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Die vorliegende Erfindung betrifft einen selbstfahrenden Serviceroboter, der zum autonomen Fahren und zur Teilnahme am öffentlichen Straßenverkehr geeignet ausgebildet ist. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf einen selbstfahrenden Serviceroboter gerichtet, der, bevorzugt mittels eines Manipulators, verschiedene Fahrzeug- und Straßenassistenzdienste wie das Laden und das Abschleppen von Elektrofahrzeugen selbständig ausführen kann. In der Elektromobilität zählt es bekanntermaßen zu den größten Herausforderungen, einen effizienten Energiespeicher für Elektrofahrzeuge bereitzustellen. Am häufigsten finden derzeit Akkumulatoren, d.h. wieder aufladbare Speicher für elektrische Energie auf elektrochemischer Basis, speziell Lithium-Ionen-Akkumulatoren Anwendung. Die heutigen Akkumulatoren sind den flüssigen Kraftstoffen für Verbrennungsmotoren die Energiedichte betreffend unterlegen. Die Reichweite von Elektrofahrzeugen ist daher trotz fortschreitender technischer Entwicklung der Energiespeicher noch deutlich geringer als die von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Auch die öffentliche Infrastruktur zum Aufladen der elektrischen Energiespeicher von Elektrofahrzeugen ist derzeit nicht umfassend ausgebaut. So genannte Stromtankstellen sind nicht flächendeckend vorhanden und erfordern mitunter lange Ladezeiten, in denen das Elektrofahrzeug an der Stromtankstelle verbleiben muss.
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Die gegebenen Einschränkungen bei der Verfügbarkeit von Ladestellen kann dazu führen, dass ein Elektrofahrzeug im Straßenverkehr liegen bleibt, weil eine Stromtankstelle nicht rechtzeitig gefunden werden konnte, um den Energiespeicher aufzuladen. Wie auch bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor kann es bei Elektrofahrzeugen außerdem dazu kommen, dass das Fahrzeug liegen bleibt, da der Fahrer den Restfüllstand des Energiespeichers und die verbleibende Restreichweite überschätzt.
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Die verringerte Reichweite von Elektrofahrzeugen macht es bei längeren Strecken zudem erforderlich, dass unterwegs ein Zwischenstopp eingelegt werden muss, um den Energiespeicher des Elektrofahrzeuges aufzuladen. In der Zeit des Ladevorgangs kann der Fahrer das Fahrzeug nicht nutzen, da der Ladevorgang je nach verfügbarer Infrastruktur nicht selten mehrere Stunden dauern kann. Unter Umständen muss der Fahrer eine alternative Beförderungsmöglichkeit ausfindig machen, um sein Fahrtziel noch rechtzeitig erreichen zu können.
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Die vorliegende Erfindung will den vorstehend genannten Problemen Abhilfe schaffen.
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Als Lösung schlägt die vorliegende Erfindung einen selbstfahrenden Serviceroboter mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor. Der selbstfahrende Serviceroboter ist zum autonomen Fahren und zur Teilnahme am öffentlichen Straßenverkehr geeignet ausgebildet und mit einer elektrischen Ladeschnittstelle (nachfolgend Ladeschnittstelle) zur Übertragung elektrischer Energie auf einen Energiespeicher eines Elektrofahrzeuges versehen. Die Ladeschnittstelle ist manuell und/oder automatisch mit einer Empfängerschnittstelle des Elektrofahrzeuges verbindbar. Bevorzugt ist die Ladeschnittstelle an einem Lade-Servicemodul vorgesehen, das austauschbar an dem selbstfahrenden Serviceroboter befestigt ist.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird es möglich, Elektrofahrzeuge, die aufgrund eines leeren Energiespeichers liegen geblieben sind, an Ort und Stelle des Liegenbleibens vollständig oder in einer Gefahrenzone kurz initial zu betanken oder hilfsweise abzuschleppen und an einem zulässigen Ladeort aufzuladen, sodass diese ihre Fahrt fortsetzen können. Gegenwärtig muss in einem solchen Szenario das Fahrzeug abgeschleppt werden. Der selbstfahrende Serviceroboter erfordert vorzugsweise keinen Fahrer und keine Bedienperson für den Ladevorgang. Der selbstfahrende Serviceroboter ist dadurch zu jeder Zeit an jedem Ort einsetzbar und effizienter, da das Gewicht der Fahrerkabine eingespart wird. Des Weiteren werden Personalkosten insbesondere während der Warte- und Bereitschaftszeiten des Systems eingespart.
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Der selbstfahrende Serviceroboter ist vorzugsweise funktionsmodular aufgebaut. Bevorzugt weist der selbstfahrende Serviceroboter einen durchgehenden Funktionsladeboden auf, auf und unter den verschiedene Steuerungs- und Servicemodule austauschbar aufgesetzt bzw. befestigt werden können. Damit kann eine schnelle Wartung des Serviceroboters gewährleistet werden, da beschädigte oder zu überprüfende Service- und Steuerungsmodule gegen neue Module ausgetauscht werden können. Der funktionsmodulare Aufbau ermöglicht überdies eine zweckoptimierte Ausrüstung des Serviceroboters, da nur die Module aufgesetzt werden können, die für den jeweiligen Einsatzzweck erforderlich sind.
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Der Funktionsladeboden ist so ausgebildet, dass Steuerungs- und Servicemodule jeweils sowohl an einen elektrischen Stromverteilerkreise als auch an einen elektronischen Fahrzeugdaten- und -steuerungsbus angeschlossen werden können, so dass Funktionen der Servicemodule bzw. der Steuerungsmodule einerseits elektrisch und andererseits, insbesondere die jeweiligen sensorischen und aktorischen Funktionen, in die Datenkommunikation des Gesamtsystems des selbstfahrenden Serviceroboters elektronisch integriert werden können. In der Regel sind zumindest ein Steuerungsmodul und zumindest ein Servicemodul auf den Funktionsboden aufsetzbar.
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Vorzugsweise weist der Serviceroboter ein Steuerungsmodul für die autonome Steuerung des selbstfahrenden Serviceroboters auf, welches austauschbar an dem selbstfahrenden Serviceroboter befestigt ist. Als Steuerungsmodule sind insbesondere vorgesehen:
- • Fahrerkabine mit Funktionen zur manuellen Steuerung und Überwachung des Serviceroboters (SAE J3016 bis Level 4)
- • Steuerkabine mit Funktionen zur autonomen Steuerung und manuellen Femsteuerung und -überwachung des Serviceroboters (SAE J3016 Level 5)
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Servicemodule dienen der Ausführung von Assistenzfunktionen des selbstfahrenden Serviceroboters als Strombetankungs- und Straßenserviceroboter. Als Servicemodule sind insbesondere vorgesehen:
- • Lade-Servicemodul
- • Brennstoffzelle-Servicemodul
- • Brennstofftank für Brennstoffzelle
- • Werkzeug-A/orrichtungsmagazin
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Zudem kann der Funktionsladeboden ein bevorzugt vollautonomes Manipulatorsystem an einem umlaufenden Schienenführungssystem aufnehmen. Ein Manipulator dieses Manipulationssystems kann so mittels Schienenführung in eine beliebige Richtung ausgerichtet werden.
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Bevorzugt ist der selbstfahrende Serviceroboter selbst elektrisch angetrieben und weist eine Batterie (on-board) für seinen Elektroantrieb auf.
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Vorzugsweise ist diese Batterie insbesondere während der Fahrt des selbstfahrenden Serviceroboters über das mitgeführte Lade-Servicemodul aufladbar. Das Lade-Servicemodul wird bevorzugt von dem Brennstoffzelle-Servicemodul mit elektrischer Energie gespeist. In der Regel hat der selbstfahrende Serviceroboter eine elektrische Leitung, bevorzugt ausgelegt als elektrischer Stromverteilerkreis im Funktionsladeboden, welche das Lade-Servicemodul mit der on-board Batterie verbindet, wobei diese Verbindung von einer Umschalteinrichtung ein- und ausgeschaltet werden kann. Dadurch erhöht sich die Reichweite des selbstfahrenden Serviceroboters, da dieser keine Stromtankstelle ansteuern muss, wenn die Batterie für seinen Elektroantrieb leer ist, während der Speicher im Brennstofftank-Servicemodul noch Primärenergieträger beinhaltet.
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In Europa und den USA wird das autonome Fahren anhand der SAE J3016 Norm in sechs Level klassifiziert. Dabei wird als Level 0 der Fall festgelegt, dass das Fahrzeug nicht ohne eine fahrzeugführende Person fahren kann und dass die fahrzeugführende Person während der gesamten Fahrt selbst fährt, lenkt, Gas gibt, bremst etc. Die Notwendigkeit des Eingreifens der fahrzeugführenden Person beim Fahren des Fahrzeugs verringert sich in Abstufungen von Level 1 bis Level 5, wobei als Level 5 das vollständig autonome Fahren des Fahrzeuges bezeichnet wird, bei dem keine fahrzeugführende Person erforderlich ist und das Fahrzeug die dynamische Fahraufgabe unter jeder Fahrbahn und Umgebungsbedingung wie eine fahrzeugführende Person durchführt. Der Mensch kann zwar Steuereingaben durchführen. Dies ist aber in Level 5 zum Fahren des Fahrzeugs in keiner Situation gefordert bzw. erforderlich. Der selbstfahrende Serviceroboter der vorliegenden Erfindung ist zumindest zum autonomen Fahren des Levels 3, bei dem die fahrzeugführende Person das System nicht dauerhaft überwacht und das Fahrzeug selbstständig Funktionen wie das Auslösen des Blinkers, Spurwechsel und Spurhalten durchführt, angepasst ausgebildet. Bei Level 3 wird jedoch vorausgesetzt, dass in bestimmten Situationen die fahrzeugführende Person auf Aufforderung eingreift und die Kontrolle über das Fahrzeug übernimmt. In Deutschland sollen Level-3-Fahrzeuge bis zum Jahr 2020 gesetzlich zugelassen werden.
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Bevorzugt ist der selbstfahrende Serviceroboter nach der vorliegenden Erfindung zum autonomen Fahren nach Level 4 geeignet ausgebildet. Level 4 bezeichnet die vollautomatisierte Führung des Fahrzeuges. Dabei kann bei Level 4 in bestimmten Situationen eine Aufforderung an die fahrzeugführende Person zum Eingreifen ergehen. Erfolgt daraufhin keine menschliche Reaktion, steuert das Fahrzeug weiterhin autonom und geht ggf. in einen risikominimalen Systemzustand über. Besonders bevorzugt ist der selbstfahrende Serviceroboter zum autonomen Fahren nach Level 5 ausgebildet.
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Der selbstfahrende Serviceroboter ist zur Teilnahme am öffentlichen Straßenverkehr geeignet ausgebildet, kann aber genauso gut auf Betriebs- oder Privatgeländen verkehren. Insbesondere ist der selbstfahrende Serviceroboter ein selbstfahrendes Kraftfahrzeug. Je nach Level des autonomen Fahrens kann der Sitz für die fahrzeugführende Person des Kraftfahrzeuges leer bleiben oder ganz auf einen solchen Sitz verzichtet werden.
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Bei zuverlässiger Bewährung des autonomen Steuerungssystems kann in zukünftigen Ausbaustufen des Steuerungsmoduls auf Lenkrad, Brems- und Gaspedal für eine fahrzeugführende Person verzichtet werden. So kann in Level 5 auf einen Fahrzeugsitz und auf für eine fahrzeugführende Person abgestimmte Interaktionsmechanismen verzichtet werden, falls keine Person in dem selbstfahrenden Serviceroboter vorgesehen ist. Durch den Wegfall einer fahrzeugführenden Person und eines Fahrzeugsitzes kann sowohl Platz als auch Gewicht eingespart werden.
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Üblicherweise ist der selbstfahrende Serviceroboter mit einer Steuerungseinrichtung versehen, welche mit Hilfe von Sensoren die Umgebung des selbstfahrenden Serviceroboters, insbesondere Gegenstände, Hindernisse, Personen oder Tiere und andere Fahrzeuge auf oder neben der Strecke wahrnimmt und mit den gewonnenen Informationen den selbstfahrenden Serviceroboter derart steuert, dass eine Kollision oder ein Unfall vermieden wird. Meist ist die Steuerungseinrichtung mit einem Navigationsgerät des Fahrzeugs verbunden oder beinhaltet eine Navigationssoftware, sodass die Steuerungseinrichtung den selbstfahrenden Serviceroboter, bevorzugt vollautonom (Level 5), zu einem Fahrtziel steuert. Insbesondere ist die Steuerungseinrichtung als Teil des Steuerungsmoduls vorgesehen. Das Steuerungsmodul beinhaltet üblicherweise auch die Umschalteinrichtung.
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In der Regel weist die Steuerungseinrichtung zumindest jeweils einen Mikroprozessor, einen Sensor und einen Aktor auf. Dabei setzt der Sensor mechanische Bewegungen (z.B. anderer Fahrzeuge) oder andere physikalische Größen (z.B. Druck oder Temperatur) in elektrische Signale um und sendet diese an den Mikroprozessor. Der Mikroprozessor verarbeitet diese eingehenden elektrischen Signale und gibt seinerseits Steuerungsbefehle als elektrische Signale an den Aktoren aus. Der Aktor setzt die Steuerungsbefehle wiederum in mechanische Bewegung (z.B. der Lenkvorrichtung) oder andere physikalische Größen wie Druck oder Temperatur um.
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Das Steuerungsmodul bzw. die Steuerungseinrichtung des selbstfahrenden Serviceroboters zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass es am Zielort die geeignete Annäherung und Positionierung, insbesondere die Tankposition, des Serviceroboters zum anfordernden Elektrofahrzeug ausführt. Bevorzugt ist das Steuerungsmodul bzw. die Steuerungseinrichtung dahingehend ausgeprägt, mit anderen Servicerobotern vernetzt zu kommunizieren und koordinierte Fahr- und Bewegungsmuster auszuführen.
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Der selbstfahrende Serviceroboter kann sich bevorzugt zum möglichst schnellen Ablauf des Ladevorgangs derart neben, vor oder hinter das zu betankende Elektrofahrzeug parken, dass sich die Ladeschnittstelle und die Empfängerschnittstelle gegenüberliegen.
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Für gewöhnlich kann der selbstfahrende Serviceroboter mittels einer Datenübertragung im Fernbereich (Mobilfunk) und Mittelbereich (Direktfunkstrecke), sobald er sich in der jeweiligen Empfangsreichweite zu dem Elektrofahrzeug befindet, bereits während der Annäherung an das Elektrofahrzeug über einen Austausch von Standort-, Positions- und Fahrzeugdaten den Annäherungs- bzw. Andockungsprozess vorbereiten. In der Regel weist der Serviceroboter für die Datenübertragung eine Datenschnittstelle mit mindestens einem in der Informationsübertragung üblichen Empfänger nach vorgegebenem Standard auf, der zum Empfang auf allen gängigen Frequenzbändern geeignet ist.
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Nach einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist der selbstfahrende Serviceroboter zum Aufladen des Energiespeichers des Elektrofahrzeugs während der Fahrt des Elektrofahrzeugs angepasst ausgebildet.
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Dabei synchronisiert sich die Fahrweise des selbstfahrenden Serviceroboters üblicherweise mit der des Elektrofahrzeugs. So kann der selbstfahrende Serviceroboter beispielsweise in gleichbleibendem Abstand vor dem Elektrofahrzeug herfahren oder auf einer parallelen Spur, beispielsweise auch auf dem Standstreifen der Autobahn, auf gleicher Höhe neben dem Elektrofahrzeug herfahren. Genauso gut ist es denkbar, dass sich der selbstfahrende Serviceroboter hinter dem Elektrofahrzeug einreiht.
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Die Anpassung der Fahrweise mit dem Elektrofahrzeug erfolgt bevorzugt durch eine direkte Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kopplung mittels einer Datenschnittstelle der Steuerungseinrichtung. Alternativ wird die Fahrweise des Elektrofahrzeugs durch die Sensoren der Steuerungseinrichtung des Serviceroboters erkannt und zur Anpassung der Fahrweise des selbstfahrenden Serviceroboters an die des Elektrofahrzeuges ausgewertet. In der Regel ist für die Anpassung der Fahrweisen keine mechanische Kopplung mit dem Elektrofahrzeug erforderlich. Hat eine Anpassung des selbstfahrenden Serviceroboters und des Elektrofahrzeugs stattgefunden, verbindet sich die Ladeschnittstelle bevorzugt automatisch mit Hilfe des Manipulators mit der Empfängerschnittstelle. Diese Verbindung löst sich, sobald das Elektrofahrzeug sein Fahrtziel erreicht oder der Speicher des Elektrofahrzeugs den gewünschten Ladezustand erreicht hat.
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Bemerkt die fahrzeugführende Person des Elektrofahrzeugs während der Fahrt, dass der Energiespeicher des Elektrofahrzeugs nicht ausreichend geladen ist, um das Fahrtziel zu erreichen, kann mit dieser Weiterbildung ein Zeitverlust vermieden werden, da die fahrzeugführende Person des Elektrofahrzeugs keine Stromtankstelle ansteuern muss und auch das Fahrzeug dort nicht für die Dauer des Ladevorgangs stehen lassen muss. Mitunter kann auch das Liegenbleiben eines Elektrofahrzeugs dadurch vermieden werden, falls die fahrzeugführende Person des Elektrofahrzeugs erst verspätet bemerkt, dass der Energiespeicher des Elektrofahrzeugs nicht ausreichend aufgeladen ist, um das Fahrtziel oder eine Stromtankstelle zu erreichen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungseinrichtung über die Datenschnittstelle zum drahtlosen Austausch von Daten und/oder Steuerungsbefehlen zwischen dem selbstfahrenden Serviceroboter und anderen am Straßenverkehr teilnehmenden Fahrzeugen und/oder anderen selbstfahrenden Servicerobotern angepasst ausgebildet. Üblicherweise weist die Datenschnittstelle neben dem Empfänger auch einen Sender auf. In der Regel ist der Sender ein aus der Informationstechnik bekannter Sender, der auf allen gängigen Frequenzbändern senden kann. Die Reichweite des Senders und des Empfängers der Datenschnittstelle beträgt bevorzugt mindestens 50m.
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Vorzugsweise erfolgt eine Kopplung zweier Fahrzeuge automatisch, sobald sich der Empfänger eines Fahrzeuges in Reichweite des Senders eines anderen Fahrzeugs befindet. Nach dieser Weiterbildung wird eine Vernetzung von Servicerobotern einerseits oder von Servicerobotern mit anderen, vorzugsweise zumindest einen Empfänger oder Sender aufweisenden Fahrzeugen ermöglicht.
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Durch eine solche Vernetzung lassen sich selbstfahrende Serviceroboter verbessert koordinieren. Auch dem Verkehrsfluss ist eine Vernetzung zuträglich. Beispielsweise lassen sich darüber Serviceroboter derart koordinieren, dass ein Serviceroboter mit Sicherheitsabstand die Funktion der Verkehrswegewarnung und -sicherung übernimmt, während ein dazu koordinierter Serviceroboter den Ladevorgang übernimmt.
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Die Datenschnittstelle der Steuerungseinrichtung ist bevorzugt zum drahtgebundenen und/oder drahtlosen Empfang von ladespezifischen Daten des Elektrofahrzeugs ausgebildet.
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Bevorzugt kommen im Fernbereich Datenübertragungsverfahren aus dem Radiofrequenzbereich wie auch zusätzlich optische Datenübertragungsverfahren im Nahbereich zum Einsatz (z.B. Transponder oder Barcode zum Auslesen fahrzeugspezifischer Daten). Ergänzend können zur Bewegungssteuerung des Manipulators mindestens optische Sensoren zur Lageerkennung der Empfängerschnittstellen Verwendung finden.
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Weiter bevorzugt beinhalten die ladespezifischen Daten sowohl eine Information zu der Ladeleistung, mit welcher der Energiespeicher des Elektrofahrzeugs aufladbar ist und/oder eine Kennzeichnung des Energiespeichers des Elektrofahrzeuges als auch eine Information darüber, welche Ladeschnittstelle bzw. welche Ladeschnittstellen mit der Empfängerschnittstelle verbindbar sind, und/oder eine Kennzeichnung der Empfängerschnittstelle. Nach dieser bevorzugten Weiterbildung ist die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet, für den Ladevorgang des Energiespeichers des Elektrofahrzeugs eine passende Ladeleistung und eine passende Ladeschnittstelle über das Lade-Servicemodul bereitzustellen.
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In der Regel verfügt das Lade-Servicemodul über mehrere Varianten an Ladeschnittstellen inklusive einem bei Bedarf zuschaltbaren Wechselrichter, da die auf dem Markt befindlichen Elektrofahrzeuge unterschiedliche Empfängerschnittstellen und Stromarten (Gleich- und Wechselstrom) verwenden und der selbstfahrende Serviceroboter mit möglichst vielen dieser Elektrofahrzeuge kompatibel sein sollte. Auch die Ladeleistung der Elektrofahrzeuge ist nicht einheitlich und variiert. Somit kann die Kompatibilität des Lade-Servicemoduls mit auf dem Markt befindlichen Elektrofahrzeugen und die Effizienz des Ladevorgangs erhöht werden.
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Mittels einer Datenübertragung im Fernbereich (Mobilfunk) und/oder Mittelbereich (Direktfunkstrecke) kann der selbstfahrende Serviceroboter, sobald er sich in der jeweiligen Empfangsreichweite zu dem Elektrofahrzeug befindet, bereits während der Annäherung an das Elektrofahrzeug über einen Austausch von Standort-, Positions- und Fahrzeugdaten den Annäherungs- bzw. Andockungsprozess wie auch den Ladeprozess vorbereiten und die einsetzbare, zu der Empfängerschnittstelle kompatible Ladevorrichtung und die entsprechende Ladeleistung auswählen.
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Soweit die ladespezifischen Daten von dem Elektrofahrzeug mittels kabelloser Übertragungsverfahren ausgetauscht werden, werden diese bevorzugt nach den technischen Spezifikationen und Standards der Vehicle-to-Vehicle Communication (V2V) und Vehicle-to-Infrastructure Communication (V2I) ausgelegt wie sie vom CAR 2 CAR Communication Consortium (C2C-CC) ausgearbeitet werden.
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In der Regel kann die Datenschnittstelle zur Übertragung der ladespezifischen Daten auch drahtgebunden mit dem Elektrofahrzeug verbunden werden. Dabei werden für gewöhnlich Kommunikationsschnittstellen gemäß der in IEC 61851 definierten Lademodus (1-4) unterstützt.
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Bei einer kabellosen Datenübertragung können die ladespezifischen Daten von dem Elektrofahrzeug selbst, mit passiven oder aktiven Übertragungsverfahren, beispielsweise mit Hilfe eines Transponders gesendet werden oder aber an dem Elektrofahrzeug optisch abgelesen werden, beispielsweise mit Hilfe eines an dem Elektrofahrzeug vorgesehenen 2D-Strichcodes.
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Der Empfänger kann beispielsweise mit einem optischen Sensor zum Auslesen eines an dem Elektrofahrzeug befestigten Barcodes oder dergleichen kommunizieren. In der Regel leitet die Datenschnittstelle die empfangenen Daten an die Steuerungseinrichtung weiter, welche diese verarbeitet.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Datenschnittstelle die ladespezifischen Daten von einem Smartphone des Fahrers des Elektrofahrzeuges auch mit lokalen Funkübertragungsverfahren wie Wifi oder Bluetooth empfangen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist der selbstfahrende Serviceroboter dazu geeignet ausgebildet, ein oder mehrere Befehle und/oder Serviceaufträge über eine externe Leitstelle entgegenzunehmen. Bevorzugt kann der Serviceroboter auf der Grundlage einer erlernbaren Logik die verschiedenen Aufträge bzw. Befehle mit einer Priorität versehen und/oder aus den verschiedenen Aufträgen bzw. Befehlen einen auszuwählen. Als erlernbare Logik ist dabei eine Logik zu verstehen, die sich mit jedem erledigten Auftrag und den daraus gewonnen Erfahrungen selbst überschreiben bzw. abändern kann. Für gewöhnlich wird eine erlernbare Logik zur Optimierung des Vorgehens zum Erreichen eines bestimmten Ziels eingesetzt. Im vorliegenden Fall ist dieses Ziel die sichere, schnelle und effiziente Abwicklung von Aufträgen zum Aufladen und/oder Abschleppen von Elektrofahrzeugen. Die erlernbare Logik wird vorzugsweise auf der Steuereinrichtung des selbstfahrenden Serviceroboters ausgeführt. Die externe Leitstelle kann dabei von einem mobilen Endgerät geleitet und/oder eine ortsfeste Einrichtung sein, die bevorzugt über die Datenschnittstelle mit der Steuerungseinrichtung des selbstfahrenden Serviceroboters kommuniziert und Aufträge bzw. Befehle an die Steuerungseinrichtung des selbstfahrenden Serviceroboters übermittelt.
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Vorzugsweise überwacht ein Telemetriesystem sensorisch den Systemzustand des selbstfahrenden Serviceroboters bei seiner Auftragsausführung. Weiter bevorzugt ist das Telemetriesystem dazu ausgebildet, mittels Steuerbefehlen die Serviceroboter über die verfügbaren Aktoren fernzusteuern. Zur Fernsteuerung der Serviceroboter kann das Telemetriesystem als eine wie obig beschriebene externe Leitstelle ausgebildet sein. In der Regel erfolgt das Übermitteln von Daten zur telemetrischen Überwachung über die Datenschnittstelle der Steuerungseinrichtung.
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Das Telemetriesystem stellt außerdem eine Kontrollfunktion für die Serviceroboter dar und kann bei einer Fehlfunktion, einem Diebstahl oder dergleichen die Steuerung der Serviceroboter übernehmen.
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Nach einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Steuerungseinrichtung für eine Fernsteuerung des selbstfahrenden Serviceroboters angepasst ausgebildet.
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Dabei nimmt die Steuerungseinrichtung die Steuerungsbefehle einer externen Leitstelle entgegen. Bevorzugt lassen sich die Steuerungsbefehle der Steuerungseinrichtung so durch die externe Leitstelle überschreiben.
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Es ist jedoch weiter zu bevorzugen, dass sicherheitsrelevante Steuerungsbefehle, die unmittelbar oder mittelbar der Vermeidung einer Kollision dienen, nicht überschrieben werden können. Üblicherweise kann die externe Leitstelle eine drahtlose Datenverbindung mit der Steuerungseinrichtung des selbstfahrenden Serviceroboters über die Datenschnittstelle aufbauen. Wird diese drahtlose Datenverbindung beabsichtigt oder unbeabsichtigt getrennt, folgt der selbstfahrende Serviceroboter automatisch wieder den Steuerungsbefehlen der Steuernngseinrichtung.
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Die Ladeschnittstelle des Lade-Servicemoduls hat üblicherweise zumindest einen kontaktbasierten Ladestecker und/oder eine mittels einer Primärspule induktiv koppelbare Ladevorrichtung. Entsprechend hat die Empfängerschnittstelle des Elektrofahrzeuges zumindest einen Gegenstecker und/oder eine induktiv koppelbare Sekundärspule.
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Als Ladesteckersysteme sind gegenwärtig mehrere Systeme bekannt, darunter beispielsweise das Typ-2-System, das Combined Charging System (CCS), Schukostecker, Campingstecker, Drehstromstecker, das CHAdeMO-Schnellladesystem und das modifizierte Typ-2-Anschlusssystem. Die Ladeschnittstelle des selbstfahrenden Serviceroboters und die Empfängerschnittstelle des Elektrofahrzeuges weist bevorzugt zumindest eines dieser Ladesteckersysteme auf. Aber auch andere Ladesteckersysteme sind denkbar. Weiter bevorzugt hat die Ladeschnittstelle mehrere unterschiedliche Ladestecker, die modular als Steckeradapter aufsetzbar sind.
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Als Induktionsladesysteme sind gegenwärtig mehrere Systeme bekannt. Qualcomm präsentierte das Halo System, Bombardier-Transportation präsentierte ein PRIMOVE System für 3,6 kW, Audi das Audi Wireless Charging (AWC). BMW und Daimler wiederum entwickeln eine eigene Lösung. Schon das Ladesystem Magne Charge, genormt in der amerikanischen Norm SAE J1773, nutzte in den 1990er-Jahren diese Technologie. Dort wurde die Primärspule als eine Art Stecker in einen Ladeschlitz am Auto geschoben. Aktuell angebotene Lösungen sind somit proprietär geprägt, ein allgemeiner Formfaktorstandard existiert noch nicht.
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Die induktive Ladeschnittstelle des Lade-Servicemoduls und die induktive Empfängerschnittstelle des Elektrofahrzeuges sind bevorzugt als zumindest eines der aktuell verwendeten Induktionsladesysteme ausgebildet. Aber auch andere induktive Ladesysteme sind denkbar.
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Weiter bevorzugt ist die induktive Ladeschnittstelle variabel ausgeführt, so dass sie für verschiedene proprietäre Ausführungen, zumindest durch Wechsel der Ladevorrichtung bzw. des Ladesteckers, eingesetzt werden kann.
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Die Ladeschnittstelle ist manuell und/oder automatisch mit der Empfängerschnittstelle verbindbar. Dabei sind der Ladestecker und der Gegenstecker in der Regel mit einem elektrisch leitenden Kabel mit dem Lade-Servicemodul bzw. dem Elektrofahrzeug verbunden.
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Bei dem Anwendungsfall der manuellen Steckerzuführung wird üblicherweise der Ladestecker auf den Gegenstecker oder der Gegenstecker auf den Ladestecker händisch gesteckt.
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Vorzugsweise lässt sich der Ladestecker zusammen mit dem stromführenden Kabel zum Verbinden mit dem Gegenstecker des Elektrofahrzeugs aus dem Lade-Servicemodul mittels einer selbstaufwickelnden Kabelrolle herausziehen und nach Beendigung des Ladevorgangs wieder in das Lade-Servicemodul einführen, wie dies beispielsweise von Stromkabeln eines Staubsaugers bekannt ist.
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Bei dem Anwendungsfall der Verwendung eines Induktionsladesystems lässt sich die Primärspule ebenso mit dem stromführenden Kabel zum Verbinden mit der Sekundärspule aus dem Lade-Servicemodul herausziehen und nach Beendigung des Ladevorgangs wieder einführen bzw. aufrollen.
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Bei dem Anwendungsfall der automatischen Steckerzuführung weist der selbstfahrende Serviceroboter üblicherweise einen Manipulator auf, welcher den Ladestecker auf den Gegenstecker steckt. Dabei kann der Manipulator auf die Umgebungserkennung der Steuerungseinrichtung zurückgreifen, um den Zustand und/oder die Position des Gegensteckers am Elektrofahrzeug zu erkennen.
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Der Manipulator kann aber auch selbst mit Messsensoren zu diesem Zweck ausgestattet sein. Bevorzugt ist der Manipulator derart ausgebildet, dass er eine Abdeckung an dem Elektrofahrzeug, unter dem sich die Empfängerschnittstelle befindet, öffnen kann. Eine solche Abdeckung kann auch an der Empfängerschnittstelle selbst, beispielsweise in Art eines Deckels ausgebildet sein. Weiter bevorzugt und aus denselben Gründen weist auch die Ladeschnittstelle des Lade-Servicemoduls eine solche Abdeckung auf oder ist unter einer solchen Abdeckung vorgesehen, welche sich manuell und/oder automatisch öffnen lässt.
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Für den Anwendungsfall einer induktiv gekoppelten Ladevorrichtung kann der Manipulator die Primärspule an die Sekundärspule, in der Regel unterhalb des Fahrzeugbodens, heranführen. Der Manipulator ist zu diesem Zweck zumindest mit Messsensoren ausgestattet, welche die Erfassung des freien Bewegungsraumes an und unter dem Fahrzeug und die Position der Primärspule erfassen. In der Regel kann die Primärspule auch händisch an die Sekundärspule geführt werden.
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Beide automatischen Anwendungsfälle (Ladesteckersystem und Induktionsladesystem) können, insbesondere durch nur einen Manipulator, bevorzugt seitlich zum Elektrofahrzeug oder in Reihe zum Elektrofahrzeug ausgeführt werden. Aber auch andere Anordnungen können ja nach Einsatzsituation ausgeführt werden. Insbesondere können auch mehrere Manipulatoren vorgesehen sein.
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Weiterhin ist der vollautomatische Manipulator bevorzugt mit mehreren Bewegungsachsen ausgeführt. Um die verschiedene Anwendungsfälle unterstützen zu können, kann der Manipulator beispielsweise als Manipulatorarm horizontal entlang einer den Fahrzeugrumpf bzw. die Ladefläche umlaufenden Führungsschiene automatisch bewegt und positioniert werden.
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Der Serviceroboter ist vorzugsweise mit mindestens einem Werkzeug-/Vorrichtungsmagazin-Servicemodul ausgestattet, an dem sich der Manipulator die für den jeweiligen Anwendungsfall erforderlichen Werkzeuge bzw. Adapter, wie insbesondere Ladestecker, Induktionsladevorrichtungen, Abschleppvorrichtungen und weitere, auswählen und aufsetzen kann.
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Weiterhin kann sich der Manipulator im Fahrzeugrumpf automatisch zusammenfalten und für den Einsatz dort raumsparend vorgehalten und transportiert werden.
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Weiterhin bevorzugt ist die Stromführung für die Ladeschnittstelle in den automatischen Manipulator integriert und weist am Greifwerkzeug einen Aufsteckadapter auf, wo verschiedene Ladestecker aufgesetzt werden können.
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Um Unfälle bei Einsätzen des Manipulators zu vermeiden, ist dieser bevorzugt mit taktiler Sensorik und Sensorik zur Arbeitsraumüberwachung ausgestattet.
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Zusätzlich kann ein automatisches Barrieresystem vorgesehen sein, das ebenfalls entlang der umlaufenden Führungsschiene automatisch verfahren werden kann. Bevorzugt werden beidseitig zum Manipulatorarm zwei Barrieremodule mitbewegt. Diese besitzen Luftkissen, die für den Einsatz mit Gebläsen aufgeblasen werden und nach dem Einsatz durch Luftentzug zusammengeschrumpft und zusammengefaltet werden, so dass sie in die vertikalen Trägerschächte zurückgesaugt und transportiert werden können.
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Zudem können die seitlichen automatischen Türen zur Abschirmung der Arbeitsräume eingesetzt werden.
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Nach Verbinden der Ladeschnittstelle mit der Empfängerschnittstelle beginnt bevorzugt automatisch ein Ladevorgang des Energiespeichers des Elektrofahrzeugs, wobei elektrische Energie auf den Energiespeicher übertragen wird und dieser bevorzugt im Wesentlichen ganz aufgeladen wird.
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Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung hat der selbstfahrende Serviceroboter zum Erzeugen der zu übertragenden elektrischen Energie zumindest eine Brennstoffzelle, bevorzugt eingebunden in den Formfaktor eines Servicemoduls, sowie zumindest einen Speicher, insbesondere einen Tank, für einen Primärenergieträger, ebenfalls bevorzugt eingebunden in den Formfaktor eines Servicemoduls.
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Der Primärenergieträger ist meist Wasserstoff. Er kann jedoch ebenso aus organischen Verbindungen wie beispielsweise Methan oder Methanol bestehen. Dabei wandelt die Brennstoffzelle in an sich bekannter Weise den gespeicherten Primärenergieträger und aus der Luft verfügbaren Sauerstoff in elektrische Energie und Wasser um. Die von der Brennstoffzelle erzeugte elektrische Energie kann dann über den elektrischen Stromverteilerkreis im Funktionsladeboden oder eine direkte elektrische Verbindung an das Lade-Servicemodul geleitet, dort mit einstellbarer Ladeleistung aufbereitet und über die Empfängerschnittstelle des Elektrofahrzeuges auf den Energiespeicher des Elektrofahrzeuges übertragen werden. Das Fassungsvermögen des Speichers ist üblicherweise ausreichend, um Energiespeicher mehrerer Elektrofahrzeuge im Wesentlichen vollständig aufzuladen.
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Üblicherweise lässt sich der Speicher an Tankstellen, insbesondere für Wasserstoff, wieder befüllen. Der Speicher kann aber auch als eine austauschbare Tankeinheit eines Brennstoff-Servicemoduls oder als ein gesamt austauschbares Brennstoff-Servicemodul ausgebildet sein, was jeweils an einer Wechselstation ausgetauscht werden kann.
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Bevorzugt hat die Brennstoffzelle eine hohe Leistung, sodass der Energiespeicher des Elektrofahrzeuges in vorzugsweise unter einer Stunde, besonders bevorzugt in unter einer halben Stunde im Wesentlichen vollständig aufgeladen werden kann. Weiter bevorzugt weist der selbstfahrende Serviceroboter mehrere Brennstoffzellen auf. Die Brennstoffzellen können sich dabei in ihrer Leistung unterscheiden. Die von der Brennstoffzelle erzeugte elektrische Energie wird vorzugsweise ohne Zwischenspeicherung über den elektrischen Stromverteilerkreis im Funktionsladeboden oder die direkte elektrische Verbindung an die Ladeschnittstelle des Lade-Servicemoduls geleitet. Die Brennstoffzelle ist dementsprechend bevorzugt nur während eines Ladevorgangs in Betrieb, es sei denn, es betankt die on-board Batterie des Serviceroboters.
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Sollte der Wasserstoffvorrat des Brennstoff-Servicemoduls verbraucht sein und die on-board Batterie für den Elektroantrieb des selbstfahrenden Serviceroboters noch ausreichend geladen sein, ist es zu bevorzugen, dass auch die on-board-Batterie zur Übertragung elektrischer Energie über das Lade-Servicemodul auf den Energiespeicher des Elektrofahrzeugs angepasst ausgebildet ist. Die on-board-Batterie für den Elektroantrieb dient dabei als Puffer, solange bis der selbstfahrende Serviceroboter eine Wechselstation zum Austausch des Wasserstofftanks oder eine Tankstelle zum Wiederbefüllen des Wasserstofftanks erreicht. Dadurch kann der selbstfahrende Serviceroboter auch auf dem Weg zu einer solchen Wechselstation oder einer Tankstelle für Primärenergieträger einen Energiespeicher eines Elektrofahrzeugs aufladen.
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Weiterhin ist die on-board-Batterie des selbstfahrenden Serviceroboters derart ausgeprägt, dass sie über eine Schnellwechselvorrichtung ebenfalls an einer Batteriewechselstation getauscht werden kann.
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Nach einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist der selbstfahrende Serviceroboter ein Mittel zum Anspannen eines liegengebliebenen Elektrofahrzeuges auf, das von dem selbstfahrenden Serviceroboter, insbesondere der Steuerungseinrichtung autonom gesteuert mit dem Elektrofahrzeug verbindbar ist, um das Elektrofahrzeug abzuschleppen. Bevorzugt wird dazu der Manipulator unter Einsatz einer geeigneten Anspannvorrichtung verwendet, die im Werkzeug-/Vorrichtungsmagazin vorgehalten werden kann. Das Mittel zum Anspannen eines liegengebliebenen Elektrofahrzeugs besitzt vorzugsweise eine adaptive Dämpfungsregelung, um Schwingungen und Stöße zwischen den Fahrzeugen während des Abschleppvorgangs zu dämpfen.
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Sobald die Anspannvorrichtung als Adapter auf den Manipulator aufgesetzt ist, kann beispielsweise ein Haken als Teil einer solchen Anspannvorrichtung in an sich bekannter Weise manuell mit einer an dem Elektrofahrzeug befestigten Öse verbunden werden. Vorzugsweise verbindet sich der Haken aber automatisch mit der Öse, sobald sich der selbstfahrende Serviceroboter in Position für den Abschleppvorgang gebracht hat. Diese Position befindet sich meist direkt vor dem Elektrofahrzeug.
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Soweit eine Öse am Elektrofahrzeug verschraubt ist, kann mit einem alternativen Adapter ein Kraftschluss auch direkt über die Verschraubung erzeugt werden. Dazu wird statt des Hakens ein Adapter mit automatisch anziehbarem Schraubkopf aufgesetzt.
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Das Abschleppen eines liegengebliebenen Elektrofahrzeuges kann beispielsweise dann notwendig sein, wenn sich der Energiespeicher des Elektrofahrzeugs aufgrund einer Beschädigung nicht aufladen lässt oder sich das Elektrofahrzeug mit leerem Energiespeicher beispielsweise in einer Halteverbotszone befindet, in der ein Ladevorgang nicht erlaubt ist und das Elektrofahrzeug daher entfernt werden muss.
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Verfügt ein Elektrofahrzeug über keine eigene Batterieleistung mehr, so muss das Elektrofahrzeug meist mit einem Basisstrom versorgt werden, um das Elektrofahrzeug manövrieren zu können. Dieser nötige Basisstrom wird üblicherweise entweder von der Brennstoffzelle oder der Batterie für den Elektroantrieb des selbstfahrenden Serviceroboters bereitgestellt und über die Lade- und Empfängerschnittstelle auf das Elektrofahrzeug übertragen. Der Basisstrom wird in der Regel von dem Elektrofahrzeug direkt verbraucht und nicht gespeichert.
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Zur Versorgung des Elektrofahrzeugs mit Basisstrom für den Abschleppvorgang kann der selbstfahrende Serviceroboter zusätzliche Ladeschnittstellen, bevorzugt an den Frontseiten des selbstfahrenden Serviceroboters, aufweisen. Diese können in die bzw. das frontseitige Steuerungsmodul integriert sein oder als Steckeradapter in das umlaufende Schienenführungssystem.
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In der Regel ist auf der Steuerungseinrichtung ein Abschleppprogramm installiert, nach dessen Logik der Abschleppvorgang abläuft, d.h. insbesondere das Mittel zum Anspannen mit dem Elektrofahrzeug verbunden wird und der Basisstrom für das Elektrofahrzeug während des Abschleppvorgangs zur Verfügung gestellt wird. Dabei kann der Abschleppvorgang des Elektrofahrzeugs nach dem Anspannen in an sich bekannter Weise ablaufen, nach der das Elektrofahrzeug mitgezogen oder auf eine Ladefläche eines Abschleppfahrzeugs gezogen, für den Transport gesichert und abtransportiert wird.
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Weiter bevorzugt weist der selbstfahrende Serviceroboter mit seinem Manipulator die Fähigkeit zum Auflesen von Teilen und/oder Abfall auf oder neben der Fahrbahn auf. Teile und/oder Abfall werden vorzugsweise von der Steuerungseinrichtung erkannt. Der Manipulator ist hierzu üblicherweise in Form eines Greifarms ausgebildet. Er erhält meist die Befehle zum Auflesen der Teile und/oder des Abfalls von der Steuerungseinrichtung. Vorzugsweise sind die Informationsverarbeitung der Steuerungseinrichtung und die Bewegungen des Manipulators derart schnell, sodass der selbstfahrende Serviceroboter zum Auflesen der Teile und/oder des Abfalls nicht zum vollständigen Stillstand kommen muss. Besonders bevorzugt können Teile und/oder Abfall bei einer Geschwindigkeit von bis zu 30 km/h, sehr bevorzugt bis zu 50 km/h aufgelesen werden.
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Weiter bevorzugt weist der selbstfahrende Serviceroboter eine Löscheinrichtung auf, die zum automatisierten Löschen von brennenden Elektrofahrzeugen angepasst ausgebildet ist. In der Regel beinhaltet die Löscheinrichtung ein Löschgemisch, welches auf die chemische Zusammensetzung des Energiespeichers eines Elektrofahrzeuges abgestimmt ist. So können gesundheitsgefährdende chemische Reaktionen beim Löschvorgang verhindert werden. Vorzugsweise erkennt die Steuereinrichtung ein brennendes Elektrofahrzeug und bringt den selbstfahrenden Serviceroboter in einer sicheren Distanz in Position. Üblicherweise gibt die Steuerungseinrichtung dann Steuerungsbefehle aus, die einen Löschrüssel ausfahren lassen, welcher das Löschgemisch auf das brennende Elektrofahrzeug aufträgt. Weiter bevorzugt umfasst die Löscheinrichtung mehrere unterschiedliche Löschgemische, von denen die Steuerungseinrichtung ein Löschgemisch für den Löschvorgang anhand der ladespezifischen Daten auswählen kann.
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In einem nebengeordneten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Auftragsleitsystem für selbstfahrende Serviceroboter. Das Auftragsleitsystem hat einen Server und nimmt Aufträge über ein zu ladendes und/oder liegengebliebenes oder zu löschendes Elektrofahrzeug über eine mobile oder kabelgebundene Datenverbindung entgegen, bestätigt und verwaltet die Aufträge, und weist sie den Servicerobotern zu. Die Zuweisung erfolgt üblicherweise über eine kabellose Datenverbindung zu der Datenschnittstelle der Steuerungseinrichtung. Das Auftragsleitsystem ermöglicht eine effiziente Koordination unterschiedlicher Aufträge mit unterschiedlichen Servicerobotem.
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Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigen:
- 1 eine Frontalansicht eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels bei der Vorberei- tung eines Abschleppvorgangs; und
- 3 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels bei einem Ladevorgang in fahrendem Zustand.
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Die 1 zeigt eine Frontalansicht eines selbstfahrenden Serviceroboters 2 am Zielort eines Ladeauftrags in parkender Position neben einem liegengebliebenen Elektrofahrzeug 4. Der Serviceroboter 2 weist einen Funktionsladeboden 6 auf, der auf einem Fahrgestell 8 vorgesehen ist. In dem Funktionsladeboden 6 sind zumindest ein Datenübertragungs-Bus zur Übertragung von Fahrzeugdaten und/oder Steuerungssignale bzw. Steuerungsbefehlen und zumindest ein elektrischer Stromverteilerkreis vorgesehen. Aktoren zur Ausführung von Steuerungsbefehlen sind im Bereich des Funktionsladebodens 6 und/oder des Fahrgestells 8 vorgesehen (diese sind in den Figuren nicht dargestellt). Ein Steuerungsmodul 10 ist auf den Funktionsladeboden 6 aufgesetzt und mit dem Datenübertragungs-Bus und dem elektrischen Stromverteilerkreis verbunden. Das Steuerungsmodul 10 beinhaltet Sensoren zur Erkennung der Umgebung des Serviceroboters und eine Steuerungseinheit, welche die durch die Sensoren gewonnen Informationen zur autonomen Steuerung des Serviceroboters 2 auswertet. Zur Übertragung elektrischer Energie auf einen Energiespeicher des Elektrofahrzeugs 4 weist der Serviceroboter 2 einen an einer umlaufenden Schienenführung 11 verfahrbaren Manipulator-Arm 12, 13, 14 auf.
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Die 1 zeigt dabei ein und denselben Manipulator-Arm in drei unterschiedlichen Anwendungsfällen. Im ersten Anwendungsfall (Bezugszeichen 12) ist der Manipulator-Arm vollautonom durch Auswahl und Aufsetzen eines für das Elektrofahrzeug 4 passenden Ladeaufsatzes aus einem Werkzeugmagazin 16 zu einer Ladeschnittstelle ausgebildet und mit einer Empfängerschnittstelle des Elektrofahrzeugs 4 verbunden. Der Manipulator-Arm ist im Anwendungsfall 12 über einen Ladestecker-Aufsatz 18 mit einem Gegenstecker des Elektrofahrzeugs verbunden. Im zweiten Anwendungsfall (Bezugszeichen 14) ist der Manipulator-Arm vorliegend mit einem Induktionsplatten-Aufsatz 20 versehen. Die Induktionsplatte 20 ist dabei unter den Boden des Elektrofahrzeugs geschoben, um sich mit einer induktiven Gegenspule des Elektrofahrzeugs zu koppeln. Der dritte Anwendungsfall (Bezugszeichen 13) zeigt den Manipulator-Arm bei der vollautonomen Auswahl und dem vollautonomen Aufsetzen einer Ladevorrichtung bzw. eines Ladesteckers oder einer Anspannvorrichtung aus dem Werkzeugmagazin 16. Genauso gut kann der selbstfahrende Serviceroboter mehrere Manipulator-Arme aufweisen, die jeweils für zumindest einen (bevorzugt mehrere) Anwendungsfall geeignet ausgebildet sind.
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Der Manipulator-Arm 12, 13, 14 ist zur Steuerung/Bewegungsausführung einerseits und zur Energieübertragung andererseits mit dem Datenübertragungs-Bus und dem elektrischen Verteilerkreis im Funktionsladeboden 6 verbunden. Der Manipulator-Arm 12, 13, 14 kann zusammengefaltet und im Rumpf bzw. dem Funktionsladeboden 6 verstaut werden. Der Funktionsladeboden 6 weist außerdem das umlaufende Schienenführungssystem 11 auf, an welchem der Manipulator-Arm 12, 13, 14 gehalten ist. Der Manipulator-Arm 12, 13, 14 kann entlang der Schienenführung 11 verschoben und so in eine beliebige Richtung ausgerichtet werden. Seitliche automatische Türen 22 am Serviceroboter sind zur Absicherung des Arbeitsraums ausgefahren.
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Die 2 zeigt eine Seitenansicht des selbstfahrenden Serviceroboters 2, welcher den Abschleppvorgang für ein Elektrofahrzeug 4 vorbereitet. Hierzu hat sich der Serviceroboter 2 vor das Elektrofahrzeug 4 eingereiht und verbindet eine Anspannvorrichtung 25 mit dem Elektrofahrzeug 4. Gleiche Bauteile zu 1 sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Der Manipulator-Arm ist auch in dem in 2 gezeigten Anwendungsfall 24 an dem umlaufenden Schienenführungssystem 11 gehalten. In diesem Anwendungsfall (Bezugszeichen 24) ist der Manipulator-Arm des Serviceroboters 2 an dessen Heck angeordnet. Der Manipulator-Arm im Anwendungsfall 24 weist eine Anspannvorrichtung 25 auf und ist mit einer Lastaufnahmevorrichtung am Elektrofahrzeug 4 verbunden. Die Auswahl und das Aufsetzen der Anspannvorrichtung 25 sowie das Verbinden mit der Lastaufnahmevorrichtung am Elektrofahrzeug 4 erfolgt dabei vollautonom. Zur Arbeitsraumabsicherung weist der Serviceroboter 2 zwei Luftkissenmodule 26 auf, die sich beidseitig des Manipulator-Arms im Anwendungsfall 24 aufblasbar entfalten. Die Luftkissenmodule 26 sind hierzu ebenfalls mit dem Schienenführungssystem 11 verschiebbar gehalten. In der 2 ist lediglich eines dieser Luftkissenmodule 26 dargestellt. Das Werkzeugmagazin 16 ist hier von unten in an den Funktionsladeboden 6 montiert, kann bei Bedarf jedoch ausgetauscht oder demontiert werden. Auf dem Funktionsladeboden 6 sind drei Servicemodule aufgesetzt: ein Lade-Servicemodul 28 zur Übertragung elektrischer Energie auf den Energiespeicher des Elektrofahrzeugs, ein Brennstoffzellen-Servicemodul 30 zur Erzeugung elektrischer Energie und ein Brennstofftank-Servicemodul 32 zur Speicherung des Brennstoffs für das Brennstoffzellen-Servicemodul 30.
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Die 3 zeigt eine Seitenansicht des selbstfahrenden Serviceroboters 2, welcher in fahrendem Zustand einen Energiespeicher eines fahrenden Elektrofahrzeugs 4 auflädt. Hierzu hat sich der Serviceroboter 2 vor das Elektrofahrzeug 4 eingereiht und fährt diesem in im Wesentlichen gleichbleibendem Abstand voraus. Gleiche Bauteile zu den 1 und 2 sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Der Manipulator-Arm ist auch in dem in 3 gezeigten Anwendungsfall (Bezugszeichen 34) an dem umlaufenden Schienenführungssystem 11 gehalten. In diesem Anwendungsfall 34 ist der Manipulator-Arm des Serviceroboters an dessen Heck angeordnet und ist an seinem anwendungsseitigen Ende mit einem Induktionsplatten-Aufsatz 20 versehen. Die Induktionsplatte 20 ist dabei unter den Boden des Elektrofahrzeugs geschoben und mit einer induktiven Gegenspule im Fahrzeugrumpf des Elektrofahrzeugs gekoppelt. Das Elektrofahrzeug 4 ist in 3 in einer teilweisen Schnittansicht dargestellt, sodass das linke Vorderrad hier nicht zu sehen ist. Auch in dem Anwendungsfall 34 erfolgt die Kopplung der Induktionsplatte 20 mit der Gegenspule des Elektrofahrzeugs vollautonom. Zur Arbeitsraumabsicherung kann der Serviceroboter auch im Anwendungsfall 34 zwei Luftkissenmodule 26 beidseitig des Manipulator-Arms 24 aufblasbar entfalten. Die Türen 22 des selbstfahrenden Serviceroboters sind vorliegend in fahrendem Zustand geschlossen, sodass die an bzw. auf den Funktionsladeboden 6 montierten Servicemodule 28, 30, 32, 16 in 3 nicht zu sehen sind.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Serviceroboter
- 4
- Elektrofahrzeug
- 6
- Funktionsladeboden
- 8
- Fahrgestell
- 10
- Steuerungsmodul
- 11
- Schienenführungssystem
- 12, 13, 14
- Manipulator-Arm
- 16
- Werkzeugmagazin
- 18
- Ladestecker-Aufsatz
- 20
- Induktionsplatte
- 22
- automatische Tür
- 24
- Manipulator-Arm
- 25
- Anspannvorrichtung
- 26
- Luftkissenmodul
- 28
- Lade-Servicemodul
- 30
- Brennstoffzellen-Servicemodul
- 32
- Brennstofftank-Servicemodul
- 34
- Manipulator-Arm
