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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein System zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs sowie die Verwendung eines erfindungsgemäßen Systems.
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Bei der Fahrzeugherstellung ist es erforderlich, das produzierte Fahrzeug vom Bandende beispielsweise zu einem Parkplatz oder einer ähnlichen Stellfläche auf dem Gelände des Fahrzeugherstellers zu überführen, von wo aus der weitere Transport des Fahrzeugs, beispielsweise zu einem Fahrzeughändler mittels eines Fahrzeugtransporters oder per Bahn erfolgt. Die Durchführung dieser relativ kurzen Fahrt wird durch einen Fahrer, d.h. manuell durchgeführt. Weiterhin ist es aus dem Stand der Technik bekannt, teilautomatisiertes oder vollständig automatisiertes Fahren zu ermöglichen, wobei es bei letzterem bekannt ist, dass ein Fahrzeug beispielsweise innerhalb eines Parkhauses eine Parkfläche von einem Ort, an dem der Fahrer aussteigt, selbstständig anfährt und dort einparkt. Derartige automatisierte Fahrvorgänge benötigen zum einen Navigationssysteme zur Erfassung der Ist-Position des Fahrzeugs und zum anderen Umfelderkennungssysteme, beispielsweise in Form von Kamerasystemen, die wiederum mit einer fahrzeuginternen Auswerte- und Steuereinrichtung gekoppelt sind, um einen Eingriff in die Antriebs- und Bremsfunktion des Fahrzeugs ermöglichen.
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Weiterhin ist es aus der
DE 10 2010 028 911 A1 am Beispiel eines Gabelstaplers bekannt, Sensoreinrichtungen wie Kameras an verschiedenen Orten am Fahrzeug anzubringen, um dadurch auch Bereiche erfassen zu können, die ggf. von dem Fahrer nicht ohne Weiteres erkennbar sind. Aus dieser Schrift ist es weiterhin bekannt, bei einer drohenden Kollisionsgefahr automatisierte Lenk- bzw. Bremseingriffe vorzunehmen. Eine vollautomatisierte (fahrerlose) Fahrt des Fahrzeugs ist jedoch nicht vorgesehen.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße System zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es beispielsweise eine vollautomatisierte Fahrt zwischen einem Bandende beim Fahrzeughersteller zu einem Stellplatz ermöglicht, von dem es aus weitertransportiert werden kann, ohne dass im Fahrzeug selbst alle zum automatisierten Fahren erforderlichen Einrichtungen vorhanden sein müssen. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass ein produziertes Fahrzeug die zum automatisierten Fahren erforderlichen Einrichtungen lediglich teilweise aufweisen muss, und dass die restlichen Einrichtungen durch das erfindungsgemäße System bereitgestellt werden und von Fahrzeug zu Fahrzeug mitgenommen bzw. übertragen werden können.
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Dies wird im Wesentlichen dadurch erreicht, dass das System eine an dem Fahrzeug austauschbar befestigbare Trägereinrichtung aufweist, an der wenigstens ein Umfeldsensor angeordnet ist, der die zum vollautomatisierten Fahren erforderlichen Umfelddaten erfasst und an eine Steuer- und Auswerteeinrichtung weiterleitet. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung ist wiederum mit fahrzeuggebundenen Lenk- und Antriebs- und Bremsmitteln verbunden, derart, dass von der Auswerte- und Steuereinrichtung an die fahrzeuggebundenen Mittel übertragene Daten bzw. Ansteuerungen ein Lenken, Beschleunigen und Bremsen des Fahrzeugs ermöglichen. Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Trägereinrichtung mit dem wenigstens einem Umfeldsensor am Stoßfängerbereich (im Bereich der Fahrzeugfront) des Fahrzeugs mit einer Befestigungseinrichtung des Fahrzeugs austauschbar verbindbar ist.
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Ein derartiges System ermöglicht es somit, durch Befestigen der Trägereinrichtung am Stoßfängerbereich des Fahrzeugs und Verbinden der Auswerte- und Steuereinrichtung mit fahrzeuggebundenen Mitteln das Fahrzeug vollautomatisch ohne einen Fahrer zu bewegen. Durch die Befestigung der Trägereinrichtung im Stoßfängerbereich wird darüber hinaus der besondere Vorteil erzielt, dass der wenigstens eine Umfeldsensor besonders einfach den unmittelbar und dicht über der Fahrbahnoberfläche vor dem Fahrzeug befindlichen Bereich erfassen kann, sodass Kollisionen oder ähnliche Gefahrensituationen mit unmittelbar vor dem Fahrzeug befindlichen Objekten oder Personen zuverlässig ausgeschlossen werden können.
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Weiterhin ist anzumerken, dass die zur Diskussion stehenden vollautomatischen Fahrten üblicherweise lediglich eine geringe Wegstrecke mit geringer Fahrgeschwindigkeit umfassen, sodass es nicht erforderlich ist, den wenigstens einen Umfeldsensor derart anzuordnen bzw. auszubilden, dass beispielsweise relativ weit vor dem Fahrzeug entfernt befindliche Gegenstände, Objekte oder ähnliches erfasst werden müssen. Dadurch, dass der wenigstens eine Umfeldsensor im Stoßfängerbereich des Fahrzeugs, und damit in relativ geringem Abstand zur Fahrbahnoberfläche angeordnet ist, wird eine optimierte Erfassung des unmittelbar vor dem Fahrzeug befindlichen Szenarios ermöglicht.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Systems zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Wesentlich ist, wie oben erläutert, dass eine möglichst einfach austauschbare Befestigung der Verbindungseinrichtung an dem Fahrzeug am Stoßfängerbereich ermöglicht wird. Insbesondere ist es wünschenswert, dass das Fahrzeug hierzu keine besonderen zusätzlichen Einrichtungen aufweisen muss, die speziell für die Befestigung der Verbindungseinrichtung vorgesehen sind. Daher ist es in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Systems vorgesehen, dass die Trägereinrichtung an einer Nummernschildbefestigung oder einer Abschleppöse des Fahrzeugs befestigbar ist.
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Weiterhin ist es wünschenswert, das soweit beschriebene System nicht nur für einen einzigen Fahrzeugtyp verwenden zu können, sondern möglichst universell für unterschiedliche Fahrzeuge des Fahrzeugherstellers, die sich beispielsweise im Stoßfängerbereich unterscheiden. Weiterhin ist es wesentlich, dass der wenigstens eine Umfeldsensor derart an dem Fahrzeug am Stoßfängerbereich befestigbar ist, dass eine gewünschte Ausrichtung des Erfassungsbereichs des wenigstens einen Umfeldsensors ermöglicht wird. Hierzu ist es im Zusammenhang mit der angesprochenen universellen Verwendbarkeit des Systems vorgesehen, dass der wenigstens eine Umfeldsensor an der Trägereinrichtung ausrichtbar, insbesondere höhen- und/oder neigungsverstellbar angeordnet ist.
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Eine derartige Verstellbarkeit kann entweder manuell durch einen Bediener vorgenommen werden, oder aber durch an der Trägereinrichtung angeordnete Verstellantriebe, insbesondere elektromotorische Verstellantriebe. Eine derartige motorische Verstellbarkeit des wenigstens einen Umfeldsensors ist insbesondere dann sinnvoll, wenn zur Vermessung des Erfassungsbereichs des wenigstens einen Umfeldsensors externe Meßmittel verwendet werden. In diesem Fall können die Meßmittel beispielsweise die entsprechenden Verstellantriebe zur Verstellung des wenigstens einen Umfeldsensors derart ansteuern, dass die gewünschte Ausrichtung des Erfassungsbereichs erzielt wird, ohne dass hierzu ein Bediener erforderlich ist.
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Für das vollautomatisierte Fahren des Fahrzeugs ist es erforderlich, die Ist-Position des Fahrzeugs zu kennen. Hierzu genügt es prinzipiell, beispielsweise bei Verwendung einer Kamera als Umfeldsensor, wenn in der Steuer- und Auswerteeinrichtung Bilddaten der Umgebung zwischen dem Bandende und der anzufahrenden Parkfläche abgespeichert sind, anhand derer die Steuer- und Auswerteeinrichtung die jeweilige Fahrzeugposition erfassen kann. Dies setzt jedoch eine entsprechende Programmierung bzw. ein entsprechendes Einlernen voraus. Um dies zu vermeiden, und insbesondere auch beispielsweise unterschiedliche Fahrstrecken zwischen dem Bandende und dem anzufahrenden Zielort einfach realisieren zu können, ist es bevorzugt vorgesehen, dass das System zusätzlich einen GPS-Sensor umfasst.
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Besonders bevorzugt ist es darüber hinaus, wenn der wenigstens eine Umfeldsensor einen Laserscansensor aufweist. Ein derartiger Laserscanner hat insbesondere den Vorteil, dass er Objekte besonders sicher und zuverlässig erfasst. Weiterhin kann mittels Sensoren, die um das Fahrzeug herum angeordnet werden, und die die externen Meßmittel darstellen, der Erfassungsbereich des Laserscanners einfach ausgewertet werden.
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Die Kopplung der Auswerte- und Steuereinrichtung mit den fahrzeuggebundenen Lenk-, Brems- und Antriebsmitteln kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Bevorzugt ist eine Verbindung der Auswerte- und Steuereinrichtung über eine On-Board-Diagnose-Schnittstelle im Innenraum des Fahrzeugs oder im Motorraum. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass eine standardmäßig vorgesehene Diagnoseschnittstelle des Fahrzeugs zur Kopplung verwendet werden kann.
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Ein besonders bevorzugter Anwendungsbereich des soweit beschriebenen Systems zum automatisierten Fahren des Fahrzeugs besteht in der Fahrt zwischen einem Bandende einer Fahrzeugfabrikation und einer Abstellfläche für das Fahrzeug.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigen in:
- 1 eine vereinfachte Darstellung eines mit einem erfindungsgemäßen System zum automatisierten Fahren ausgestatteten Fahrzeugs,
- 2 und 3 Darstellungen einer an dem Fahrzeug gemäß 1 befestigbaren, wenigstens einen Umfeldsensor aufweisenden Trägereinrichtung und
- 4 eine schematische Darstellung einer Messanordnung zur Erfassung der Position des wenigstens einen an dem Fahrzeug befestigten Umfeldsensors.
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In der 1 ist ein Fahrzeug 1 dargestellt, das mittels eines erfindungsgemäßen Systems 100 vollautomatisiert zwischen einem Startpunkt und einem Zielpunkt fahren kann. Bei dem Startpunkt handelt es sich insbesondere, jedoch nicht einschränkend, um das Bandende des Fahrzeugherstellers, auf dem das Fahrzeug 1 gefertigt wurde. Bei dem Zielpunkt handelt es sich insbesondere, jedoch nicht einschränkend, um eine Abstellfläche, beispielsweise im Bereich des Fahrzeugherstellerwerks, von dem aus das Fahrzeug 1 weitertransportiert wird, beispielsweise durch einen Fahrzeugtransporter oder durch Bahntransport.
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Das System 100 umfasst eine Trägereinrichtung 10, die an der Fahrzeugfront 2 des Fahrzeugs 1 an einer Nummernschildbefestigung 3 austauschbar befestigbar ist.
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Ergänzend wird erwähnt, dass es anstelle einer Befestigung der Trägereinrichtung 10 an der Nummernschildbefestigung 3 auch denkbar ist, beispielsweise eine im Bereich des Stoßfängers des Fahrzeugs 1 befindliche Abschleppöse oder ähnliches als Befestigungsmittel für die Trägereinrichtung 10 zu verwenden. Wesentlich ist lediglich, dass das Fahrzeug 1 zur Befestigung der Trägereinrichtung 10 keine separaten bzw. zusätzlichen, fahrzeuggebundenen Elemente umfassen muss, die der Befestigung der Trägereinrichtung 10 dienen.
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Die in der 2 in Einzeldarstellung dargestellte Trägereinrichtung 10 weist ein mehrteilig ausgebildetes Trägergestell 11 auf, das ein erstes Element 12 mit einer Trägerplatte 13 umfasst. Die Trägerplatte 13 ist, wie insbesondere anhand der Darstellung der 1 und 3 erkennbar ist, im Bereich der Nummernschildbefestigung 3 des Fahrzeugs 1 befestigbar, beispielsweise durch eine Klemm- oder Rastverbindung, derart, dass die Trägerplatte 13 beispielsweise dieselben Dimensionierungen aufweist wie ein im Bereich der Nummernschildbefestigung 3 ansonsten im Straßenverkehr erforderliches Nummernschild. An dem ersten Element 12 ist eine Trägerstange 14 befestigt, die mittels Verstellmittel 15, beispielhaft in Form eines handbetätigbaren Klemmhebels 16, um eine senkrecht zur Zeichenebene der 2 angeordnete Achse 17 schwenkbar ist.
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Ergänzend wird erwähnt, dass anstelle des Klemmhebels 16 die Verstellung um die Achse 17 auch mittels nicht dargestellter motorischer, insbesondere elektromotorischer Mittel erfolgen kann.
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An der Trägerstange 14 ist an einem Ende ein zweites Element 21 höhenverstellbar angeordnet. Hierzu ist beispielsweise eine Klemmschraube 22 vorgesehen, die in ein nicht dargestelltes Langloch der Trägerstange 14 eingreift, um eine Höhenverstellbarkeit des zweiten Elements 21 in Richtung des Doppelpfeils 23 zu ermöglichen. Alternativ können auch für die Verstellung in Richtung des Doppelpfeils 23 elektromotorische Verstellmittel vorgesehen sein. Auf der dem ersten Element 12 abgewandten Seite ist an dem zweiten Element 21 eine in etwa horizontal angeordnete Stange 24 vorgesehen, die an der einen Seite wenigstens einen Umfeldsensor 25, vorzugsweise in Form eines Laserscansensors 26, trägt. Am anderen Ende der Stange 24 ist als Gegengewicht zu dem wenigstens einen Umfeldsensor 25 eine Masse 28 vorgesehen, sodass die Trägereinrichtung 10 in Bezug zur Ebene 31, die durch die Trägerplatte 13 verläuft, ausgewogen ist, sodass keine Drehmomente über die Trägerplatte 13 auf die Nummernschildbefestigung 3 übertragen werden.
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Weiterhin umfasst das System 100 eine lediglich symbolisch dargestellte Auswerte- und Steuereinrichtung 30, die beispielhaft über eine Leitung 33 mit dem wenigstens einen Umfeldsensor 25 verbunden ist. Auch kann es vorgesehen sein, dass das System 100 zusätzlich einen GPS-Sensor 35 aufweist, der ebenfalls mit der Auswerte- und Steuereinrichtung 30 gekoppelt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Auswerte- und Steuereinrichtung 30 im Fahrzeuginnern, beispielsweise im Bereich des Beifahrersitzes. Die Auswerte- und Steuereinrichtung 30 ist über eine Schnittstelle 36 beispielhaft mit einer On-Board-Diagnose-Schnittstelle 37 des Fahrzeugs 1 verbunden. Die On-Board-Diagnose-Schnittstelle 37 hat wiederum Zugriff zu Lenkmitteln 4, Bremsmitteln 5 und Antriebsmitteln 6 (letztere beispielsweise in Form einer Verbindung mit einem elektronischen Gaspedal) des Fahrzeugs 1. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass durch eine entsprechende Ansteuerung der Lenkmittel 4, der Bremsmittel 5 und der Antriebsmittel 6 über die Auswerte- und Steuereinrichtung 30 das Fahrzeug 1 gelenkt, angetrieben und gebremst werden kann und somit die Voraussetzungen für einen vollautomatischen Fahrbetrieb aufweist.
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Anhand der 1 ist erkennbar, dass der Umfeldsensor 25 in Form des Laserscansensors 26 relativ nahe über der Fahrbahn 8 angeordnet ist, sodass der von dem Laserscansensor 26 ausgesendete Messstrahlen 38 beispielsweise einen Abstand a von weniger als 6,5cm über der Fahrbahn 8 aufweisen. Zur Ausrichtung der Messstrahlen 38 bei der Montage der Trägereinrichtung 10 dient eine in der 4 dargestellte Messanordnung 40 mit beispielhaft vier Sensoren 41 zu Erfassung der Messstrahlen 38 des Laserscansensors 26, die den Messbereich des Umfeldsensors 25 charakterisieren. Mittels der Sensoren 41 ist die korrekte Ausrichtung des Umfeldsensors 25 detektierbar, sodass durch eine entsprechende Neigungs- und Höhenverstellung um die Achse 17 bzw. in Richtung des Doppelpfeils 23 eine entsprechende Anpassung vorgenommen werden kann. Insbesondere bei Verwendung von motorischen Verstellmitteln zur Positionierung des wenigstens einen Umfeldsensors 25 an der Trägereinrichtung 10 kann es auch vorgesehen sein, dass die Messanordnung 40 die angesprochenen Verstellmittel unmittelbar ansteuert, sodass eine vollautomatische korrekte Ausrichtung des Erfassungsbereichs des Umfeldsensors 25 am Fahrzeug 1 ermöglicht wird.
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In der 3 ist eine Trägereinrichtung 10a dargestellt, die sich von der Trägereinrichtung 10 dadurch unterscheidet, dass zusätzliche Abstützelemente 42, 43 sowie ein elastisches Pufferelement 45 vorgesehen sind, die der Abstützung der Trägereinrichtung 10a an der Karosserie des Fahrzeugs 1 dienen, um eine Entlastung der Nummernschildbefestigung 3 zu ermöglichen.
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Das soweit beschriebene System 100 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010028911 A1 [0003]
