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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines fahrerlosen Transportfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein fahrerloses Transportfahrzeug sowie ein fahrerloses Transportsystem mit mehreren fahrerlosen Transportfahrzeugen.
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Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF, englisch Automated Guided Vehicles, AGV) sind flurgebundene Fördermittel mit eigenem Fahrantrieb, die automatisch gesteuert und berührungslos geführt werden. Solche fahrerlosen Transportfahrzeuge werden als Teil von fahrerlosen Transportsystemen (FTS) zum Transportieren, insbesondere zum Ziehen oder Tragen, von Fördergut eingesetzt. Fahrerlose Transportsysteme werden beispielsweise in Produktions- und Distributionsbetrieben für den innerbetrieblichen Material- bzw. Gütertransport eingesetzt.
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Dabei wird der von den fahrerlosen Transportfahrzeugen befahrene Untergrund üblicherweise derart ausgestaltet, dass die Anforderungen des Transportfahrzeugs an eine vorgegebene Ebenheit, Reibung, Unstetigkeiten durch den Untergrund erfüllt werden. Diese Voraussetzungen lassen sich bei der Neuplanung von Produktions- oder Logistikimmobilien umsetzen. Bei Bestandsimmobilen gestaltet sich die Nachrüstung mit einem fahrerlosen Transportsystem aber aufgrund dieser Anforderungen an die Beschaffenheit des Untergrunds oftmals schwierig, da der vorhandene Untergrund oftmals nicht ohne weitere Bearbeitung durch die fahrerlosen Transportfahrzeuge genutzt werden kann.
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Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, die Anpassung des Untergrunds einer Immobilie als Voraussetzung für die Nutzung eines fahrerlosen Transportfahrzeugs verzichtbar zu machen.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Betrieb eines fahrerlosen Transportfahrzeugs vorgeschlagen, wobei durch mindestens einen Sensor des fahrerlosen Transportfahrzeugs Messdaten erfasst werden, die abhängig von einer Beschaffenheit eines durch das fahrerlose Transportfahrzeug befahrenen Untergrunds oder einer Umgebung des fahrerlosen Transportfahrzeugs sind, wobei anhand der erfassten Messdaten mindestens ein Regelungsparameter bestimmt wird und wobei mindestens eine Fahrzeugregelgröße des fahrerlosen Transportfahrzeugs anhand des mindestens einen Regelungsparameters geregelt wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ein Sensor als Teil des fahrerlosen Transportfahrzeugs vorgesehen, welcher Messdaten erfasst. Die Messdaten spiegeln die Beschaffenheit des befahrenen Untergrunds wider. Anhand dieser Messdaten wird dann ein Regelungsparameter bestimmt, der in einem Regler des fahrerlosen Fahrzeugs verwendet werden kann, um eine Fahrzeugregelgröße zu regeln. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, das Fahrverhalten des fahrerlosen Transportfahrzeugs an die Beschaffenheit des Untergrunds anzupassen. Es ist daher nicht erforderlich, den Untergrund nach bestimmten Vorgaben auszugestalten. Vielmehr kann das fahrerlose Transportfahrzeug das Fahrverhalten des fahrerlosen Transportfahrzeugs in Abhängigkeit von den erfassten Messdaten einstellen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messdaten durch mehrere Sensoren des fahrerlosen Transportfahrzeugs erfasst werden. Beispielsweise können zwei, drei, vier oder mehr Sensoren zur Erfassung der Messdaten vorhanden sein. Bevorzugt sind die Sensoren identisch ausgebildet und/oder erfassen identische Messgrößen. Die Sensoren können am Antriebsstrang des fahrerlosen Transportfahrzeugs angeordnet sein.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der mindestens eine Sensor ein Beschleunigungssensor oder ein Gyroskop oder ein Körperschallsensor ist oder die mehreren Sensoren einen Beschleunigungssensor und/oder ein Gyroskop und/oder einen Körperschallsensor umfassen. Über einen Beschleunigungssensor bzw. ein Gyroskop können Bewegungen des Fahrzeugs erfasst werden. Ein Körperschallsensor kann Vibrationen des Fahrzeugs detektieren.
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Bevorzugt umfassen die erfassten Messdaten eine Bewegung des fahrerlosen Transportfahrzeugs in einer Fahrzeughöhenrichtung, d.h. senkrecht zu dem Untergrund des fahrerlosen Transportfahrzeugs. Die Bewegung kann eine Beschleunigung des fahrerlosen Transportfahrzeugs in der Fahrzeughöhenrichtung sein. Beschleunigungen in der Fahrzeughöhenrichtung haben sich als besonders aussagekräftig für die Beschaffenheit des Untergrunds herausgestellt. So treten beispielsweise bei ebenen, glatten Untergründen geringere und/oder niederfrequentere Beschleunigungen in Fahrzeughöhenrichtung auf. Auf unebenen, raueren Flächen treten dagegen stärkere und/oder höherfrequentere Beschleunigungen in Fahrzeughöhenrichtung auf. Alternativ oder zusätzlich kann die Bewegung eine Geschwindigkeit des Transportfahrzeugs in der Fahrzeughöhenrichtung sein.
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Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, wenn die erfassten Messdaten eine Neigung des fahrerlosen Transportfahrzeugs umfassen, beispielsweise eine Neigung gegenüber einer Fahrzeuglängsachse oder einer Fahrzeugquerachse oder einer Fahrzeughöhenachse. Zur Messung der Neigung ist als Teil des fahrerlosen Transportfahrzeugs bevorzugt ein Neigungssensor vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich können die erfassten Messdaten eine Höhe umfassen.
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Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, wenn die erfassten Messdaten einen Abstand zu einem Hindernis umfassen. Zur Erfassung des Abstands kann ein optischer Sensor oder ein Entfernungsmesser als Teil des fahrerlosen Transportfahrzeugs vorgesehen sein.
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Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, wenn die erfassten Messdaten eine Temperatur und/oder eine Luftfeuchtigkeit und/oder eine Lichtstärke umfassen. In solchen Bereichen, die von dem fahrerlosen Transportfahrzeug möglichst gemieden werden sollten, können Extremwerte der Temperatur und/oder der Luftfeuchtigkeit und/oder der Lichtstärke vorliegen. Beispielsweise kann es in der Nähe von Produktionseinrichtungen, beispielsweise Öfen, zu einer erhöhten Temperatur kommen. Eine erhöhte Luftfeuchtigkeit kann infolge eines Dampfaustritts aus einer Produktionseinrichtung entstehen. Somit wird es möglich, die Regelung der mindestens einen Fahrzeugregelgröße anhand eines Regelungsparameters durchzuführen, der in Abhängigkeit von einer Messgröße erfasst wurde, welche nicht den Untergrund, sondern die Umgebungsluft kennzeichnet. Die Lichtstärke kann beispielsweise eine UV-Lichtstärke sein, also eine Lichtstärke im ultravioletten Spektralbereich.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Regelungsparameter zusätzlich anhand von Positionsdaten bestimmt wird. Hierdurch kann die Anpassung des Fahrverhaltens des fahrerlosen Fahrzeugs zusätzlich in Abhängigkeit von der Position des Fahrzeugs erfolgen. Sofern Positionsdaten bereitstehen, können vorgegebene Kartendaten des Untergrunds herangezogen werden, in denen die Beschaffenheit des Untergrunds zumindest für einige Positionen angegeben ist. Alternativ oder zusätzlich können in den vorgegebenen Kartendaten Positionen und/oder Bereiche definiert sein, in denen besondere Anforderungen an das Fahrverhalten des fahrerlosen Transportfahrzeugs gestellt werden. Beispielsweise können Bereiche mit einer Geschwindigkeitsbegrenzung vorgegeben sein, um den Bereich nutzende Personen zu schützen. Die Positionsdaten können durch eine Einrichtung zur Standortbestimmung und Lageerfassung ermittelt werden. Bei den Positionsdaten kann es sich um Positionsdaten eines globalen Navigationssatellitensystems handeln. Hierzu kann das fahrerlose Transportfahrzeug einen Empfänger für Signale des globalen Navigationssatellitensystems aufweisen. Die Signale können zur Ermittlung der Positionsdaten ausgewertet werden.
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Bevorzugt werden die Messdaten in Abhängigkeit von einer Position des fahrerlosen Transportfahrzeugs erfasst und gespeichert, beispielsweise in einer Karte der Umgebung, wobei zur Regelung der mindestens einen Fahrzeugregelgröße die Position des fahrerlosen Transportfahrzeugs bestimmt wird und der mindestens eine Regelungsparameter anhand der in Abhängigkeit von der Position erfassten Messdaten und der bestimmten Position bestimmt wird. Die positionsabhängigen Messdaten können beispielsweise der Karte der Umgebung entnommen werden. Es können für unterschiedliche Messgrößen jeweils eigene Karten der Umgebung gespeichert werden oder es kann eine Karte der Umgebung gespeichert werden, die mehrere Lagen umfasst, wobei eine Lage jeweils Messdaten einer Art umfasst. Beispielsweise kann eine solche Karte eine Lage für Beschleunigungsmessdaten und/oder eine Lage für Temperaturmessdaten und/oder eine Lage für Lichtstärkemessdaten und/oder Höhenmessdaten enthalten.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden zusätzlich durch ein zweites fahrerloses Transportfahrzeug weitere Messdaten in Abhängigkeit von einer Position des zweiten fahrerlosen Transportfahrzeugs erfasst und gespeichert. Diese weiteren Messdaten können zusammen mit den Messdaten des ersten fahrerlosen Fahrzeugs abgespeichert werden, beispielsweise in einer gemeinsamen Karte der Umgebung.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Regelungsparameter eine Kompensationsgröße, insbesondere eine ermittelte Störgröße, die zur Kompensation einer Störgröße auf eine Stellgröße aufgeschaltet wird. Anhand der erfassten Messdaten kann eine Störgröße ermittelt werden und eine der ermittelten Störgröße entsprechende Kompensationsgröße erzeugt werden. Die Kompensationsgröße kann im Rahmen einer Störgrößenaufschaltung auf eine Stellgröße aufgeschaltet werden, um die Störunterdrückung zu verbessern. Werden beispielsweise Messdaten erfasst, die eine Beschleunigung enthalten, insbesondere eine Beschleunigung in Fahrzeughöhenrichtung, so kann eine sich aufgrund einer Fahrbahnunebenheit ergebene Störgröße kompensiert werden. Denkbar ist ferner, dass die Stellgröße eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung, ein Eingabewert zur Dämpfungsverstellung, ein Winkel beim Überfahren von Störstellen oder eine Neigung des fahrerlosen Transportfahrzeugs ist.
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Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei welcher die Fahrzeugregelgröße eine Geschwindigkeit oder eine Position des fahrerlosen Transportfahrzeugs ist. Alternativ kann die Fahrzeugregelgröße eine Motoreinstellung oder eine Fahrwerkseinstellung des fahrerlosen Transportfahrzeugs sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Fahrzeugregelgröße des fahrerlosen Transportfahrzeugs anhand des mindestens einen Regelungsparameters in Echtzeit geregelt wird.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein fahrerloses Transportfahrzeug mit mindestens einem Sensor zur Erfassung von Messdaten, die abhängig von einer Beschaffenheit eines durch das fahrerlose Transportfahrzeug (1) befahrenen Untergrunds (9) oder einer Umgebung des fahrerlosen Transportfahrzeugs sind, und mit einer Regelungseinrichtung zur Regelung mindestens einer Fahrgröße des fahrerlosen Transportfahrzeugs, wobei die Regelungseinrichtung dazu eingerichtet ist, anhand der Messdaten mindestens einen Regelungsparameter zu bestimmen und die mindestens eine Fahrgröße des fahrerlosen Transportfahrzeugs anhand des mindestens einen Regelungsparameters zu regeln.
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Bei dem fahrerlosen Transportfahrzeug können dieselben Vorteile erreicht werden, die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben worden sind.
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Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei welcher der mindestens eine Sensor ein Beschleunigungssensor oder ein Gyroskop ist oder die mehreren Sensoren einen Beschleunigungssensor und/oder ein Gyroskop umfassen.
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Ferner betrifft die Erfindung ein fahrerloses Transportsystem mit mehreren derartigen fahrerlosen Transportfahrzeugen. Als weitere Bestandteile kann das fahrerlose Transportsystem eine Leitsteuerung umfassen, die über eine drahtlose Kommunikationsverbindung mit den mehreren fahrerlosen Transportfahrzeugen in Verbindung steht und dazu eingerichtet ist, die fahrerlosen Transportfahrzeuge zu steuern.
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Weiter können die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen und Merkmale allein oder in Kombination auch bei dem erfindungsgemäßen fahrerlosen Transportfahrzeug Anwendung finden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Hierin zeigt:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen fahrerlosen Transportfahrzeugs in einer schematischen Darstellung; und
- 2 eine Regelungseinrichtung des fahrerlosen Transportfahrzeugs zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In der 1 ist in einer schematischen Darstellung ein fahrerloses Transportfahrzeug 1 gezeigt, welche einen Sensor 2 zur Erfassung von Messdaten und eine Regelungseinrichtung zur Regelung einer Fahrgröße des fahrerlosen Transportfahrzeugs aufweist. Das fahrerlose Transportfahrzeug 1 kann als Teil eines fahrerlosen Transportsystems ferngesteuert oder autonom in einem Produktionsumfeld oder einem Lager betrieben werden, um Materialien und/oder Güter zu transportieren. Das fahrerlose Transportfahrzeug 1 rollt dabei mit mehreren Rädern 8 auf einem Untergrund 9 ab.
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Damit keine besonderen Vorkehrungen zur Anpassung des Untergrunds 9 für die Nutzung des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 vorgenommen werden müssen, sind bei dem fahrerlosen Transportfahrzeug 1 Maßnahmen getroffen worden. So ist die Regelungseinrichtung 3 des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 dazu eingerichtet, anhand der von dem Sensor 2 erfassten Messdaten 7 einen Regelungsparameter zu bestimmen und eine Fahrzeugregelgröße, beispielsweise eine Geschwindigkeit oder eine Position, des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 anhand des Regelungsparameters zu regeln.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Sensor 2 als Beschleunigungssensor oder als Gyroskop ausgebildet. Mit dem Sensor 2 werden insofern Messdaten einer Beschleunigung erfasst, bevorzugt Messdaten einer Beschleunigung des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 in einer Fahrzeughöhenrichtung 6, die sowohl senkrecht zu dem Untergrund 9 als auch senkrecht zu einer Fahrtrichtung 5 des Fahrzeugs 1 angeordnet ist.
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Gemäß einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels können mehrere Sensoren 2 in dem fahrerlosen Transportfahrzeug 1 vorgesehen sein. Dabei umfassen die mehreren Sensoren 2 zumindest einen Beschleunigungssensor und/oder ein Gyroskop.
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Das fahrerlose Transportfahrzeug 1 gemäß 1 kann in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, wobei durch mindestens einen Sensor 2 des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 Messdaten 7 erfasst werden, die abhängig von einer Beschaffenheit eines durch das fahrerlose Transportfahrzeug 1 befahrenen Untergrunds 9 sind, wobei anhand der erfassten Messdaten 7 ein Regelungsparameter bestimmt wird, und wobei eine Fahrzeugregelgröße 19 des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 anhand des Regelungsparameters 16 geregelt wird.
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Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Regelungseinrichtung 3, die einen geschlossenen Regelkreis verwirklicht und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Anwendung finden kann. Die Fahrzeugregelgröße 19 kann beispielsweise eine Geschwindigkeit oder eine Position des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 sein. In der Abbildung gemäß 2 ist die Führungsgröße mit dem Bezugszeichen 11, die Regelabweichung mit dem Bezugszeichen 12 und der Regler mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet. Zur Erzeugung der Regelabweichung 12 wird die Fahrzeugregelgröße 19 von der Führungsgröße 11 subtrahiert.
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Anhand der mit dem Sensor 2 erfassten Messdaten 7 wird in der Regelungseinrichtung 3 ein Regelungsparameter bestimmt. Dieser Regelungsparameter ist im vorliegenden Fall eine Kompensationsgröße 16, insbesondere eine Störgröße. Diese Kompensationsgröße 16 wird zur Kompensation einer in der Regelstrecke 18 einwirkenden Störgröße 17 auf die Stellgröße 14 aufgeschaltet. Hierzu wird die Kompensationsgröße 16 von der Stellgröße14 subtrahiert.
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Optional ist vorgesehen, dass der Regelungsparameter zum Regeln der Fahrzeugregelgröße zusätzlich anhand von Positionsdaten, insbesondere von Positionsdaten einer Einrichtung zur Standortbestimmung und Lageerfassung, bestimmt wird. Um dies zu ermöglichen, kann das fahrerlose Transportfahrzeug 1 zusätzlich einen Empfänger 4 eines globalen Navigationssatellitensystems umfassen. Die mit dem Empfänger 4 gesammelten Positionsdaten können der Regelungseinrichtung 3 zugeführt werden.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. das erfindungsgemäße fahrerlose Transportfahrzeug 1 ist eine Anpassung des Untergrunds einer Immobilie keine Voraussetzung für die Nutzung des fahrerlosen Transportfahrzeugs.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrerloses Transportfahrzeug
- 2
- Sensor
- 3
- Reglungseinrichtung
- 4
- Empfänger eines globalen Satellitennavigationssystems
- 5
- Fahrtrichtung
- 6
- Fahrzeughöhenrichtung
- 7
- Messdaten
- 8
- Rad, Antriebsstrang
- 9
- Untergrund
- 11
- Führungsgröße
- 12
- Regelabweichung
- 13
- Regler
- 14
- Stellgröße
- 15
- Auswerteeinheit
- 16
- Regelungsparameter; Kompensationsgröße
- 17
- Störgröße
- 18
- Regelstrecke
- 19
- Fahrzeugregelgröße
