Verfahren zum Lokalisieren eines mobilen Roboters

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lokalisieren eines mobilen Roboters, ein Steuermittel zum Steuern eines mobilen Roboters sowie ein

Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens und einen mobilen Roboter mit dem Steuermittel.

Insbesondere für eine flexiblere Automatisierung sollen mobile Roboter in Gebäuden lokalisiert werden.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lokalisieren eines mobilen Roboters in einem Gebäude zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 12 -14 stellen ein Steuermittel bzw. Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens bzw. einen mobilen Roboter mit einem hier beschriebenen Steuermittel unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum

Lokalisieren eines mobilen Roboters in einem Bezugssystem die, in einer Ausführung mehrfach wiederholten und/oder online bzw. während einer Bewegung des Roboters durchgeführten, Schritte auf: (jeweils)

- Erfassen einer Kontur einer Umgebung des mobilen Roboters

(„Umgebungskontur"); und

- Ermitteln einer Pose des Roboters relativ zu dem Bezugssystem auf Basis bzw. in Abhängigkeit von dieser erfassten Umgebungskontur und einem Grundriss eines Gebäudes, welcher relativ zu dem Bezugssystem vorgegeben ist, in einer Ausführung auf Basis bzw. in Abhängigkeit von einem Unterschied zwischen dieser erfassten Umgebungskontur und dem Grundriss, insbesondere auf Basis bzw. in Abhängigkeit von einem Vergleich dieser erfassten Umgebungskontur und bzw. mit dem Grundriss. Einer Ausführung der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, Gebäudegrundrisse, die mit hoher Wahrscheinlichkeit konstante erfassbare Konturen, insbesondere (Gebäude)Wände oder dergleichen, aufweisen bzw. beschreiben, zu nutzen, um den Roboter in einem, insbesondere gebäude(grundriss)festen,

Bezugssystem besser, insbesondere präzise(r) und/oder robuster, zu lokalisieren.

Der mobile Roboter weist in einer Ausführung eine mobile Plattform, in einer

Weiterbildung ein, insbesondere omnidirektionales, Fahrwerk, insbesondere ein Fahrwerk mit lenkbaren und/oder Mecanum-Rädern, Raupen, Ketten oder dergleichen, auf. Hierdurch kann in einer Ausführung eine vorteilhafte Beweglichkeit zur Verfügung gestellt werden.

In einer Ausführung weist der mobile Roboter wenigstens einen Roboterarm mit wenigstens drei, insbesondere wenigstens sechs, in einer Ausführung wenigstens sieben, insbesondere elektrisch, in einer Ausführung elektromotorisch, aktuierbaren bzw. aktuierten Gelenken bzw. Achsen auf.

Hierdurch können in einer Ausführung die Einsatzmöglichkeiten des mobilen Roboters erweitert werden.

Das Bezugssystem weist in einer Ausführung wenigstens, insbesondere genau, zwei Positionskoordinaten und/oder wenigstens, insbesondere genau, eine

Orientierungskoordinate auf. Es ist in einer Ausführung gebäudefest (definiert).

Entsprechend beschreibt in einer Ausführung eine Pose des mobilen Roboters eine, in einer Ausführung ein-, zwei- oder dreidimensionale und/oder kartesische, Position und/oder eine, insbesondere ein-, zwei- oder dreidimensionale, Orientierung des Roboters, insbesondere seiner mobilen Plattform, relativ zu dem Bezugssystem. Unter einem Lokalisieren in einem Bezugssystem wird entsprechend insbesondere die Ermittlung einer (aktuellen) Pose relativ zu dem Bezugssystem verstanden. In einer Ausführung wird die bzw. werden eine oder mehrere der Pose(n jeweils) auf Basis bzw. in Abhängigkeit von einer Koppelnavigation, insbesondere Odometrie, ermittelt bzw. zusätzlich zur erfassten Umgebungskontur und dem Grundriss auch eine Koppelnavigation bzw. Odometrie zum Lokalisieren des mobilen Roboters verwendet bzw. berücksichtigt.

Hierzu werden in einer Weiterbildung Bewegungen bzw. Posendifferenzen des Roboters mithilfe von erfassten Bewegungen seiner mobilen Plattform, insbesondere Radumdrehungen oder dergleichen, erfasst.

Durch die zusätzliche Berücksichtigung einer Koppelnavigation, insbesondere

Odometrie, kann in einer Ausführung die Präzision der Lokalisierung (weiter) verbessert bzw. umgekehrt durch die zusätzliche Berücksichtigung von

(Unterschieden bzw. Vergleichen von) erfassten Umgebungskonturen und dem Grundriss insbesondere eine Drift einer Koppelnavigation vorteilhaft kompensiert werden. Entsprechend wird die bzw. werden eine oder mehrere mittels Koppelnavigation ermittelte(n) Pose(n) des Roboters in einer Ausführung (jeweils) auf Basis bzw. in Abhängigkeit von der erfassten Umgebungskontur und dem Grundriss, insbesondere auf Basis bzw. in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen der erfassten

Umgebungskontur und dem Grundriss, insbesondere auf Basis bzw. in Abhängigkeit von dem Vergleich der erfassten Umgebungskontur und bzw. mit dem Grundriss, korrigiert.

In einer Ausführung wird die bzw. werden eine oder mehrere mittels Koppelnavigation ermittelte(n) Pose(n) hierzu (jeweils) so verändert, insbesondere verschoben und/oder -dreht, dass eine Abweichung zwischen einer in dieser Koppelnavigations-Pose erfassten Umgebungskontur, insbesondere relativ zur Koppelnavigations-Pose, und einem entsprechenden Teil des Grundrisses bzw. dessen Kontur relativ zur korrigierten Pose, in einer Ausführung im Mittel, reduziert, in einer Ausführung minimiert, wird.

In einer Ausführung wird eine aktuelle Pose des Roboters relativ zu dem

Bezugssystem auf Basis bzw. in Abhängigkeit von zuvor angefahrenen Posen, in einer Ausführung Posen, die mittels bzw. auf Basis von Koppelnavigation und/oder in Abhängigkeit von, insbesondere Unterschieden zwischen, insbesondere Vergleichen von, erfassten Umgebungskonturen und dem Grundriss ermittelt, insbesondere korrigiert, worden sind, ermittelt. Durch eine (Mit)Berücksichtigung früherer Posen können in einer Ausführung vorteilhaft lokale Messfehler kompensiert werden.

In einer Ausführung wird eine Trajektorie bzw. Folge mit zuvor angefahrenen Posen relativ zu dem Bezugssystem und der aktuellen Pose in Abhängigkeit von einem Gütekriterium ermittelt, das eine Norm bzw. Gütefunktion, insbesondere Summen- und/oder Betragsnorm, in einer Ausführung Quadratsumme, von Abweichungen von Posen der Trajektorie zu mittels Koppelnavigation und/oder in Abhängigkeit von, insbesondere Unterschieden zwischen, insbesondere Vergleichen von, erfassten Umgebungskonturen und dem Grundriss ermittelten, insbesondere korrigierten, Posen und/oder von Abweichungen von Posendifferenzen der Trajektorie zu mittels Koppelnavigation ermittelten Posendifferenzen aufweist.

Durch eine solche Trajektorie mit der aktuellen Pose, insbesondere als Endpunkt, können in einer Ausführung frühere Posen besonders vorteilhaft berücksichtigt und somit lokale Messfehler besonders vorteilhaft kompensiert werden.

In einer Ausführung wird die Trajektorie bzw. deren Posen jeweils so aktualisiert bzw. angepasst, dass die Trajektorie zuvor angefahrene, mittels Koppelnavigation und/oder in Abhängigkeit von, insbesondere Unterschieden zwischen, insbesondere

Vergleichen von, erfassten Umgebungskonturen und dem Grundriss ermittelte, insbesondere korrigierte, Posen einerseits und mittels Koppelnavigation ermittelte Posendifferenzen andererseits im Sinne der Norm bzw. Gütefunktion möglichst gut approximiert, gegebenenfalls unter Berücksichtigung, insbesondere Gewichtung, weiterer Gütefunktionen des Gütekriteriums.

Anschaulich gesprochen werden Posen der Trajektorie sozusagen zum Einen durch virtuelle Federn an zuvor ermittelten Posen gefesselt und zum Anderen Posen der Trajektorie durch virtuelle Federn aneinander gefesselt, die die Differenz dieser Posen auf mittels Koppelnavigation ermittelte Posendifferenzen einzustellen suchen, wobei sich die Trajektorie dann durch ein Kräftegleichgewicht dieser virtuellen Federn ergibt.

Dabei werden in einer Ausführung mittels Koppelnavigation ermittelte

Posendifferenzen zwischen (zeitlich) aufeinanderfolgend( erfasst)en Posen

berücksichtigt.

Zusätzlich oder alternativ kann in einer Ausführung die aktuelle Pose anschaulich gesprochen sozusagen durch eine virtuelle Federn einerseits an eine mittels

Koppelnavigation und/oder in Abhängigkeit von, insbesondere einem Unterschied zwischen, insbesondere einem Vergleich von, einer in der aktuellen Pose erfassten Umgebungskontur und dem Grundriss ermittelte Pose und andererseits durch virtuelle Federn an Posen der Trajektorie in der Nähe gefesselt werden.

Entsprechend wird in einer Ausführung die aktuelle Pose in Abhängigkeit von Posen der Trajektorie und mit diesen verknüpften Posen, insbesondere den diesen Posen der Trajektorie zugrundeliegenden mittels Koppelnavigation ermittelten bzw.

Koppelnavigations-Posen, ermittelt, deren Abstand zu einer aktuell, insbesondere mittels Koppelnavigation und/oder in Abhängigkeit von, insbesondere einem

Unterschied zwischen, insbesondere einem Vergleich von, einer erfassten

Umgebungskontur und dem Grundriss ermittelten, insbesondere korrigierten, Pose jeweils einen vorgegebenen Höchstabstand unterschreitet, falls die Anzahl dieser Posen der Trajektorie bzw. der mit diesen verknüpften Posen eine vorgegebene Mindestanzahl überschreitet.

In einer Weiterbildung wird hierzu analog zur vorstehend erläuterten Anpassung der Trajektorie die aktuelle Pose in Abhängigkeit von einem Gütekriterium ermittelt, das eine Norm bzw. Gütefunktion, insbesondere Summen- und/oder Betragsnorm, in einer Ausführung Quadratsumme, der Abweichung der aktuellen Pose zur aktuell mittels Koppelnavigation und/oder in Abhängigkeit von, insbesondere einem Unterschied zwischen, insbesondere einem Vergleichen von, einer aktuell erfassten

Umgebungskontur und dem Grundriss ermittelten, insbesondere korrigierten, Pose und/oder von Abweichungen zwischen Differenzen von Posen der Trajektorie zur aktuellen Pose und Differenzen der entsprechenden mittels Koppelnavigation ermittelten Posen aufweist. In einer Ausführung wird bzw. ist der Grundriss auf Basis von Architektur- und/oder CAD-Daten, insbesondere also Architektur-CAD-Daten vorgegeben, er kann insbesondere solche Daten aufweisen, in einer Ausführung hieraus bestehen.

Solche Grundrisse bzw. Daten können in der Regel leicht beschafft werden und stimmen im Allgemeinen sehr gut mit dem tatsächlichen Gebäude bzw. dessen

Struktur, insbesondere Wänden, überein. In einer Ausführung kann der Grundriss des Gebäudes der Grundriss eines Erd-, unteren bzw. Unter- oder oberen bzw.

Obergeschosses bzw. -Stockwerks des Gebäudes sein.

Zusätzlich oder alternativ kann der Grundriss in einer Ausführung, insbesondere vorab bzw. vor dem erfindungsgemäßen Lokalisieren, mithilfe des mobilen Roboters, insbesondere durch den bzw. von dem mobilen Roboter selbst, erfasst bzw.

vorgegeben werden bzw. sein, er kann insbesondere eine, in einer Ausführung zuvor bzw. vorab bzw. vor dem erfindungsgemäßen Lokalisieren, mithilfe des mobilen Roboters, insbesondere durch den bzw. von dem mobilen Roboter selbst, erstellte bzw. robotererstellte Karte oder ein(en) Teil hiervon aufweisen, insbesondere sein.

Solche robotererstellte Karten bzw. Grundrisse können in einer Ausführung vorteilhaft auch ohne Architektur- bzw. CAD-Daten vorgegeben werden.

Entsprechend kann ein bzw. der Grundriss im Sinne der vorliegenden Erfindung in einer Ausführung, insbesondere theoretisch^ vorgeben)e bzw. geplante, Wände, Tür(öffnung)en oder dergleichen aufweisen, in einer Weiterbildung hieraus bestehen, insbesondere also ein Grundriss im engeren architektonischen Sinne sein.

Gleichermaßen kann ein Grundriss im Sinne der vorliegenden Erfindung in einer Ausführung zusätzlich oder alternativ, insbesondere vorab mithilfe des bzw. durch den bzw. von dem mobilen Roboter(s) erfasste, Grenzen von, insbesondere freien, Räumen bzw. Flächen, insbesondere Bodenflächen, aufweisen, in einer Weiterbildung hieraus bestehen, insbesondere also Konturen von Wänden sowie (anderen)

Hindernissen, insbesondere Möbelstücken oder dergleichen, die in einer Ausführung vorab mithilfe des bzw. durch den bzw. von dem mobilen Roboter(s) erfasst worden sind. Auch solche Grenzen werden somit vorliegend zur kompakteren Darstellung als Grundriss im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet. In einer Ausführung wird/werden die Umgebungskontur(en jeweils) berührungslos, insbesondere optisch, in einer Ausführung mittels Laser, und/oder mittels

Abstandsmessung, insbesondere also mittels eines LiDAR-Systems mit einem oder mehreren Lasersensoren erfasst. Hierdurch können sie in einer Ausführung präzise, rasch und/oder berührungslos erfasst werden.

In einer Ausführung werden erfasste Umgebungskonturen unterschiedlich gewichtet berücksichtigt, insbesondere bei der Korrektur von Koppelnavigations-Posen.

Zusätzlich oder alternativ werden in einer Ausführung Posen der Trajektorie und/oder, insbesondere korrigierte, Koppelnavigations-Posen unterschiedlich gewichtet berücksichtigt, insbesondere bei der Ermittlung der aktuellen Pose und/oder

Ermittlung bzw. Erstellung oder Aktualisierung der Trajektorie und/oder Karte. Hierzu können in einer Weiterbildung jeweils Kovarianzen dieser Größen verwendet werden.

Hierdurch können in einer Ausführung Abweichungen zwischen dem Grundriss des Gebäudes und der aktuellen Situation, beispielsweise zusätzlichen Gegenständen, wenigstens teilweise verdeckten Wänden oder dergleichen, vorteilhaft berücksichtigt werden.

In einer Ausführung wird auf Basis der erfassten Umgebungskontur(en) (auch) eine Kollisionsüberwachung des mobilen Roboters durchgeführt, in einer Ausführung eine Kollisionsreaktion, insbesondere ein Stop und/oder eine Ausweich-, insbesondere Rückzugbewegung, durchgeführt, wenn ein Abstand des Roboters zu einer erfassten Umgebungskontur einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.

Zusätzlich oder alternativ wird in einer Ausführung mittels der Erfassung der

Umgebungskontur eine bzw. die, insbesondere bezugssystemfeste, Karte erstellt oder aktualisiert, insbesondere eine simultane Lokalisierung und Kartenerstellung bzw. - aktualisierung (SLAM) durchgeführt.

Hierdurch kann ein Umgebungskonturerfassungssystem in einer Ausführung jeweils, insbesondere in Kombination, vorteilhaft mehrere Funktionalitäten integrieren bzw. ein bereits zur Kollisionsüberwachung bzw. Lokalisierung genutztes System in einer zusätzlichen Funktionalität eingesetzt werden. Durch eine solche Kartenerstellung bzw. -aktualisierung, insbesondere -erweiterung, („robotic mapping") können zudem Abweichungen zwischen dem theoretischen bzw. zuvor erfassten Grundriss des Gebäudes und der aktuellen Situation, beispielsweise zusätzlichen oder

verschobenen Gegenständen, wenigstens teilweise verdeckten Wänden oder dergleichen, berücksichtigt werden.

Indem in einer Ausführung einerseits mittels der Erfassung der Umgebungskontur(en) eine bezugssystemfeste Karte erstellt bzw. aktualisiert und andererseits Pose(n) des Roboters relativ zu dem Bezugssystem in Abhängigkeit von, insbesondere (einem) Unterschied(en) zwischen, insbesondere Vergleich(en) von, erfassten

Umgebungskontur(en) und dem Grundriss ermittelt werden, wird in einer Ausführung der Grundriss mit der erstellten Karte augmentiert bzw. die mithilfe des mobilen Roboters vorab erfasste bzw. vorgegebene Karte aktualisiert, insbesondere erweitert.

Der mobile Roboter kann in einer Ausführung auf Basis der erfindungsgemäßen Lokalisierung vorteilhaft überwacht werden, mit anderen mobilen Robotern und/oder Einrichtungen wie beispielsweise Arbeits- und/oder Ablagestationen kommunizieren oder dergleichen. In einer Ausführung wird der Roboter auf Basis des Grundrisses und/oder der Karte navigiert, in einer Weiterbildung, insbesondere online, eine Bahnplanung durchgeführt und/oder eine Bewegung des Roboters gesteuert. Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein Steuermittel zum Steuern des mobilen Roboters, insbesondere hard- und/oder Software-, insbesondere programmtechnisch, zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet und/oder weist auf:

- Mittel zum Erfassen einer Umgebungskontur, insbesondere online und/oder

mehrfach; und

- Mittel zum Ermitteln einer Pose des Roboters relativ zu dem Bezugssystem in Abhängigkeit von, insbesondere einem Unterschied zwischen, insbesondere einem Vergleich, der (jeweils) erfassten Umgebungskontur und einem Grundriss eines Gebäudes, der relativ zu dem Bezugssystem vorgegeben ist, insbesondere online.

In einer Ausführung weist das Steuermittel bzw. sein(e) Mittel auf: Mittel zum Ermitteln der Pose des Roboters in Abhängigkeit von einer Koppelnavigation, insbesondere Odometrie; und/oder

Mittel zum Korrigieren einer mittels Koppelnavigation ermittelten Pose des Roboters in Abhängigkeit von, insbesondere einem Unterschied zwischen, insbesondere einem Vergleichen, der erfassten Umgebungskontur und dem Grundriss; und/oder

Mittel zum Ermitteln einer aktuellen Pose des Roboters relativ zu dem Bezugssystem in Abhängigkeit von zuvor angefahrenen, insbesondere mittels Koppelnavigation und/oder in Abhängigkeit von, insbesondere Unterschieden zwischen, insbesondere Vergleichen von, erfassten Umgebungskonturen und dem Grundriss ermittelten, Posen; und/oder

Mittel zum Ermitteln einer Trajektorie mit zuvor angefahrenen Posen relativ zu dem Bezugssystem und der aktuell in Abhängigkeit von einem Gütekriterium, das eine Norm von Abweichungen von Posen der Trajektorie zu mittels Koppelnavigation und/oder in Abhängigkeit von, insbesondere Unterschieden zwischen, insbesondere Vergleichen von, erfassten Umgebungskonturen und dem Grundriss ermittelten

Posen und/oder von Abweichungen von Posendifferenzen der Trajektorie zu mittels Koppelnavigation ermittelten Posendifferenzen aufweist; und/oder

Mittel zum Ermitteln der aktuellen Pose in Abhängigkeit von Posen der Trajektorie und mit diesen verknüpften Posen, deren Abstand zu einer aktuell ermittelten Pose jeweils einen vorgegebenen Höchstabstand unterschreitet, falls die Anzahl dieser Posen der Trajektorie eine vorgegebene Mindestanzahl überschreitet; und/oder

Mittel zum Erfassen der Umgebungskontur berührungslos, insbesondere optisch, und/oder mittels Abstandsmessung; und/oder

Mittel zum Durchführen einer Kollisionsüberwachung auf Basis der erfassten

Umgebungskontur; und/oder

Mittel zum Erstellen oder Aktualisieren, einer bezugssystemfesten Karte mittels der Erfassung der Umgebungskontur; und/oder

Mittel zum Navigieren des Roboters auf Basis des Grundrisses und/oder der Karte.

Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder

Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere den mobilen Roboter lokalisieren, insbesondere steuern, in einer Ausführung navigieren, kann. Ein

Computerprogrammprodukt kann in einer Ausführung ein, insbesondere nicht- flüchtiges, Speichermedium zum Speichern eines Programms bzw. mit einem darauf gespeicherten Programm aufweisen, insbesondere sein, wobei ein Ausführen dieses Programms ein System bzw. eine Steuerung, insbesondere einen Computer, dazu veranlasst, ein hier beschriebenes Verfahren bzw. einen oder mehrere seiner Schritte auszuführen. In einer Ausführung werden ein oder mehrere, insbesondere alle, Schritte des

Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchgeführt, insbesondere durch das Steuermittel bzw. sein(e) Mittel.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert,: Fig. 1 : einen mobilen Roboter mit einem Steuermittel zum Steuern des

Roboters nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2: ein Verfahren zum Lokalisieren des mobilen Roboters nach einer

Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen mobilen Roboter 10 mit einem Steuermittel 1 1 zum Steuern des Roboters nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.

Der mobile Roboter 10 weist eine mobile Plattform mit einem Fahrwerk 12 und ein LiDAR-System 13 auf. Das Steuermittel 1 1 navigiert den Roboter 10 in einem Gebäude 20 relativ zu einem gebäudefesten Bezugssystem, das in Fig. 1 durch seine x- und y-Achse x _m , y _m angedeutet ist.

Hierzu wird bzw. ist in dem Steuermittel 1 1 ein Grundriss des Gebäudes 20 mit Architektur-CAD-Daten abgespeichert, die dessen Wandkonturen im bzw. relativ zum Bezugssystem x _m , y _m angeben. In einer Abwandlung kann der Grundriss auch vorab mithilfe des Roboters 10 erfasst worden sein, indem der Roboter eine entsprechende Karte mit diesem Grundriss erstellt (hat).

In einem Verfahrensschritt S10 (vgl. Fig. 2) wird zum Einen odometrisch eine aktuelle Koppelnavigations-Pose ermittelt und zum Anderen mittels des LiDAR-Systems 13 eine aktuelle Umgebungskontur erfasst.

Diese vergleicht das Steuermittel 1 1 in einem Schritt S20 mit dem abgespeicherten Grundriss und ermittelt auf Basis eines Unterschieds bzw. dieses Vergleichs eine korrigierte Pose. Dies ist in Fig. 1 exemplarisch für eine odometrisch ermittelte Koppelnavigations-Pose X illustriert, wobei diese odometrisch ermittelte Pose eines roboterfesten

Referenzsystems relativ zum Bezugssystem x _m , y _m strichpunktiert, die erfasste Umgebungskontur 21 fett ausgezogen und diejenige Umgebungskontur fett gestrichelt angedeutet ist, die nach dem Grundriss in der Pose x erfasst werden bzw. vorliegen müsste.

Mit e, ist die Transformation der Koppelnavigations-Pose x _t in diejenige korrigierte Pose y angedeutet, die die Abweichung zwischen der erfassten Umgebungskontur 21 und der entsprechenden Kontur des Grundrisses minimiert bzw. in der die erfasste Umgebungskontur mit der nach dem bzw. durch den Grundriss vorgegebenen

Gebäudekontur möglichst gut übereinstimmt.

Im Prinzip kann so bereits eine aktuelle Pose (x _t , y _t , 9 _t ) des mobilen Roboters als korrigierte Koppelnavigations-Pose y ermittelt werden. Im Ausführungsbeispiel wird jedoch eine Trajektorie T, die zuvor angefahrene Posen und die aktuelle Pose aufweist, ermittelt bzw. jeweils auf Basis der aktuellen Pose aktualisiert.

Hierzu wird in einem Schritt S30 geprüft, ob die Anzahl der Koppelnavigations-Posen, die mit Posen der bisherigen Trajektorie verknüpft sind bzw. diesen zugrundeliegen, und deren Abstand zur aktuellen Koppelnavigations-Pose einen vorgegebenen Höchstabstand unterschreitet, eine vorgegebene Mindestanzahl überschreitet, mit anderen Worten, ob in der Nähe der aktuellen Koppelnavigations-Pose bereits ausreichend viele Trajektorien-Posen bzw. mit diesen verknüpfte Koppelnavigations- Posen vorliegen.

Ist dies der Fall (S30:„Y"), fährt das Verfahren bzw. Steuermittel 1 1 mit Schritt S40 fort, andernfalls (S30:„N") mit Schritt S50.

In Schritt S50 ermittelt bzw. aktualisiert das Steuermittel 1 1 die Trajektorie derart, dass einerseits die Abstände ihrer Posen zu den (korrigierten) Koppelnavigations- Posen und andererseits die Differenz von Abständen zwischen benachbarten

Trajektorien-Posen und Abständen zwischen entsprechenden Koppelnavigations- Posen im Mittel minimal werden.

Dies ist in Fig. 1 anhand von zwei korrigierten Koppelnavigations-Posen , y ₊₁ und entsprechenden Trajektorien-Posen z _j; z _j+1 illustriert, wobei die Trajektorie strich- doppelpunktiert angedeutet und die Minimierung durch virtuelle Federn

veranschaulicht ist, wobei einerseits virtuelle Federn die Trajektorien-Posen Zj, z _j+1 an die entsprechenden korrigierten Koppelnavigations-Posen y, y ₊₁ fesseln, und andererseits eine virtuelle Feder den Abstand zwischen den Trajektorien-Posen z,, z _j+1 an den Abstand der entsprechenden odometrisch ermittelten Koppelnavigations- Posen bzw. die odometrisch ermittelte Posendifferenz anzupassen sucht.

Gleichermaßen können die Trajektorien-Posen Zj, z _j+1 auch direkt an die

entsprechenden odometrisch ermittelten Koppelnavigations-Posen gefesselt sein bzw. werden (d.h. x _j; anstelle von y, y _j+1 ).

Dabei wird auch die aktuelle Pose als Endpunkt der Trajektorie mit ermittelt bzw.

angepasst. Hierdurch können vorteilhaft im Vergleich zu einer alleinigen Korrektur nur in Abhängigkeit von dem Vergleich der aktuell erfassten Umgebungskontur und dem Grundriss lokale Ausrei ßer durch die Gesamtoptimierung der Trajektorie kompensiert werden.

Falls in der Nähe der aktuellen Koppelnavigations-Pose bereits ausreichend viele mit Trajektorien-Posen verknüpfte bzw. diesen zugrundeliegende Koppelnavigations- Posen vorliegen (S30:„Y"), ermittelt das Steuermittel 1 1 in Schritt S40 die aktuelle Pose in analoger Weise, wobei jedoch nicht die gesamte bisherige Trajektorie (durch die in Fig. 1 angedeuteten virtuellen Federn) mit aktualisiert wird, sondern in analoger Weise einerseits die aktuelle Pose durch eine virtuelle Feder an die aktuelle korrigierte Koppelnavigations-Pose gefesselt ist und andererseits virtuelle Federn die Abstände zwischen ihr und den in der Nähe befindlichen Trajektorien-Posen an die Abstände der entsprechenden odometrisch ermittelten Koppelnavigations-Posen anzupassen suchen. Hierdurch kann insbesondere die Rechenzeitverkürzt werden, die bei dem online durchgeführten Verfahren von Bedeutung ist. In einem Schritt S60 wird eine bzw. die bezugssystem- bzw. gebäude(grundriss)feste Karte auf Basis der aktuell erfassten Umgebungskontur aktualisiert, insbesondere gegebenenfalls erweitert, wodurch beispielsweise ein im Grundriss (noch) nicht vorhandenes Hindernis 22, beispielsweise ein Möbelstück oder dergleichen, berücksichtigt werden kann, und in einem Schritt S70 der Roboter auf Basis dieser (aktualisierten) Karte navigiert, insbesondere seine Bahn geplant und er in eine neue Pose verfahren wird, in der das Verfahren bzw. Steuermittel 1 1 wieder mit Schritt S100 beginnt.

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen

Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die

Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die

Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.

Bezuqszeichenliste

10 mobiler Roboter

1 1 Steuermittel

12 Fahrwerk

13 LiDAR-System

20 Gebäude

21 erfasste Umgebungskontur

22 Hindernis

(x _t , y _t , e _t ) aktuelle Pose

x- und y-Achse gebäudefesten Bezugssystems

Transformation

X\ Koppelnavigations-Pose

korrigierte Koppelnavigations-Pose

Z\, z _j+1 Trajektorien-Pose

T Trajektorie