Sensormodul für ein mobiles Robotersystem, mobiles Robotersystem mit einem solchen Sensormodul und Verfahren zum Betreiben des Sensormoduls

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensormodul für ein mobiles Robotersystem und ein mobiles Robotersystem mit einem solchen Sensormodul, welches insbesondere zum Objekttransport vorgesehen sein kann. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben des Sensormoduls.

Für autonome mobile Roboter gibt es eine Vielzahl von Anwendungsbereichen. So gibt es beispielsweise im Bereich der Logistik für selbstfahrende Transportroboter unterschiedliche Konzepte, die eine selbstständige Lieferung von Waren an einen vorbestimmten Bestimmungsort, sei es in einer Logistik- oder Produktionshalle oder auch beim Endkonsumenten, ermöglichen. Ein mobiles Robotersystem mit einer Mobilitätsplattform zum Transport austauschbarer Module ist beispielsweise in der DE 102017210 584 A1 offenbart. Das dort beschriebene Robotersystem umfasst eine Mobilitätsplattform zum Transport austauschbarer Module, bei dem ein Elektropermanentmagnet zur Kopplung von der Mobilitätsplattform mit einem austauschbaren Modul vorgesehen ist. Ebenso gibt es Konzepte für Parkroboter mit einer Plattform für den Transport von Fahrzeugen, bei denen das Fahrzeug am Eingang eines Parkhauses vom Fahrer und an den Passagieren verlassen und den Parkroboter übergeben werden. Der Parkroboter steuert dann einen freien Stellplatz an, an dem er das Fahrzeug ablädt.

Für solche Transportaufgaben ist eine genaue Bahnplanung des autonomen mobilen Roboters von grundlegender Bedeutung. Dieses wiederum erfordert eine möglichst exakte Erfassung des aktuellen Umfelds des autonomen mobilen Roboters, da dieser nur so in der Lage ist, durch seine Umgebung zu navigieren und dabei Hindernisse zu erkennen und Zusammenstöße mit diesen Hindernissen zu vermeiden. Hierfür können die autonomen mobilen Roboter mit verschiedenen Sensoren zur Umfelderfassung, wie einer oder mehreren CMOS- oder CCD- Kameras, Lidar-, Radar- und oder auch Ultraschallsensoren ausgestattet sein. Einer oder mehrere dieser Sensoren können dann auch in einem gemeinsamen Sensormodul angeordnet werden, das zusätzlich auch eine Recheneinheit für die Datenverarbeitung der erfassten Sensordaten aufweisen kann. Ein solches Sensormodul kann auf dem jeweiligen Roboter fest montiert werden und von diesem über einen stationären Stromanschluss mit elektrischer Energie versorgt werden.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Sensormodul für ein mobiles Robotersystem, ein mobiles Robotersystem mit einem solchen Sensormodul und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Sensormoduls zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch ein Sensormodul für ein mobiles Robotersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , ein mobiles Robotersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der Erfassungsbereich eines Sensormoduls zur Umfelderfassung bei einer Transportaufgabe eines mobilen Robotersystems durch das zu transportierende Objekt beeinträchtigt werden kann. So kann sich beispielsweise das zu transportierende Objekt so vor einer Umfeldkamera des mobilen Roboters befinden, dass das hinter dem zu transportieren Objekt befindliche Umfeld teilweise oder auch völlig verdeckt wird. Auch wenn zwar versucht werden kann, dieses ausgehend von den bekannten Objektformen der Transportobjekte bei der Konstruktion des autonomen mobilen Roboters durch geeignete Anordnung der Sensoren an dem autonomen mobilen Roboter zu verhindern, wird dieses aber nicht immer möglich sein und schränkt so die potentiellen Einsatzmöglichkeiten des autonomen mobilen Roboters ein. Ferner können auch nach Inverkehrbringen des autonomen mobilen Roboters neue, unerwartete Objektgestaltungen und Objektgrößen der Transportobjekte auftreten, die zu einer Beeinträchtigung der Sensoren führen können. Dieses kann zur Folge haben, dass eine Navigation des autonomen mobilen Roboters und damit eine sichere autonome Fahrt nicht möglich ist oder abgebrochen werden muss.

Diese Nachteile können bei dem erfindungsgemäßen Sensormodul für ein mobiles Robotersystem vermieden werden, indem dieses portabel ausgestaltet ist und folgende Komponenten umfasst: einen oder mehrere Anschlüsse, mittels der das Sensormodul sowohl an dem mobilen Robotersystem als auch an einem durch das mobile Robotersystem zu transportierenden Objekt montiert werden kann; und mindestens einen Sensor, mittels dem die Umgebung des mobilen Robotersystem erfasst wird, wobei die Auswertung der dabei erzeugten Sensordaten die Ermittlung der relativen Position des Sensormoduls in Bezug auf das mobile Robotersystem und/oder die Ermittlung einer Veränderung der relativen Position ermöglicht.

Auf diese Weise kann die Anordnung des Sensormodul ohne merklichen Aufwand dynamisch an die Objektgeometrie des Transportobjekts angepasst werden. Der Anwendungsbereich eines mit einem solchen Sensormodul versehenen autonomen mobilen Roboters wird so kaum noch durch das zu transportierende Objekt eingeschränkt, so dass dieser eine höhere Flexibilität für den Objekttransport bietet.

Gemäß einer ersten Ausführungsform ist das Sensormodul eingerichtet mit dem mindestens einen Sensor erste Daten zu erfassen, wenn sich das Sensormodul in einer ersten Position befindet; mit dem mindestens einen Sensor zweite Daten zu erfassen, wenn sich das Sensormodul nach einer Umpositionierung in einer zweiten Position befindet; und die ersten und zweiten Daten einer Auswertung zur Ermittlung der relativen Position und/oder Veränderung der relativen Position zuzuführen.

Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass diese besonders einfach zu implementieren ist, da eine oder mehrere Bildsensoren zur Erfassung des Umfelds ohnehin vorhanden sind.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist das Sensormodul eingerichtet mit mindestens einem Inertialsensor Inertialsensordaten zu erfassen, sobald das an dem mobilen Robotersystem oder dem zu transportierenden Objekt montierte Sensormodul demontiert wird; zu erfassen, wenn das Sensormodul neu positioniert worden ist; die Erfassung der Inertialsensordaten zu stoppen; den Bewegungspfad des Sensormoduls aus den erfassten Inertialsensordaten zu ermitteln; und die Position des Sensormoduls vor der Demontage und der ermittelte Bewegungspfad einer Auswertung zur Ermittlung der relativen Position und/oder Veränderung der relativen Position zuzuführen.

Dieses ermöglicht die Positionserfassung auch dann, wenn beispielsweise eine Erfassung mit bildgebenden Verfahren aufgrund der Umfeldbedingungen schwierig ist oder gestört wird oder in dem Umfeld keinerlei geeignete Struktur erkennbar ist, die für eine Erkennung einer Positionsänderung ausgewertet werden kann. Gemäß einer dritten Ausführungsform ist das Sensormodul eingerichtet zu erfassen, wenn das Sensormodul neu positioniert worden ist; mit dem mindestens einen Sensor Sensordaten zu erfassen; und die erfassten Sensordaten einer Auswertung zur Ermittlung der relativen Position und/oder Veränderung der relativen Position zuzuführen, bei der die erfassten Sensordaten mit Daten einer zuvor generierten digitalen Karte des Umfelds des mobilen Robotersystems verglichen werden.

Auf diese Weise kann beispielsweise auch dann eine Positionsermittlung erfolgen, wenn vor der Umpositionierung der Sensormoduls keine Erfassung des Umfelds erfolgt ist.

Vorzugsweise wird hierbei erfasst, wenn ein Anschluss des Sensormoduls von dem mobilen Robotersystem oder dem zu transportierenden Objekt gelöst wird oder ein zuvor gelöster Anschluss nach einer Umpositionierung mit dem zu transportierenden Objekt oder dem mobilen Robotersystem verbunden wird; und in Abhängigkeit davon die Erfassung der Sensordaten gesteuert.

Vorteilhafterweise umfasst das Sensormodul eine Kommunikationseinheit zur drahtlosen Kommunikation mit dem mobilen Robotersystem. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass eine Übertragung der Sensordaten auch dann instantan erfolgen kann, wenn das Sensormodul nicht mit dem mobilen Robotersystem verbunden ist.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Sensormodul eine Auswerteeinheit, mit welcher die Auswertung der Sensordaten erfolgt, wobei die mit der Auswerteeinheit ermittelte neue Position des Sensormoduls dann mittels der Kommunikationseinheit an das mobile Robotersystem übertragen wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die erfassten Sensordaten mittels der Kommunikationseinheit an das mobile Robotersystem übertragen und dann durch eine Auswerteeinheit des mobilen Robotersystem ausgewertet werden.

Vorzugsweise umfasst das Sensormodul zur Erfassung der Umgebung des mobilen Robotersystem eine Kamera und/oder einen LiDAR-Sensor und/oder einen Radarsensor und/oder einen Ultraschallsensor. Ebenso kann das Sensormodul vorteilhafterweise zur Erfassung des Montagewinkels einen Kompasssensor umfassen.

Weiterhin kann das Sensormodul vorteilhafterweise zusätzlich eine oder mehrere der folgenden folgende Komponenten umfassen: eine Batterieeinheit zur Energieversorgung des Sensormoduls, wenn das Sensormodul nicht an dem mobilen Robotersystem montiert ist; eine Justiereinheit zur Feinpositionierung und/oder Feinausrichtung des Sensormoduls.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind bei dem Sensormodul ein erster Anschluss, mittels dem das Sensormodul an das mobile Robotersystem montiert werden kann, und ein zweiter Anschluss, mittels dem das Sensormodul an einem zu transportierenden Objekt montiert werden kann, vorgesehen.

Hierbei weist der erste Anschluss vorteilhafterweise zusätzlich eine elektrische Kontaktierung für eine Batterieeinheit des Sensormoduls und/oder zur Datenübertragung auf.

Die Erfindung umfasst auch ein mobiles Robotersystem, dass ein portables Sensormodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine Navigationseinheit zur autonomen Navigation umfasst, wobei in der Navigationseinheit die ermittelte relative Position des Sensormoduls in Bezug auf das mobile Robotersystem und/oder die Veränderung der relativen Position bei der Positionsbestimmung des mobilen Robotersystem berücksichtigt wird.

Ferner umfasst die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben eines portablen Sensormoduls, wobei mittels mindestens einem Sensor des portablen Sensormoduls die Umgebung des mobilen Robotersystem erfasst wird und die Auswertung der dabei erzeugten Sensordaten die Ermittlung der relativen Position des Sensormoduls in Bezug auf das mobile Robotersystem und/oder eine Veränderung der relativen Position ermöglicht.

Schließlich umfasst die Erfindung auch ein Computerprogramm mit Instruktionen zur Ausführung der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich. Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes portables Sensormodul, montiert an einem mobilen Robotersystem oder an einem auf dem mobilen Robotersystem befindlichen Transportobjekt (B);

Fig. 2 zeigt schematisch Komponentenstruktur eines erfindungsgemäßen Sensormoduls;

Fig. 3 zeigt für eine erste Ausführungsform schematisch die Positionsermittlung des Sensormoduls (A) sowie dafür durchgeführte Verfahrensschritte (B);

Fig. 4 zeigt für eine zweite Ausführungsform schematisch die Positionsermittlung des Sensormoduls (A) sowie dafür durchgeführte Verfahrensschritte (B);

Fig. 5 zeigt für eine dritte Ausführungsform schematisch die Positionsermittlung des Sensormoduls (A) sowie dafür durchgeführte Verfahrensschritte (B).

Fig. 6 zeigt schematisch das gemeinsame Funktionsprinzip von einem mobilen Robotersystem und Sensormodul, wenn dieses auf dem mobilen Robotersystem montiert ist;

Fig. 7 zeigt schematisch das gemeinsame Funktionsprinzip von einem mobilen Robotersystem und Sensormodul, wenn dieses auf einem Objekt montiert ist; und

Fig. 8 zeigt unterschiedliche Montagepositionen des Sensormoduls auf dem mobilen Robotersystem (A), sowie zwei Beispiele für ein mobiles Robotersystem mit mehreren Sensormodulen (B).

Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.

Figur 1 zeigt ein mobiles Robotersystem R mit einem erfindungsgemäßen portablen Sensormodul SM. Das Sensormodul SM enthält verschiedene Komponenten, insbesondere einen oder mehrere Umfeldsensoren zur Erfassung des Umfelds des mobilen Robotersystems, von denen in der Figur der Übersichtlichkeit halber jedoch lediglich exemplarisch ein Sensor S dargestellt ist. Die Umfeldsensoren dienen hierbei insbesondere der Hinderniserkennung, um die Fahrtroute des mobilen Robotersystems anpassen zu können bzw. das mobile Robotersystem bei einer drohenden Kollision zu stoppen. Bei den Hindernissen kann es sich beispielsweise um auf der Fahrtroute befindliche Gegenstände, Gebäude, oder aber auch andere mobile Robotersysteme handeln. Ebenso können Bordsteine oder größere Bodenunebenheiten erkannt und gegebenenfalls in Kombination mit einem aktiven Fahrwerk überwunden werden.

In Figur 1A ist das Sensormodul mittels einer Anschlusseinheit A1 mit dem mobilen Robotersystem R mechanisch und elektrisch verbunden. Dieser Anschluss ist hierbei so ausgestaltet, dass er einerseits eine einfache Montierbarkeit ermöglicht, andererseits aber gewährleistet, dass das Sensormodul sowohl auf dem mobilen Robotersystem R als auch auf dem einem zu transportierenden Objekt stabil montiert werden kann. Ferner sind elektronische Kontakte vorgesehen, mittels der das Sensormodul mit einer Batterie RB des mobilen Robotersystems verbunden werden kann, um eine Batterie im Sensormodul hierüber aufladen zu können. Ebenso ist ein elektrischer Anschluss zur Datenübertragung vorhergesehen, mittels dem beispielsweise Sensordaten von dem Sensormodul an eine Recheneinheit RR des mobilen Robotersystems übertragen werden können.

Weiterhin ist die Recheneinheit RR eingerichtet, das aktive Fahrwerk des mobilen Robotersystems in Abhängigkeit von den erfassten Sensordaten zum Umfeld des mobilen Robotersystems und den Informationen zur Fahrtroute anzusteuern. Im dargestellten Beispiel weist das mobile Robotersystem Räder auf, die beispielsweise durch Gleichstrommotoren angetrieben werden können. Hierbei werden vorzugsweise alle vier Räder einzeln angetrieben, es ist aber ebenso möglich, dass nur ein Teil der Räder angetrieben wird. Ebenso können alle oder auch nur ein Teil der Räder lenkbar sein, umso die Fahrtrichtung anpassen zu können. Statt vier Rädern kann auch eine größere Anzahl von Rädern oder ein Antrieb mit Ketten oder Beinen vorgesehen sein, was insbesondere von Vorteil sein kann, wenn die Mobilitätsplattform in der Lage sein soll, auch Bordsteine, Stufen oder größere Bodenunebenheiten zu überwinden.

Ferner weist das mobile Robotersystem R unter anderem eine nicht dargestellte Navigationseinheit auf, die beruhend auf elektronischen Karten und Positionsinformationen, die beispielsweise von einem integrierten GPS-Empfänger geliefert werden, die von dem mobilen Robotersystem zurückzulegende Route berechnet. Figur 1B zeigt das mobile Robotersystem R mit einem darauf befindlichen Transportobjekt T, schematisch dargestellt durch mehrere auf einer Transportpalette befindlichen Fässer. Hierbei wird durch die Transportpalette der Bereich, der für die Aufnahme des Sensormoduls in dem mobilen Robotersystem vorgesehen ist, so abgeschirmt, dass das Sensormodul nicht mehr fehlerfrei betrieben werden kann. Aus diesem Grund wird nun erfindungsgemäß das Sensormodul von dem mobilen Robotersystem demontiert, bevor die Transportpalette auf dem mobilen Robotersystem positioniert wird. Eine geeignete Anschlusseinheit A2 kann nun so an einem Transportobjekt, in diesem Fall an dem in Fahrtrichtung vordersten Fass, montiert werden, dass das Umfeld des mobilen Robotersystems durch das Sensormodul SM wieder fehlerfrei erfasst werden kann. Die Anschlusseinheit A2 ist hierbei so ausgestaltet, dass sie eine Montage auf beliebigen Flächen ermöglicht, elektrische Kontakte müssen in der Anschlusseinheit A2 dagegen nicht vorgesehen sein. So kann das Sensormodul, während es sich an dem Transportobjekt befindet, mittels einer in dem Sensormodul integrierten Batterieeinheit betrieben werden, die Datenübertragung zu dem mobilen Robotersystem kann in diesem Fall durch kabellose Kommunikation, beispielsweise mittels Bluetooth, WLAN oder Mobilfunk erfolgen.

Figur 2 zeigt schematisch die Komponentenstruktur eines erfindungsgemäßen Sensormodul. Von den dargestellten Komponenten sind einige lediglich optional, ebenso kann das Sensormodul aber auch noch weitere, nicht dargestellte Komponenten enthalten.

Das Sensormodul SM umfasst insbesondere die Sensorik S mit einem oder mehreren Sensoren zur Erfassung des Umfelds des mobilen Robotersystems. Hierfür kommen verschiedene Sensortypen in Betracht. Es können optische Verfahren eingesetzt werden, die auf einer Bilderfassung durch Kameras im sichtbaren oder infraroten Spektralbereich beruhen. Hierbei können neben Mono- auch Stereokameras eingesetzt werden, die zusätzlich eine Tiefeninformation liefern. Ebenso erlauben TOF-Kameras mit einem Laufzeitverfahren (englisch: time of flight), bei dem für jeden Bildpunkt die Zeit, die das Licht eines Lichtpulses bis zum Objekt und wieder zurück braucht, gemessen wird, für jeden Bildpunkt die Entfernung des darauf abgebildeten Objektes zu bestimmen. Eine Bilderfassung mittels einer Kamera ermöglicht hierbei ggfs. durch Verfahren der Bildanalyse und Bilderkennung auch eine Erkennung der erfassten Objekte. Weiterhin kann mit einem Laserstrahl ein relevanter Bereich abgescannt oder mit einem Lidarverfahren abgetastet werden. Gut geeignet sind auch Radarsensoren, die auf dem Aussenden einer Radarwelle und dem Auswerten des Echos beruhen. Schließlich ist auch der Einsatz von akustischen Verfahren basierend auf Ultraschallwellen möglich. Wenn in dem Sensormodul mehrere Sensoren gleichzeitig verwendet werden, können diese auch auf unterschiedlichen Verfahren beruhen. Zusätzlich können in dem Sensormodul, je nach Ausführungsform, auch ein Inertialsensor zur Erfassung der Bewegung des Sensormoduls sowie ein Kompasssensor vorgesehen sein.

Ebenso umfasst das Sensormodul eine Recheneinheit SR, die beispielsweise einen Mikroprozessor, einen elektronischen Speicher und eine oder mehrere elektrische Schnittstellen aufweisen kann. Insbesondere kann durch die Recheneinheit SR auch eine Auswerteeinheit implementiert sein, mit der die erfassten Sensordaten verarbeitet werden können. Eine Kommunikationseinheit K ermöglicht den Datenaustausch des Sensormoduls mit dem mobilen Robotersystem. Die Kommunikation kann kabelgebunden erfolgen, wenn das Sensormodul an dem mobilen Robotersystem montiert ist, bei Montage des Sensormoduls auf dem Transportobjekt dagegen ist eine kabellose Kommunikation erforderlich.

Ebenso ist in dem Sensormodul eine Batterieeinheit SB für eine unabhängige Stromversorgung vorgesehen, wenn das Sensormodul auf dem Transportobjekt montiert ist. Diese Batterieeinheit kann über elektrische Kontakte geladen werden, solange das Sensormodul auf dem mobilen Robotersystem montiert ist. Ebenso kann auch vorgesehen sein, hierfür ein separates Ladegerät vorzusehen.

Weiterhin weist das Sensormodul die bereits oben erwähnten Anschlusseinheiten A1 und A2 auf. Anschlusseinheit A1 ist hierbei für die Montage an dem mobilen Robotersystem vorgesehen, Anschlusseinheit A2 für die Montage an einem Transportobjekt. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, die beiden Anschlusseinheiten A1 und A2 in einer gemeinsamen Anschlusseinheit zu integrieren.

Eine optionale Justiereinheit J kann zur Feinpositionierung und/oder Feinausrichtung des Sensormoduls vorgesehen sein. Schließlich kann bei dem Sensormodul eine Anzeigeeinheit A, beispielsweise mittels einer oder mehrerer LEDs oder einem LCD-Display, vorgesehen sein, mit der Status-Meldungen an einen Nutzer des mobilen Robotersystems ausgegeben werden können.

Für die Bahnplanung und Navigation ist eine Transformation zwischen einem Koordinatensystem des mobilen Robotersystems und dem Koordinatensystem des Sensormoduls erforderlich, um die Position des Sensormoduls in Bezug auf das mobile Robotersystem zu ermitteln. Diese muss nach einer Umpositionierung des Sensormoduls aktualisiert bzw. neu kalibriert werden. Hierfür werden in den Figuren 3 bis 5 drei verschiedene Ausführungsformen erläutert.

Bei einer ersten Ausführungsform werden hierbei, wie in Figur 3A schematisch dargestellt, mit dem Sensormodul zwei Datensätze zum Roboterumfeld erfasst und direkt verglichen. Hierbei können die Datensätze Daten unterschiedlichster Art enthalten, welche das Roboterumfeld in geeigneter Weise widerspiegeln. Im Folgenden wird exemplarisch von Bilddaten ausgegangen, die beispielsweise mit einer herkömmlichen Kamera erfasst werden. Es können aber ebenso Bilddaten eines Ultraschall- oder Radarsensors oder auch zwei Lidar-Scans (2D oder 3D) erfasst werden, um durch ein Registrierungsverfahren die Positionsänderung zu bestimmen. Dieses erfolgt sowohl, wenn das Sensormodul auf dem Roboter montiert ist, als auch, wenn sich das Sensormodul auf einem Transportobjekt befindet, welches in Figur 3A aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Im Einzelnen erfolgen hierbei die folgenden in Figur 3B dargestellten Verfahrensschritte.

Zunächst werden in einem Schritt 31 Bilddaten für einen Bereich B durch einen im Sensormodul integrierten Sensor, beispielsweise eine Kamera, erfasst. Dieses kann von einem Nutzer des mobilen Robotersystems initiiert werden. So kann beispielsweise ein Nutzer des mobilen Robotersystems durch ein manuelles Bedienelement oder eine Spracheingabe einen Bedienbefehl für das Erfassen der Bilddaten geben. Ebenso kann die Erfassung aber auch automatisch erfolgen, wenn erfasst wird, dass der Anschluss des Sensormoduls gelöst wird, um das Sensormodul umzupositionieren. In Schritt 32 wird dann erfasst, wenn sich das Sensormodul nach einer Umpositionierung in einer zweiten Position befindet. Auch hierfür kann eine manuelle Eingabe des Nutzers erfolgen oder automatisch detektiert werden, wenn das Sensormodul nach der Umpositionierung mit einem der Anschlüsse an dem zu transportierenden Objekt oder dem mobilen Robotersystem montiert wird.

In Schritt 33 werden dann mit dem gleichen Sensor an der neuen Position des Sensormoduls erneut Bilddaten für den Bereich B erfasst. Die in der ursprünglichen Position und der neuen Position erfassten Bilddaten werden dann in Schritt 34 zur Ermittlung der relativen Position und/oder Veränderung der relativen Position verglichen. Im darauffolgenden Schritt 35 wird basierend darauf die neue Position des Sensormoduls ermittelt. Hierbei wird auf ein vordefiniertes festes Koordinatensystem K1 des mobilen Robotersystems und das durch die Position des Sensormoduls bei Montage an dem mobilen Robotersystem definierte Koordinatensystem K2 zurückgegriffen. Durch die Auswertung der Bilddaten kann die Position des Koordinatensystems K3 des Sensormoduls an der neuen Position in Bezug auf die ursprüngliche Position des Sensormoduls ermittelt werden, woraus sich dann die Position dieses Koordinatensystem K3 in Bezug auf das Koordinatensystem K1 des mobilen Robotersystems ergibt. In Schritt 36 wird die neue Position an das mobile Robotersystem übertragen und steht dann dort für die Bahnplanung und Navigation zur Verfügung.

Bei einer zweiten Ausführungsform wird, wie in Figur 4A schematisch dargestellt, zur Ermittlung der Positionsänderung ein Bewegungspfad des Sensormoduls ermittelt.

Hierfür ist ein in dem Sensormodul integrierter Inertialsensor besonders geeignet. Mit diesem werden gemäß dem Verfahren in Figur 4B in einem Schritt 41 fortlaufend Inertialsensordaten erfasst, sobald das an dem mobilen Robotersystem oder dem zu transportierenden Objekt montierte Sensormodul demontiert wird. In Schritt 42 wird dann, entsprechend Schritt 32 bei der ersten Ausführungsform, erfasst, wenn das Sensormodul neu positioniert worden ist und in Schritt 43 die Erfassung der Inertialsensordaten beendet. Daraufhin wir dann in Schritt 44 aus den erfassten Inertialsensordaten der Bewegungspfad des Sensormoduls und daraus die aktuelle Position des Sensormoduls ermittelt, um diese dann in Schritt 45 an das mobile Robotersystem zu übertragen und dort zu aktualisieren. Die Ermittlung des Bewegungspfads des Sensormoduls kann anstatt mit einem Inertialsensor aber auch auf andere Weise erfolgen, beispielsweise indem fortlaufend Bilddaten einer Kamera oder eines anderen geeigneten Sensors erfasst und ausgewertet werden.

Bei einer dritten Ausführungsform werden, wie in Figur 5A schematisch dargestellt, zur Ermittlung der Positionsänderung mit dem Sensormodul erfasste Sensordaten mit Daten einer zuvor generierten digitalen Karte des Umfelds des mobile Robotersystem verglichen.

Hierbei wird gemäß dem Verfahren in Figur 5B in einem Schritt 51 zunächst eine initiale 3D- Karte der Umgebung des mobilen Robotersystems erfasst und abgespeichert, um auf diese dann später für die Ermittlung der aktuellen Position des Sensormoduls zurückgreifen zu können. Nachdem in Schritt 52 erfasst worden ist, dass das Sensormodul neu positioniert worden ist, wird in Schritt 53 das aktuelle Umfeld des mobilen Robotersystems mit einem Sensor des Sensormoduls erfasst. Daraufhin werden dann in Schritt 54 die aktuell erfassten Sensordaten mit den in der 3D-Karte vorliegenden Daten verglichen, um basierend darauf im darauffolgenden Schritt 55 die Transformation des Koordinatensystems des Sensormoduls und damit dessen neue Position zu ermitteln. Diese wird dann wiederum in Schritt 56 an das mobile Robotersystem übertragen und dort aktualisiert. Auch wenn die in den Figuren 3 bis 5 dargestellten Ausführungsformen separat beschrieben worden sind, kann ferner auch eine Kombination der beschriebenen Verfahren vorgesehen werden. So kann beispielsweise die Positionsermittlung basierend auf dem Vergleich mit einer digitalen Karte mit einer Nutzung von Inertialsensordaten kombiniert werden.

Die Figuren 6 und 7 zeigen schematisch das Funktionsprinzip für das von dem mobilen Robotersystem und dem portablen Sensormodul gebildeten Gesamtsystems. Die einzelnen Komponenten des Sensormoduls SM entsprechen hierbei den in Figur 2 gezeigten Komponenten, von dem mobilen Roboter sind, wie in Figur 1A, lediglich die Batterieeinheit RB und die Recheneinheit RR dargestellt. In den Darstellungen sind Ladevorgänge mit einer gestrichelten Linie ( — ), die Stromversorgung der Komponenten durch eine durchgezogene Linie ( - — ) und der Datenaustausch zwischen verschiedenen Komponenten mit einer gepunkteten Linie ( ■ ■ ■ ) gekennzeichnet.

Figur 6 zeigt schematisch das Funktionsprinzip, wenn das Sensormodul SM auf dem mobilen Robotersystem R montiert ist. Mittels der Batterieeinheit RB des mobilen Robotersystems wird über die Anschlusseinheit A1 die Batterie SB des Sensormoduls geladen. Ebenso wird über den Anschluss A1 ein Datenaustausch zwischen der Recheneinheit RR des mobilen Robotersystems und der Recheneinheit SR des Sensormoduls ermöglicht. Die Recheneinheit des Sensormoduls kann dann insbesondere die Sensorik ansteuern und Daten von der Sensorik empfangen. Ebenso kann die Recheneinheit des Sensormoduls aber auch mit anderen Komponenten des Sensormoduls Daten austauschen, exemplarisch angedeutet ist hier eine Datenausgabe über die Anzeigeeinheit A. Die Batterie des Sensormoduls versorgt die anderen Komponenten des Sensormoduls, wobei in dem dargestellten Beispiel von einer rein mechanischen Justiereinheit J ausgegangen wird, die keinerlei Stromversorgung benötigt.

Figur 7 zeigt schematisch das Funktionsprinzip, wenn das Sensormodul SM über die Anschlusseinheit A2 auf einem Transportobjekt T montiert ist. Die Stromversorgung der Einzelkomponenten des Sensormoduls erfolgt weiterhin über die Batterie SB des Sensormoduls, wobei die Batterie nun nicht mehr über die Anschlusseinheit A1 von der Batterieeinheit RB des mobilen Robotersystems geladen werden kann. Ebenso kann der Datenaustausch zwischen der Recheneinheit des mobilen Robotersystems RR und der Recheneinheit des Sensormoduls SR nun nicht mehr über den Anschluss A1 erfolgen, sondern erfolgt stattdessen kabellos über die Kommunikationseinheit K des Sensormoduls. Das Sensormodul kann hierbei an verschiedenen Bereichen des mobilen Robotersystems montiert werden. Dieses ist in Figur 8A anhand acht möglicher Positionen schematisch wiedergegeben. Ferner können, auch wenn in den obigen Ausführungsbeispielen jeweils nur ein erfindungsgemäßes Sensormodul eingesetzt wurde, ebenso auch mehrere solcher portablen Sensormodule SM1 , SM2, SM3 gleichzeitig auf dem mobilen Robotersystem montiert und zusammen verwendet werden, wie in Figur 8B dargestellt. Von diesen Sensormodulen können dann, wie oben beschrieben, eine oder mehrere von dem mobilen Robotersystem demontiert und an einem oder mehreren Transportobjekten montiert werden.

Ferner wird das erfindungsgemäße Sensormodul in den dargestellten Beispielen für ein mobiles Robotersystem mit Transportaufgaben verwendet, ist aber nicht hierauf beschränkt, sondern kann ebenso auch für mobile Robotersysteme mit anderen Anwendungsbereichen, wie zum Beispiel im Bereich der Inspektions-, Reinigungs- oder Servicerobotik verwendet werden.

Bezugszeichenliste

R Mobiles Robotersystem

RR Recheneinheit des mobilen Robotersystems

RB Batterie des mobilen Robotersystems

SM, SM1 , SM2, SM3 Sensormodul

S Sensor

A1 , A2 Anschlusseinheit

A Anzeigeeinheit

K Kommunikationseinheit

SR Recheneinheit des Sensormoduls

J Justiereinheit

SB Batterie des Sensormoduls

B erfasster Bereich des Roboterumfelds

31 - 36 Verfahrensschritte erste Ausführungsform der Positionsermittlung des Sensormoduls

41 - 45 Verfahrensschritte zweite Ausführungsform der Positionsermittlung des Sensormoduls

51 - 56 Verfahrensschritte dritte Ausführungsform der Positionsermittlung des Sensormoduls