DE68907999T2

DE68907999T2 - Automatische Fahrzeugsteuerung.

Info

Publication number: DE68907999T2
Application number: DE89304449T
Authority: DE
Inventors: Malcolm Thomas Roberts; Michael Philip Robins; Ian Edward Sharrott
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1988-05-13
Filing date: 1989-05-03
Publication date: 1993-11-11
Anticipated expiration: 2009-05-04
Also published as: GB2218538B; KR0123809B1; KR900018777A; EP0341889A2; GB8811441D0; JP2741402B2; ES2044104T3; EP0341889B1; IE891429L; EP0341889A3; IE64010B1; DE68907999D1; GB2218538A; JPH02103608A; US4979113A

Description

Die Erfindung betrifft die Steuerung automatisierter Fahrzeuge, die sich auf einem Gelände wie einer Fabrik oder einem Lagerhaus entsprechend den von einem Computer erzeugten Steuersignaien umher bewegen. Die Erfindung ist speziell tür Fahrzeuge relevant, die über Funk- oder andere Fernsteuerübertragungsmittel gesteuert werden und nicht auf Führungsleitungen oder Schienen zurückgreifen.
Unser GB Patent Nr. 2,143,395 offenbart ein derartiges System, in dem eine Anzahl von mobilen Transportwagen unter der Gesamtsteuerung einer Basisstation gesteuert und geleitet werden. Die Transportwagen werden dazu benutzt, Material zwischen einem Speicherbereich und einer Arbeitsstelle zu überführen. Fertiggestellte Werkstücke werden mittels einem der Transportwagen zur bedarfsweisen Entnahme und Verwendung zu einem Lagerbereich befördert. Die Basisstation weist jedem der Transportwagen über eine Kommunikationsleitung wie einen Funkübertragungsweg oder eine Infrarotübertragung Bestimmungsorte zu.
Jedes Fahrzeug ist imstande, seine eigene Position bezüglich jedweder Stelle innerhalb des Geländes oder Standortes zu bestimmen. Jedes Fahrzeug überwacht bei seinem Weg zu einem geforderten Bestimmungsort seine eigene Position und überträgt kontinuierlich seine Position zurück zur Basisstation, so daß die Basisstation die Transportwagenbewegungen so steuern kann, daß Kollisionen vermieden werden.
Typischerweise können der Speicherbereich, die Arbeitsstelle und der Lagerbereich jeweils eine große Anzahl von durch Gänge, entlang derer sich die Transportwagen bewegen müssen, in einzelne Sektionen unterteilte Buchten, Felder oder Abteilungen aufweisen.
Eine mögliche Lösung zur Vermeidung von Kollisionen zwischen Fahrzeugen in einem derartigen System besteht darin, daß der die Fahrzeuge steuernde Computer die Positionen von Zonen speichert, die zu einem Zeitpunkt nur von einem Fahrzeug belegt werden dürfen, und sicherstellt, daß falls ein Fahrzeug angewiesen wurde, sich in eine Zone zu bewegen, kein anderes Fahrzeug sich dieser Zone nähern oder in diese Zone eintreten kann. Es ist offensichtlich, daß ein derartiger Operationsmodus die Effizienz des Systems limitiert, da viel Zeit vergeudet werden kann, während die Fahrzeuge darauf warten, sich zu bewegen.
Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeugsteuersystem anzugeben, durch das eine derartige Wartezeit verkürzbar ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugführungssystems vorgesehen, welches eine Computereinrichtung umfaßt, um Signale zur Steuerung mehrerer Fahrzeuge zur Ausführung von Bewegungen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu erzeugen, wobei das Verfahren umfaßt die Eingabe von Daten, die Positionen von fiktiven oder imaginären Punkten auf dem Boden dieses Bereiches identifizieren, in die Computereinrichtung; die Eingabe einer Nachschlagetabelle, die Paare von solchen Punkten spezifiziert, zwischen denen Bewegungen des Fahrzeugs erforderlich sein können, und die spezifiziert, welche anderen dieser Bewegungen zwischen Paaren von Punkten als potentielle Ursache einer Kollision zwischen Fahrzeugen in Betracht gezogen werden müssen, wenn irgendeine spezielle Bewegung zu bewerkstelligen ist; und Veranlassen der Computereinrichtung, wenn eine Fahrzeugbewegung gefordert wird, aus der Tabelle zu ermitteln, welche andere Bewegung oder andere Bewegungen in Betracht zu ziehen sind, und zu ermitteln, ob irgendeine andere derartige Bewegung erwirkt oder vollzogen wird, und falls dies zutrifft, die geforderte Bewegung zu verhindern, und falls dies nicht zutrifft, die geforderte Fahrzeugbewegung zu initiieren.
Gemäß einein weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Fahrzeugsteuer- und Führungssystem vorgesehen, das eine Computereinrichtung aufweist zur Erzeugung von Signalen für die Steuerung mehrerer Fahrzeuge zur Ausführung von Bewegungen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs und so betriebswirksam, das sie Daten speichert, die Positionen fiktiver oder imaginärer Punkte auf dem Boden dieses Bereichs identifizieren; und eine Einrichtung, die durch einen Benutzer des Systems betätigbar ist, um in die Computereinrichtung eine Nachschlagetabelle einzugeben, die Paare von diesen Punkten spezifiziert, zwischen denen Bewegungen von Fahrzeugen erforderlich sein können, und spezifiziert, welche anderen dieser Bewegungen zwischen Paaren von Punkten als potentielle Ursachen für eine Kollision zwischen Fahrzeugen in Betracht zu ziehen sind, wenn irgendeine spezielle Bewegung zu bewerkstelligen ist; wobei der Computer so betriebswirksam ist, daß er, wenn eine Fahrzeugbewegung gefordert wird, aus der Nachschlagetabelle ermittelt, welche andere Bewegung oder Bewegungen in Betracht zu ziehen sind, und ermittelt, ob irgendeine andere solche Bewegung erwirkt oder vollzogen wird, und falls dies zutrifft, die geforderte Fahrzeugbewegung verhindert, und falls dies nicht zutrifft, die geforderte Fahrzeugbewegung initiiert.
Durch die Verwendung des Konzepts fiktiver Punkte und der Nachschlagetabelle können Fahrzeugbewegungen zwischen relativ dicht beabstandeten Punkten definiert werden und vorausgesetzt, daß gegenwärtig gerade kein Fahrzeug eine Bewegung zwischen zwei spezifischen Punkten ausführt, kann jedes beliebige Fahrzeug ohne Kollisionsgefahr angewiesen werden, sich zwischen diesen Punkten zu bewegen oder dicht an eine imaginäre, diese Punkte verbindende Linie heranzufahren oder diese zu kreuzen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhalber unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, in denen
Figur 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Fahr-Zeugsteuer- und Führungseinrichtung ist,
Figur 3 ein schematischer Plan eines Lagerhauses ist, in dem sich unter der Steuerung eines Computers geführte Fahrzeuge umher bewegen,
Figur 3 eine Region des Plans der Figur 2 in eingegrenztem Maßstab zeigt wobei Fahrzeugbewegungen dargestellt sind.
Figur 4 eine schematische Grundrißansicht zeigt, die Fahrzeugbewegungen an einer T-förmigen Kreuzung darstellt, und
Figur 5 das Einschleusen eines Fahrzeugs in eine Garage zeigt.
Gemäß Figur 1 umfaßt eine Steuereinheit 1 zum Steuern der Bewegung von Fahrzeugen wie den Fahrzeugen 2 und 3 auf dem Boden 4 eines Lagerhauses einen Computer 5, der Fahrzeugsteuersignale erzeugt, die einem Funksendegerät 6 zugeführt werden. Die Signale werden dazu benutzt eine Trägerwelle zu modulieren, die über eine Antenne 7 (einen Strahler) gesendet und von Antennen 8 und 9 an den Fahrzeugen 2 und 3 empfangen wird. Es werden dem Computer 5 Daten von einer Dateneingabeeinrichtung 10 zugeführt, die einen Funkempfänger enthält, welcher Positionsdaten von den Fahrzeugen 2 und 3 über einen Antenne 11 empfängt. Alternativ können die Daten durch andere Mittel, wie über Ultraschall- oder Laserübertragungseinrichtungen, übertragen werden. Die Dateneingabeeinrichtung kann auch Sensoren zur automatischen Abfühlung von Zuständen innerhalb des Lagerhauses umfassen, und es ist eine Tastatur 12 zur manuellen Dateneingabe vorgesehen.
Als Beispiel wird das Navigationssystem als ein im oben erwähnten GB Patent Nr. 2,143,395 beschriebenes System vorausgesetzt es ist jedoch einleuchtend, daß die vorliegende Erfindung gleichermaßen gut mit jedwedem anderen Navigationssystem verwendbar ist. Für Navigationszwecke sind im Lagerhaus dort, wo erforderlich, codierte retroreflektierende Ziele bzw. Targets 13 verteilt positioniert. Am Fahrzeug 2 bzw. 3 sind drehbare Laserscanner 14, 15 fixiert und das Navigationssystem ermittelt kontinuierlich aus Refleyionen von den codierten Zielen und mittels Triangulation die exakte Position jedes Fahrzeugs.
Die Figur 2 zeigt schematisch einen Plan eines Lagerhauses, das Speicher- oder Lagerbuchten bzw. -abteilungen 16 bis 22 jeweils mit Dock- oder Ladepunkten a bis d, an denen Waren ge- und entladen werden. zeigt. Die Abteilungen werden von Gängen 23 bis 29 aus erreicht. In der Vergangenheit wäre es erforderlich gewesen, sicherzustellen, daß zwei Fahrzeuge niemals gleichzeitig in einen Gang eintreten konnten.
In der vorliegenden Erfindung sind jedoch fiktive oder imaginäre "Plätze, Flächen oder Puffer" ("pads") an jeder Ladestelle definiert, indem ihre Koordinaten relativ zu einem Lagefestpunkt wie der Ecke 30 bestimmt werden. Diese Platzkoordinaten werden im Computer 5 gespeichert. Um Kollisionen zu vermeiden, gibt die Aufsichtsperson (der Supervisor) des Lagerhauses über die Tastatur 12 eine Nachschlagetabelle ein, die Platzdesignationen oder -bestimmungen an den Enden jeder Fahrzeugbewegung spezifiziert, die erforderlich sein könnte. Beispielsweise könnte ein Fahrzeug vom Ladepunkt (DP) 18d zum Punkt DP 17b fahren müssen und ein anderes Fahrzeug von DP 21 c nach DP 16b usw.. Die Aufsichtsperson gibt dann die Endplatzdesignationen für sämtliche der Bewegungen in die Tabelle ein, die mit jeder erforderlichen Bewegung eine solche Konfliktsituation ergeben könnten, daß eine Kollision auftreten könnte, wenn die Fahrzeuge die Bewegungen gleichzeitig ausführen sollten. Details eines Beispiels eines Ausschnitts aus einer solchen Tabelle werden weiter unten erläutert. Wenn die Dateneingabeeinrichtung 10 oder das Programm des Computers 5 eine Fahrzeugbewegung anweist, ermittelt der Computer aus der Nachschlagetabelle, welche anderen Bewegungen zu betrachten sind, und falls eine derartige andere Bewegung bereits gerade von einem Fahrzeug vollzogen wird, verhindert er die geforderte Bewegung, bis die konfliktdarstellende Bewegung abgeschlossen ist. Ist demgegenüber keine derartige konfliktdarstellende Bewegung im Ablauf begriffen, läßt er die geforderte Bewegung zu. Es wird infolgedessen deutlich, daß die Erfindung, statt Fahrzeugbewegungen zu nicht belegten Gängen einzuschränken, gleichzeitige Bewegungen in jedwedem Gang zuläßt vorausgesetzt, daß die Bewegungen nach der Spezifizierung durch die Nachschlagetabelle konfliktfreie Bewegungen sind. Hierdurch wird eine erheblich verbesserte Effizienz der Fahrzeugoperation erzielt.
Die Figur 3 zeigt eine Region 31 des Layouts der Figur 2 in größerem Detail, um die Ableitung der Nachschlagetabelle zu veranschaulichen. Bei Inbetrachtziehung von Fahrzeugbewegungen innerhalb dieser Region könnten in dieser Region eine Fahrzeugbewegung A von P 19b nach DP 16d, eine Bewegung B von DP 17c nach DP 16a, eine Bewegung C von DP 16d nach DP 17d, eine Bewegung D von DP 17d nach DP 18b und eine Bewegung E von DP 18a nach DP 18c (zusammen mit anderen Bewegungen, die zum Zwecke der Klarheit des Beispiels nicht detailliert werden) angefordert werden.
Die Aufsichtsperson würde die Endplatzdesignationen für diese Bewegungen in die Nachschlagetabelle eingeben und würde dann jede andere geforderte Bewegung abwägen, um zu ermitteln, ob eine Kollisionssituation auftreten könnte. Beispielsweise wäre bei Inbetrachtziehung der Bewegung A die einzige andere Bewegung, die eine Kollision hervorrufen könnte, die Bewegung B. Die Bewegung C könnte mit den Bewegungen A und D in Konflikt geraten, während die Bewegung D in Konflikt mit den Bewegungen C und E und möglicherweise mit der Bewegung B abhängig von der Breite der Fahrzeuge und dem Abstand zwischen den Platzpositionen für benachbarte Ladestellen beraten könnte. Die Nachschlagetabelle würde daher wie folgt aufgebaut: Geforderte Bewegung Endplatz-Designation für Ladestellen KonfliktBewegung Engplatz-Designationen für Ladestellen und so weiter
Das "Platzkonzept" könnte erweitert werden, um die Koordinaten von Punkten zu beachten und mit einzubeziehen, die ein Fahrzeug, ohne anzuhalten, durchfahren soll. Derartige Punkte könnten designierte Punkte entlang jeglicher erforderlicher Fahrzeugroute sein, wie in Figur 4 gezeigt ist. In diesem Fall soll ein einen Anhänger 33 ziehendes Fahrzeug 32 entlang eines Gangs 34 zu einer T-förmigen Kreuzung fahren und dann nach links in einen Gang 35 einbiegen. Infolge der Gesamtlänge des mit dem Anhänger kombinierten Fahrzeugs muß das Fahrzeug bei seiner Linkskurve ausschwenken und der Computer veranlaßt das Fahrzeug, von einer geraden Linie entlang eines durch Punkte wie die Punkte 36 bis 42 definierten Weges abzuweichen, deren Koordinaten dem Computer bekannt sind. Ein Fahrzeug 43 könnte längs des Gangs 35 in entgegengesetzter Richtung fahren und es könnte falls man beide Fahrzeuge weiterfahren läßt, am oder in der Nähe des Punktes 40 eine Kollision auftreten. Fall längs des Weges vom Fahrzeug 43 Punkte 44 und 45 gerade außerhalb des potentiellen Kollisionsbereichs designiert sind, kann der Computer sicherstellen, daß sich das Fahrzeug 43, falls das Fahrzeug 32 und der Anhänger 33 sich zwischen den Punkten 36 und 42 bewegen, nicht zwischen den Punkten 44 und 45 bewegen kann - und umgekehrt. Es könnte ein weiterer Satz von Punkten 46 bis 50 entlang eines Weges geringerer Abweichung zur Ausnutzung bei Fahrt des Fahrzeuges 32 ohne den Anhänger designiert werden.
In ähnlicher Weise könnte ein Fahrzeug unter Verwendung des 'Punkte"konzepts mit korrektem Steuerkurs in eine Dock- oder Ladestelle geleitet werden. Figur 5 zeigt einen Lade- oder Abstellplatz 51 wie beispielsweise eine Garage, in die ein Fahrzeug 52 von einer Ladestelle 53 zu bewegen ist. Das Fahrzeug muß exakt innerhalb der Toreinfahrt und unter dem richtigen Winkel zur Vermeidung von Kollisionen mit den Garagenwänden in die Garage einfahren. Entlang des erforderlichen Weges für eine richtige Einfahrt des Fahrzeugs sind Punkte 54 bis 56 designiert. Das Navigationssystem des Fahrzeugs wird vom Computer angewiesen, das Fahrzeug vom Punkt 54 mit dem erforderlichen Steuerkurs zur Erreichung des Punktes 55 zu lenken. Der anschließend zu verfolgende Weg, um das Fahrzeug auf den richtigen Steuerkurs für die Einfahrt in die Garage entlang eines Wegs 57 zu bringen, wird durch eine Splining-Operation abgeleitet.
Alternative Sätze von "Plätzen" können entlang jedweder speziellen Route überlagert werden, um die Länge und/oder Breite des zu bewegenden Fahrzeugs zu berücksichtigen, wobei verschiedene Sätze unterschiedlichen Fahrzeugtypen zugeordnet werden. Beispielsweise könnte ein Satz einem einen Hänger schleppenden Fahrzeug zugeordnet werden und ein weiterer Satz einem Fahrzeug ohne Hänger.
Falls irgendeine neue Bewegung zwischen Plätzen und/oder Punkten erforderlich ist können von der Überwachungsperson jederzeit die Daten zur Bewerkstelligung einer solchen Bewegung und die sich auf potentielle Kollisionsbewegungen beziehenden Daten leicht zur Nachschlagetabelle hinzugefügt werden.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugführungssystems, welches eine Computereinrichtung (5) umfaßt, um Signale zur Steuerung mehrerer Fahrzeuge (2, 3) zur Ausführung von Bewegungen innerhalb eines vorbesti=ten Bereichs (4) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß in die Computereinrichtung Daten eingegeben werden, die Positionen von fiktiven Punkten (16-22; 1-d) auf dem Boden dieses Bereichs identifizieren; daß eine Nachschlagetabelle eingegeben wird, die Paare von derartigen Punkten spezifiziert, zwischen denen Bewegungen der Fahrzeuge erforderlich sein können, und die spezifiziert, welche anderen dieser Bewegungen zwischen Paaren von Punkten als potentielle Ursachen einer Kollision zwischen Fahrzeugen in Betracht gezogen werden müssen, wenn irgendeine spezielle Bewegung zu bewerkstelligen ist; und daß, wenn eine Fahrzeugbewegung gefordert wird, die Computereinrichtung dazu veranlaßt wird, aus der Tabelle zu ermitteln, welche andere Bewegung oder anderen Bewegungen in Betracht gezogen werden müssen, und zu ermitteln, ob irgendeine derartige andere Bewegung erwirkt wird, und falls dies zutrifft, die geforderte Fahre zeugbewegung zu verhindern, und falls dies nicht zutrifft, die geforderte Fahrzeugbewegung zu initiieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koordinaten von Zwischenpunkten (36-42) entlang eines durch ein Fahrzeug (32) bei einer Bewegung zwischen diesem Punktpaar zu steuernden Weges gespeichert werden; und daß, wenn ein Fahrzeug sich entlang dieses Weges bewegt, eine Bewegung eines weiteren Fahrzeuges (43) entlang eines Weges (44, 45) angrenzend an diese Zwischenpunkte durch die Computereinrichtung (5) verhindert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweilige Sätze von diesen Koordinaten von Zwischenpunkten für unterschiedliche Wege zwischen diesem Punktpaar gespeichert werden; und daß ein spezieller Satz abhängig von den Dimensionen des speziellen zu steuernden Fahrzeugs selektiert wird.

4. Fahrzeugsteuerungs- und Führungssystem, gekennzeichnet durch eine Computereinrichtung (5) zum Erzeugen von Signalen zur Steuerung mehrerer Fahrzeuge (2, 3) zur Ausführung von Bewegungen innerhalb eines vorbestlmmten Bereichs (4) und so betriebswirksam, daß sie Daten speichert,die Positionen von fiktiven Punkten (16-22; a-d) auf dem Boden dieses Bereichs speichert; und eine Einrichtung (12), die durch einen Benutzer des Systems betätigbar ist, um in die Computereinrichtung eine Nachschlagetabelle einzugeben, die Paare von diesen Punkten spezifiziert, zwischen denen Bewegungen von Fahrzeugen erforderlich sein können, und die spezifiziert, welche anderen dieser Bewegungen zwischen Punktpaaren als potentielle Ursachen einer Kollision zwischen Fahrzeugen in Betracht gezogen werden müssen, wenn irgendeine spezielle Bewegung zu bewerkstelligen ist; wobei der Computer, wenn eine Fahrzeugbewegung gefordert wird, so betriebswirksam ist, daß er aus der Nachschlagetabelle ermittelt, welche andere Bewegung oder Bewegungen in Betracht gezogen werden müssen, und daß er ermittelt, ob irgendeine derartige andere Bewegung erwirkt wird, und falls dies zutrifft, die geforderte Fahrzeugbewegung verhindert, und falls dies nicht zutrifft, die geforderte Fahrzeugbewegung initiiert.