DE68928565T2

DE68928565T2 - Methode zur Steuerung der Bewegungen eines mobilen Roboters in einer Fabrik mit mehreren Kurs-Knotenpunkten

Info

Publication number: DE68928565T2
Application number: DE68928565T
Authority: DE
Inventors: Thomas J Doty; Haradon J Rice; David F Summerville; Martin A Wand; John P Williston
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1989-10-30
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2009-10-31
Also published as: EP0367527A3; EP0367527B1; JPH02244207A; EP0367527A2; US5280431A; DE68928565D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf Führungs- und Steuerverfahren für Systeme automatisch geführter Fahrzeuge (AGV), wie z. B. mobiler Roboter, und insbesondere auf Verfahren zum Lenken eines AGV, um dieses mit einer bestimmten Geschwindigkeit und einem bestimmten Winkel (von einem festen Ort zu einem weiteren) zu bewegen, auf Verfahren, die ermöglichen, daß zwei oder mehr AGVs Wege ohne Konflikt kreuzen, auf Verfahren, die die bordeigene Steuerung eines Lenk- und Antriebsmechanismus eines AGV bewerkstelligt, und auf Verfahren zum Prüfen, Koordinieren und Austauschen der Differenz zwischen der absoluten Position und der berechneten Position des AGV.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Herkömmliche automatisch geführte Fahrzeuge, wie z. B. diejenigen, die verwendet werden, um Materialien in Lagerhäusern und Fabriken zu bewegen, weisen eine minimale Punkt-zu-Punkt- Bewegungssteuerung auf. Die meisten solcher Systeme verwenden AGVs, die einer festen Leitspur folgen, üblicherweise entweder einem Hochfrequenz-Sendeantennendraht, der im Fabrikboden versenkt ist, einem auf den Boden aufgemalten reflektierenden Streifen oder einem auf den Boden aufgeklebten reflektierenden Band. Solche Verfahren sind in den US-Patenten 45300056, 4554724, 4562653, 4593238 und 4593239 beschrieben. Alle diese Schemen begrenzen zweckmäßigerweise die Bewegungsfreiheit der einzelnen AGVs, indem die AGVs gezwungen werden, einem physikalisch festgelegten Weg zu folgen.
Die meisten solcher Systeme verlassen sich auf die fahrzeugeigene Annäherungsdetektion, wie z. B. mittels aktiver Stoßfänger oder Ultraschallsensoren, um Kollisionen mit anderen AGVs, unbewegten Objekten oder Personal zu vermeiden. In solchen Systemen können sich die AGVs ferner nur in einer Richtung längs der Spur bewegen.
Solche Systeme, wie sie im Stand der Technik beschrieben sind, erreichen eine wahre Punkt-zu-Punkt-Bewegung durch Implementieren von Steuerschemen, die ermöglichen, daß sich mehrere AGVs ohne Kollisionen oder übermäßige Staus gleichzeitig auf denselben Wegen befinden, und durch Verwenden frei beweglicher AGVs mit programmierbaren bidirektionalen Wegen. Diese neuen Verfahren maximieren den Freiheitsgrad der AGV- Bewegung. Das Steuerschema implementiert ein Schema der "statischen" Kollisionsvermeidung für AGV-Systeme. Das Verfahren verwendet im wesentlichen ein auf Regeln basierendes Computerprogramm zum Untersuchen der in der US-Anmeldung mit der laufenden Nr. 771,397 ausgeführten "abgebildeten Umgebung" und zum Liefern von nur denjenigen Wegen, die als "für AGVs befahrbar" ermittelt worden sind, an eine Zentraldatenbank, aus der ein weiteres Zuteilungsprogramm die erforderlichen Daten ziehen kann, um AGVs im System von einem Punkt zu einem weiteren zu bewegen, ohne zu versuchen, zwei AGVs gleichzeitig auf demselben Ort zu plazieren.
Die EP-A-0 213 939 beschreibt die Verwendung eines Satzes von Regeln, die die Beziehung zwischen der Zeiteinteilung der AGVs definiert, um deren Ankunft und Abfahrt an den Knoten zu steuern, um Konflikte zu vermeiden. Diese Regeln werden implementiert durch die Steuer- und Navigationsschaltungen, die den AGVs Befehle liefern, ob sie vorrücken können oder ob sie warten müssen, um einem weiteren AGV das Vorrücken zu ermöglichen.
Die WO 88/04081 beschreibt ein Roboterfahrzeugsystem, bei dem ein Fahrzeug seinen Weg durch einen Kurs unter Verwendung der Koppelnavigation findet, mit einer Korrektur durch die Verwendung von Baken. Die Fahrzeuge operieren autonom und enthalten Eindringling- und Hindernisvermeidungssysteme, um ihnen zu ermöglichen, einem gespeicherten Kurs ohne Kollision zu folgen.
Wichtige Nachteile des Standes der Technik sind: er ist entweder auf geschlossene Pfade, eine unidirektionale Bewegung, auf das Fehlen der externen Steuerung der AGV-Bewegung oder auf die "statische" Kollisionsvermeidung beschränkt (d. h. Wegplanung im Gegensatz zur Wegüberwachung).
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren geschaffen zum Leiten eines bestimmten von mehreren automatisch geführten Fahrzeugen (AGV) längs eines Netzes miteinander verbundener Wege, die an Knotenpunkten beginnen, enden und Knotenpunkte enthalten, wobei das Verfahren enthält;
das Erzeugen einer Aufzeichnung einer von dem bestimmten AGV zu verfolgenden Route in Form von Wegabschnitten, die an einem Knoten beginnen und am nächsten Knoten enden,
das Ableiten einer Anzeige der Position des bestimmten AGV,
das Erzeugen einer Anzeige für jeden Knoten, ob er frei oder besetzt ist,
das Erzeugen einer Liste von Knoten für das bestimmte AGV, die den Knoten enthält, an dem sich das bestimmte AGV im Augenblick befindet, und wenigstens einige der Knoten längs der aufgezeichneten Route, die das bestimmte AGV aufsuchen wird, einschließlich der Prüfung, ob der jeweilige Knoten in der Liste frei ist, bevor er in die Liste aufgenommen wird, sowie der Markierung jedes Knotens in der Liste als besetzt, nachdem er in die Liste aufgenommen worden ist,
Übertragen der Liste von Knoten zu dem bestimmten AGV und Veranlassen desselben, längs der aufgezeichneten Route durch die Knotenpunkte vorzurücken.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System geschaffen zum Leiten mehrerer automatisch geführter Fahrzeuge (AGVs) längs eines Netzes verbundener Wege, die an Knotenpunkten beginnen, enden und die Knotenpunkte enthalten, wobei das System enthält:
eine Steuervorrichtung mit Mitteln, die für jedes AGV eine Aufzeichnung einer von dem AGV zu verfolgenden Route in Form von Wegabschnitten speichert, die an einem Knotenpunkt beginnen und am nächsten Knotenpunkt enden,
ein Mittel zum Ableiten und Speichern der Positionen der AGVs,
ein Mittel zum Aufzeichnen einer Anzeige für jeden Knoten, ob er frei oder besetzt ist, und
ein Mittel zum Erzeugen einer Liste von Knotenpunkten für jedes AGV, die den Knotenpunkt, an dem sich das AGV gerade befindet, und wenigstens einige der Knotenpunkte längs der aufgezeichneten Route enthält, die das bestimmte AGV aufsuchen wird, wobei das Erzeugen die Prüfung umfaßt, ob jeder Knotenpunkt in der Liste frei ist, bevor er in die Liste aufgenommen wird, und das Markieren jedes Knotenpunkts in der Liste als besetzt, nachdem er in die Liste aufgenommen worden ist, und
ein Mittel zum Übertragen der erzeugten Liste zu dem bestimmten AGV, und
Mittel in jedem AGV, die in Abhängigkeit von der zu ihm übertragenen Liste von Knotenpunkten eine Route durch die Knotenpunkte in der Liste in ihrer Reihenfolge verfolgen.
Die hier beschriebene Ausführungsform der Erfindung schafft die Mittel, mit denen die frei beweglichen AGVs halb autonom operieren; d. h. die Erfindung enthält sowohl AGV-Ebene- Programme (unabhängige) und System-Ebene-Steuerprogramme (gemeinsam genutzt). Diese Programme bewerkstelligen die Lenkwinkel- und Fahrgeschwindigkeitssteuerung für ein gegebenes AGV an jedem Knoten auf seinem Weg.
Die Erfindung ist eine Ergänzung zu dem Steuerschema, das in der US-Patentanmeldung mit der laufenden Nr. 771,397 ausgeführt ist, bei dem eine externe Systemexekutive die Aufgaben mehrerer, unabhängig laufender, computergesteuerter Steuerprogramme koordiniert, welche eine Kommunikationssteuerungs- Task, eine Zentraldatenbank, bordeigene Fahrzeugsteuerungs- Tasks, eine AGV-Leit-Task, eine AGV-Einteilungs-Task sowie eine Sichtnavigationssystem-Task enthält, um Fabrikbodenpositionsinformations-Aktualisierungen den frei beweglichen mobilen Roboter-AGVs zuzuführen, die eine bordeigene Koppelnavigation enthalten. Bei den TI-Systemen fahren die AGVs innerhalb programmierbarer Wege. Die AGVs sind omnidirektional und können sich auf der Stelle drehen; d. h. sie besitzen einen Nullwendekreis und können sich mit der gleichen Steuerung in eine beliebige Richtung bewegen. Dieses Schema erlaubt den AGVs, in einem minimalen Raum zu operieren, jedoch gleichzeitig ein Fabriklayout mit maximaler Effizienz zu bedienen. Da ferner der Weg nicht physikalisch auf dem Boden festgelegt ist und das externe Steuerschema die individuellen AGVs separat identifizieren kann, können die AGVs mit oder ohne Anhalten einander in jeder Richtung passieren.
Die von den TI-Systemen angebotenen Verbesserungen erzeugen das zusätzliche Steuerproblem, daß einige Mittel erforderlich sind, um die AGVs in einer kontinuierlich veränderlichen Umgebung zu überwachen (für das Steuersystem scheinen sich das AGV und seine unmittelbare Umgebung zu verändern, wenn sich das AGV bezüglich der Fabrik bewegt). Die Erfindung schafft diese Mittel durch Implementieren einer knotenweisen Überprüfung eines Vorrückens des AGVs und der Position, durch Implementieren einer knotenweisen Überprüfung einer Integrität des AGV-Weges (d. h. durch Überprüfen, ob jeder Knoten in der Reihenfolge ein geeigneter Ort für ein gegebenes AGV ist), und durch Implementieren eines bordeigenen Steuerprogramms, das die gemessene AGV-Position mit seiner Position gemäß der bordeigenen Koppelnavigation korreliert. Das bordeigene Steuerprogramm der Erfindung schafft ferner das Mittel zum Verarbeiten von Nachrichten von der stationären Steuervorrichtung des Systems, was sicherstellt, daß die halbautonomen AGVs ein Teil eines Regelsystems sind (jedes AGV reagiert nur auf Nachrichten, die für es selbst und nicht für andere AGVs bestimmt sind).

[Aufgabe der Erfindung] In der Beschreibung der Erfindung verwendete Ausdrücke

Die Erfindung arbeitet als Teil eines Gesamtsteuerschemas, das den zulässigen Fahrweg für ein AGV als eine Serie von Wegabschnitten durch oder zwischen möglichen Zielpunkten (Knoten genannt), die auf dem Fabrikboden definiert sind, definiert. Die AGVs können sich zu oder über einen beliebigen dieser Knoten bewegen und diese in einer vorgegebenen Reihenfolge erreichen, entsprechend den "Fahrregeln", die von einem Leitprogramm verwendet werden.
Die Erfindung stellt die Komponenten auf der unteren Ebene eines solchen Systems dar:
- die Erfindung prüft, ob ein AGV seine Position erreicht hat;
- die Erfindung prüft, ob zusätzliche Knoten für das AGV verfügbar sind;
- die Erfindung ermittelt den Winkel und die Geschwindigkeit des AGV für eine Bewegung zum nächsten Knoten;
- die Erfindung teilt (dem AGV) die Notwendigkeit für eine Bewegung zu einem weiteren Knoten mit;
- die Erfindung weist Knoten einem bestimmten AGV zu;
- die Erfindung gibt Knoten von einem bestimmten AGV frei oder "hebt die Zuweisung auf";
- die Erfindung tastet die Systemkommunikationsverbindung ab auf der Suche nach Nachrichten, die für ein bestimmtes AGV bestimmt sind;
- die Erfindung liest die Position des AGV aus dem bordeigenen Koppelnavigations-System;
- die Erfindung aktualisiert eine AGV-Position unter Verwendung der Daten von einem Sichtnavigationssystem;
- die Erfindung benachrichtigt die Systemsteuervorrichtung, daß eine AGV-Bewegungsanweisung abgeschlossen ist, und aktualisiert die AGV-Positionsaufzeichnung der Systemsteuervorrichtung.
Die folgenden Beschreibungen der Erfindung enthalten mehrere Schlüsselausdrücke, die umfassen: Fabrikkarte, Knoten, Weg, Wegabschnitte, Speicher, Fenster sowie AGV.
Es wird angenommen, daß die physikalische Arbeitsumgebung der Erfindung eine Fabrik ist. Ein AGV ist ein automatisch geführtes Fahrzeug. Wenn das AGV-Steuersystem in der Fabrik installiert ist, wählen die Bedienungspersonen des Systems eine willkürliche physikalische Marke als "Fabrikursprung" aus. Unter Verwendung von Maßbändern oder einer Vermessungsausrichtung wird der Ort jeder Maschine, jedes Knotens und jeder Fernsehkamera des externen Sichtnavigationssystems ermittelt und anschließend als "Fabrikkarte" in die externe Systemcomputerdatenbank eingetragen. Die Fabrikkarte und ihre Informationen über die Orte der Knoten ist in einer Zentralcomputerdatenbank gespeichert, die jeden der unabhängig operierenden Steuerprogramme zugänglich ist, von denen die Erfindung ein Teil ist. Ein Knoten ist ein spezieller Ort (in Fabrikboden-Koordinaten) in der Fabrik. Die Fabrikboden- Koordinaten sind Positionen in kartesischen Koordinaten, unter Verwendung des Fabrikursprungs als Punkt (0,0).
Für jede zu bedienende Maschine, für jeden Ort in der Fabrik, an dem ein AGV geparkt werden kann (Wartungsbereiche, Batterieladebereiche und dergleichen), und für jeden Punkt in der Fabrik, an dem die AGVs häufig abbiegen oder wenden müssen, wird ein Knoten definiert. Wenn ein Knoten definiert wird, wird er ferner mit der externen Sichtnavigationssystemkamera identifiziert, die ihn "sehen" kann.
Wegabschnitte verbinden diese Knoten paarweise. Ein Wegabschnitt besteht z. B. aus einem Startknoten, einem Endknoten und dem gesamten "freien" (d. h. nicht zugewiesenen) Raum dazwischen. Statt ein AGV so zu leiten, daß es von einem Knoten zu einem weiteren fährt, "reserviert" die externe Systemsteuervorrichtung für das AGV die Wegabschnitte, die die zwei Knoten verbinden. Sie tut dies unter Verwendung der Regelzusammenstellungsroutinen, um die Knotenliste von einer zentralen, gemeinsam genutzten Datenbank in eine Gruppe von mittels Regeln definierten Wegabschnitten zu transformieren, und indem sie anschließend diese Abschnitte in einem Bereich ihrer Datenbank speichert, der als endgültige Wegtabelle bezeichnet wird.
Die physikalische Steuerung wird von einer Kombination aus einem unabhängig operierenden Sichtnavigationssystem, das periodisch über die Orte der AGVs berichtet, wenn sich diese zwischen den Knoten bewegen, und mehreren (eines für jedes AGV) unabhängig operierenden, bordeigenen Steuerprogrammen geleistet, die eine Koppelnavigations-Software enthalten. Die Positionsaktualisierungen werden in einem Bereich des Speichers des Steuercomputers aufgezeichnet und werden ferner zum bordeigenen Steuervorrichtungsspeicher des entsprechenden AGV gesendet. Die absoluten Positionsdaten für die Koppelnavigations-Software werden vom Lenk- und Antriebsmechanismus in den AGVs erzeugt und mit den AGV-Positionen verglichen, die vom Sichtnavigationssystem geliefert werden.
Die Effektivität dieses integrierten Schemas beruht auf der Fähigkeit des Systems, die Fabrikumgebung und die AGV-Population im Computerspeicher zu "modellieren". Diese Technik ermöglicht den AGV-Steuervorrichtungen und dem zentralen Steuersystem, zu einem beliebigen Zeitpunkt den Ort jedes AGV zu ermitteln. Dies sorgt für eine statische Kollisionsvermeidung. Das heißt, die Programme können Kollisionen verhindern, indem die AGVs nur zu bekanntermaßen "sicheren" Positionen geleitet werden, nämlich den Knoten, die durch die Regeln des Systems als frei von Hindernissen oder anderen AGVs ermittelt worden sind.
Es ist sowohl eine dynamische als auch eine statische Steuerung erforderlich, da die verschiedenen Steuerprogramme in den stationären und mobilen Steuervorrichtungen als "intelligent" betrachtet werden können. In diesem Fall bedeutet "intelligent", daß die Steuerprogramme fähig sind, gleichzeitig und unabhängig zu operieren, sowie dynamisch verschiedene Operationsparameter zu ermitteln und darauf zu reagieren. Das Betriebssystem für die Systemexekutive ist ein Echtzeit-Multitasking-Programm. Diese Eigenschaften erlauben den verschiedenen Teilen des Steuersystems, unabhängig zu wirken. Das Zentraldatenbank-Konzept ergänzt die Fähigkeit für die unabhängige Task, auf Informationen von anderen Tasks zuzugreifen. Die Wirkung hiervon ist, sowohl die Steuerung (durch die Hierarchie) als auch die Autonomie zu maximieren. Daher muß jede unabhängige Task fähig sein, sich selbst zu steuern und mit dem verteilten Steuersystem autonom in Wechselwirkung zu treten.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Zeichnung, die eine typische Ausführungsform der Erfindung zeigt: ein auf einem AGV montierter Roboter, der in einer "Fabrik" operiert, die aus mehreren separaten Maschinen und einem Netz von Knoten zwischen den Maschinen besteht, die durch Wegabschnitte verbunden sind.
Fig. 2 ist eine Zeichnung, die die Computer-Hardware und Software zeigt, die erforderlich sind, um ein solches System, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, zu steuern.
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, das die Operation des (stationären) AGV-Routensteuerprogramms der Systemebene für das in den Fig. 1 und 2 gezeigte System zeigt.
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das zeigt, wie das stationäre Exekutivprogramm der Systemebene für das in den Fig. 1 und 2 gezeigte System mit den mobilen Steuerprogrammen der AGV- Ebene über drahtlose Infrarot-Kommunikationssysteme und den Systemebenen-Nachrichtenschalter (Kommunikationssteuervorrichtung) in Wechselwirkung tritt.
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das den Steuerungsprozeß der AGV-Ebene zeigt.

[Beispiele] Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Bei den TI-Systemen kann sich ein AGV auf mehr als einem Weg von einem Punkt zu irgendeinem anderen Punkt bewegen. Es können bis zu sechs AGVs unabhängig und gleichzeitig im selben Bereich operieren. Obwohl für die AGVs spezielle Wege definiert (und reserviert) sind, können die AGVs ferner gelegentlich die Wege verlassen und mit Hindernissen kollidieren. Diese Eigenschaften machen es erforderlich, ein Mittel zum kontinuierlichen Überwachen des AGV-Ortes vorzusehen. Wenn die AGVs sich längs eines Weges bewegen, tritt ein bestimmtes Maß an Abweichung vom Weg auf. Die in den verwandten Anmeldungen beschriebenen TI-Systeme berücksichtigen und kontrollieren diese Abweichung. Die Steuersysteme setzen die AGVs in Beziehung zu einer "Fabrikkarte", die als eine Liste von Knoten betrachtet werden kann. Dieses Verfahren der Steuerung erfordert zwei unabhängige Mechanismen:
- ein Steuerprogramm auf Systemebene, das mit irgendeinem oder allen AGVs in einem gegebenen Bereich der Fabrik kommunizieren kann;
- ein Steuerprogramm auf AGV-Ebene, das innerhalb eines einzelnen AGV operiert.
Diese Steuerprogramme müssen fähig sein, nicht nur miteinander, sondern auch mit System-Ausfallsicherungsprogrammen zu kommunizieren.
Eine separate, unabhängige Software-Task überwacht die Bewegungen jedes AGV im System und ermittelt, wo sich jedes AGV (in Fabrikkoordinaten) aufhält. Diese Task ist ein Sichtnavigationssystem, das enthält:
- abwärts gerichtete Fernsehkameras zum Überwachen von Baken auf den AGVs,
- ein Bildverarbeitungssystem zum Extrahieren der Fabrikkoordinaten aus den Bildern der Baken,
- ein Kommunikations-Teilsystem zum Senden periodischer Positionsaktualisierungen zu den AGVs im System.
Fig. 1 zeigt eine typische Ausführungsform, in der sich ein mobiles Roboter-AGV (1) frei zwischen Maschinen, wie z. B. 3 und 5, bewegen kann, indem es von einem Knoten, wie z. B. 2, über einen weiteren, wie z. B. 4, vorrückt und an einem weiteren Knoten, wie z. B. 6, anhält. Das AGV und sein stationärer Steuercomputer enthalten eine mechanische, elektromechanische und elektronische Hardware, wie z. B. diejenige, die in Fig. 2 mit den Bezugszeichen 11 bis 20 bezeichnet ist. Diese Hardware wird von einem System von Computerprogrammen gesteuert, die in Fig. 2 mit den Bezugszeichen 21 bis 33 bezeichnet sind. Jedes der in Fig. 2 gezeigten Programme ist eine unabhängig ausgeführte Task, die ihren eigenen Satz spezieller Routinen umfaßt. Die Tasks 22 bis 24 und 30, 31 sowie 33 sind identisch, wobei jede von diesen für ein anderes AGV im System reserviert ist. Die Hardware für ein AGV ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnet. Im System gibt es eine Kopie des Elements 16 für jedes AGV. Wie mit der Software in Fig. 2 gezeigt, befinden sich einige Programme in den stationären Systemkomponenten, während sich andere Programme in den AGVs befinden. Zum Beispiel läuft die in Fig. 2 mit 33 bezeichnete Fahrzeuganwendungs-Task #1 kontinuierlich in der mit 16 bezeichneten Fahrzeugsteuervorrichtung. Das Programm 33 steuert die Lenk- und Antriebsservosysteme und -motoren für das Fahrzeug Nr. 1 und steuert ferner solche Nicht-Servo-Funktionen wie z. B. die Sicherheitsverbindungen, Navigationsbaken, ein Kommunikationsmodem und bestimmte optionale Elemente (z. B. Materialübertragungsmechanismen, MTMs genannt).
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist eine typische Sequenz von Operationen eine Systemebenen-Anweisung zum Bewegen des AGV 1 von der Maschine 3 am Knoten 2 zur Maschine 5 am Knoten 6. (In der Praxis wären viele dazwischenliegende Knoten vorhanden, jedoch sind diese in der Fig. 1 und in dieser Beschreibung weggelassen, um eine unnötige Wiederholung der Beschreibung zu vermeiden.) Als Antwort auf eine von einer Bedienungsperson eingegebenen Anweisung oder auf ein Signal von einer automatisierten Maschine (3), wie z. B. einer Metallwalzmaschine, veranlaßt die Systemsteuerungs-Task (Fig. 2, 32), die in einem Computer in der festen (stationären) Basisstation läuft, das Senden einer Nachricht zum AGV 1 über die Nachrichtenschalter-Task (Fig. 2, 21), die ebenfalls in der festen (stationären) Basisstation läuft. Die Nachricht enthält einen codierten AGV-Identifizierer, so daß nur das entsprechende AGV auf die Nachricht antwortet. Dies schafft ein Element der Sicherheit und der genauen Operation in Mehr- AGV-Systemen. Die Nachricht wird über ein stationäres, drahtloses Infrarot-Kommunikationssystem übertragen. Die Nachricht wird von einem ähnlichen Infrarot-System an Bord des AGV empfangen und an den Steuerungscomputer des AGV weitergeleitet. Die kontinuierlich laufende Fahrzeug-Anwendungs-Task (Fig. 2, z. B. 33) interpretiert die Nachricht und ergreift eine geeignete Maßnahme, wie in der folgenden Beschreibung der Fig. 5 ausgeführt ist. Wie in der Beschreibung der Fig. 5 erwähnt, muß die Fahrzeuganwendungs-Task eine geeignete Trajektone ermitteln, um den "nächsten Knoten" zu erreichen.
Wie in Fig. 1 gezeigt, kann das AGV als nächstes entweder zum Knoten 4 oder zum Knoten 10 geleitet werden. Eine AGV-Leit- Task und eine Zuteilungs-Task, die kontinuierlich im Systemsteuerungscomputer in der festen Basisstation laufen, ermitteln, wie in der anhängigen Anmeldung TI-11104 ausgeführt ist, welcher Knoten besser geeignet ist. Diese Ermittlung hängt davon ab, welcher Knoten für die Benutzung durch ein weiteres AGV reserviert ist, ob das Durchlaufen eines Knotens eine kürzere Gesamtfahrzeit für das AGV ergibt, oder von beidem. In jedem Fall berechnet die Fahrzeuganwendungs-Task des AGV (33 in Fig. 2), die im bordeigenen Fahrzeugsteuerungscomputer (16 in Fig. 2) läuft, die geeignete Trajektone, sobald die Ermittlung durchgeführt ist. Die Leit-Task, die in der festen Basisstations-Systemsteuervorrichtung 20 läuft, erstellt einen Wegabschnitt zwischen den Knoten 2 und 4 und gibt eine Bewegungsanweisung an das AGV 1 aus. Diese Sequenz von Ereignissen ist in Fig. 3 skizziert und in der Beschreibung der Fig. 3 genauer erläutert, die beschreibt, wie die Erfindung ein AGV von einem Punkt zu einem weiteren leitet.
Die Fahrzeuganwendungs-Task interpretiert wiederum die Anweisung und setzt das AGV in Richtung zum Knoten 4 in Bewegung. Da das bordeigene AGV-Steuerprogramm kontinuierlich läuft, werden die Position und die Trajektone des AGV kontinuierlich aktualisiert. Während sich das AGV längs des Wegabschnittes bewegt, überwacht die externe stationäre Sichtnavigations-Task (die im Sichtsteuerungscomputer (Fig. 1, 19) läuft) das Vorrücken des AGV und stellt periodisch gemessene Positions- und Orientierungsaktualisierungen über die Nachrichtenschalter-Task 21 zur Verfügung, die im Kommunikationssteuerungscomputer 13 läuft, wie in der anhängigen Anmeldung TI-12757 ausgeführt ist.
Somit bewegt sich das AGV unter servoähnlicher Regelung im geschlossenen Regelkreis vom Knoten 2 zum Knoten 4. Wenn das AGV den Knoten 4 erreicht, erhält die bordeigene AGV- Steuerungs-Task Daten für den nächsten Wegabschnitt (vom Knoten 4 zum Knoten 6) aus der Datenbank für dieses AGV (die Knotenliste). Wie beim ersten Wegabschnitt koordinieren die verschiedenen Steuer-Tasks in der festen Basisstation und im mobilen AGV die Bewegung des AGV. Bei Ankunft am Knoten 6 bewirkt die AGV-Steuer-Task der Systemebene, die in Fig. 4 skizziert ist und in der Beschreibung der Fig. 4 genauer erläutert ist (die beschreibt, wie die Erfindung die Kommunikation zwischen den stationären und mobilen Programmen bewerkstelligt), das Einleiten solcher Unterstützungsoptionen (Fig. 4, 403), die erforderlich sind, um die Anforderungen der speziellen Anwendung zu befriedigen. Diese Anforderungen können Anweisungen zum Verwenden eines bordeigenen Robotermanipulators sein, um eine Last vom AGV zur Maschine (5) zu bewegen, oder eine andere Materialübertragung, wie sie in der Anwendung als Unterstützungsoption oder als Optionen programmiert sein können.

Programmübersicht

Das bordeigene Steuerprogramm der AGV-Ebene der Erfindung führt die erforderlichen Berechnungen durch, um das AGV zwischen zwei Knoten auf einem Weg zu halten. Die stationären Steuerprogramme der Systemebene der Erfindung erstellen die notwendige "Knotenliste" oder die Sequenz von Knoten, die ein gegebenes AGV auf der Route von einem bestimmten Punkt A zu einem anderen Punkt B durchlaufen muß. Die Routine der AGV- Ebene beginnt mit der Verarbeitung von "Bewege"-Anweisungen am Punkt A und setzt dies für eine Serie von Bewegungsintervallen fort, solange dies erforderlich ist, bis:
- das AGV angewiesen wird, etwas anderes zu tun, oder
- das AGV den Punkt B erreicht.
Aus dem Blickwinkel der AGV-Steuervorrichtung ist das AGV immer entweder im Wartezustand oder bewegt sich vom "ältesten" Punkt in einem First-In-First-Out-(FIFO)-Puffer (in dem die Knotenliste gespeichert ist) zum "nächstältesten" Punkt im selben Puffer. Somit ist es möglich, viele solcher Listen zu halten, eine für jedes AGV im System, um mehrere AGVs "gleichzeitig" zu steuern.
Dieser Abschnitt beschreibt die Erfindung in drei Teilen:
- wie die Erfindung ein AGV von einem Punkt zu einem weiteren leitet, oder die Wechselwirkung zwischen dem stationären Leitprogramm, das sich in der Basisstation des Systems befindet, und dem bordeigenen Steuerprogramm der AGV-Ebene;
- wie die Erfindung die Kommunikation zwischen den stationären und mobilen Programmen bewerkstelligt, oder die Wechselwirkung zwischen dem stationären Leitprogramm, der stationären Kommunikationssteuerungs-Task, der stationären Exekutiv-Task der Systemebene und der mobilen Steuerungs-Task der AGV-Ebene;
- wie die Erfindung ein AGV bewegt, oder die Wechselwirkung zwischen den bordeigenen Steuerprogrammen der AGV-Ebene und den Lenk-, Antriebs- und Bremssystemen des AGV.

Wie die Erfindung ein AGV von einem Punkt zu einem weiteren leitet

Wie in Fig. 3 gezeigt, muß das in der Systembasisstation befindliche stationäre Leitprogramm zuerst ermitteln, ob das betreffende AGV einen Knoten erreicht hat oder sich zwischen zwei Knoten befindet. Das bordeigene AGV-Steuerprogramm (in Fig. 5 gezeigt, die später beschrieben wird) verwendet einen AGV-Status-Merker (Fig. 5, Schritt 810), um anzuzeigen, ob ein AGV sein Ziel erreicht hat. Das Leitprogramm prüft den Status dieses Merkers im Schritt 301. Im Schritt 302 geht das Leitprogramm zum Ausgang im Schritt 303 über, wenn das AGV sein Ziel erreicht hat. Ansonsten fährt das Programm mit Schritt 304 fort. An diesem Punkt prüft das Leitprogramm seine Datenbank, um zu ermitteln, ob Platz zum Hinzufügen eines weiteren Knotens zur Knotenliste des AGV vorhanden ist. Falls nicht (Schritt 304, Ja), wartet das Leitprogramm, bis das AGV einen Knoten erreicht, so daß es die Knotenliste des AGV von allen vorher abgeschlossenen Wegabschnitten im Schritt 306 bereinigen kann. Wenn genug Platz zum Hinzufügen eines Knotens zur Liste vorhanden ist, leitet ein Nein im Schritt 304 die Steuerung zu einer Routine weiter, die die Datenbank der Leitvorrichtung nach der Beschreibung des nächsten Knotens im Wegabschnitt des AGV durchsucht.
An diesem Punkt gibt es zwei Möglichkeiten:
- der Knoten ist einem weiteren AGV zugewiesen, wobei in diesem Fall ein Nein im Schritt 308 die Leitvorrichtung veranlaßt, zu warten, bis das Leitprogramm des andern AGV den Knoten weitergibt, wodurch der Knoten aus dessen Knotenliste gelöscht wird und für das betreffende AGV freigegeben wird;
- der Knoten ist frei und kann diesem AGV zugewiesen werden, wobei in diesem Fall ein Ja im Schritt 308 die Steuerung zum Schritt 310 weiterleitet.
Das Leitprogramm weist im Schritt 310 einen freien Knoten dem AGV zu. Als nächstes berechnet das Leitprogramm die Trajektone des AGV im Schritt 311, um die Knotenbezeichnung für den nächsten Knoten zu ermitteln. In Abhängigkeit von der Fabrikgröße, der Komplexität der zwischen den Knoten zulässigen Wege und der Anzahl der AGVs im System kann diese Berechnung einfach oder komplex sein. Das genaue Verfahren dieser Berechnung ist in der anhängigen Anmeldung TI-11104 ausgeführt, weshalb sie hier nicht beschrieben werden muß.
Sobald der nächste zuzuweisende Knoten vom Leitprogramm und der Referenzroutine ermittelt worden ist, ist die gewünschte Trajektone bekannt und das Leitprogramm gibt eine Bewegungsanweisung an das AGV aus (im Schritt 312). Diese Anweisung nimmt die Form einer Nachricht über die externe Kommunikationssteuerungs-Task zur externen Systemsteuerungs-Task (beide in der Systembasisstation) und somit über die Kommunikationssteuervorrichtung und das IR-Kommunikationssystem zur Steuerungs-Task der AGV-Ebene an Bord des AGV an. Es ist wichtig, zu beachten, daß die Nachricht einen Identifikationscode enthält, der die Nachricht an ein bestimmtes AGV bindet.

Wie die Erfindung die Kommunikation zwischen den stationären und mobilen Programmen bewerkstelligt

Wie oben erwähnt worden ist, findet die Kommunikation zwischen den stationären und mobilen Teilen der AGV-Systemcomputerprogramme in Form von codierten Nachrichten statt. Diese Nachrichten enthalten einen AGV-Identifizierer, um sicherzustellen, daß eine Nachricht das richtige AGV erreicht. Es gibt jeweils genau einen Identifizierer für jedes AGV, wobei keine zwei AGVs den gleichen Identifizierer besitzen. Da es manchmal erforderlich ist, eine Nachricht an alle AGVs gleichzeitig zu übertragen, bewirkt ein separater Identifizierer in einer Nachricht, daß alle aktiven AGVs im System die Nachricht interpretieren.
Die Nachrichten können kontinuierlich von der stationären Steuervorrichtung zu irgendeinem oder allen AGVs im System gesendet werden. Fig. 4 zeigt, wie die Erfindung die Lücke zwischen den stationären Tasks und den mobilen Tasks überbrückt. Es ist jedoch zu beachten, daß die hierarchische und modulare Natur der Tasks ermöglicht, daß viele Kopien der Tasks (eine für jedes AGV im System) gleichzeitig und unabhängig operieren, während die stationäre Systemsteuervorrichtung die Möglichkeit behält, nach Bedarf irgendeine oder alle Tasks zu steuern. Das Verfahren, mit dem der mobile Teil des AGV-Steuerprogramms der Systemebene an Bord eines bestimmten AGV mit anderen Teilen des Systems kommuniziert, ist ein Hauptbestandteil der Erfindung. Die Steuer-Tasks der Systemebene laufen notwendigerweise kontinuierlich in einer Schleife in der stationären Steuervorrichtung, während die anderen Steuer-Tasks der AGV-Ebene in der Fahrzeugsteuervorrichtung an Bord des AGV kontinuierlich in einer Schleife laufen.
Wie in Fig. 4 gezeigt, die einen Teil der mobilen AGV-Steuerungs-Task der Systemebene darstellt, beginnt das kontinuierlich laufende Programm im Schritt 401 mit dem Prüfen auf das Vorhandensein einer Nachricht, die für dieses bestimmte AGV bestimmt ist und von einem anderen Teil des Systems stammt (z. B. von der stationären Leit/Einteilungs-Task).
Wenn keine Nachricht vorliegt, geht die Steuerung zum Schritt 403 über, der eine Routine darstellt, die die während des vorangegangenen Durchlaufs durch die Steuerungsschleife erstellte Statustabelle prüft. Die Routine prüft, ob das AGV einen Knoten erreicht hat, einen Knoten verlassen hat, ausgefallen ist, einen schlechten Batterieladezustand aufweist, durch einen Notstoppschalter gestoppt worden ist, gegen etwas gestoßen ist, und dergleichen. Jede dieser Bedingungen wird durch eine Veränderung des Zustands eines bestimmten Statusbits in der Statustabelle angezeigt. Die Routine prüft im Schritt 403 die Tabelle auf solche Änderungen und leitet die Steuerung zum Schritt 404 weiter. In dem Fall, indem keine Statusbits verindert worden sind, geht die Steuerung direkt zur Unterstützungsoptionen-Statusprüfung im Schritt 407 über, die später beschrieben wird. Wenn jedoch eine Änderung eines Zustands vorliegt, erstellt die Routine im Schritt 405 eine neue Statusnachricht, die mittels der Routine im Schritt 406 über die Nachrichtensteuerungs-Tasks zur stationären Systemsteuervorrichtung gesendet wird. Diese Nachricht ist die Mobil-Stationär-Verbindung im Steuerschema der Erfindung. Die Routinen in den anderen Teilen des Systems prüfen die Statusbits, die in der Nachricht erscheinen, und werden somit über den aktuellen Zustand der AGVs informiert. In den heute typischen Ausführungsformen läuft die Statusüberprüfung kontinuierlich, wobei ein Datenaustausch bei Bedarf typischerweise mehrere Male pro Sekunde je AGV stattfindet. Für einen menschlichen Beobachter scheinen somit die AGVs vollständig unabhängig zu operieren, wobei sie ferner schnell auf Anweisungen antworten können, die von einer Bedienungsperson am Operator-Schnittstellen-Terminal der stationären Systemsteuervorrichtung eingegeben werden.
Es ist wichtig, zu beachten, daß die Erfindung Möglichkeiten zur Verarbeitung zweier völlig unterschiedlicher Typen von Anweisungen bietet:
- Anweisungen, die die AGV-Servosteuerung verwenden (Radbewegung, Lenkung und dergleichen)
- Anweisungen, die die Materialhandhabungsausrüstung an Bord des AGV und andere Nicht-Servo-Aktionen verwenden (Unterstützungs Optionen wie Ladevorgabe, Roboterarm-Anwendungen und dergleichen).
Diese Anweisungsunterscheidung schafft die Fähigkeit, einfachere Funktionen wie z. B. die Überprüfung des Materialübertragungsmechanismus-Status sehr schnell zu durchlaufen (nach menschlichen Maßstäben kontinuierlich), während die Fähigkeit behalten wird, den Bewegungssteuerungs-Tasks Priorität zu geben.
Die vorangegangene Beschreibung hat die Operation der Erfindung als Antwort auf Statusänderungen, die die AGV-Servosteuerung beeinflußt haben, genau beschrieben, während im folgenden die Fig. 4 beschrieben wird. Das folgende Beispiel zeigt, wie die Erfindung als Antwort auf Statusänderungen operiert, die nicht direkt die AGV-Servosteuerung beeinflussen. Der Beispielfall betrifft ein AGV, das sich von einem Knoten zu einem weiteren bewegt, während es eine Last trägt, die für einen bestimmten Knoten (z. B. für eine bestimmte Maschine) bestimmt ist. Normalerweise zeigt der vorangehende Durchlauf durch die Schleife von Schritt 401 bis 405 einen normalen AGV-Status an, der wenigstens ein Statusbit enthält, das für die Anzeige des Vorhandenseins einer Last an Bord des AGV-Materialübertragungsmechanismus (MTM) reserviert ist. Zum Beispiel kann ein in einer Ladebucht angeordneter Mikroschalter durch das Gewicht einer Last niedergedrückt (geschlossen) werden, was anzeigt, daß es erforderlich ist, das bestimmte Statusbit zu setzen, das dieser Ladebucht zugeordnet ist. Solange die Last in der Bucht verbleibt, enthalten anschließende Durchläufe durch die Schleife keine Statusveränderungen in der MTM-Unterstützungsfunktion. Wenn jedoch eine Person die Last entnommen hat (oder die Last vom AGV heruntergefallen ist, während das AGV sich zwischen den Knoten bewegt hat), ändert sich das MTM-Statusbit. Wie in Fig. 4 gezeigt, durchläuft die Steuerung die vorangegangene Schleife von 401 bis 407 im erwähnten Beispiel in der Reihenfolge 401, 403, 404, 407 und zurück zu 401 kontinuierlich (unter der Annahme, daß keine Nachrichten an das AGV gesendet worden sind). Wenn jedoch die Last entnommen wird, während sich das AGV bewegt (eine Situation, die keiner normalen Operation entspricht), zeigt die Statusprüfung der Unterstützungsoptionen in Schritt 407 eine Änderung des MTM-Ladebucht-Bits an. Dementsprechend detektiert die Routine in Schritt 403 beim nächsten Durchlauf durch die Schleife die Änderung und leitet die Änderung über 404, 405 und somit über die in Schritt 406 gesendete Nachricht an die stationäre Systemsteuervorrichtung weiter. Dieses Beispiel zeigt die Operation der Unterstützungsoption- Statusprüfroutine. Es kann eine beliebige Anzahl von Optionen geprüft werden. Es ist wichtig zu beachten, daß die Erfindung die Mittel schafft zum Prüfen sowohl des AGV-Bewegungssteuerungsparameter-Status als auch der "Unterstützungsoptionen", die nicht direkt die Operation des AGV betreffen müssen. Dieses Beispiel soll einfach die Flexibilität aufzeigen, die die Erfindung bietet, während sie andere wesentliche Eigenschaften eines servoähnlichen Regelverfahrens behält.

Wie die Erfindung ein AGV bewegt

Die Hauptaufgabe der Erfindung ist, die Bewegung des AGV zu steuern. Dies wird bewerkstelligt durch Interpretieren von Nachrichten an das AGV als Bewegungsanweisungen. Das in Fig. 3 skizzierte Leitprogramm, das vorher beschrieben worden ist, erzeugt die Bewegungsanweisungen. Die Bewegungsanweisungen werden über die stationäre Kommunikationsteuerungs-Task wie oben beschrieben zur stationären AGV-Steuerungs-Task der Systemebene und somit über das IR-Kommunikationssystem an die entsprechende mobile, bordeigene AGV-Steuerungs-Task der Systemebene weitergeleitet, wie im vorangegangenen Abschnitt beschrieben worden ist.
Wie in Fig. 5 gezeigt, ist es wichtig, zu beachten, daß bei 800 das bordeigene AGV-Steuerprogramm ein Prozeß ist, der in regelmäßigen Intervallen ausgeführt wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Steuerung der AGV-Ebene gegeben durch die Verarbeitung von Unterbrechungen. Dies bewirkt, daß das Steuerprogramm der AGV-Ebene gegen einen Zeitgeber läuft (das Intervall zwischen den Unterbrechungen). Dies ermöglicht dem AGV einen bestimmten Grad an Autonomie. Zum Beispiel richtet das AGV-Steuerprogramm im Schritt 801 jedes der AGV-Servosysteme auf die gewünschte Position und Geschwindigkeit aus, um die AGV-Lenkung und den AGV-Antrieb zu bewerkstelligen. Die gewünschte Position und Geschwindigkeit sind gegeben durch den vorangegangenen Durchlauf durch die erste Hälfte der AGV- Steuerungsschleife (bis Schritt 808). Die zweite Hälfte der Steuerungsschleife, vom Schritt 809 bis zum Schritt 813, ermittelt den AGV-Zustand am Ausgang der Steuerungsschleife (814) in Abhängigkeit davon, ob das AGV im aktuellen Durchlauf durch die Schleife einen Knoten erreicht hat.
Eine externe Eingabe, wie im Schritt 802, bietet eine Steuerung auf Systemebene als Antwort auf die Überwachung durch ein (für das AGV) externes Sichtnavigationssystem. Wie in der anhängigen Patentanmeldung TI-12757 erläutert, besteht dieses Sichtnavigationssystem aus einem Netz von Kameras, die von der Fabrikdecke herabhängen und nach unten gerichtet sind und die AGVs, die Knoten und die zu bedienenden Maschinen überblicken. Da dieses Navigationssystem die Position irgendeines der AGVs zu einem beliebigen Zeitpunkt, zu dem es sich im Sichtbereich einer Kamera befindet, messen kann, schaffen das Kameranetz, ein Bildverarbeitungssystem und die Sichtnavigations-Software eine Einrichtung zum Lokalisieren eines bestimmten AGV. Das AGV-Steuerprogramm verwendet die Informationen vom Sichtnavigationssystem, um zu ermitteln, ob ein Bedarf zum Korrigieren der Position des AGV, die von einer bordeigenen Koppelnavigation geliefert wird, vorhanden ist. Im Schritt 802 prüft das Programm bei jedem Durchlauf durch die bordeigene Steuerungsschleife auf das Vorhandensein einer Nachricht vom Sichtnavigationssystem über die externe Kommunikationssteuervorrichtung (Fig. 2, 16) und die Systemsteuervorrichtung (Fig. 2, 20). Die externe Systemsteuervorrichtung ist in der anhängigen Patentanmeldung TI-11112 genauer beschrieben. Wenn eine solche Nachricht vorliegt, kann sie nur für dieses bestimmte AGV bestimmt sein, wie in der vorangegangenen Beschreibung beschrieben worden ist, die bis zum Schritt 401 in Fig. 4 geführt hat. Das bordeigene AGV-Steuerprogramm verarbeitet die Nachricht, um die gemessene Position des AGV zu extrahieren, wie im Schritt 803, und vergleicht die gemessene Position mit der Position, die durch die bordeigene Koppelnavigation gegeben ist, und korrigiert diese bei Bedarf. Wenn keine Nachricht vom Sichtnavigationssystem vorliegt, umgeht das bordeigene AGV-Steuerprogramm den Schritt 803 und geht direkt zum Schritt 804 über.
Im Schritt 804 steuert das bordeigene Steuerprogramm bestimmte Nicht-Servo-Funktionen, die eine Aktion des AGV erfordern. Zum Beispiel kann das externe Sichtnavigationssystem ein bestimmtes AGV auffordern, mit seinen Navigationsbaken ein bestimmtes Muster anzuzeigen. Wenn dies der Fall ist, wird das Lichtmuster des AGV in Registern gespeichert und jedesmal dann aktiviert, wenn die Steuerungsschleife den Schritt 804 erreicht. Von Zeit zu Zeit können bei diesem Schritt auch verschiedene andere Nicht-Servo-Funktionen erforderlich sein.
Der Schritt 804 stellt den Start des AGV-Leit-Prozesses dar. Im Schritt 805 berechnet das Programm mittels Koppelnavigation die Position, die Geschwindigkeit und den Winkel des AGV. Im Schritt 806 berechnet das Programm:
- die Parameter der AGV-Position bezüglich des aktuellen Knotens (der an der Spitze der Knotenliste steht),
- die AGV-Trajektorie,
- den AGV-Abstand vom gewünschten Weg (wie in der anhängigen Patentanmeldung TI-12727 erläutert).
Die Ergebnisse aus den Schritten 805 und 806 werden von einer Routine verwendet, die hier als Schritt 807 dargestellt ist, um die "Mittelkurskorrektur" zu ermitteln, die erforderlich ist, um das AGV auf dem beabsichtigten Weg zu halten. Im wesentlichen ermittelt die Routine im Schritt 807 die Differenz zwischen dem "gedachten" Ort des AGV und dem Ort, an dem es sich "laut System" befindet. Die Routine ermittelt die "beste" Trajektone, um das AGV auf dem beabsichtigten Weg zu halten. Somit berechnet der Schritt 808 die Eingaben für die Positions- und Geschwindigkeits-Servos, um das AGV zu bewegen.
Wie in Fig. 5 Schritt 812 gezeigt, muß das AGV-Steuerprogramm anschließend bestimmen, ob die Bewegung des AGV auf seinem aktuellen Kurs mit seiner aktuellen Geschwindigkeit fortzusetzen ist. Wenn in der Knotenliste andere Knoten vorhanden sind, soll das AGV sehr wahrscheinlich fortfahren (Ja im Schritt 812); ansonsten muß das Steuerprogramm prüfen, ob das AGV einen Knoten erreicht hat (Schritt 809). In dem Fall, in dem das AGV fortfahren soll, prüft das Steuerprogramm im Schritt 811, ob die nächste Knotenbeschreibung aus der Knotenliste erhalten werden kann. Ein Ja im Schritt 811 bewirkt, daß das Steuerprogramm die nächste Knotenbeschreibung holt und die aktuelle Steuerungsschleife im Schritt 814 verläßt. Die Parameter aus der Knotenliste werden somit durch die Schleife weitergeleitet, so daß die nächste Schleifeniteration die erforderlichen Informationen im Schritt 801 zur Verfügung hat, um die gewünschten Lenk- und Antriebssteuerungen einzustellen.
Wenn jedoch im Schritt 812 das Steuerprogramm feststellt, daß keine weiteren Knoten in der AGV-Knotenliste vorhanden sind, muß das Steuerprogramm anschließend im Schritt 809 ermitteln, ob das AGV den aktuellen Knoten erreicht hat. Diese Ermittlung wird bewerkstelligt durch Vergleichen der Koppelnavigations-AGV-Position mit der Position des Knotens, der in der Knotenliste angegeben ist. Wenn die zwei Positionen übereinstimmen (Ja im Schritt 809), setzt das Steuerprogramm einen Statusmerker im Schritt 810, um die Systemsteuervorrichtung zu informieren, daß das AGV sein Ziel erreicht hat. Die dritte Möglichkeit ist, daß selbst dann, wenn keine weiteren Knoten in der AGV-Knotenliste übrig sind (Nein im Schritt 812), das AGV sein Ziel noch nicht erreicht hat (Nein im Schritt 809), welches der aktuelle Knoten ist. In einem solchen Fall ergreift das Steuerprogramm keine Maßnahme (es beläßt die aktuelle Knotenbeschreibung und die AGV-Trajektoriedaten an ihrer Stelle), mit der Ausnahme, daß sie die aktuelle Iteration der Steuerungsschleife im Schritt 814 verläßt. Dies bewirkt ein Weiterleiten der aktuellen Daten zurück in die nächste Iteration der Schleife für die Verarbeitung im Schritt 801.

Zusammenfassung der Operation der Erfindung

Wie in den vorangehenden Abschnitten beschrieben, wird die Erfindung in drei separaten Steuerungsschleifen ausgeführt:
- ein Leitprogramm, das einer bestimmten AGV zugeordnet ist,
- eine bordeigene AGV-Steuerungs-Task der Systemebene, die in einem Computer läuft, der sich an Bord eines bestimmten AGV befindet, und die auf Nachrichten antwortet, die ausschließlich für dieses AGV bestimmt sind, und
- eine bordeigene AGV-Steuerungs-Task der AGV-Ebene, die die Hardware an Bord dieser AGV so steuert, daß das AGV veranlaßt wird, sich zu bewegen, anzuhalten, oder andere Unterstützungsoptionen nur auf diesem AGV zu bedienen.
Diese Steuerungsschleifen laufen kontinuierlich. Sie sind unabhängig, enthalten jedoch jeweils einen Kommunikationsprüfpunkt, um ein Mittel zur Steuerung durch die externe Systemexekutive zur Verfügung zu stellen.
Es ist wiederum wichtig zu beachten, daß die externe Systemexekutive in einem Multitasking-Betriebssystem operiert. Dies ermöglicht, viele Kopien der Erfindung gleichzeitig und unabhängig laufen zu lassen. In derzeitigen Implementierungen laufen pro System bis zu sechs Kopien der Erfindung gleichzeitig. Die hierarchische Organisation dieser Tasks ermöglicht die maximale AGV-Autonomie für eine gegebene Ebene der Systemexekutive-Steuerung.

Claims

1. Verfahren zum Leiten eines bestimmten vor mehreren automatischen gelenkten Fahrzeugen (AGV) längs eires Netzes miteinander verbundener Wege, die bei Knotenpunkten beginnen, enden und Knotenpunkte enthalten, bei welchem

eine Aufzeichnung einer von den bestimmten AGV zu verfolgenden Route in Form von bei einem Knotenpunkt beginnenden und beim nächsten Knotenpunkt endenden Wegabschnitten gestellt wird,

eine Angabe der Position des bestimmten AGV's,

für jeden Knotenpunkt eine Angabe abgeleitet wird, ob er frei oder besetzt ist,

für das bestimmte AGV eine Liste von Knotenpunkten erzeugt wird, die den von dem bestimmten AGV gerade aufgesuchten Knotenpunkt um wenigstens einige Knotenpunkte längs der aufgezeichneten Route enthält, die das bestimmte AGV aufsuchen wird, einschließlich der Prüfung, daß jeder Knotenpunkt in der Liste frei ist, bevor er in die Liste aufgenommen wird, sowie der Markierung jedes Knotenpunkts in der Liste als besetzt, nachdem er in die Liste aufgenommen ist,

Übertragung der Liste von Knotenpunkten zu den bestimmten AGV und veranlassen, daß es sich längs der aufgezeichneten Route durch die Knotenpunkte vorwärts bewegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ferner nachdem ein Knotenpunkt in der Liste von dem AGV passiert worden ist, dieser passierte Knotenpunkt als frei markiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem ferner ein AGV an dem Knotenpunkt angehalten wird, gerade bevor ein Knotenpunkt angetroffen wird, der als besetzt markiert ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem ferner das AGV an dem vorherigen Knotenpunkt festgehalten wird, bis bestimmt ist, daß der angetroffene Knotenpunkt nicht mehr besetzt ist.

5. System zum Leiten mehrerer automatischer gelenkter Fahrzeuge (AGV) längs eines Netzes verbundener Wege, die bei Knotenpunkten beginnen, enden und Knotenpunkte enthalten, mit

einem Steuerwerk mit Mitteln, die für jedes AGV eine Aufzeichnung einer von dem AGV zu verfolgenden Route in Form von Wegabschnitten speichern, die an einem Knotenpunkt beginnen und am nächsten Knotenpunkt enden,

Mittel zum Ableiten und Speichern der Positionen der AGVs,

Mittel zum Aufzeichnen einer Anzeige für jeden Knotenpunkt, ob er frei oder besetzt ist, und

Mittel zum Erzeugen einer Liste von Knotenpunkten für jedes AGV, die dem Knotenpunkt, den das AGV gerade aufsucht und wenigstens einige der Knotenpunkte längs der aufgezeichneten Route enthalten, die das bestimmte AGV aufsuchen wird, wobei das Erzeugen das Prüfen enthält, ob jeder Knotenpunkt in der Liste frei ist, bevor er in die Liste aufgenommen wird, und das Markieren jeden Knotenpunkts in der Liste als besetzt enthält, nachdem er in die Liste aufgenommen worden ist, und

Mittel zum übertragen der erzeugten Liste zu dem bestimmten AGV,

und Mittel in jedem AGV, die abhängig von der zu ihm übertragenen Liste von Knotenpunkten eine Route durch die Knotenpunkte in der Liste in ihrer Reihenfolge verfolgen.

6. System nach Anspruch 5, bei welchem das Steuerwerk Mittel enthält, die einen Knotenpunkt in der Liste eines AGV's als frei markieren, der vom AGV auf seiner Route passiert worden ist.

7. System nach Anspruch 6, bei welchem jedes AGV Mittel enthält, die es am Knotenpunkt vor einem auf seiner Route als besetzt markierten Knotenpunkt anhalten.

8. System nach Anspruch 7, bei welchem jedes AGV Mittel enthält, die es an dem vorherigen Knoten halten, bis der nachfolgende Knoten auf seiner Route als frei markiert wird.

9. System nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei welchem das Steuerwerk einen Computer und jedes AGV einen Computer enthält.