Stadiul tehnicii

Invenţia se referă la o metodă pentru vizualizarea, folosind realitate augmentată, a traiectoriei care va fi urmată de un vehicul autonom. Metoda permite unui utilizator să facă inspecţia vizuală a traiectoriei înainte ca aceasta să fie parcursă (sau chiar şi când vehiculul este în mişcare), cu scopul de a asigura bunul demers a operaţiunii de transport.

În această metodă se utilizează două sisteme din stadiul tehnicii: un vehicul autonom şi un dispozitiv portabil pentru vizualizare prin realitate augmentată.

Vehiculul autonom are abilitatea de a se deplasa între două puncte. De exemplu, vehiculul poate transporta materiale între două maşinării ale unei fabrici. Operatorul încarcă pe vehicul materialele şi stabileşte destinaţia. Atunci vehiculul determină o rută pentru a ajunge la destinaţie şi începe să o parcurgă. Invenţia propune îmbunătăţirea siguranţei personalului şi a echipamentului prin permiterea vizualizării traseului înaintea şi în timpul deplasării.

Dispozitivul de vizualizare prin realitate augmentată e folosit pentru a suprapune elemente grafice virtuale pe imagini reale. Dispozitivul are capacitatea de a-şi urmări poziţia şi orientarea pentru a menţine nemişcate formele virtuale. Problema generală a aplicaţiilor de realitate augmentată e localizarea elementelor virtuale pe imaginea reală (problemă cunoscută şi sub numele de înregistrare - eng. registration). În scenariul curent, ruta vehiculului există doar sub forma unor coordonate pe hartă. Invenţia include o soluţie pentru aflarea relaţiei dintre sistemul de referinţă al hărţii şi sistemul de referinţă al dispozitivului de vizualizare.

În US 2017/0372139 A1, utilizatorul poate vizualiza traiectoria unui sistem robotic folosind realitate augmentată pentru a evita coliziuni între operatorii umani şi roboţi. Robotul virtual este suprapus pe imagine relativ la poziţia unui şablon vizual (eng. tracker) sau a unor puncte de referinţă, precum robotul real sau alte elemente vizuale din mediu. Aceste puncte de referinţă sunt detectate folosind procesare de imagini, atât la început cât şi în cazul în care se modifică poziţia dispozitivului de afişare. În scenariul invenţiei de faţă, nu e validă presupunerea că vor fi vizibile în permanenţă anumite puncte de referinţă. Fiind vorba de un vehicul, spaţiul de lucru poate fi mult mai vast, iar traiectoria trebuie să fie vizibilă indiferent de direcţia în care utilizatorul îndreaptă dispozitivul de vizualizare. De aceea, în invenţia curentă, legătura între sistemul de coordonate al dispozitivului de afişare şi cel al robotului se formează doar la început, spre deosebire de US 20170372139 A1, unde legătura e actualizată în permanenţă prin detecţie de imagini.

US 2005/0149231 A1 prezintă un sistem pentru prelucrarea unui obiect. Operatorul indică traiectoria pe care robotul să o urmeze. Apoi operatorul poate vizualiza rezultatul prelucrării într-o simulare, folosind realitate augmentată. Coordonatele punctelor cheie sunt determinate cu ajutorul unui dispozitiv indicator, şi sunt exprimate în sistemul de referinţă al obiectului. Pentru vizualizare, poziţia si orientarea obiectului sunt urmărite prin detecţie de imagini. Punctele virtuale sunt înregistrate pe imaginea reală prin transformarea coordonatelor din sistemul de referinţă al obiectului în sistemul de coordonate al dispozitivului de afişare. Transformarea este posibilă datorită urmăririi poziţiei şi orientării obiectului prin detecţia de imagini. În invenţia curentă nu există această opţiune, deoarece imaginea reală nu va conţine în permanenţă un obiect de referinţă. De asemenea, metoda curentă este mai dinamică, utilizatorul putând urmări traseul în timp real pe măsură ce vehiculul îl parcurge.

În alte metode, aplicaţia afişează traiectoria de ghidaj, adică ruta pe care el/ea ar trebui să o urmeze pentru a ajunge la o destinaţie. Traiectoria este calculată folosind o hartă (reprezentare digitală a mediului), care poate fi predefinită (US 20170193705 A1 şi US 20160284125 A1), sau creată de un robot cu senzori (KR 101319526 B1). Invenţia curentă diferă de cele menţionate prin scopul ei, şi anume vizualizarea traiectoriei pe care vehiculul autonom o va urma folosind realitate augmentată. Alte invenţii permit vizualizarea căii vehiculului, dar fără a utiliza tehnici de realitate augmentată (IL 191813 A, US 20100241289 A1), sau folosesc realitatea augmentată pentru alte funcţionalităţi (US 2017132839 A1). Folosind tehnici de vizualizare pur virtuale, se poate observa doar reprezentarea digitală a mediului, fără a fi suprapusă pe imaginea reală.

Un vehicul autonom este un vehicul capabil de a interacţiona cu mediul şi de a se deplasa singur în spaţiul de lucru pentru realizarea unor sarcini.

În categoria vehiculelor autonome pot fi incluse şi vehiculele ghidate automat (AGV-Automatic Guided Vehicle) utilizate în logistică industrială pentru operaţii de aprovizionare, transfer şi depozitare de materii prime, semifabricate şi produse finite.

Conceptul de vehicul autonom se extinde şi la automobile. Societatea Inginerilor de Autovehicule (SAE - Society of Automotive Engineers) a definit şase niveluri de automatizarea conducerii autovehiculelor, de la nivelul "0" în care şoferul se ocupă de tot, la nivelul "5" în care maşina poate prelua complet comanda, în orice scenariu de condus. În cazul acestui ultim nivel maşina este complet autonomă, iar şoferul poate să lipsească. Între cele două nivele extreme de automatizare există alte patru nivele intermediare în care prezenţa şoferului este necesară în anumite scenarii de conducere.

Indiferent că este vorba de un vehicul autonom utilizat în aplicaţie de logistică industrială, în agricultură sau o maşină autonomă, există cazuri în care utilizatorul (un operator uman) doreşte să vizualizeze traiectoria pe care se va deplasa vehiculul şi deplasarea acestuia pe traiectorie.

Într-o aplicaţie de logistică industrială, vehiculele autonome au sarcini de lucru care impun deplasarea pe diferite trasee (traiectorii). Vizualizarea deplasării unui vehicul poate fi redată pe o hartă digitală 2D, dar acest lucru este mai dificil de înţeles pentru un nespecialist în programarea acestora. Dacă o persoană are alte sarcini şi se află în mediul industrial în care operează aceste vehicule, nu va putea şti traiectoria acestor vehicule şi pe unde ar putea fi. Ori folosind realitatea augmentată pentru suprapunerea traiectoriei digitale peste imaginea reală, utilizatorul prezent în mediul de lucru, va recunoaşte şi identifică uşor traiectoria şi poziţia vehiculului.

De asemenea în cazul unei maşini autonome, suprapunerea traiectoriei pe imaginea reală, vine în sprijinul şoferului care trebuie să intervină în anumite scenarii de conducere.

Suprapunerea imaginii digitale peste imaginea reală este deosebit de importantă pentru un utilizator deoarece acesta recunoaşte uşor mediul în care vehiculul se mişcă şi poate identifica traiectoria pe care acesta o va urma.