DE102019114673A1 - Fahrzeugsteueranordnung zur automatischen Steuerung von mindestens einem Fahrzeug sowie Verfahren zu dessen Steuerung - Google Patents

Fahrzeugsteueranordnung zur automatischen Steuerung von mindestens einem Fahrzeug sowie Verfahren zu dessen Steuerung Download PDF

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Abstract

Fahrzeugsteueranordnung zur automatischen Steuerung von mindestens einem Fahrzeug (12) mit einer Antriebseinrichtung in einem abgeschlossenem räumlichen Feld (2) mit einer Anzahl von Objekten (4, 8, 10, 14, 16), wobei das abgeschlossene räumliche Feld (2) zumindest Bodenflächenteile (66) aufweist, wobei ein Navigationssystem (22) zur Positionsbestimmung des mindestens einen Fahrzeuges (12) in dem abgeschlossenen räumlichen Feld (2) vorgesehen ist, wobei das Fahrzeug (12) eine Fahrzeugsteuereinrichtung (46) zur Ansteuerung des Fahrzeuges (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem abgeschlossenen räumlichen Feld (2) ein Raumsensorsystem (40) mit mindestens einer 3-D-Sensoranordnung (42, 44) vorgesehen ist, wobei das Raumsensorsystem (40) und die Fahrzeugsteuereinrichtung (46) mit einer Raumsteuereinheit (36) steuerungstechnisch verbunden sind, wobei das Fahrzeug (12) bzw. jedes Objekt (4, 8, 10, 14, 16) bzw. Person (20) ab einer vorbestimmbaren Größe durch das Sensorsystem detektierbar ist und wobei dem Fahrzeug (12), jedem Objekt (4, 8, 10 14, 16) und jeder Person (20) durch die Raumsteuereinheit (40) ein zumindest ein zwei-dimensionaler Sicherheitsbereich (48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) zugeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugsteueranordnung zur automatischen Steuerung von mindestens einem Fahrzeug mit einer Antriebseinrichtung in einem abgeschlossenem räumlichen Feld mit einer Anzahl von Objekten, wobei das abgeschlossene räumliche Feld zumindest Bodenflächenteile aufweist, wobei ein Navigationssystem zur Positionsbestimmung des mindestens einen Fahrzeuges in dem abgeschlossenen räumlichen Feld vorgesehen ist, wobei das Fahrzeug eine Fahrzeugsteuereinrichtung zur Ansteuerung des Fahrzeuges aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung mindestens eines Fahrzeuges mit einer derartigen Fahrzeugsteueranordnung.
  • Es ist aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt Fahrzeuge, beispielsweise Flurförderfahrzeuge, in einem Raum, wie zum Beispiel in einer Fabrikhalle, automatisch anzusteuern und autonom zu bewegen. So können zum Beispiel Induktionsschleifen in die Bodenflächenteilen eingelassen sein, um ein Fahrzeug auf einem bestimmen Weg von A nach B zu bewegen. Des Weiteren kann das Fahrzeug eine Vielzahl von Sensoren aufweisen, um zu verhindern, dass es mit Objekten, dass können sowohl Personen, wie auch Schrankteile, Güterteile, etc. sein, zu kollidieren. Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik Fahrzeugsteueranordnungen bekannt, bei denen das Fahrzeug eine aufwendige fahrzeugeigene Sensorik aufweist, um sich in dem betreffenden Raum sicher und frei bewegen zu können.
  • Es sollte deutlich sein, dass sowohl das Anordnen von Induktionsschleifen in Bodenflächenteilen, als auch das Ausrüsten eines jeden Fahrzeuges mit einer aufwendigen fahrzeugeigenen Sensorik teuer und kompliziert ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in dem abgeschlossenen räumlichen Feld ein Raumsensorsystem mit mindestens einer 3-D-Sensoranordnung vorgesehen ist, wobei das Raumsensorsystem und die Fahrzeugsteuereinrichtung mit einer Raumsteuereinheit steuerungstechnisch verbunden sind, wobei das Fahrzeug bzw. jedes Objekt ab einer vorbestimmbaren Größe durch das Sensorsystem detektierbar ist und wobei dem Fahrzeug jedem Objekt und jeder Person durch die Raumsteuereinheit ein zumindest zwei-dimensionaler Sicherheitsbereich zugeordnet ist. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, ein Fahrzeug ohne aufwendige fahrzeugeigene Sensorik zur Ansteuerung des Fahrzeuges, durch den Raum zu bewegen. Sobald ein Überlappen von Sicherheitsabständen detektiert wird, kann die Raumsteuereinheit das Fahrzeuges hinsichtlich Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung dahingehend ansteuern, dass ein Weg gewählt wird, der nicht durch einen Sicherheitsbereich eines Objektes belegt ist. Auch Personen können durch die Raumsteuereinheit mit einem Sicherheitsbereich ausgestattet werden, sodass Unfälle vermieden werden können. Durch die Fahrzeugsteueranordnung können die Fahrzeuge hinsichtlich ihrer Sensorik sehr einfach ausgeführt werden. Auch müssen neue Fahrzeuge nicht aufwendig an ein Sensorsystem angepasst werden. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Fahrzeugsteueranordnung flexibel an Änderungen im Raum anzupassen.
  • Um insbesondere Bodenfahrzeuge sicher ansteuern zu können, ist es vorteilhaft, wenn der zwei-dimensionale Sicherheitsbereich als Projektion des zugehörigen Objektes bzw. Person auf das Bodenflächenteil ausgebildet ist.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Navigationssystem als ein Entfernungsmessungssystem, beispielsweise als GPS-System, etc., ausgebildet, bestehend aus mindestens zwei Satellitenteilen und einem am Fahrzeug angeordneten Empfängerteil, wobei das Empfängerteil steuerungstechnisch mit der Fahrzeugsteuereinrichtung verbunden ist. Durch ein derartiges Entfernungsmessungssystem ist eine sehr genau Positionsermittlung des Fahrzeuges möglich. Es sollte deutlich sein, dass insbesondere die Anzahl der Satellitenteile auch von der 3-D-Sensoranordnung abhängt.
  • In vorteilhafter Weise ist eine 3-D-Sensoranordnungen als ToF-Sensor, oder als Radarsensor ausgebildet. Hierbei kann der 3-D-Sensoranordnung mindestens eine Kamera zugeordnet sein. Dies kann der Diversität der Fahrzeugsteueranordnung dienen; es kann aber auch eine zusätzliche Securityfunktion, beispielsweise zur Erhöhung der Einbruchssicherheit, abgebildet werden.
  • Um eine vollständige Auflösung der Objekte, insbesondere durch die Kamera, für die Raumsteuereinheit zu ermöglichen, können im abgeschlossenen räumlichen Feld Lichtquellen zur vollständigen Ausleuchtung des Raums vorgesehen sein.
  • Insbesondere für Flurförderfahrzeuge kann es vorteilhaft sein, wenn das Fahrzeug mindestens einen Sensor zur Feinpositionierung, wie zum Beispiel einen Abstandssensor, aufweist. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrzeugsteueranordnung wird dadurch geschaffen, dass in der Raumsteuereinheit mindestens eine Referenzkarte des abgeschlossenen räumlichen Feldes mit Positionen von nicht bewegbaren Objekten und dem zugehörigen Sicherheitsbereichen hinterlegt ist. Hierdurch kann die Steuerleistung wesentlich vermindert werde.
  • Die Erfindung wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung mindestens eines Fahrzeuges mit einer derartigen Fahrzeugsteueranordnung, wobei in einem ersten Schritt das abgeschlossene räumliche Feld vom Sensorsystem detektiert wird, in einem zweiten Schritt allen Objekten und dem mindestens einen Fahrzeug ein Sicherheitsbereich durch die Raumsteuereinheit zugeordnet wird, in einem dritten Schritt die Antriebseinrichtung des Fahrzeuges gestartet wird und in einem vierten Schritt das Fahrzeug durch von der Raumsteuereinheit fest zu legende Parameter, wie Ort, Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Beschleunigungsrichtung zielorientiert angetrieben bzw. abgebremst wird.
  • Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt die einzige Figur eine schematische, perspektivische Ansicht eines als Fabrikhalle ausgebildeten abgeschlossenen räumlichen Feldes.
  • Unter einem abgeschlossenen räumlichen Feld können sowohl geschlossene Räume als auch begrenzte Freifelder, wie zum Beispiel ein Flugfeld verstanden werden.
  • Die hier schematisch dargestellte Fabrikhalle 2 weist auf bekannte Weise eine Fertigungseinrichtung 4 und Lagerregale 6 auf, deren Bestände bei der Fertigung eines Produktes auf der Fertigungseinrichtung benötigt werden. Nach Fertigung eines Produktes 8 wird das Produkt 8 zu einem Lagerplatz 10 mittels eines Flurförderfahrzeuges 12 überführt. Vom Lagerplatz 10 kann dann über Ladestationen 14, 16 ein LKW 18 mit den Produkten 8 beladen werden. Des Weiteren können in der Fabrikhalle 2 Personen 20, beispielsweise zur Bedienung der Fertigungseinrichtung 4 anwesend sein. Um nun das Fahrzeug 12 autonom und sicher in der Fabrikhalle 2 zu bewegen, ist zunächst ein an sich bekanntes Navigationssystem 22 zur Positionsbestimmung des Fahrzeuges 12 in der Fabrikhalle 2 vorgesehen. Das Navigationssystem 22 ist hier als GPS System ausgebildet, das drei Satellitenteile 24, 26, 28, die an Seitenwänden 30, 32 befestigt sind, aufweist. Das Flurförderfahrzeug 12 weist auf bekannte Weise ein Empfängerteil 34 auf. Das Navigationssystem 22 ist steuerungstechnisch mit einer Raumsteuereinheit 36 verbunden, die hier schematisch in einer Bedienstation 38 vorgesehen ist. Um nun das Fahrzeug sicher in der Fabrikhalle 2 bewegen zu können, ohne Objekte oder Personen 20 zu beschädigen, ist ein Raumsensorsystem 40 vorgesehen, dass im vorliegenden Fall zwei 3-D-Sensoranordnungen 42, 44 aufweist. Diese 3-D-Sensoranordnungen 42, 44 sind hier als sogenannte ToF-Sensoren (Time of Flight-Sensoren) ausgebildet, wobei jedem ToF-Sensor 42, 44 eine Kamera 43, 45 in Form einer Video-Kamera zugeordnet ist. Auch dieses Raumsensorsystem 40 ist mit der Raumsteuereinheit 36 steuerungstechnisch verbunden. Zudem weist das Fahrzeug 12 eine Fahrzeugsteuereinrichtung 46 auf, die ebenfalls steuerungstechnisch mit der Raumsteuereinheit 36 verbunden ist und durch diese angesteuert wird. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, das jedem Objekt 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 38 bzw. Person 20 von der Raumsteuereinheit 36 ein Sicherheitsbereich 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64 zugeordnet ist, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als zwei-dimensionaler Sicherheitsbereich 48, 50, 52, 56, 58, 60, 62, 64 als Projektion des zugehörigen Objektes 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 38 oder der dazu gehörigen Person 20 auf ein Bodenflächenteil 66 der Fabrikhalle 2 ausgebildet ist. Des Weiteren sind noch Lichtquellen 68 zur vollständigen Ausleuchtung der Fabrikhalle 2 vorgesehen.
  • Das Verfahren zur Steuerung des Fahrzeuges 12 sieht nun vor, dass in einem ersten Schritt der Raum in Form der Fabrikhalle 2 vom Sensorsystem 40 detektiert wird. In einem zweiten Schritt wird dann allen Objekten 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 38 inklusive der Personen 20 und dem mindestens einen Fahrzeug 12 ein Sicherheitsbereich 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66 durch die Raumsteuereinheit 36 zugeordnet. In einem nachfolgenden dritten Schritt kann dann eine nicht weiter dargestellte Antriebseinrichtung des Fahrzeuges 12 gestartet werden, um dann in einem vierten Schritt das Fahrzeug 12 durch von der Raumsteuereinheit 36 festzulegende Parameter, wie Bewegungsrichtung und Bewegungsgeschwindigkeit, zielorientiert angetrieben beziehungsweise abgebremst werden.
  • Um den Steueraufwand zu verringern, kann in der Raumsteuereinheit 36 eine Referenzkarte der nicht bewegbaren Objekte 4, 6, 14, 16, 38 hinterlegt sein.

Claims (9)

  1. Fahrzeugsteueranordnung zur automatischen Steuerung von mindestens einem Fahrzeug (12) mit einer Antriebseinrichtung in einem abgeschlossenem räumlichen Feld (2) mit einer Anzahl von Objekten (4, 8, 10, 14, 16), wobei das abgeschlossene räumliche Feld (2) zumindest Bodenflächenteile (66) aufweist, wobei ein Navigationssystem (22) zur Positionsbestimmung des mindestens einen Fahrzeuges (12) in dem abgeschlossenen räumlichen Feld (2) vorgesehen ist, wobei das Fahrzeug (12) eine Fahrzeugsteuereinrichtung (46) zur Ansteuerung des Fahrzeuges (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem abgeschlossenen räumlichen Feld (2) ein Raumsensorsystem (40) mit mindestens einer 3-D-Sensoranordnung (42, 44) vorgesehen ist, wobei das Raumsensorsystem (40) und die Fahrzeugsteuereinrichtung (46) mit einer Raumsteuereinheit (36) steuerungstechnisch verbunden sind, wobei das Fahrzeug (12) bzw. jedes Objekt (4, 8, 10, 14, 16) bzw. Person (20) ab einer vorbestimmbaren Größe durch das Sensorsystem detektierbar ist und wobei dem Fahrzeug (12), jedem Objekt (4, 8, 10 14, 16) und jeder Person (20) durch die Raumsteuereinheit (40) ein zumindest ein zwei-dimensionaler Sicherheitsbereich (48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) zugeordnet ist.
  2. Fahrzeugsteueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zwei-dimensionale Sicherheitsbereich (48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) als Projektion des zugehörigen Objektes (4, 8, 10, 14, 16) bzw. Person (20) auf das Bodenflächenteil (66) ausgebildet ist.
  3. Fahrzeugsteueranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Navigationssystem (22) als ein Entfernungsmessungssystem, beispielsweise als GPS-System, etc., ausgebildet ist, bestehend aus mindestens zwei Satellitenteilen (24, 26, 28) und einem am Fahrzeug (12) angeordneten Empfängerteil (34), wobei das Empfängerteil (34) steuerungstechnisch mit der Fahrzeugsteuereinrichtung (46) verbunden ist.
  4. Fahrzeugsteueranordnung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass eine 3-D-Sensoranordnung (42, 44) als ToF-Sensor, oder als Radarsensor ausgebildet ist.
  5. Fahrzeugsteueranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der 3-D-Sensoranordnung (42, 44) mindestens eine Kamera (43, 45) zugeordnet ist.
  6. Fahrzeugsteueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im abgeschlossenen räumlichen Feld (2) Lichtquellen (68) zur vollständigen Ausleuchtung des abgeschlossenen räumlichen Feldes (2) vorgesehen sind.
  7. Fahrzeugsteueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (12) mindestens einen Sensor zur Feinpositionierung, wie zum Beispiel einen Abstandssensor, aufweist.
  8. Fahrzeugsteueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Raumsteuereinheit mindestens eine Referenzkarte des abgeschlossenen räumlichen Feldes (2) mit Positionen von nicht-bewegbaren Objekten (4, 6,14, 18, 38) und dem zugehörigen Sicherheitsbereich (48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) hinterlegt ist.
  9. Verfahren zur Steuerung mindestens eines Fahrzeuges mit einer Fahrzeugsteueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt das abgeschlossene räumliche Feld (2) vom Raumsensorsystem (40) detektiert wird, in einem zweiten Schritt allen Objekten (4, 6, 8, 10 ,14, 16) bzw. Personen (20) und dem mindestens einen Fahrzeug (12) ein Sicherheitsbereich (48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) durch die Raumsteuereinheit (36) zugeordnet wird, in einem dritten Schritt die Antriebseinrichtung des Fahrzeuges (12) gestartet wird und in einem vierten Schritt das Fahrzeug (12) durch von der Raumsteuereinheit (36) fest zu legende Parameter, wie Ort, Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Beschleunigungsrichtung zielorientiert angetrieben bzw. abgebremst wird.
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