маркировка больших поверхностей визуальными представлениями

Формула изобретения

1. Способ создания визуального представления на, по существу, плоской большой поверхности посредством, по меньшей мере, одного свободно перемещающегося устройства маркировки, отличающийся тем, что проходят вдоль, по меньшей мере, одной траектории на поверхности с помощью свободно перемещающегося устройства маркировки, в результате чего проводят на поверхности, по меньшей мере, одну контурную линию визуального представления, и обрабатывают поверхность вдоль, по меньшей мере, одной контурной линии визуального представления посредством свободно перемещающегося устройства маркировки, проходя вдоль, по меньшей мере, одной траектории.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе обработки маркируют поверхность с помощью сменного инструмента, причем инструмент способен наносить краску на поверхность и вдоль, по меньшей мере, одной контурной линии.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе обработки маркируют поверхность с помощью сменного инструмента, причем инструмент способен выполнять, по меньшей мере, одно задание, выбранное из сгибания, и/или ориентирования, и/или стрижки травинок на поверхности.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что затем обрабатывают, по меньшей мере, одну внутреннюю или внешнюю область, ограниченную контурными линиями визуального представления на поверхности.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что области обрабатывают посредством свободно перемещающегося устройства маркировки.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что области обрабатывают вручную.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что вычисляют траектории на основании исходных данных, выражающих визуальное представление, причем исходные данные представляют собой компьютерный файл данных, выражающий визуальное представление, и автоматически преобразуют компьютерный файл в команды для свободно перемещающегося устройства маркировки по прохождению вдоль траекторий для создания визуального представления.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что компьютерный файл данных является файлом векторной графики.

9. Способ по п.7, в котором команды содержат рабочие операции свободно перемещающегося устройства маркировки, содержащие порядок действий, направление, скорость, след траектории и положения начала/остановки свободно перемещающегося устройства маркировки, цвет и включение/выключение маркировки.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что создают визуальное представление в масштабе и адаптируют визуальное представление к углу наблюдения и/или расстоянию наблюдения в отношении положения средства восприятия изображения по отношению к визуальному представлению на поверхности.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что при адаптации перспективы визуального представления, создаваемого на поверхности, к углу и расстоянию наблюдения, адаптируют визуальное представление в отношении размера, формы или контрастности.

12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что устройством восприятия изображения является телевизионная камера.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что визуальное представление является сплошным визуальным представлением.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что визуальное представление выбирают из группы, содержащей чертежи или изображения, содержащие логотипы или произведения искусства.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что свободно перемещающееся устройство маркировки определяет свое положение посредством системы навигации.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что система навигации представляет собой лазерный сканер или блок ГСП.

17. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе обработки маркируют контурные линии, нанося краску на поверхность и/или сгибая траву вдоль контурных линий.

18. Способ по п.1, отличающийся тем, что материал поверхности выбирают из группы, содержащей асфальт, бетон, цемент, камень, природный камень, текстильное полотно, синтетический материал, искусственный материал поверхности, резину, стеклянные блоки и траву.

19. Способ по п.1, в котором поверхность выбирают из группы, содержащей взлетно-посадочную полосу аэродрома, поверхность дороги, поверхность крыши, поверхность спортплощадки, уличные ковры, синтетические поверхности, искусственные поверхности, поверхности контейнеров, причем эти поверхности являются наружными и/или внутренними поверхностями.

20. Способ по п.1, в котором поверхность предварительно обрабатывают с помощью основы для форматирования поверхности.

21. Система для осуществления визуального представления на, по существу, плоской большой поверхности, содержащая свободно перемещающееся устройство маркировки, способное создавать визуальные представления путем обработки поверхности, причем свободно перемещающееся устройство маркировки в ходе использования способно проходить вдоль заданных траекторий на поверхности, свободно перемещающееся устройство маркировки содержит средство обработки для обработки поверхности вдоль контурных линий визуального представления при прохождении вдоль заданных траекторий и средство вычисления для автоматического вычисления траекторий на основании исходных данных, выражающих визуальное представление.

22. Система по п.21, дополнительно содержащая переносное вычислительное устройство для беспроводной связи со свободно перемещающимся устройством маркировки и для программирования и управления свободно перемещающимся устройством маркировки в месте, где нужно создать визуальное представление.

23. Система по п.22, дополнительно содержащая удаленный компьютер для создания оригинала визуального представления, и в которой оригинал передается на переносное вычислительное устройство для дальнейшей обработки.

24. Система по п.21, в которой свободно перемещающееся устройство маркировки автоматически создает, по меньшей мере, одну контурную линию визуального представления на большой поверхности с помощью средства маркировки.

25. Система по п.24, в которой средство маркировки представляет собой, по меньшей мере, одно сопло для нанесения краски.

26. Система по п.25, в которой, по меньшей мере, одно сопло размещено на соплодержателе на свободно перемещающемся устройстве маркировки.

27. Система по п.26, в которой соплодержатель расположен в центре относительно центра вращения свободно перемещающегося устройства или расположен сбоку свободно перемещающегося устройства.

28. Система по п.26, в которой соплодержатель расположен перед или за свободно перемещающимся устройством.

29. Система по п.21, в которой свободно перемещающееся устройство маркировки содержит инструмент для обработки поверхности, имеющий регулируемое направление обработки и регулируемое давление на поверхность.

30. Система по п.21, в которой свободно перемещающееся устройство маркировки содержит систему навигации.

31. Система по п.30, в которой система навигации представляет собой лазерный сканер и/или блок ГСП.

32. Компьютерно-считываемый носитель, на котором реализована компьютерная программа для обработки компьютером для генерации визуального представления на большой поверхности согласно способу по п.1, причем компьютерная программа содержит совокупность сегментов кода, отличающийся тем, что

первый сегмент кода для вычисления траекторий, вдоль которых свободно перемещающееся устройство маркировки проходит для создания визуального представления, причем траектории автоматически вычисляются на основании исходных данных, выражающих визуальное представление, и

второй сегмент кода для предписывания свободно перемещающемуся устройству маркировки проходить вдоль траекторий на поверхности, в результате чего, по меньшей мере, одна контурная линия визуального представления создается на большой поверхности путем обработки поверхности вдоль контурных линий визуального представления с помощью свободно перемещающегося устройства маркировки при прохождении вдоль траекторий.

Описание изобретения к патенту

Область применения изобретения

Данное изобретение относится, в общем, к области маркировки поверхностей визуальными представлениями и, в частности, к маркировке больших поверхностей визуальными представлениями, и еще более конкретно, к генерации визуальных представлений на больших, по существу, плоских поверхностях посредством свободно перемещающегося устройства маркировки.

Предпосылки изобретения

Маркировка больших поверхностей визуальными представлениями, например изображениями, имеет широкую область применения. До настоящего времени такие маркировки имели достаточно простой характер или относительно небольшие размеры. Например, различные спортивные соревнования, проводимые на больших поверхностях, одновременно доступны большому количеству телезрителей благодаря телевизионному вещанию. Эти большие поверхности можно маркировать визуальными представлениями, например, коммерческих сообщений, в частности логотипами. Одна идея заключается в изгибании стеблей травы для создания сообщений на поверхностях, покрытых травой, не мешая состязаниям.

Способ и устройство для маркировки травяных полей раскрыты в US-5 540 516. Реклама отображается на травяных спортивных полях путем изгибания травинок в заданных зонах или сохранения травинок прямыми в других зонах для формирования изображения или слова. Разница в направлении, приданном травинкам, видна зрителям, наблюдающим спортивное соревнование в месте расположения спортивного поля. Травинки ориентируют посредством мобильного, хотя и большого, т.е. не переносного, устройства, которое двигается по травяной поверхности. Устройство также имеет совокупность щеток и/или дополнительных валиков, которые вращаются, выпрямляя травинки в заданных секторах/зонах. Создаваемые секторы образуют изображение или буквы слов. Эти секторы можно сравнить с пикселями в растровом графике. Недостаток этого раскрытия состоит в том, что создаваемые таким образом изображения являются очень грубыми и имеют низкое разрешение, т.е. имеют очень большой размер пикселя. Причина в том, что секторы или пиксели представляют собой сравнительно большие прямоугольные секции определенного минимального размера, например приблизительно 1 м×1 м или более, вследствие чего созданное изображение является очень грубым. Кроме того, все щетки ориентированы в одном и том же направлении движения. Таким образом, невозможно иметь разные направления изгибания травы в разных секторах/пикселях. Наконец, щетки перемещаются по травяной поверхности по соседним параллельным линиям, что ограничивает степень движения щеток и ограничивает форму пикселей прямоугольными секторами. Поэтому изображения сильно отличаются от исходных изображений, подлежащих воспроизведению на травяном поле. Кроме того, буквы слов ограничены, по существу, прямоугольной формой, что не позволяет в точности воспроизвести заданные логотипы. Это является главным недостатком, поскольку логотипы в отличие от большинства коммерческих сообщений, например названий компаний, торговых марок или названий брэндов, распознаются по визуальной информации, содержащейся в визуальном представлении конкретных логотипов, которые связаны с этими названиями компаний или названиями брэндов. Таким образом, эти сообщения, подлежащие передаче зрителям посредством визуального представления, трудно или невозможно создать посредством способа и устройства US-5 540 516.

Другой способ формирования знаков на травяной поверхности раскрыт в GB-2361572. Этот способ содержит укатку травы травяной поверхности в одном направлении и укатку выделенных областей травы в другом направлении для создания нужного изображения знаков. Трафарет нужной формы, выполненный из гибкого пластмассового или резинового листа, прибивают колышками в нужных местах травяной поверхности во избежание укатки областей. Таким образом, создают две области, где трава укатана в двух разных направлениях. Области имеют гладкие края и не страдают вышеописанными проблемами воспроизведения. Однако для реализации этого способа требуются большие затраты времени. Кроме того, невозможно на месте адаптировать размер сообщений, подлежащих созданию на травяной поверхности, поскольку для изменения размеров сообщения нужно изготавливать новые трафареты. Кроме того, размеры создаваемых таким способом сообщений весьма ограничены, поскольку невозможно манипулировать трафаретами, превышающими определенный размер, ибо они выполнены из пластического материала толщиной 5 мм. Определенно невозможно создавать сообщения размером, например, 20×20 метров или более, хотя это весьма желательно в определенных вариантах применения.

Еще один подход состоит в генерации визуальных представлений путем маркировки больших поверхностей краской. US-5 453 931 раскрывает мобильный робот для маркировки опорных линий на больших поверхностях в строительной и производственной отраслях промышленности. Мобильный робот представляет собой навигационный робот с построителем опорных линий. Мобильный робот создает физическую разметку и опорные линии или выполняет работу на плоской поверхности. Мобильный робот имеет эмиссионную систему для маркировки большой поверхности опорными линиями. Робот размещает и обрабатывает нужные координаты с помощью средства эмиссии, например системы маркировки струйного типа, расположенной на нижней стороне робота. Маркировки накладываются, когда робот следует запрограммированным путем или когда он неподвижен. Кроме того, оператор может обучать робот, вручную направляя робот по нужному пути. Робот, описанный в US-5 453 931, способен маркировать большую поверхность, создавая набор линий разных цветов. Примечательно, что дизайн, который можно размечать для граничных линий или изображений эмблем, можно рисовать на спортивных полях. Однако робот и способ имеют недостаток в том, что в разметке не генерируются сплошные изображения. Это является главным недостатком, поскольку набор линий не может заменить полномасштабное изображение с высоким разрешением.

Кроме того, система рисования линий для регистрации или генерации путей перемещения полностью зависит от ручной работы, заключающейся либо в ручном управлении роботом, либо в ручном вводе координат. Это дорогая и длительная процедура.

Кроме того, мобильный робот способен перемещаться только по прямым линиям. При изменении направления маркировку приходится прерывать. Робот переустанавливают, устанавливая робот на подставки и поднимая шасси и перерегулируя шасси в новом направлении. Таким образом, недостатком робота является то, что он не может перемещаться по кривым линиям и это создает неудобство и задержки при выполнении заданий, требующих много раз менять направление, например при рисовании круга. Следовательно, с помощью робота, раскрытого в US-5 453 931, невозможно генерировать высококачественные визуальные представления.

Кроме того, согласно уровню техники, изображение или текст на большой поверхности размещается исключительно в зависимости от геометрического размера и формы поверхности. При создании не учитывается, где располагается телевизионная камера по отношению к визуальному представлению. Таким образом, может быть очень трудно идентифицировать маркировку при съемке камерой под определенными углами наблюдения, поскольку маркировка на поле наложена безотносительно к нужному углу наблюдения или искажений перспективы, обусловленных положением телевизионной камеры относительно маркировки на большой поверхности. Кроме того, созданные визуальные представления иногда невозможно отличить от окружающего материала поверхности, например, вследствие искажений перспективы изображения или текста относительно положения камеры или угла наблюдения камеры соответственно.

Другая общая проблема при создании визуальных представлений на больших поверхностях состоит в большом времени создания. Поверхности, на которых нужно создать визуальные представления, очень часто используются и поэтому не всегда доступны для создания сообщения на большой поверхности. Типичным примером является взлетно-посадочная полоса на аэродроме.

WO02076562 раскрывает устройство автоматической маркировки поверхности земли, перемещающееся по земле на большой площади и маркирующее поверхность в заранее определенных точках для нанесения на землю заранее определенного знака. Однако устройство основано исключительно на поточечной маркировке и переустановлении устройства между точками. Это обуславливает длительное время изготовления для генерации знака на земле.

Итак, в связи с имеющимся уровнем техники существует необходимость в системе, способной создавать визуальные представления на больших поверхностях с помощью компактного устройства, при чрезвычайно коротком времени изготовления и высоком качестве воспроизведения, оперативной гибкости, касающейся регулировки визуального представления в месте создания, и оптимизацией создаваемого визуального представления в отношении телевизионного вещания.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение преодолевает вышеуказанные недостатки уровня техники и решает, по меньшей мере, вышеозначенные проблемы, обеспечивая способ, систему, использование мобильного робота и компьютерно-считываемый носитель для создания представлений на больших поверхностях, согласно прилагаемой формуле изобретения.

Общее решение, отвечающее изобретению, состоит в использовании свободно перемещающегося устройства, например мобильного робота, для создания визуальных представлений на больших поверхностях.

Согласно одному аспекту изобретения раскрыт способ создания визуального представления на, по существу, плоской большой поверхности посредством, по меньшей мере, одного свободно перемещающегося устройства маркировки. Свободно перемещающееся устройство маркировки перемещается по траекториям на поверхности таким образом, что, по меньшей мере, одна контурная линия визуального представления проходит по большой поверхности, предпочтительно плоской поверхности, покрытой асфальтом, бетоном или травой, по существу, горизонтально расположенному большому полу или плоской крыше здания. Альтернативно, визуальное представление создается на материале основы, который можно удалить с поверхности и перенести на место назначения, где он более постоянно будет прикреплен к большой поверхности. Таким материалом может служить, например, текстильное полотно. На основании векторизованного изображения робот перемещается по траекториям и наносит на поверхность материал, например краску, с высокой точностью. Это обеспечивается обработкой поверхности по контурным линиям визуального представления посредством свободно перемещающегося устройства маркировки, перемещающегося по траекториям.

Свободно перемещающееся устройство маркировки перемещается по траекториям, маркируя контурные линии визуального представления, подлежащего созданию на большой поверхности. Контурные линии предпочтительно базируются на векторном графике. После создания контурных линий поверхность внутри контурных линий подвергается обработке. Таким образом, на большой поверхности создается визуальное представление, например логотип. Визуальное представление можно оптимизировать для телевещания, т.е. визуальное представление оптимизируется в отношении устройства восприятия изображения, например телевизионной камеры, и в отношении положения телевизионной камеры, т.е. угла наблюдения и расстояния от визуального представления до телевизионной камеры.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения трава изгибается в разных направлениях для генерации контраста между поверхностями, покрытыми травой. Например, трава, которая изгибается от телевизионной камеры, обеспечивает более высокую отражающую способность и яркость. Поскольку трава может изгибаться в любом направлении в пределах 360°, различные контрасты яркий/темный используются для оптимизации внешнего вида визуального представления для телевещания.

Согласно другому аспекту изобретения обеспечена система для генерации визуальных представлений на больших поверхностях, причем система содержит свободно перемещающееся устройство маркировки, способное создавать визуальные представления путем обработки поверхности. В ходе использования свободно перемещающееся устройство маркировки перемещается по траекториям на поверхности и обрабатывает поверхность вдоль контурных линий визуального представления, перемещаясь по траекториям. Для этой цели свободно перемещающееся устройство содержит средство обработки для обработки поверхности при перемещении по траекториям. Кроме того, система содержит средство вычислений для автоматического вычисления траекторий на основании исходных данных, выражающих визуальное представление, и предпочтительно переносное вычислительное устройство для беспроводной связи со свободно перемещающимся устройством маркировки и для программирования и управления свободно перемещающимся устройством маркировки в том месте, где нужно создать визуальное представление.

Согласно еще одному аспекту изобретения обеспечено использование мобильного робота в качестве свободно перемещающегося устройства маркировки для генерации визуальных представлений на больших поверхностях, причем свободно перемещающееся устройство маркировки маркирует контурные линии визуальных представлений на больших поверхностях.

Согласно еще одному аспекту изобретения обеспечен компьютерно-считываемый носитель, на котором реализована компьютерная программа для обработки компьютером. Компьютерная программа содержит сегменты кода для генерации визуальных представлений на больших поверхностях. Первый сегмент кода вычисляет траектории, по которым перемещается свободно перемещающееся устройство маркировки для создания визуального представления, причем траектории автоматически вычисляются на основании исходных данных, выражающих визуальное представление. Предпочтительно второй сегмент кода предписывает свободно перемещающемуся устройству маркировки перемещаться по траекториям на поверхности таким образом, чтобы, по меньшей мере, одна контурная линия визуального представления создавалась на большой поверхности путем обработки поверхностей вдоль контуров визуального представления свободно перемещающимся устройством маркировки при перемещении по траекториям.

Настоящее изобретение имеет, помимо прочих, следующие преимущества над уровнем техники:

- предусмотрен самоходный робот с дистанционным управлением, который самостоятельно и автоматически осуществляет создание контурных линии визуальных представлений на больших поверхностях,

- можно обеспечить полностью автоматизированное создание визуального представления в целом,

- для генерации путей перемещения свободно перемещающегося устройства маркировки для генерации визуальных представлений на больших поверхностях не требуется ручной работы,

- визуальные представления автоматически генерируются путем автоматического вычисления путей перемещения (траекторий) роботом для генерации контурных линий визуального представления,

- поверхности внутри или вне сгенерированных таким образом контурных линий обрабатываются полностью автоматически для получения полностью обработанных внутренних или внешних областей визуальных представлений,

- визуальные представления являются масштабируемыми, благодаря чему высококачественные визуальные представления обеспечиваются независимо от размера представления, которое нужно создать, т.е. размер визуального представления автоматически адаптируется к разным размерам области без потери воспринимаемости, масштаба или другой визуальной информации, содержащейся в создаваемом визуальном представлении на большой поверхности,

- автоматическая генерация и, таким образом, визуальное представление можно адаптировать к положению камеры, т.е. углу наблюдения и расстоянию, для оптимизации воспринимаемости и точности восприятия визуального представления, в особенности по отношению к телевещанию,

- созданное таким образом визуальное представление имеет высокое разрешение и высокое качество в силу естественно воспроизведенных визуальных представлений, независимых от поверхностных свойств большой поверхности, а также высокой точности навигации и обработки поверхности,

- генерация высококачественных визуальных представлений средствами векторной графики;

- визуальное представление имеет высокую степень воспроизводимости и

- гарантируется короткое время изготовления визуальных представлений.

Краткое описание чертежей

Дополнительные задачи, признаки и преимущества изобретения явствуют из нижеследующего описания вариантов осуществления настоящего изобретения, приведенного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - вид в перспективе двух свободно перемещающихся устройств маркировки для нанесения краски на большую поверхность для маркировки контурных линий визуального представления согласно вариантам осуществления изобретения, на котором показаны два разных положения сопла;

фиг.2 - схема связи с мобильным роботом в системе согласно варианту осуществления изобретения для создания визуального представления на большой поверхности;

фиг.3 - логическая блок-схема способа согласно варианту осуществления изобретения;

фиг.4 - схема варианта осуществления системы, отвечающей изобретению;

фиг.5А - схематическая иллюстрация визуального представления, созданного посредством системы и способа, отвечающих изобретению;

фиг.5В-5С - схемы создания визуального представления на примере логотипа способом согласно варианту осуществления изобретения с помощью двух мобильных роботов согласно двум разным вариантам осуществления изобретения;

фиг.6 - вертикальная проекция, иллюстрирующая адаптацию визуального представления на большой поверхности к положению камеры; и

фиг.7А-7F - схемы, демонстрирующие иллюстративные типы маркировок, созданных согласно варианту осуществления способа и системы, отвечающих изобретению.

Определение терминов

В этом разделе поясняется значение ряда терминов для облегчения понимания данной заявки.

Контурная линия это область визуального представления, маркированного на поверхности. Контурные линии составляют часть визуального представления. Контурные линии не обязательно ограничены внешней границей формы визуального представления. Кроме того, визуальное представление может содержать несколько контурных линий в поверхности.

Векторная графика описывается характеристическими кривыми линиями посредством векторов. Линии визуального представления также называют контурными линиями. Контурные линии описываются математически и не зависят от разрешения графики. Векторная графика масштабируема и, таким образом, допускает регулировку в соответствии с разными размерами репродукции с высоким качеством и без потери деталей. Векторная графика допускает изменение размеров и растяжение без потери качества. Например, можно нарисовать объект размером 1 см и растянуть его до, например, 50 метров безо всякой потери детализации, в отличие от растровой графики на основе пикселей. Дело в том, что векторная графика представляет собой последовательность векторных выражений, в которых вектор задается как величиной, так и направлением.

Траектория - это путь перемещения свободно перемещающегося устройства маркировки.

Логотип - это отличимая графическая комбинация алфавитных и других букв и элементов изображения. Логотипы используются, например, в целях маркетинга, для увеличения вероятности спонтанного узнавания компании и продукции компании. Общеизвестными примерами логотипов являются логотип Coca-Cola®, логотип Nike® или логотип Carlsberg®, показанный на иллюстративных чертежах. Они фактически содержат в своей графической форме ассоциацию с названием компании, ее брэндом, продукцией и услугами, например, найковская закорючка вызывает ассоциацию с "Nike" и, например, спортивной одеждой.

Описание вариантов осуществления

Векторная графика обычно генерируется посредством входных данных от, например, программ автоматизированного проектирования (CAD) или подходящей графической программы, например программы векторной графики типа Adobe Illustrator®, и содержит, например, чертежи или изображения, содержащие логотипы или художественное произведение. Для их переноса на большие поверхности, как в помещении, так и на улице, например на асфальт, траву, бетон, цемент, природный камень, поверхность с покрытием из тканой или искусственной ткани, поверхности дороги, поверхности крыши, поверхности стадиона, уличные ковры, синтетические поверхности, стеклянные блоки, поверхности контейнера, резиновые поверхности, искусственные поверхности или искусственную траву, не хватает пригодных устройств и способов для переноса таких визуальных представлений.

Согласно варианту осуществления изобретения мобильный робот используется в качестве свободно перемещающегося устройства маркировки для создания визуальных представлений на больших поверхностях, предпочтительно на, по существу, горизонтальной плоской поверхности, например на асфальте, бетоне, цементе, камне, природном камне, текстильном полотне или поверхности с искусственным покрытием, поверхностях крыши, спортивных полях, поверхностях стадиона, уличных коврах, синтетических поверхностях, искусственных поверхностях, например из искусственного стекла, стеклянных блоках, поверхностях контейнера, резиновых поверхностях или поверхностях, покрытых травой, и, по существу, горизонтально расположенном большом поле или плоской крыше здания. Альтернативно, визуальное представление создается на материале основы, который можно удалить с поверхности и перенести на место назначения, где он более постоянно будет прикреплен к большой поверхности. Таким материалом может служить, например, текстильное полотно. На основании векторизованного изображения робот перемещается по траекториям и наносит на поверхность материал, например краску, с высокой точностью. Такой робот пригоден для переноса изображений векторной графики в области размером 1×1 квадратный метр или более. Максимальный размер теоретически не ограничен и практически ограничивается такими факторами, как время изготовления и размер поверхности. Кроме того, создаваемое визуальное представление, как то логотип, произведение искусства, чертеж или изображение, может иметь любую форму или контур в этой области. Оно отличается визуальной контрастностью, например различием цветов между контурной линией и внутренней или внешней областью, соответственно, визуального представления, созданного путем маркировки поверхности.

Создание визуального представления

Согласно способу, отвечающему варианту осуществления изобретения, следующие этапы осуществляются системой, содержащей свободно перемещающееся устройство маркировки для создания визуального представления на большой поверхности, причем свободно перемещающееся устройство маркировки будет подробно объяснено ниже.

1. Оригинальный файл данных создают из оцифрованного оригинального изображения, например логотипа, посредством подходящей графической программы, например программы векторной графики типа Adobe Illustrator®. Это предпочтительно делают на компьютере 20 системы, показанном на фиг.2.

2. Оригинальный файл данных переносят на переносной компьютер 21. Альтернативно, оригинальный файл данных создают на переносном вычислительном устройстве 21.

3. Данные в оригинальном файле данных адаптируют/оптимизируют для определенного положения камеры в месте, где нужно создать визуальное представление. Это предпочтительно делают на месте. Таким образом, оптимизация очень эффективна и осуществляется гибко, если, например, камера перемещается из положения А в другое положение В или С с предупреждением за короткий срок. Этот этап способа показан на фиг.6.

4. Виньетирование осуществляют над графическим оригинальным изображением посредством графической программы в случае, когда оригинал является растровым изображением, причем "виньетирование" определяется как маркировка контурных линий в графическом изображении как векторных линий.

5. Векторные контурные линии, представляющие контурные линии оригинального изображения, преобразуют в файл, определяющий рабочие операции мобильного робота. Эти рабочие операции содержат такие параметры, как порядок действий, а также направление, скорость, след траектории и положения остановки мобильного устройства маркировки и включение/выключение цвета и/или маркировки и т.д. Последовательность этих рабочих операций задана в файле данных рабочих операций. Порядок работы касается последовательности, в которой обрабатываются различные части визуального представления, см. фиг.5В, линии 59a и 59b.

6. Файл данных рабочих операций передают на мобильный робот 22. Это предпочтительно осуществляют по беспроводной линии связи 23, 24, 25, либо непосредственно на мобильный робот 22 (линия связи 25), либо сначала на переносное вычислительное устройство 21 (линия связи 23), например, беспроводным способом, например через Ethernet или сотовую телефонную передачу, или же через носитель данных, а затем уже на мобильный робот 22.

7. Мобильный робот 22 производит самонастройку.

8. Мобильному роботу 22 предписывают начать обработку рабочих операций из загруженного файла данных рабочих операций.

9. В необязательном порядке мобильный робот 22 осуществляет предварительную обработку поверхности, чтобы привести поверхность в заданное первоначальное состояние, т.е. создать вышеупомянутую основу. Во многих случаях важно иметь заданную основу для создания на ней визуального представления. Например, логотипы компаний обычно имеют точно определенный цветовой тон, например, логотип Кока-колы имеет характерный красный тон. Настоятельно требуется воспроизводить этот цвет как можно точнее. Посредством создания цвета основы на большой поверхности эти требования выполняются разными аспектами изобретения. Эта основа может быть, например, общим цветом основы на обрабатываемой поверхности. Ее также можно использовать, чтобы оставлять области, по существу, необработанными для получения подобластей представления того же цвета, что и цвет основы.

10. Мобильный робот 22 следует заданным следам траектории и обрабатывает поверхность посредством устройства обработки поверхности в надлежащих местах для создания контурных линий визуального представления. Устройство обработки поверхности представляет собой, например, проиллюстрированную систему сопел, наносящую нужное количество краски вдоль контурных линий в надлежащих местах на большой поверхности для создания контурных линий создаваемого визуального представления. Установление робота осуществляют с помощью системы локализации/навигации (лазер/маяки), которая будет подробно описана ниже.

11. Затем область снаружи или внутри контурных линий маркируют, например, нанося краску на поверхность, для генерации законченного визуального представления, представляющего оригинальное изображение, например логотипа. Маркировку поверхности осуществляют согласно описанному ниже для оптимизации визуального представления для телевизионных программ/вещания. Этот этап может осуществляться автоматически роботом или вручную, например, согласно описанному ниже.

Маркировка поверхности для создания визуальных представлений

На фиг. 5В и 5С представлены подробные схемы процесса создания иллюстративного визуального представления, показанного на фиг.5А. Иллюстративное визуальное представление 50, показанное на фиг.5А, демонстрирует конечный результат иллюстративного логотипа, созданного посредством способа и системы, отвечающих изобретению. На фиг. 5В и 5С показаны два разных варианта осуществления способа, отвечающего изобретению, причем оба варианта осуществления отличаются высоким качеством и малым временем изготовления.

Как уже упомянуто, на фиг.5А показан иллюстративный оригинал 50, т.е. целевое визуальное представление логотипа "Carlsberg"®. Мобильный робот 53, наподобие мобильного робота 11, показанного на фиг.1, следует шаблону 55 траектории в направлении контурной линии 54, например, показанной на фиг.5В.

На фиг.5В показан процесс создания последовательности из двух контурных линий 59A и 59B, заданных как предпочтительный порядок работы секции визуального представления из оригинала 50, а именно "ar" в "Carlsberg"®. На фиг. 5B-5C показана полностью автоматическая генерация визуального представления посредством свободно перемещающегося устройства, следующего траекториям и обрабатывающего поверхность, как определено выше. Создаваемое визуальное представление 52 показано с областью 58, уже обработанной свободно перемещающимся устройством 53 маркировки.

На фиг.5В показано визуальное представление 51, состоящее из контурных линий 54, созданных посредством свободно перемещающегося устройства 53 маркировки, например мобильного робота. Мобильный робот 53 следует траекториям, указанным тонкой рисованной линией 55 для создания контурных линий 54. Можно видеть, что края контурной линии 54 гладкие и имеют преимущества векторной графики. На фиг.5С представлен случай, когда свободно перемещающееся устройство имеет устройство 57 цветовой маркировки, присоединенное в центре свободно перемещающегося устройства 53 маркировки, и маркирует контурные линии визуального представления с последующей обработкой внутренних областей внутри контурных линий. Внутренние области могут обрабатываться вручную посредством оператора, использующего контурные линии 54 как ограничительные линии области, подлежащей обработке. В этом случае оператор использует соответствующее устройство маркировки для обработки поверхности внутри или вне контурных линий. Альтернативно, свободно перемещающееся устройство обрабатывает внутреннюю или внешнюю область визуального представления, показанного на фиг.5С. На фиг.5С показано как создание визуального представления оригинала 50 путем обработки области большой поверхности с контурными линиями 54, так и обработку внутренности 58 контурных линий 54 в иллюстративной секции логотипа 50. Робот 53 может также сначала обрабатывать область внутри или снаружи контурной линии, после чего создается контурная линия для завершения создания визуального представления. Контурные линии объединяются в логотипе. Иллюстративная обработка, показанная на фиг.5С, осуществляется, как отмечено выше, последовательно, т.е. внутренние области маркируются после маркировки области внутри контурных линий 54, или, наоборот, для создания визуального представления, максимально точно отражающего оригинал. Альтернативно, внутренние области маркируются до маркировки контурных линий 54 для создания визуального представления, максимально точно отражающего оригинал.

На фиг.7 показаны другие неограничительные примеры визуальных представлений, созданных согласно вариантам осуществления способа и системы, отвечающих изобретению. Можно видеть, что изобретение не ограничивается созданием логотипов, но может использоваться для создания других визуальных представлений, содержащих более сложные произведения искусства, чертежи или изображения.

Важно, что контурная линия, создаваемая мобильным роботом, создается с высокой точностью, как описано выше. В случае, когда контурную линию рисует робот, возможно также обрабатывать поверхность или накладывать маркирующий материал вручную как вне, так и внутри контурной линии. Благодаря высокой точности и векторного характера контурной линии точность и экономия времени являются преимуществами над другими способами создания.

В необязательном порядке большую поверхность, на которой нужно создать визуальное представление, можно обрабатывать, обрабатывая или форматируя основу, как описано выше. При этом вся поверхность обрабатывается с теми же параметрами обработки для создания заданного грунта. Это значит, что поверхность подстраивается под общий оптический параметр до создания формы визуального представления. Это делают для установления одних и тех же условий на всей поверхности, подлежащей обработке, и можно сравнить с оптическим обнулением поверхности. В случае нанесения красящего материала на область большой поверхности это состоит в том, что область, в которой нужно создать визуальное представление, маркируется заданным цветом. Альтернативно, область можно обрабатывать с одними и теми же параметрами обработки поверхности, например изгибать траву в одном и том же направлении с одной и той же степенью изгиба по всей области основы большой поверхности, на которой нужно создать визуальное представление. В следующем разделе будет подробно описан вариант осуществления мобильного робота как свободно перемещающегося устройства маркировки согласно изобретению.

Свободно перемещающееся устройство маркировки

Свободно перемещающаяся система маркировки, отвечающая изобретению согласно варианту осуществления изобретения базируется на платформе мобильного робота для мобильного робота PIONEER® типа 2-DX8, который коммерчески доступен. На фиг.1 показаны разные варианты осуществления на основе этого типа мобильного робота. Однако изобретение не ограничивается этим типом робота, и для создания визуальных представлений на больших поверхностях можно модифицировать любой подходящий мобильный робот. Мобильный робот 11, 12 является подвижным, универсальным, интеллектуальным мобильным роботом и надежно переносит груз, например систему навигации или устройства обработки поверхности. Построенный по принципу клиент-сервер мобильный робот имеет встроенный компьютер. Мобильный робот осуществляет такие функции, как, например, беспроводную связь на основе Ethernet, лазерную навигацию и автономные функции обеспечения навигации ГСП. Таким образом, будучи запрограммирован следовать определенным траекториям, мобильный робот осуществляет это автоматически. Мобильный робот работает на подзаряжаемых батареях с возможностью горячей замены, альтернативно можно использовать двигатель внутреннего сгорания. Во избежание столкновений с объектами на обрабатываемой поверхности мобильный робот имеет кольцо с датчиками переднего сонара и, в необязательном порядке, датчик, оборудованный кольцом заднего сонара. Мобильный робот имеет мощные двигатели и колеса. Таким образом, можно добиться скорости до 1,6 метров в секунду. Чтобы поддерживать точные данные навигационного счисления на этих скоростях, мобильный робот использует соответствующие кодеры. Его восприятие выходит далеко за пределы обычного благодаря, например, возможностям лазерной навигации, ГСП, бамперам, видению, стереодальномерам, компасу или любой произвольной комбинации этих средств восприятия в зависимости от конкретных требований для создания визуального представления. Мобильный робот 11, 12 содержит корпус с навешенной на петлях дверцей для доступа к батарее, предпочтительно подзаряжаемую батарею для источника питания, 2 колеса предпочтительно с кодерами и 1 разливщик, моторы с кодерами, кольцо переднего сонара, микроконтроллер, сонарную панель, силовую плату двигателя, служебное программное обеспечение микроконтроллера, пользовательскую шину ввода/вывода, интегрированную в оборудование и программное обеспечение робототехники, средство локализации и градиентной навигации. Кроме того, мобильный робот является программируемым. Связь можно установить с ПК-клиентом через беспроводной радиомодем, показанный на фиг.2 со ссылкой на мобильный робот 22.

Согласно данной конструкции прочный мобильный робот 11, 12, 22 имеет прочный алюминиевый корпус 113 размерами 44 см×38 см×22 см. Два двигателя мобильного робота используют передаточные отношения 19,5:1 и содержат 500-тактовые кодеры. Эта дифференциальная приводная платформа является весьма голономной и может вращаться на месте, приводя в движение оба колеса 116, или может поворачиваться вокруг неподвижного колеса по кругу радиусом 32 см. Задний разливщик (не показан) балансирует робот. Возможность голономного движения означает, что мобильный робот может двигаться в любом направлении по обрабатываемой поверхности, одновременно регулируя скорость вращения. Это значит, что робот способен ехать в любом направлении, вращаться на месте или даже вращаться, двигаясь по пути. Кроме того, мобильный робот может преодолевать уклон приблизительно 25% и горизонтальные препятствия высотой 2,5 см. На плоской поверхности мобильный робот перемещается со скоростью до 1,6 метров в секунду (м/с). Мобильный робот надлежащим образом сбалансирован для эффективной работы.

Навешенная на петлях дверца для доступа к батарее мобильного робота упрощает горячую замену, хотя мобильный робот может работать 18-24 часа на трех полностью заряженных батареях. Благодаря зарядному устройству высокой емкости время подзарядки очень короткое, приблизительно 2 часа. Таким образом, гарантируется непрерывная работа для создания вышеупомянутых больших визуальных представлений любого размера.

Мобильный робот снабжен съемной носовой частью, которая позволяет быстро осуществлять доступ к любому необязательному встроенному компьютеру для добавления до трех карт PC104+. Мобильный робот включает в себя микроконтроллер на основе Siemens C166. На микроконтроллере имеется 8 цифровых входов и 8 цифровых выходов плюс один выделенный А/Ц порт, в котором 4 цифровых входа могут быть перестроены как А/Ц и 4 цифровых выхода могут быть перестроены как выходы ШИМ. Этот пользовательский вход/выход интегрирован в пакетную структуру, доступную через программное обеспечение системы. А/Ц порт и цифровые каналы используются для управления устройствами обработки поверхности, а также для других задач, например связи с другими интегрированными или присоединенными системами, например дополнительными устройствами навигации.

Беспроводной Ethernet для проводной передачи данных и видео на и от множественных устройств обеспечивает координацию между, например, множественными роботами (для еще большего ускорения изготовления) или между мобильным роботом и клиентским ПК.

Мобильный робот работает в архитектуре клиент-сервер, в которой предпочтительным компьютером-клиентом является встроенный бортовой ПК. Встроенный компьютер с увеличенным форм-фактором EBX и дополнительными шинами PC104+ и PCI включает в себя встроенный PC104+ с переносом данных IDE, расширенным до PCI, полупроводниковый флэш-диск, 4 последовательных порта, 2 порта USB, параллельный порт, амортизированный жесткий диск размером 3,5 дюйма и емкостью 6,2 Гб, ОЗУ 128 МБ, ДОЗУ 2 Мб и порт Ethernet. Скорость современных систем составляет 800 МГц. Установлена операционная система Linux, и все программное обеспечение хранится на амортизированном жестком диске. Подключаемая плата plug-n-play обеспечивает простой доступ к монитору, клавиатуре, мыши и другому модульному подключаемому оборудованию.

Таким образом, мобильный робот обеспечивает автономную работу, собственную обработку для лазерного, инерциального, зрительного, ГСП и другого анализа в реальном времени.

Согласно фиг.1 крепежное устройство, например кронштейн 124, прикреплено к корпусу 113 мобильного робота для удержания сменного инструмента. Согласно фиг.1 к кронштейну 124 прикреплено сопло 118 для распыления краски. Однако к кронштейну 124 также могут быть прикреплены другие инструменты, приспособленные для осуществления маркировки большой поверхности.

Такими сменными инструментами являются инструменты для обработки поверхности для создания визуального представления посредством робота. Тип инструмента не ограничивается конкретной группой инструментов, но может быть любым типом, который обрабатывает поверхность для изменения оптических свойств поверхности, на которой нужно создать визуальное представление. Под оптическими свойствами понимают такие свойства, как контрастность, отражающая способность и т.д. Примерами инструментов, обрабатывающих поверхность для изменения вышеупомянутых оптических свойств, являются кисти, устройства сгибания травы, инструменты для стрижки травы и устройства цветовой маркировки, например устройства сопла для нанесения краски, и т.д. Более конкретным примером (не показанным на фигурах) является такой инструмент для сгибания травы, в котором обработка инструментом регулируется в отношении, например, направления сгибания травы, величины придавливания травы (величины давления, оказываемого на травинки, обуславливающей степень сгибания) и т.д. Такой инструмент может быть способен сгибать траву в нужных направлениях и с нужной степенью сгибания. Таким образом, трава ориентируется в разных направлениях и с переменной степенью сгибания по пути мобильного робота, благодаря чему вдоль траекторий мобильного робота создаются области с разными контрастностями. Направление сгибания можно регулировать, регулируя направление инструмента относительно траектории, и степень сгибания регулируют, регулируя давление, оказываемое на травинки иллюстративным инструментом. Чтобы сделать представление фигур более ясным, позиции, обозначающие аналогичные элементы, показаны только один раз.

Мобильный робот 11, показанный на фиг.1, содержит корпус или кожух 113, колеса 116 и систему 110 навигации. В данном случае сменный инструмент содержит устройство 13 цветовой маркировки, присоединенное к кронштейну 124. Устройство 13 цветовой маркировки подключено к электронному устройству управления, находящемуся в корпусе 113, посредством соединительной коробки 122, показанной на фиг.1. Соединительная коробка 122 облегчает замену разных типов устройств 13 цветовой маркировки. Кроме того, на кронштейне 124 предусмотрены средство регулировки высоты и средство 120 регулировки направления. Средство 120 влияет на высоту инструмента 13 над большой поверхностью, подлежащей обработке. Таким образом, робот 11 может создавать цветные маркированные линии на большой поверхности, перемещаясь по поверхности вдоль траекторий. Вдоль траекторий робот обрабатывает большую поверхность, причем обработка регулируется в отношении, например, оттенка цвета и т.д. Таким образом, на большой поверхности создается визуальное представление.

Мобильный робот 11, показанный на фиг.1, способен рисовать контурную линию, нанося краску или красящий порошок на большую поверхность. Ширина контурной линии может варьироваться в зависимости от полного размера создаваемого визуального представления. Робот содержит корпус или кожух 113, колеса 116 и систему 110 навигации. Устройство 111 нагнетания воздуха, например компрессор, подает давление через нагнетательную линию 112 на контейнер 114 с краской, содержащий краситель, в состав которого входит среда обработки поверхности, например краска или чернила. Из контейнера 114 краска переносится под давлением через трубу 115 к соплу 118. Сопло 118 направлено вниз к поверхности, на которой перемещается мобильный робот 11 и на которой нужно создать визуальное представление. Сопло 118 относится к типу сопла для распыления краски и имеет заданную форму 117 выброса, например коническую, как показано на фиг.1, или другие формы, известные специалистам, например прямоугольную, прямолинейную, крестообразную, звездообразную и пр. Сопло 118 установлено на несущем кронштейне 124, причем положение на кронштейне 124, высота кронштейна 124 и расстояние до корпуса 113 робота регулируются. Управление соплом 118 осуществляется посредством блока 123 управления, подключенного к соплу 118 посредством линии 121 управления.

Показано, что на соплодержателе 125 установлено, по меньшей мере, одно сопло. Соплодержатель располагается, например, сбоку или в центре 119, как показано на фиг.1 и фиг.5С, свободно перемещающегося устройства 12 маркировки или сзади/спереди свободно перемещающегося устройства маркировки. Когда робот, отвечающий изобретению, перемещается по траекториям, краска наносится на поверхность, маркируя, таким образом, контурные линии визуального представления, например, представляя контурные линии логотипа. Количество сопел, используемых для маркировки, является переменным.

Преобразование графики в траектории мобильного робота и контурные линии

Ниже, со ссылкой на фиг.3, приведено более подробное описание способа 30 переноса векторной графики на большие поверхности.

Программное обеспечение на векторной основе, например, AutoCad® или Adobe Illustrator® создает чертеж. Чертеж строится исключительно на основе векторизованной графики в виде сплайнов или прямых линий. Система мобильного робота воспринимает стандартизованные форматы векторной графики, например формат DXF, DWG или SVG.

При наличии векторного чертежа на этапе 32 вычисляется набор траекторий, позволяющий роботу покрыть заданную область. В необязательном порядке на этапе 31 можно вводить положение камеры, т.е. угол наблюдения и расстояние. С учетом этой информации можно изменять визуальные свойства визуального представления, например контрастность, размер, форму, перспективу или положение. Таким образом, визуальное представление адаптируется и оптимизируется для лучшего восприятия визуального представления из определенного положения камеры. Альтернативно, положение визуального представления адаптируется вручную, например, на переносном вычислительном устройстве 21 (фиг.2) в том месте, где нужно сгенерировать визуальное представление. Этот этап способа проиллюстрирован на фиг.6. Визуальное представление 63 нужно создать на большой поверхности 62. Камера 67 способна воспринимать событие, а также визуальное представление 63 на поверхности 62. Камера 67 имеет определенное положение, т.е. расстояние и угол наблюдения, по отношению к визуальному представлению. Чтобы отрегулировать визуальное представление 63, размер, форму и положение визуального представления 63 можно оптимизировать, как указано стрелками 66 (положение), стрелками 64a, 64b и 65a, 65b (размер/форма) и стрелкой 68 (поворот) в отношении контура визуального представления 63. Это проиллюстрировано различием между А, В и С, как показано на фиг.6, на которой положение камеры 67 отличается, и форма логотипа 63 соответственно адаптирована.

Затем робот перемещается в указанное положение и последовательно проходит траектории. Бортовое устройство обработки поверхности, например устройство 13 цветовой маркировки, на роботе проходит вдоль траекторий. При прохождении вдоль траекторий робот обрабатывает поверхность вдоль контурных линий визуального представления. Поверхность обрабатывается непрерывно или прерывисто при прохождении вдоль траекторий для создания контурных линий визуального представления. По достижении новой начальной точки устройство маркировки включается и покрывается новый путь. Например, «С» в логотипе "Carlsberg"® на фигурах является путем траектории, отдельным от путей 55 траектории для создания внутренних или внешних контурных линий 59A, 59B секции ar того же визуального представления "Carlsberg"®.

Прохождение траекторий достигается с высокой точностью перпендикулярно к пути с помощью системы навигации, например, на основе ГСП и/или лазерного сканирования.

Для локализации робот оборудован подсистемой навигации, предпочтительно лазерным сканером или блоком ГСП. Набор искусственных маркеров 61, также именуемых маяками, размещается в рабочей области, взаимодействуя с лазерным сканером, для навигации мобильного робота с высокой точностью.

Альтернативно или совместно с системой лазерного сканирования можно использовать многие другие системы, которые обеспечивают направления и информацию наклона/скоса внутри или вне помещения для мобильного робота. Кроме того, компас или гирокомпас повышает точность следа.

Создание визуального представления

Ниже приведено подробное описание того, как робот генерирует визуальное представление согласно этапам 33 и 34 способа.

Оригинал визуального представления создается на компьютере 20 и переносится, например, посредством линии связи 23 или компьютерно-считываемого носителя на переносное вычислительное устройство 21 в месте, где нужно создать визуальное представление.

В начале работы маркеры (маяки 61, см. фиг.6) помещают в рабочей среде и выполняют задание калибровки для определения относительного положения маркеров по отношению к роботу, что соответствует блоку 408 калибровки на фиг.4. Робот устанавливают в начальной точке для задания (положение 0,0). Калибровка осуществляется в диалоге с пользователем через беспроводную линию связи 24 (фиг.2), причем калибровка содержит следующие этапы:

1. Ввод количества ориентиров (маяков 61). Чем больше используется маркеров, тем более точная локализация, установка и навигация мобильного робота будет обеспечена для создания визуального представления. Однако локализацию можно производить и с одним ориентиром.

2. Положения ориентиров 61.

3. Уточнение положений ориентиров 61 с помощью лазерной системы.

4. Генерация оценки ожидаемой точности системы локализации.

5. Принятие/отклонение (перезапуск) оператором.

Если выясняется, что ожидаемая точность, вычисленная на этапе 4, достаточна, то калибровка принимается. В противном случае оператор отклоняет калибровку, процедура калибровки перезапускается, например, с увеличенным количеством маяков для повышения точности локализации.

Операторский интерфейс согласно варианту осуществления имеет вид сценария Java, подлежащего выполнению на переносном вычислительном устройстве, например портативном или карманном устройстве (например, Compaq Ipaq®), оборудованном беспроводным интерфейсом ЛС.

После выполнения калибровки оператор инициирует задание, которое затем автономно выполняется свободно перемещающимся устройством маркировки, т.е. мобильным роботом. Траектории передаются на робот на этапе 33, и визуальное представление генерируется на этапе 34.

Согласно фиг.4 платформа робота снабжена компьютером и интерфейсом лазерного сканера. Предпочтительно компьютер работает на операционной системе Linux. Кроме того, робот 405 снабжен лазерным сканером 410. Робот также снабжен вышеописанным беспроводным интерфейсом.

Для системы комплект программного обеспечения содержит следующие сегменты кода, согласно варианту осуществления изобретения:

1. Интерфейс устройства (интерфейс 404 робота и интерфейс 409 лазерного сканера)

Интерфейс устройства отвечает за доступ к функциям управления на платформе робота. Это обеспечивается посредством уровня аппаратных абстракций, который гарантирует, что программное обеспечение легко перенести с одного робота на другой, чтобы было возможно изменить базовую платформу робота. Функции обеспечены в виде базовой функции движения, т.е. управления положением и скоростью, и обнаружения столкновений предпочтительно путем активации бампера.

2. Модули локализации и слежения

Модуль 407 навигации использует основанный на признаках метод обнаружения маяков. Положение маяков предпочтительно отслеживается с использованием расширенного фильтра Калмана, в котором положение маяков и положение робота поддерживается во времени. Фильтр Калмана использует одометрическую обратную связь, например кодеры колес или двигателя, а также обнаруженные признаки из лазерного сканера 110 для определения положения мобильного робота. Чтобы гарантировать надежную локализацию мобильного робота, предпочтительно, чтобы в любой момент времени в поле наблюдения устройства лазерного сканера находились три маяка. Это обеспечивается в ходе калибровки. Обнаружение положений маяков предпочтительно осуществляется с использованием обобщенного преобразования Хафа. Используя оценку положения, функция слежения планирует команды движения мобильных роботов для обеспечения гладкого прохождения сплайновой траектории. Это предусматривает использование стандартного контроллера на основе состояний, который отслеживает положение и скорость, чтобы гарантировать гладкое прохождение, и предусматривает прогнозирование на один шаг вперед для генерации команд движения для робота. Модуль слежения проходит единичные траектории 55.

3. Модуль 402 планирования пути и контроля

Планировщик пути отвечает за выбор порядка, в котором надлежит проходить траектории 55. После генерации списка траекторий 55 отдельные сегменты передаются модулю слежения для реализации. По выполнении сегмента 55 модуль слежения запрашивает у планировщика новый сегмент. По завершении всех траекторий 55 модуль 402 контроля получает извещение и модуль слежения 403 и планировщик заканчивают работу. В практической реализации отдельные сегменты соответствуют слоям структуры данных, а именно вышеупомянутому файлу данных рабочих операций. Слои выполняются последовательно и содержат информацию о траекториях, контурных линиях и скорости свободно перемещающегося устройства маркировки, включении/выключении маркировки и т.д.

Модуль 402 контроля отвечает за мониторинг выполнения задания (генерации визуального представления на большой поверхности), обработку препятствий, планирование законченных заданий и обработку несущественных ошибочных состояний. В случае существенных ошибок диагностическое сообщение передается конечному пользователю, чтобы он предпринял соответствующее действие.

4. Пользовательский интерфейс 401

Пользовательский интерфейс 401 отвечает за связь с пользователем предпочтительно посредством графического интерфейса пользователя (ГИП) 406 на удаленном компьютере, предпочтительно переносном вычислительном устройстве, например портативном или карманном устройстве. Связь между ГИП и пользовательским интерфейсом осуществляется согласно протоколу предпочтительно на основе XML, гарантирующему обнаружение ошибок и обработку незначительных проблем связи, например временной потери соединения на линии связи между ГИП и пользовательским интерфейсом. Полная архитектура системы изображена на фиг.4.

Для установления и взаимодействия с системой используется система на основе меню. Приведем примеры функций, выполняемых системой на основе меню:

- инициализация,

- установление калибровки,

- инициирование задания,

- загрузка векторного изображения в робот,

- мониторинг хода выполнения задания,

- временное прерывание выполнения задания и

- окончание выполняющегося задания.

Описанное программное обеспечение, отвечающее варианту осуществления, хранится на компьютерно-считываемом носителе, например в памяти вышеописанного мобильного робота или переносного вычислительного устройства, для обработки компьютером, входящим в состав, например, вышеописанного мобильного робота или переносного вычислительного устройства.

Пробное создание, по меньшей мере, части визуального представления может осуществляться до фактического создания. Таким образом, систему можно точно отрегулировать в отношении, например, определенных характеристик поверхности, на которой нужно создать визуальное представление.

Когда сменным инструментом являются сопла для нанесения краски, они предпочтительно представляют собой разновидность коммерчески доступного автоматического распылительного пистолета. Форма нанесенной на поверхность краски зависит от входного давления, формы и угла распыления сопла, расстояния от сопла до поверхности, вязкости краски, нужной толщины краски или количества краски, которое нужно нанести, чтобы добиться нужной насыщенности цвета поверхности, и т.д. Сопла приспосабливают к конкретному визуальному представлению, которое нужно создать, и, соответственно, регулируют вышеописанные рабочие параметры. Согласно варианту осуществления изобретения, как показано в верхней части фиг.1, средство 13 обработки поверхности располагается вне основания между движущим средством 116 таким образом, что движущее средство 116 не пересекает уже обработанные области поверхности, когда движется, например, параллельно уже обработанным областям поверхности. Это важно для сокращения времени изготовления, поскольку мобильному роботу в некоторых случаях не разрешают двигаться никаким из его колес по недавно обработанной поверхности, особенно, когда обработка поверхности осуществляется путем нанесения красящего материала, например краски, который должен высохнуть. Иначе красящий материал будет оседать на колесах и разноситься по поверхности в виде непрерывного следа.

Области применения вышеописанного создания визуальных представлений на больших поверхностях согласно изобретению разнообразны и включают в себя такие иллюстративные области, как создание изображений, чертежей, например логотипов компаний, эмблем, художественных произведений и т.д. Еще одна сфера применения содержит обычные маркировки на произвольном материале поверхности, например текстильном полотне, которое можно перемещать в другое место при создании визуального представления, например вешать на стену здания. Маркировка также может представлять собой большие маркировки, например, взлетно-посадочных полос на аэродроме и т.д., система может быть переносной и использоваться как внутри помещения, так и вне помещения. Эти визуальные представления могут представлять собой, например, логотип компании на таких поверхностях, как трасса формулы 1 или участок дороги Tour de France, или поверхностях, предназначенных для спортивных состязаний, осуществляемых на поверхностях, покрытых травой, в том числе футбол, гольф, бейсбол, крикет, теннис, американский футбол, регби и т.д., наблюдаемых большим количеством зрителей в ходе телевещания. Эти поверхности могут находиться в помещении или на улице. Визуальное представление может являться коммерческими сообщениями, например названиями компаний, товарными знаками, названиями брэндов, названиями или логотипами продукции или другой информацией, например названиями или эмблемами соревнующихся в данный момент команд, названием стадиона или места, названием или эмблемой спортивной ассоциации и т.д.

События также включают в себя другие события, например телерекламу или церемонии открытия, например, Олимпийских игр. Кроме того, большая поверхность может располагаться рядом с самой поверхностью события. Например, автостоянка рядом с круговой трассой формулы 1 или, в общем, рядом с треками для автомотоспорта, треками для атлетического спорта или спорта на природе, аренами конного спорта, скаковыми дорожками и т.д., т.е. большая поверхность в стороне от поверхности события. Таким образом, визуальное представление по-прежнему будет вещаться, хотя и не будет присутствовать непосредственно на поле состязания, например, футбольном поле, покрытой песком скаковой дорожки и т.д.

Устройство и способ маркировки, отвечающие изобретению, кроме того, позволяют маркировать произвольные большие поверхности, например взлетно-посадочные полосы аэродромов, большими маркировками, например проиллюстрированными на фиг.7D, или, например, дороги дорожными знаками или другой дорожной разметкой, как, например, показано на фиг. 7E и 7F. В этом случае визуальное представление создается за короткое время и с очень высокой точностью. Эти маркировки не обязательно вещать по телевидению, но создание таких маркировок с очень высокой точностью, гибкостью и коротким временем изготовления до сих пор было невозможно. Это главное преимущество изобретения.

Настоящее изобретение было описано выше со ссылкой на конкретные варианты осуществления. Однако объем прилагаемой формулы изобретения охватывает и другие варианты осуществления, отличные от вышеизложенных предпочтительных вариантов осуществления, например другие мобильные роботы, имеющие, например, другое количество колес или движущие системы, чем описано выше, или другие системы навигации, осуществляющие вышеописанные способы аппаратными или программными средствами, и т.д.

Настоящее изобретение было описано со ссылкой на разные варианты осуществления. Однако объем изобретения не следует ограничивать вышеописанными вариантами осуществления, но только прилагаемой формулой изобретения.

Следует подчеркнуть, термин «содержит/содержащий» используется в данном описании изобретения для указания наличия определенных признаков, целых чисел, этапов или компонентов, но не для отрицания наличия или добавления одного или более признаков, целых чисел, этапов компонентов или их групп.