транспортного средства 220. Предполагается, что вычислительное устройство 210 может содержать один или более электронных элементов, в том числе главный контроллер 420, контроллер 410 платформы, периферийный контроллер 430 и группу контроллеров 460, 470, 480 колес. В некоторых альтернативных не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления функции вычислительного устройства 210, главного контроллера 420, контроллера 410 платформы, периферийного контроллера 430 и/или группы контроллеров 460, 470, 480 колес могут быть объединены в одном или нескольких вычислительных устройствах.
[097] Контроллеры колес могут быть реализованы в виде специализированных процессоров. Предполагается, что один или более электронных элементов роботизированного транспортного средства 220 могут быть размещены в общем и/или соответствующих отдельных герметичных корпусах. В некоторых вариантах реализации связь между различными электронными элементами может осуществляться через шины CAN (Controller Area Network). В данном варианте осуществления для связи между различными электронными элементами и, в частности, между главным контроллером 420 и вычислительным устройством 210, в дополнение к шинам CAN в некоторых случаях может использоваться протокол передачи данных Ethernet. Также предполагается, что одни электронные элементы получают питание от аккумуляторной батареи (с напряжением VBAT), а другие - питание 12 В. Кроме того, в обмене данными между различными электронными элементами участвуют преобразователи сигналов, которые обеспечивают преобразование информации, получаемой теми или иными электронными элементами, в подходящую форму (например, цифровую, дискретную и/или аналоговую).
[098] В общем случае главный контроллер 420 является в некотором смысле «мозгом» роботизированного транспортного средства 220. Главный контроллер 420 представляет собой компьютерную систему, способную выполнять один или более компьютерных алгоритмов для распознавания объектов (например, людей, автомобилей, препятствий), планирования траектории движения роботизированного транспортного средства, определения местоположения роботизированного транспортного средства 220 в окружающем пространстве и т.д. Главный контроллер 420 может содержать маршрутизатор, через который другие элементы могут подключаться к единой бортовой сети. В одном из вариантов реализации в главный контроллер 420 могут поступать видеоданные от датчиков 282 типа «камера», данные лидара от лидарной системы 280 и радиолокационные данные от радиолокационных систем 281.
[099] В общем случае контроллер 410 платформы способен обеспечивать питание одного или нескольких электронных элементов роботизированного транспортного средства 220. Например, контроллер 410 платформы может управлять ограничением тока в соответствующих цепях питания и осуществлять переключение на питание от вспомогательной аккумуляторной батареи 414 в случае снятия и/или в процессе замены основной аккумуляторной батареи 412. Также предполагается, что контроллер 410 платформы способен выдавать команды управления колесами и собирать данные от ультразвуковых датчиков 283. В другом варианте, без отступления от существа и объема настоящей технологии, данные ультразвуковых датчиков могут собираться одним или несколькими другими контроллерами внутри роботизированного транспортного средства 220.
[0100] В общем случае периферийный контроллер 430 способен управлять одной или несколькими периферийными системами роботизированного транспортного средства 220. Например, периферийный контроллер 430 может управлять системой 440 привода крышки и системой 450 освещения роботизированного транспортного средства 220. В частности, система 440 привода крышки включает в себя крышку 223 и электродвигатель, функционально связанный с крышкой 223. Система 440 привода крышки также может содержать датчики для определения положения крышки 223, частоты вращения электродвигателя крышки 223 и/или для получения любой другой информации, относящейся к приводу крышки 223. Таким образом, периферийный контроллер 430 может, например, управлять электродвигателем крышки 223, запирая и отпирая крышку 223. Система 450 освещения содержит световые или сигнальные элементы 284, 285 и 286, которые служат для предоставления визуальной информации человеку или людям, находящимся в окружающем пространстве роботизированного транспортного средства 220. Для этого периферийный контроллер 430 может, например, управлять визуальными сигналами, выдаваемыми одним или несколькими средствами визуальной сигнализации (например, световыми или сигнальными элементами 284, 285 и 286) роботизированного транспортного средства 220.
[0101] В общем случае контроллеры 460, 470 и 480 колес способны управлять соответствующими колесами роботизированного транспортного средства 220. В некоторых вариантах осуществления роботизированное транспортное средство 220 может содержать мотор-колеса (с внутриколесными электродвигателями) для обеспечения управления колесами. В частности, каждое мотор-колесо имеет привод соответствующего колеса от электродвигателя, который встроен в ступицу этого колеса и непосредственно приводит его в движение. Мотор-колеса могут использоваться в роботизированном транспортном средстве вместо электродвигателя, размещенного внутри корпуса 222. В данном варианте осуществления каждое колесо содержит электронный блок, включающий в себя процессор, который может быть связан с вычислительным устройством 210, микроконтроллер (например, соответствующего мотор-колеса), подключенный к этому процессору, или любое другое вычислительное устройство. Использование мотор-колес позволяет освободить пространство в корпусе 222 и снизить риск перегрева других элементов внутри корпуса 222 под действием тепловой энергии, выделяемой электродвигателем. Например, контроллер колес может получать значения частоты вращения для соответствующих колес от контроллера 410 платформы и регулировать токи в обмотках мотор-колес, например, для обеспечения требуемой скорости в различных условиях движения.
Функционирование роботизированного транспортного средства
[0102] По меньшей мере некоторые аспекты настоящей технологии позволяют обеспечивать навигацию и/или планирование движения для управления роботизированным транспортным средством 220 в окружающем пространстве, где присутствуют как статические, так и динамические (то есть движущиеся) объекты. Роботизированное транспортное средство 220 может передвигаться и ориентироваться в городских и/или пригородных условиях для доставки товаров, пакетов, коробок и/или прочих посылок. Роботизированное транспортное средство 220 может ориентироваться в окружающей среде (например, на улицах, на пешеходных переходах, в поле). В силу выполняемых задач роботизированное транспортное средство 220 может передвигаться по тротуарам и пешеходным дорожкам. Соответственно, модуль планирования движения в роботизированном транспортном средстве учитывает поведение пешеходов, движущихся вдоль его траектории или пересекающих ее. Кроме того, роботизированное транспортное средство 220 может пересекать дороги. Автомобили и прочие транспортные средства, движущиеся по дорогам в городских и/или пригородных условиях, могут не «замечать» малогабаритные роботизированные транспортные средства, в связи с чем, например, вероятны столкновения, в которых есть риск повреждения или уничтожения роботизированного транспортного средства 220 и его груза. Следовательно, модуль планирования движения роботизированного транспортного средства 220 может принимать во внимание объекты на проезжей части, в том числе, например, движущиеся и припаркованные автомобили и другие транспортные средства.
[0103] Роботизированное транспортное средство 220 также может передвигаться в помещениях, таких как офисы, склады, конференц-центры и любые другие помещения, в которых роботизированному транспортному средству 220 требуется ориентироваться. Таким образом, модуль планирования движения в роботизированном транспортном средстве учитывает поведение людей и других подвижных объектов (например, животных), движущихся вдоль его траектории или пересекающих ее.
[0104] Одной из основных задач транспортного средства, предназначенного для доставки, может быть доставка посылки из пункта отправления в пункт назначения к определенному времени. Соответственно, модуль планирования движения может учитывать скорость движения роботизированного транспортного средства 220 и оценивать эффективность его продвижения к пункту назначения. Указанные факторы имеют особое значение, когда задачи доставки носят срочный характер или пункт назначения располагается на значительном расстоянии.
[0105] В качестве иллюстрации, роботизированное транспортное средство 220 использует, например, лидарную систему 280. Вычислительное устройство 210, связанное с роботизированным транспортным средством 220, получает данные от датчиков и способно формировать трехмерную карту точек (облако точек). Эта трехмерная карта точек может использоваться роботизированным транспортным средством, в частности, для определения расстояния до внешних объектов, а также для определения траектории и скорости движения.
[0106] Предполагается, что роботизированное транспортное средство 220 также может использовать трехмерную карту, предоставляемую ему серверами 235. Например, без отступления от существа и объема настоящей технологии трехмерная карта окружающей среды, в которой должно действовать роботизированное транспортное средство 220, может «строиться» на серверах 235, а роботизированному транспортному средству 220 может предоставляться удаленный доступ к ней. Дополнительно или в качестве альтернативы, трехмерная карта окружающей среды может передаваться роботизированному транспортному средству 220, по меньшей мере частично, в целях локального хранения и локального доступа.
[0107] Следует отметить, что серверы 235 могут собирать информацию от одного или нескольких роботизированных транспортных средств (например, парка транспортных средств), которым поставлена задача картографирования окружающей среды, создавая в результате соответствующие трехмерные карты заданного региона. Например, одно или более роботизированных транспортных средств могут обеспечивать составление трехмерной карты улицы, квартала, района, города и т.п. Эта информация может собираться серверами 235 для получения трехмерной карты, которая должна использоваться при работе роботизированного транспортного средства 220, путем объединения данных от одного или нескольких роботизированных транспортных средств. Предполагается, что трехмерная карта, используемая роботизированным транспортным средством 220 для навигации и планирования движения, может включать в себя систему координат для определения местоположения различных объектов, присутствующих в окружающей среде, таких как столбы, почтовые ящики, бордюры, дороги, здания, пожарные гидранты, дорожные конусы, светофоры, пешеходные переходы, деревья, заборы, рекламные щиты, памятники и т.п. В другом примере одно или более роботизированных транспортных средств могут обеспечивать составление трехмерной карты офиса, одного или нескольких этажей здания, торгового комплекса, конференц-центра, склада, центра обработки данных или любого другого комплекса помещений, пригодной для навигации одного или нескольких роботизированных транспортных средств. Предполагается, что трехмерная карта, используемая роботизированным транспортным средством 220 для навигации и планирования движения, может включать в себя систему координат для определения местоположения различных объектов, присутствующих в окружающей среде, таких как мебель, двери, стеллажи, лестницы, лестничные марши, магазины, лифты и т.п.
Препятствия
[0108] Разработчики настоящей технологии учли, что роботизированные транспортные средства, функционирующие в городских и/или пригородных условиях, могут сталкиваться с различными препятствиями, которые требуется преодолевать, чтобы добраться до места назначения. В одних случаях роботизированное транспортное средство может объезжать такие препятствия, а в других вынуждено преодолевать их. Препятствиями могут являться бордюры, булыжники, ступени и т.п. В связи с этим разработчиками настоящей технологии разработаны средства, позволяющие роботизированному транспортному средству преодолевать препятствия в городских и/или пригородных условиях.
[0109] Более наглядно это проиллюстрировано на фиг. 5, где показано роботизированное транспортное средство 300, встретившее препятствие в виде ступени 308. Предполагается, что некоторые или все элементы роботизированного транспортного средства 300 могут быть реализованы подобно элементам роботизированного транспортного средства 220, показанного на фиг. 2. В одном из примеров роботизированному транспортному средству 300 требуется подняться на ступень 308, двигаясь в текущем направлении 302 движения, совершив переход с нижней поверхности 304 на верхнюю поверхность 306.
[0110] Разработчиками настоящей технологии разработана колесная система, где опорный узел 350 колеса 310 облегчает подъем на ступень 308. Опорный узел, также называемый здесь «рычажным узлом», крепится к роботизированному транспортному средству 300 в точке 340 крепления. Например, рычажный узел 350 может быть неподвижно прикреплен к системе подвески (не обозначена) роботизированного транспортного средства 220. В другом примере рычажный узел 350 может быть неподвижно закреплен на передней оси (не обозначена) роботизированного транспортного средства 220, проходящей через точку 340. Колесо 310 прикреплено с возможностью вращения к рычажному узлу 350 в точке 330 крепления колеса, через которую проходит ось 335 вращения колеса 310.
[0111] Ниже со ссылкой на фиг. с 6 по 12 поочередно описаны различные элементы рычажного узла 350, а также работа рычажного узла 350 в процессе подъема на ступень 308.
Рычажный узел
[0112] На фиг. 6 представлен вид справа рычажного узла 350, при этом остальная часть роботизированного транспортного средства 300, за исключением колеса 310, для простоты не показана. Как можно видеть, рычажный узел 350 включает в себя первую часть 610 рычага и вторую часть 630 рычага.
[0113] Первая часть 610 рычага, также называемая здесь «плечевым элементом», выполнена с возможностью крепления к неподвижной части роботизированного транспортного средства 300. Например, она может быть прикреплена к шасси роботизированного транспортного средства 300 в точке 340 крепления. В еще одном примере первая часть 610 рычага может быть прикреплена к раме роботизированного транспортного средства 300 в точке 340 крепления. Предполагается, что плечевой элемент 610 остается неподвижным относительно точки 340 крепления как во время движения роботизированного транспортного средства 300, так и в процессе преодоления препятствия роботизированным транспортным средством 300 (например, при подъеме на ступень 308). Вторая часть 630 рычага, также называемая здесь «элементом предплечья», шарнирно соединена с плечевым элементом 610 и содержит ось вращения колеса, на которую установлено соответствующее колесо 310.
[0114] Предполагается, что элемент 630 предплечья может двигаться относительно плечевого элемента 610 в процессе подъема на ступень 308 за счет вращения вокруг точки 620 поворота, также называемой здесь «локтевой точкой» рычажного узла 350. В локтевой точке 620 могут располагаться один или более подшипников (например, роликовых подшипников) для обеспечения шарнирного соединения плечевого элемента 610 с элементом 630 предплечья. В других вариантах осуществления в локтевой точке 620 могут располагаться другие механические элементы, обеспечивающие шарнирное соединение между плечевым элементом 610 и элементом 630 предплечья. Таким образом, локтевая точка 620 обеспечивает движение элемента 630 предплечья относительно плечевого элемента 610 в некотором угловом диапазоне.
[0115] В не имеющем ограничительного характера примере, показанном на фиг. 6, рычажный узел 350 дополнительно содержит поджимающий элемент 640 для ограничения и/или уменьшения углового диапазона движения элемента 630 предплечья относительно плечевого элемента 610. В некоторых вариантах осуществления поджимающий элемент 640 может содержать композитный пружинный элемент. Пружинный элемент может быть изготовлен, например, из стеклопластика. В другом варианте без отступления от существа и объема настоящей технологии поджимающий элемент 640 может быть реализован в любом другом виде, например, в виде стопорного рычага.
[0116] В частности, в данном варианте осуществления поджимающий элемент 640 содержит первый упорный элемент 642 и второй упорный элемент 644, неподвижно прикрепленный к плечевому элементу 610 (или отходящий от него). Второй упорный элемент 644 имеет две наклонные поверхности в своей нижней части, благодаря чему он может «качаться» вдоль верхней поверхности элемента 630 предплечья. При повороте вверх элемента 630 предплечья в локтевой точке 620 верхняя поверхность элемента предплечья упирается в наклонную поверхность второго упорного элемента 644 и подвергает его деформации. При этом первый упорный элемент 642 может увеличивать контактное давление на элемент 630 предплечья и деформироваться относительно состояния покоя. Первый упорный элемент 642 также может скользить по элементу 645 скольжения элемента 630 предплечья или взаимодействовать с ним скользящим образом. Для этого первый упорный элемент 642 может дополнительно иметь наконечник скольжения (не показан), облегчающий скольжение. Таким образом, первый упорный элемент 642 дополнительно амортизирует движение элемента 630 предплечья. В результате эти деформации создают поджимающее усилие в поджимающем элементе 640, что приводит к возникновению силы сопротивления, действующей на элемент 630 предплечья, и, как следствие, к демпфированию поворота вверх элемента 630 предплечья в локтевой точке 620.
[0117] Подобным образом при повороте вниз элемента 630 предплечья в локтевой точке 620 он упирается в скошенную нижнюю поверхность второго упорного элемента 644. Первый упорный элемент 642 в свою очередь вступает в контакт с поверхностью элемента 646 скольжения и/или увеличивает контактное давление на поверхность элемента 646 скольжения. В результате первый упорный элемент 642 удлиняется, а второй упорный элемент 644 деформируется относительно состояния покоя. В результате эти деформации создают поджимающее усилие в поджимающем элементе 640, что приводит к возникновению силы сопротивления, действующей на элемент 630 предплечья, и, как следствие, к демпфированию поворота вниз элемента 630 предплечья в локтевой точке 620.
[0118] Иными словами, в данном варианте осуществления первый и второй упорные элементы 642, 644 взаимодействуют, демпфируя поворот элемента 630 предплечья вокруг локтевой точки 620. В некоторых вариантах осуществления первый и второй упорные элементы 642, 644 взаимодействуют, ограничивая поворот элемента 630 предплечья вокруг локтевой точки 620.
[0119] В не имеющем ограничительного характера примере, показанном на фиг. 6, рычажный узел 350 дополнительно содержит пылезащитный элемент 646 для ограничения и/или предотвращения проникновения пыли, грязи, камней и других мелких частиц во внутреннее пространство поджимающего элемента 640. В другом варианте, без отступления от существа и объема настоящей технологии, пылезащитный элемент 646 может отсутствовать.
[0120] Когда рычажный узел 350 прикреплен к роботизированному транспортному средству 300, локтевая точка 620 занимает определенное положение относительно точки крепления 330 соответствующего колеса 310. В некоторых вариантах осуществления локтевая точка 620 может располагаться на одном уровне с точкой 330 крепления колеса (например, на одной высоте относительно поверхности земли, когда роботизированное транспортное средство 300 неподвижно). В других вариантах осуществления точка 330 крепления колеса может располагаться в пределах некоторого диапазона положений по вертикали, центром которого служит положение по вертикали локтевой точки 620 относительно поверхности, на которой находится роботизированное транспортное средство 220 в неподвижном состоянии. В некоторых вариантах осуществления локтевая точка 620 может быть смещена вниз по вертикали по отношению к точке 330 крепления колеса. Например, вертикальное смещение может составлять от 8 до 12 мм.
[0121] Также следует отметить, что рычажный узел 350 выступает вперед в направлении 302 движения вперед относительно вертикальной плоскости, проходящей через точку 340 крепления. Иными словами, и локтевая точка 620, и точка 330 крепления колеса располагаются спереди точки 340 крепления. В некоторых вариантах осуществления предполагается, что рычажный узел 350 (и/или плечевой элемент 610) может иметь криволинейную форму и выступать вперед.
[0122] Разработчики настоящей технологии учли, что расположение локтевой точки 620 рычажного узла спереди точки 340 крепления плечевого элемента 610 на одном уровне с точкой 330 крепления соответствующего колеса 310 способно облегчать преодоление подъема роботизированным транспортным средством 300. Таким образом, в данном варианте осуществления локтевая точка 620 располагается спереди точки 340 крепления на одной высоте с осью вращения колеса относительно по существу плоской поверхности, на которой находится роботизированное транспортное средство 300, когда рычажный узел 350 смонтирован на роботизированном транспортном средстве 300 (то есть рычажный узел 350 принимает на себя по меньшей мере часть веса роботизированного транспортного средства 300), а роботизированное транспортное средство 300 находится в неподвижном состоянии или передвигается по в целом плоской поверхности.
[0123] Следует отметить, что во время движения, например, при преодолении подъема, локтевая точка 620 может не всегда находиться на одном уровне с точкой 330 крепления колеса. Ниже со ссылкой на фиг. с 7 по 12 описана работа рычажного узла 350 в процессе подъема на ступень 308.
[0124] В данном варианте осуществления колеса роботизированного транспортного средства 300 расположены в два параллельных ряда, причем каждое колесо первого ряда ориентировано вдоль соответствующей оси вращения колеса так же, как соответствующее колесо второго ряда. Кроме того, колеса, обращенные в текущем направлении 302 движения (которые могут быть названы «текущими передними колесами»), соединены с остальной частью роботизированного транспортного средства 300 соответствующим рычажным узлом 350. Следует понимать, что направление выступания «вперед» рычажного узла 350, размещенного на текущих передних колесах, определяется с точки зрения текущего направления движения роботизированного транспортного средства.
[0125] Например, в альтернативном варианте осуществления роботизированное транспортное средство может включать в себя четыре рычажных узла 350. Первые два рычажных узла 350 могут соединяться с двумя колесами, ориентированными в текущем направлении 302 движения (то есть с двумя текущими передними колесами). Таким образом, эти два опорных узла выступают вперед по отношению к текущему направлению 302 движения. Вторые два рычажных узла 350 могут соединяться с двумя колесами, ориентированными в противоположном направлении, в связи с чем эти два опорных узла выступают назад по отношению к текущему направлению 302. Соответственно, первые два и вторые два рычажных узла 350 выступают в противоположных направлениях.
Функционирование роботизированного транспортного средства при преодолении препятствия
[0126] В неподвижном состоянии роботизированного транспортного средства 300 плечевой элемент 610 и элемент 630 предплечья могут образовывать номинальный угол в локтевой точке 620. Опорный угол может изменяться во время движения роботизированного транспортного средства 300, в частности, при преодолении препятствия. При движении элемент предплечья может поворачиваться вокруг локтевой точки 620 таким образом, чтобы текущий угол, образованный плечевым элементом 610 и элементом 630 предплечья, был больше или меньше номинального угла. Иными словами, можно утверждать, что угловой диапазон движения элемента предплечья 630 может включать в себя первый поддиапазон, содержащий углы больше номинального угла, и второй поддиапазон, содержащий углы меньше номинального угла. Например, первый поддиапазон и второй поддиапазон могут составлять приблизительно по 20 градусов каждый.
[0127] На фиг. 7 роботизированное транспортное средство 300 приближается к ступени 308, также называемой препятствием, двигаясь вперед в текущем направлении 302 движения. Как показано на фиг. 7, роботизированное транспортное средство 300 передвигается по нижней поверхности 304, которая представляет собой по существу плоскую поверхность. Таким образом, в данном варианте осуществления локтевая точка 620 и точка 330 крепления колеса располагаются на одной высоте относительно нижней поверхности 304.
[0128] Как показано на фигуре, линия 710, проходящая через точку 340 крепления и локтевую точку 620, составляет с вертикальной осью угол α. Предполагается, что угол α может быть больше ноля градусов. В некоторых вариантах осуществления предполагается, что локтевая точка 620 располагается спереди относительно вертикальной плоскости, проходящей через точку 340 крепления, и снизу относительно горизонтальной плоскости, проходящей через точку 340 крепления. На фигуре также показана линия 730, проходящая через локтевую точку 620 и точку 330 крепления колеса. Линия 730 может проходить параллельно нижней поверхности 304. Предполагается, что плечевой элемент 610 и/или элемент 630 предплечья имеют криволинейную форму. Кроме того, в таком положении роботизированного транспортного средства 300 линия 710 и линия 730 образуют в локтевой точке 620 угол θ, который на фиг. 7 равен номинальному углу θ0. Учитывая, что в данном варианте осуществления локтевая точка 620 и точка 330 крепления колеса располагаются на одной высоте относительно нижней поверхности 304, номинальный угол θ0=α+90°. Можно утверждать, что рычажный узел 350 выступает вперед, если угол α положителен. В одном из вариантов осуществления, когда этот узел нагружен весом роботизированного транспортного средства, угол θ0 может составлять 110.
[0129] На фиг. 8 колесо 310 упирается в ступень 308, что препятствует вращению колеса 310. В ответ на это вычислительное устройство 210 может увеличить частоту вращения колес роботизированного транспортного средства 300.
[0130] На фиг. 9 прилегание колеса 310 к ступени 308 заставляет колесо 310 катиться по ступени 308 (то есть в вертикальном направлении в приведенном примере). Можно утверждать, что колесо 310 «поднимается» или «закатывается» на ступень 308. На этом шаге сила 910 тяжести, действующая на колесо 310, уже не уравновешивается силой нормальной реакции нижней поверхности 304. При подъеме колеса 310 на ступень 308 эта сила 910 тяжести уравновешивается силой 920 сцепления, обусловленной прилеганием колеса 310 к ступени 308, и приводной силой, действующей на колесо 310 в результате работы соответствующего мотор-колеса. Создаваемая сила 920 сцепления, как правило, превышает силу 910 тяжести настолько, чтобы колесо 310 могло подняться на ступень 308. Во время движения колеса 310 вдоль ступени 308 угол θ между линией 710 и линией 730 в локтевой точке 620 уменьшается на угол β, который растет до тех пор, пока элемент предплечья не упирается во второй упорный элемент 644.
[0131] Как отмечалось выше, в данном варианте осуществления рычажный узел 350 содержит поджимающий элемент 640. В поджимающем элементе 640 создается поджимающее усилие, что приводит к возникновению силы сопротивления, действующей на элемент 630 предплечья.
[0132] На фиг. 10 колесо 310 поднялось на верхнюю поверхность 306. Таким образом, сила 910 тяжести уравновешивается силой нормальной реакции верхней поверхности 306. В некоторых вариантах осуществления частота вращения колес может снижаться, когда обнаруживается, что колесо 310 поднялось на верхнюю поверхность 306 (например, когда обнаруживается, что движение роботизированного транспортного средства 300 более не сдерживается).
[0133] После подъема колеса 310 на верхнюю поверхность 306 силы, действующие на колесо 310, лишаются вертикальных составляющих, и сила сопротивления поджимающего элемента 640 оказывается неуравновешенной. В результате под действием силы сопротивления поджимающего элемента 640 элемент 630 предплечья совершает поворот вниз вокруг локтевой точки 620. Таким образом, угол θ увеличивается до тех пор, пока вес роботизированного транспортного средства 300 не уравновешивается на рычажном узле 350, и достигает значения θ''. Такое равновесие устанавливается, когда угол β на фиг. 10 становится равным β'. Можно утверждать, что после подъема колеса 310 на верхнюю поверхность 306 угол θ начинает регулироваться пассивно, поскольку такая регулировка происходит под действием сил сопротивления поджимающего элемента 640. В данном варианте осуществления второй упорный элемент 644 может ограничивать увеличение этого угла за счет демпфирования поворота вниз элемента 630 предплечья в локтевой точке 620.
[0134] Учитывая, что плечевой элемент 610 неподвижен относительно корпуса роботизированного транспортного средства 300 в точке 340 крепления, увеличение угла θ приводит к наклону или «подъему» роботизированного транспортного средства 300 на угол δ. Угол α на фиг. с 7 по 12 призван показать в контексте настоящего изобретения, что направление линии 710 в процессе преодоления препятствия не меняется.
[0135] На фиг. 11 роботизированное транспортное средство 300 движется в текущем направлении 302 то тех пор, пока в ступень 308 не упираются следующие колеса. В по меньшей мере некоторых вариантах осуществления следующие колеса также монтируются на опорном узле, таком как рычажный узел 350. В данном варианте осуществления следующие колеса по меньшей мере частично тянутся колесом 310.
[0136] На фиг. 12 роботизированное транспортное средство поднимается на верхнюю поверхность 306 и вес роботизированного транспортного средства 300 перераспределяется между его колесами таким образом, что угол θ снова изменяется и становится равным номинальному углу θ0.
[0137] Следует отметить, что роботизированное транспортное средство 300 также способно спускаться с верхней поверхности ступени на нижнюю. Специалистам в данной области должно быть очевидно, что порядок движений элемента 630 предплечья при этом изменяется на обратный в сравнении с фиг. с 7 по 12. В частности, элемент 630 предплечья сначала совершает поворот вниз вокруг локтевой точки 620, пока колесо 310 не достигнет нижней поверхности или он не упрется во второй упорный элемент 644, а затем, после того как другие колеса достигнут нижней поверхности, он совершает поворот вверх.
[0138] На фиг. 13 представлена блок-схема способа 1300 преодоления препятствия роботизированным транспортным средством, таким как роботизированное транспортное средство 220 или 300, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящей технологии. В соответствии с одним или несколькими аспектами, способ 1300 или один или более его шагов могут быть реализованы вычислительным устройством, например, вычислительным устройством 210. Способ 1300 или один или более его шагов могут быть представлены в виде исполняемых на компьютере команд, которые хранятся на машиночитаемом носителе, таком как энергонезависимое запоминающее устройство, загружаются в память и выполняются центральным процессором. Некоторые шаги или части шагов на блок-схеме могут быть исключены или их порядок может быть изменен.
[0139] В данном варианте осуществления способа 1300 роботизированное транспортное средство содержит компьютерную систему, множество датчиков, связанных с компьютерной системой, контроллер колес, связанный с компьютерной системой, и множество колес, функционально связанных с контроллером колес. Роботизированное транспортное средство также содержит рычажный узел 350, размещенный на одном или нескольких колесах из указанного множества, расположенных с передней стороны роботизированного транспортного средства, определяемой направлением движения роботизированного транспортного средства.
Шаг 1305: обеспечение передачи приводной силы на множество колес для реализации их вращения относительно осей вращения колес.
[0140] На шаге 1305 контроллер колес обеспечивает передачу приводной силы на множество колес для их вращения относительно осей вращения колес. В результате роботизированное транспортное средство передвигается по поверхности, а опорный узел при этом находится исходном в положении.
[0141] В данном варианте осуществления локтевая точка 620 в исходном положении расположена на одном уровне с точкой 330 крепления колеса (например, на одной высоте относительно поверхности земли, когда роботизированное транспортное средство 300 неподвижно).
Шаг 1310: обеспечение преодоления препятствия одним или несколькими колесами.
[0142] На шаге 1310 при наезде одного или нескольких колес на препятствие контроллер колес обеспечивает преодоление препятствия этими колесами за счет поворота элемента 630 предплечья в локтевой точке 620.
[0143] В первом примере, показанном на фиг. с 7 по 12, препятствием является ступень, а роботизированное транспортное средство преодолевает ступень, поднимаясь с ее нижней поверхности на верхнюю ступень. В этом примере одно или более колес упираются в ступень и преодоление препятствия обеспечивается за счет приводной силы, действующей на одно или более колес, и прилегания этих колес к ступени. Преодоление препятствия заставляет вторую часть рычага совершать поворот вверх в точке поворота рычага. В одном из вариантов осуществления поджимающий элемент 640 создает силу сопротивления, противодействующую указанному повороту вверх.
[0144] Во втором примере препятствием также является ступень, а роботизированное транспортное средство преодолевает ступень, спускаясь с ее верхней поверхности на нижнюю ступень. В этом примере одно или более колес спускаются со ступени и достигают нижней поверхности, что заставляет вторую часть рычага совершать поворот вниз в точке поворота рычага. В одном из вариантов осуществления поджимающий элемент 640 (то есть второй упорный элемент 644) создает силу сопротивления, противодействующую указанному повороту вниз.
Шаг 1315: обеспечение наклона роботизированного транспортного средства.
[0145] На шаге 1315 после преодоления препятствия одним или несколькими колесами поджимающий элемент 640 способен обеспечивать наклон роботизированного транспортного средства. На практике, поскольку одно или более колес и остальные колеса не находятся на одной поверхности и поджимающий элемент 640 демпфирует поворот второй части рычага в точке поворота рычага, роботизированное транспортное средство может наклоняться.
[0146] В частности, в первом примере после преодоления препятствия одним или несколькими колесами поджимающий элемент заставляет вторую часть рычага совершать поворот вниз в точке поворота рычага. В дальнейшем роботизированное транспортное средство может двигаться под наклоном до тех пор, пока препятствие не преодолеют остальные колеса.
[0147] Во втором примере после спуска одного или нескольких колес на нижнюю поверхность сила нормальной реакции нижней поверхности заставляет вторую часть рычага совершать поворот вверх в точке поворота рычага. Таким образом, поджимающий элемент 640 (то есть первый упорный элемент 642) демпфирует поворот вверх.
Шаг 1320: обеспечение возврата опорного узла в исходное положение.
[0148] На шаге 1320 после преодоления препятствия роботизированным транспортным средством (то есть всеми его колесами) поджимающий элемент 640 способен обеспечивать возврат опорного узла в исходное положение.
[0149] Очевидно, что не все технические эффекты, упомянутые в настоящем документе, достигаются в каждом конкретном варианте осуществления настоящей технологии.
[0150] Для специалиста в данной области могут быть очевидными возможные изменения и усовершенствования описанных выше вариантов осуществления настоящей технологии. Предшествующее описание приведено лишь в иллюстративных целях, а не для ограничения объема изобретения. Объем охраны настоящей технологии определяется исключительно объемом приложенной формулы изобретения.
Группа изобретений относится к опорному узлу для колеса, роботизированному транспортному средству и способу преодоления препятствий. Роботизированное транспортное средство содержит: опорный узел для колеса, шасси, корпус, колесо. Опорный узел включает в себя первую часть рычага и вторую часть рычага. Первая часть рычага выполнена с возможностью крепления к шасси в точке крепления и выступает вперед и вниз к поверхности земли относительно точки крепления в текущем направлении движения роботизированного транспортного средства. Вторая часть рычага шарнирно соединена с первой частью рычага в точке поворота рычага. Вторая часть рычага выдвинута вперед относительно точки поворота рычага в текущем направлении движения роботизированного транспортного средства. Колесо установлено с возможностью вращения на конце второй части рычага, с противоположной стороны от точки поворота рычага. Колесо способно вращаться вокруг оси вращения, расположенной на одной высоте с точкой поворота рычага относительно поверхности, на которой находится роботизированное транспортное средство. Достигается обеспечение преодоления препятствий роботизированным транспортным средством. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 13 ил. 
1. Опорный узел для колеса роботизированного транспортного средства, содержащего шасси, корпус, соединенный с шасси, и колесо, соединенное с шасси посредством опорного узла, который включает в себя первую часть рычага и вторую часть рычага, при этом:
первая часть рычага выполнена с возможностью крепления к шасси в точке крепления и выступает вперед относительно точки крепления в текущем направлении движения роботизированного транспортного средства и вниз к поверхности земли, по которой передвигается роботизированное транспортное средство;
вторая часть рычага шарнирно соединена с первой частью рычага в точке поворота рычага;
вторая часть рычага выдвинута вперед относительно точки поворота рычага в текущем направлении движения роботизированного транспортного средства; и
колесо установлено с возможностью вращения на одном из концов второй части рычага с противоположной стороны от точки поворота рычага и способно вращаться вокруг оси вращения колеса, расположенной по меньшей мере на одной высоте с точкой поворота рычага относительно поверхности, на которой находится роботизированное транспортное средство.
2. Опорный узел по п. 1, в котором расположение оси вращения колеса по меньшей мере на одной высоте с точкой поворота рычага относительно поверхности предусматривает расположение оси вращения колеса на одном уровне с точкой поворота рычага относительно плоской поверхности, на которой находится роботизированное транспортное средство.
3. Опорный узел по п. 1, дополнительно содержащий поджимающий элемент, выполненный с возможностью ограничения углового диапазона движения второй части рычага относительно первой части рычага.
4. Опорный узел по п. 1, дополнительно содержащий поджимающий элемент, выполненный с возможностью уменьшения углового диапазона движения второй части рычага относительно первой части рычага.
5. Опорный узел по п. 4, в котором поджимающий элемент содержит по меньшей мере два упорных элемента, которые, действуя совместно, способны демпфировать поворот второй части рычага вокруг точки поворота рычага.
6. Опорный узел по п. 4, в котором поджимающий элемент содержит композитный пружинный элемент.
7. Опорный узел по п. 6, в котором композитный пружинный элемент изготовлен из стеклопластика.
8. Опорный узел по п. 1, в котором при преодолении препятствия вторая часть рычага способна поворачиваться вверх в точке поворота рычага.
9. Опорный узел по п. 1, в котором при преодолении препятствия вторая часть рычага способна поворачиваться вниз в точке поворота рычага.
10. Роботизированное транспортное средство, содержащее:
компьютерную систему;
множество датчиков, связанных с компьютерной системой;
контроллер колес, связанный с компьютерной системой;
одно или более колес, функционально связанных с контроллером колес, при этом компьютерная система обеспечивает перемещение роботизированного транспортного средства, управляя колесами на основе информации, полученной от множества датчиков;
по меньшей мере один опорный узел, функционально связывающий одно из колес с шасси роботизированного транспортного средства и содержащий первую часть рычага и вторую часть рычага, при этом:
первая часть рычага выполнена с возможностью крепления к шасси роботизированного транспортного средства в точке крепления и выступает вперед относительно точки крепления в текущем направлении движения роботизированного транспортного средства и вниз к поверхности земли, по которой передвигается роботизированное транспортное средство;
вторая часть рычага шарнирно соединена с первой частью рычага в точке поворота рычага;
вторая часть рычага выдвинута вперед относительно точки поворота рычага в текущем направлении движения роботизированного транспортного средства; и
соответствующее колесо, связанное с опорным узлом, установлено с возможностью вращения на одном из концов второй частью рычага с противоположной стороны от точки поворота рычага и способно вращаться вокруг оси вращения колеса, расположенной по меньшей мере на одной высоте с точкой поворота рычага относительно поверхности, на которой находится роботизированное транспортное средство.
11. Роботизированное транспортное средство по п. 10, в котором расположение оси вращения колеса по меньшей мере на одной высоте с точкой поворота рычага относительно поверхности предусматривает расположение оси вращения колеса на одном уровне с точкой поворота рычага относительно по существу плоской поверхности, на которой находится роботизированное транспортное средство.
12. Роботизированное транспортное средство по п. 10, дополнительно содержащее поджимающий элемент, выполненный с возможностью ограничения углового диапазона движения второй части рычага относительно первой части рычага.
13. Роботизированное транспортное средство по п. 10, дополнительно содержащее поджимающий элемент, выполненный с возможностью уменьшения углового диапазона движения второй части рычага относительно первой части рычага.
14. Роботизированное транспортное средство по п. 13, в котором поджимающий элемент содержит по меньшей мере два упорных элемента, которые, действуя совместно, способны демпфировать поворот второй части рычага вокруг точки поворота рычага.
15. Роботизированное транспортное средство по п. 13, в котором поджимающий элемент содержит композитный пружинный элемент.
16. Роботизированное транспортное средство по п. 15, в котором композитный пружинный элемент изготовлен из стеклопластика.
17. Роботизированное транспортное средство по п. 10, в котором при преодолении препятствия вторая часть рычага способна поворачиваться вверх в точке поворота рычага.
18. Роботизированное транспортное средство по п. 10, в котором при преодолении препятствия вторая часть рычага способна поворачиваться вниз в точке поворота рычага.
19. Роботизированное транспортное средство по п. 10, в котором одно или более колес представляют собой множество колес, включающее в себя два колеса, ориентированных в текущем направлении движения роботизированного транспортного средства, и для каждого из этих двух колес роботизированного транспортного средства предусмотрен опорный узел.
20. Роботизированное транспортное средство по п. 19, в котором множество колес расположено в несколько рядов, каждый из которых ориентирован в соответствии с текущим направлением движения роботизированного транспортного средства, а опорные узлы роботизированного транспортного средства размещены на крайних колесах этих рядов, при этом опорные узлы, размещенные на колесах, обращенных в текущем направлении, выступают вперед относительно текущего направления, а опорные узлы, расположенные на остальных крайних колесах, выступают в противоположную сторону относительно текущего направления.
21. Способ преодоления препятствия роботизированным транспортным средством, содержащим компьютерную систему, множество датчиков, связанных с компьютерной системой, процессор, связанный с компьютерной системой, множество колес, функционально связанных с процессором, а также опорный узел по п. 1, размещенный на одном или нескольких колесах из множества колес, расположенных с передней стороны роботизированного транспортного средства, определяемой направлением движения роботизированного транспортного средства, при этом способ предусматривает:
обеспечение процессором передачи приводной силы на множество колес для реализации их вращения относительно осей вращения колес и перемещения за счет этого роботизированного транспортного средства по поверхности, при котором опорный узел находится в исходном положении;
обеспечение процессором преодоления препятствия одним или несколькими колесами при их наезде на это препятствие с поворотом второй части рычага в точке поворота рычага;
обеспечение наклона роботизированного транспортного средства с помощью поджимающего элемента, выполненного с возможностью уменьшать угловой диапазон движения второй части рычага относительно первой части рычага; и
обеспечение с помощью поджимающего элемента возврата опорного узла в исходное положение после преодоления препятствия роботизированным транспортным средством.
22. Способ по п. 21, в котором препятствие представляет собой ступень, при преодолении которой роботизированное транспортное средство движется от нижней поверхности к верхней, а обеспечение процессором преодоления препятствия одним или несколькими колесами при их наезде на это препятствие с поворотом второй части рычага в точке поворота рычага предусматривает обеспечение процессором подъема одного или нескольких колес на препятствие при их упирании в ступень за счет поворота вверх второй части рычага в точке поворота рычага.
23. Способ по п. 22, в котором обеспечение наклона роботизированного транспортного средства с помощью поджимающего элемента, выполненного с возможностью уменьшать угловой диапазон движения второй части рычага относительно первой части рычага, предусматривает обеспечение с помощью поджимающего элемента поворота вниз второй части рычага в точке поворота рычага.
24. Способ по п. 21, в котором препятствие представляет собой ступень, при преодолении которой роботизированное транспортное средство движется от верхней поверхности к нижней, а обеспечение процессором преодоления препятствия одним или несколькими колесами при их наезде на это препятствие с поворотом второй части рычага в точке поворота рычага предусматривает обеспечение процессором опускания одного или нескольких колес на нижнюю поверхность при их съезде на ступень за счет поворота вниз второй части рычага в точке поворота рычага.
25. Способ по п. 24, в котором обеспечение наклона роботизированного транспортного средства с помощью поджимающего элемента, выполненного с возможностью уменьшать угловой диапазон движения второй части рычага относительно первой части рычага, предусматривает демпфирование с помощью поджимающего элемента поворота вверх второй части рычага в точке поворота рычага.
| US 2005023052 A1, 03.02.2005 | |||
| US 6267196 B1, 31.07.2001 | |||
| Форма для изготовления изделий раздувом | 1983 |
|
SU1118531A1 |
| US 4977971 A, 18.12.1990 | |||
| СИСТЕМА БЕСПРОВОДНОЙ ЛОКАЛЬНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ С МНОЖЕСТВОМ ВХОДОВ И МНОЖЕСТВОМ ВЫХОДОВ | 2003 |
|
RU2485698C2 |
