DE102004047212A1 - Sensor system for detecting obstacles and guiding forklift truck has first sensor facing forward under lifting forks and second sensor mounted low down and facing to rear - Google Patents

Sensor system for detecting obstacles and guiding forklift truck has first sensor facing forward under lifting forks and second sensor mounted low down and facing to rear Download PDF

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Abstract

The first (6) and second (7) sensors are mounted low down near the front and rear wheels. A mast (4) in front of a driver's cab (2) carries a lifting fork (5). A third sensor (8) is mounted on the cab roof (3) facing to the rear. A fourth sensor (9) is mounted near the top of the mast facing forward. The sensors detect various obstacles in the environment surrounding the forklift truck (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Gabelstapler mit Sensoren zur Hinderniserkennung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a forklift with sensors for obstacle detection according to the preamble of claim 1.

Es sind bereits Fahrzeuge bekannt, bei denen verschiedene Sensoren vorhanden sind, um die Umgebung des Fahrzeugs darauf hin auszuwerten, ob Hindernisse vorhanden sind, die das Fahrzeug im Verlaufe seiner weiteren Bewegung behindern könnten. Eine derartige Sensoranordnung an einem PKW ist beispielsweise aus der DE 101 14 932 A1 bekannt.There are already known vehicles in which various sensors are provided to evaluate the environment of the vehicle to see if there are obstacles that could hinder the vehicle in the course of its further movement. Such a sensor arrangement on a car, for example, from DE 101 14 932 A1 known.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Sensoranordnung für einen Gabelstapler so vorzuschlagen, dass mit den Sensoren die Umgebung des Gabelstaplers im Hinblick auf eventuell vorhandene Hindernisse optimal ausgewertet werden kann.Of the The present invention is based on the object, a sensor arrangement for one Forklift so suggest that with the sensors the environment of the forklift with regard to any obstacles can be optimally evaluated.

Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung gelöst, indem bei dem Gabelstapler zur Hinderniserkennung wenigstens ein erster Sensor vorhanden ist, der im vorderen Bereich des Gabelstaplers in Bodennähe angebracht ist, zur Detektion einer zumindest im wesentlichen horizontalen Ebene in Bodennähe in Vorausrichtung des Gabelstaplers, wobei weiterhin wenigstens ein zweiter Sensor vorhanden ist, der im hinteren Bereich des Gabelstaplers in Bodennähe angebracht ist, zur Detektion einer zumindest im wesentlichen horizontalen Ebene in Bodennähe in Rückwärtsrichtung des Gabelstaplers, wobei weiterhin wenigstens ein dritter Sensor vorhanden ist, der im hinteren Bereich des Gabelstaplers im Dachbereich der Kabine des Fahrzeugführers angebracht ist, zur Detektion einer zumindest im wesentlichen horizontalen Ebene im Dachbereich des Gabelstaplers, wobei weiterhin wenigstens ein vierter Sensor vorhanden ist, der linear entlang des Mastes des Gabelstaplers verfahrbar ist, zur Detektion einer Ebene, die zumindest im wesentlichen senkrecht steht auf der Längsrichtung des Mastes des Gabelstaplers, wobei wenigstens der zweite und/oder der dritte Sensor klappbar sind derart, dass mit diesem Sensor eine Ebene detektierbar ist, die vertikal ist.These The object is achieved according to the present invention by the fork lift truck there is at least one first sensor for obstacle detection, which is mounted near the ground in the front area of the forklift is for detecting an at least substantially horizontal Level near the ground in advance of the forklift, wherein further at least a second sensor is present in the rear of the forklift near the ground is mounted, for detecting an at least substantially horizontal Level near the ground in reverse direction the forklift, further wherein at least a third sensor is present in the rear area of the forklift in the roof area the cab of the driver attached is for detecting an at least substantially horizontal Level in the roof area of the forklift, wherein at least a fourth sensor is provided, which is linear along the mast of the Forklift is movable, for detection of a plane, at least is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the mast of the Forklift, wherein at least the second and / or the third sensor foldable are such that with this sensor a plane detectable is that is vertical.

Die Detektion von Hindernissen in einer Ebene verläuft bei bekannten Sensoren (z.B. Laserscanner) derart, dass diese einen Strahl aussenden (zumeist einen Infrarotstrahl). Die Detektion in der Ebene erfolgt dann, indem die Abstrahlrichtung dieses Infrarotstrahls in der Ebene geändert wird, indem der Sender in der Ebene gedreht wird. Die Ebene wird durch diese Drehung des Senders gescannt.The Detection of obstacles in a plane in known sensors (e.g., laser scanners) such that they emit a beam (mostly an infrared ray). The detection in the plane then takes place by changing the emission direction of this infrared ray in the plane, by turning the transmitter in the plane. The plane is going through scanned this rotation of the transmitter.

Mit der vorgeschlagenen Erfindung wird es möglich, mit einer vergleichsweise einfachen und reduzierten Sensoranordnung den Anforderungen an eine Umgebungserkennung bei einem Gabelstapler gerecht zu werden.With The proposed invention makes it possible with a comparatively simple and reduced sensor arrangement the requirements for a Environment detection in a forklift to meet.

Dies betrifft sowohl die Erkennung von Hindernissen bei der Fahrt des Gabelstaplers, indem nicht nur in einer horizontalen Ebene Hindernisse erkannt werden. Durch die Sensierung von Ebenen in unterschiedlicher Höhe lassen sich Hindernisse auch abhängig von den Abmessungen des Gabelstaplers erkennen. Indem weiterhin zumindest ein Sensor auch geeignet ist, eine vertikale Ebene zu detektieren, können bei einer Fahrt des Gabelstaplers ebenfalls abhängig von der aktuellen Position des Gabelstaplers Hindernisse erkannt werden, die beispielsweise mit Datensätzen abgeglichen werden können, die gespeichert sind als Hindernisse in der Umgebung des Gabelstaplers. Dies ist insbesondere bei Fahrzeugen wie Gabelstaplern vorteilhaft, die sich überwiegend in einem vergleichsweise engen Umfeld bewegen und durch Hin- und Herfahren immer wieder an denselben Hindernisse vorbei kommen müssen. So wird es beispielsweise möglich, bei einer Fabrikhalle Datenbestände zu aktualisieren, die Hindernisse in der Fabrikhalle betreffen.This concerns both the detection of obstacles when driving the Forklift by not only obstacles in a horizontal plane be recognized. By sensing levels in different ways Leave height obstacles are also dependent recognize from the dimensions of the forklift. By continuing At least one sensor is also suitable for a vertical plane can detect when driving the forklift also depending on the current position the forklift obstacles are detected, for example with records can be compared, the are stored as obstacles in the environment of the forklift. This is particularly advantageous in vehicles such as forklifts, which are predominantly move in a comparatively tight environment and through back and forth Always have to get past the same obstacles again. So is it possible, for example, at a factory hall, data stocks to update the obstacles in the factory floor.

Bei einer Vorwärtsfahrt ist es beispielsweise vorteilhaft, wenn mittels des ersten Sensors der Bodenbereich voraus und seitlich von dem Gabelstapler detektiert wird.at a forward drive For example, it is advantageous if by means of the first sensor the ground area ahead and laterally detected by the forklift becomes.

Mit dem dritten Sensor kann detektiert werden, ob sich im oberen Bereich Hindernisse befinden.With the third sensor can be detected, whether in the upper area Obstacles are located.

Der zweite Sensor kann bei einer entsprechenden Ausstattung dieses Sensors bei diesem Fahrbetrieb so gestellt werden, dass mit diesem Sensor eine vertikale Ebene detektiert wird. Dadurch lassen sich dann wie erläutert gespeicherte Daten aktualisieren. Es ist auch möglich, mit diesem zweiten Sensor auch bei einer Fahrt in Vorwärtsrichtung eine horizontale Ebene im Bodenbereich des Fahrzeugs zu detektieren. Dies erweist sich als vorteilhaft für die Erkennung von Hindernissen, wenn der Gabelstapler im Sinne einer Kurvenfahrt gelenkt wird, weil sich dessen gelenkte Räder hinten befinden und somit bei einer Kurvenfahrt das Fahrzeugheck ausschwenkt. Vorteilhaft können dann bei einer solchen Sensoranordnung auch bei einer Fahrt mit einer eingeschlagenen Lenkung Hindernisse sicher erkannt werden.Of the second sensor can with a corresponding equipment of this sensor be placed in this driving so that with this sensor a vertical plane is detected. This can then be like explained update stored data. It is also possible with this second sensor even when driving in the forward direction to detect a horizontal plane in the floor area of the vehicle. This proves to be advantageous for the detection of obstacles, when the forklift is steered in the sense of cornering, because its steered wheels located at the rear and thus when cornering the rear of the vehicle swings. Can be advantageous then with such a sensor arrangement even when driving with a beaten steering obstacles are detected safely.

Wenn der vierte Sensor bei der Fahrt des Gabelstaplers so nach oben gefahren werden kann, dass mit diesem Sensor höher liegende Hindernisse erkannt werden können, kann der dritte Sensor im Dachbereich der Kabine am hinteren Ende des Gabelstaplers vorteilhaft in eine Ebene geschwenkt werden, mit der dann eventuell Hindernisse in einer vertikale Ebene detektiert werden können. Mit einer solchen Ausgestaltung können dann Hindernisse bei der Fahrt des Gabelstaplers sicher erkannt werden. Dies gilt dann sowohl bei einer Vorwärtsfahrt wie auch bei einer Rückwärtsfahrt des Gabelstaplers. Durch die Detektion der vertikalen Ebene können vorteilhaft Profile von Hindernissen erkannt werden, mit denen dann vorhandene Datenbestände aktualisiert werden können.If the fourth sensor can be driven upwards while the forklift truck is moving in such a way that higher obstacles can be detected with this sensor, the third sensor in the roof area of the cabin at the rear end of the forklift can advantageously be pivoted into a plane with which possibly obstacles in a ver tical level can be detected. With such a configuration obstacles can then be reliably detected when driving the forklift. This then applies both in a forward drive as well as in a reverse drive of the forklift. By detecting the vertical plane, it is advantageously possible to detect profiles of obstacles with which existing data stocks can then be updated.

Bei der Ausgestaltung des Gabelstaplers nach Anspruch 2 detektiert der zweite Sensor nur eine horizontale Ebene, wobei der dritte Sensor so einstellbar ist, dass dieser dritte Sensor entweder eine horizontale Ebene oder eine vertikale Ebene detektiert.at the embodiment of the forklift according to claim 2 detects the second sensor only one horizontal plane, the third sensor is adjustable so that this third sensor is either a horizontal Level or a vertical plane detected.

Dies entspricht der Ausgestaltung, die im Zusammenhang mit Anspruch 1 bereits erläutert worden ist. Vorteilhaft können mit der Einstellung der Detektion der vertikalen Ebene Datenbestände aktualisiert werden. Vorteilhaft erfolgt dies nur, wenn mit dem vierten Sensor eine horizontale Ebene detektierbar ist. Sofern dies beispielsweise in Folge einer Beladung nicht möglich ist, wird vorteilhaft der dritte Sensor so eingestellt, dass mit diesem eine horizontale Ebene detektiert wird, so dass die momentane Fahrt sicher abläuft.This corresponds to the embodiment, in connection with claim 1 already explained has been. Can be advantageous updated with the setting of detection of vertical level databases become. This is advantageously done only if with the fourth sensor a horizontal plane is detectable. For example not possible as a result of loading is advantageous, the third sensor is set so that with This one horizontal plane is detected, so that the current ride runs safely.

Bei der Verstellung des vierten Sensors erweist sich auch im Hinblick auf die Aktualisierung der Datenbestände als vorteilhaft, dass dieser durch seine Bewegung entlang des Mastes des Gabelstaplers auch mit dem Mast gekippt wird, wenn auf Grund der Höhe der Gabel eine Kippung des Mastes erforderlich wird, um eine günstigere Schwerpunktlage zu erhalten. Es wird dann eine Ebene detektiert, die gegenüber der horizontalen Ebene geneigt ist. Damit lassen sich vorteilhaft wieder Hindernisprofile abgleichen.at the adjustment of the fourth sensor also proves in terms on updating the databases as beneficial to that with his movement along the mast of the forklift also with tilted the mast, if due to the height of the fork, a tilting of the Mastes will be required to get a more favorable center of gravity receive. It is then detected a plane that is opposite to the horizontal plane is inclined. This can be advantageous again Align obstacle profiles.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt die einzige Figur einen Gabelstapler 1, der eine Kabine 2 aufweist mit einem Dach 3. Es ist weiterhin ein Mast 4 zu sehen sowie eine Gabel 5 zur Aufnahme von Lasten, insbesondere Paletten.An embodiment of the invention is shown in the drawing. The only figure shows a forklift 1 who has a cabin 2 has a roof 3 , It is still a mast 4 to see as well as a fork 5 for receiving loads, in particular pallets.

Ein erster Sensor 6 zur Detektion einer horizontalen Ebene ist im Bodenbereich des Gabelstaplers 1 an dessen Vorderseite angebracht. Ein zweiter Sensor 7 ist im hinteren Bereich des Gabelstaplers 1 ebenfalls im Bodenbereich angebracht. Entsprechend vorstehenden Ausführungen kann dieser Sensor fest montiert sein zur Detektion einer horizontalen Ebene oder aber klappbar, so dass mit diesem Sensor sowohl eine horizontale Ebene detektierbar ist als auch eine vertikale Ebene, abhängig von der Position, in die der zweite Sensor 7 geklappt ist. Weiterhin ist ein dritter Sensor 8 zu sehen, der im Dachbereich des Gabelstaplers 1 an dessen Rückseite angebracht ist. Dieser Sensor kann ebenfalls klappbar ausgebildet sein, so dass mit diesem Sensor sowohl eine horizontale Ebene also auch eine vertikale Ebene detektierbar ist, abhängig von der Stellung, in die dieser Sensor 8 geklappt ist. Weiterhin ist ein vierter Sensor 9 vorhanden, der entlang des Mastes 4 des Gabelstaplers 1 bewegbar ist. Dadurch kann mittels dieses Sensors 9 eine Ebene in horizontaler Richtung detektiert werden. Wenn in Folge einer Beladung der Mast 4 geneigt wird, wird mittels des Sensors 9 eine gegen die horizontale Ebene geneigte Ebene detektiert.A first sensor 6 for detecting a horizontal plane is in the floor area of the forklift 1 attached to the front. A second sensor 7 is in the back of the forklift 1 also installed in the floor area. According to the above, this sensor can be permanently mounted for detection of a horizontal plane or hinged, so that with this sensor both a horizontal plane is detectable and a vertical plane, depending on the position in which the second sensor 7 worked. Furthermore, a third sensor 8th to see in the roof area of the forklift 1 is attached to the back. This sensor can also be formed hinged, so that with this sensor, both a horizontal plane and a vertical plane can be detected, depending on the position in which this sensor 8th worked. Furthermore, a fourth sensor 9 present, along the mast 4 of the forklift 1 is movable. As a result, by means of this sensor 9 a plane can be detected in the horizontal direction. If as a result of a loading of the mast 4 is tilted, by means of the sensor 9 detected a plane inclined to the horizontal plane.

Es ist dabei auch möglich, die Sensoren so auszugestalten, dass diese nicht nur drehbar sind sondern auch schwenkbar. Damit kann vorteilhaft erreicht werden, dass – vorzugsweise bei langsamerer Fahrt – der Nahbereich besser erkannt werden kann. Dies betrifft beispielsweise den vierten Sensor 9 beim Aufnehmen und Absetzen von Ladung sowie zusätzlich die anderen Sensoren beim Rangieren im Nahbereich.It is also possible to design the sensors so that they are not only rotatable but also pivotable. This can advantageously be achieved that - preferably at a slower speed - the short-range can be better detected. This applies for example to the fourth sensor 9 when picking up and setting down cargo as well as the other sensors when maneuvering at close range.

Mittels einer schwenkbaren Ausgestaltung wenigstens eines Sensors (6, 7, 8, 9) wird es bei einer Detektion in mehreren Ebenen sogar möglich Volumen zu erfassen. Im Gegensatz zum Umklappen eines Sensors benötigt ein schwenkbar ausgestalteter Sensor zwar mehr Verarbeitungszeit, jedoch lässt sich damit die Umgebung sehr viel genauer erfassen. Mit derzeit verfügbaren Sensoren, insbesondere Laserscannern, kann dabei ein guter Kompromiss zwischen Verarbeitungszeit und der Genauigkeit von erfassten Volumen (Auflösung von Punktwolken) erreicht werden. Aus dem Bereich der Robotik sind dabei bereits geeignete Schwenkeinheiten bekannt, welche dazu in der Lage sind Rechnergesteuert hochgenau zu positionieren.By means of a pivotable embodiment of at least one sensor ( 6 . 7 . 8th . 9 ) it will even be possible to detect volumes in a multi-level detection. In contrast to folding over a sensor, although a swivel-mounted sensor requires more processing time, it allows the environment to be recorded much more accurately. With currently available sensors, in particular laser scanners, a good compromise between processing time and the accuracy of recorded volumes (resolution of point clouds) can be achieved. In the field of robotics, suitable pivoting units are already known, which are capable of positioning computer-controlled with high precision.

Damit eignet sich ein solcher Gabelstapler insbesondere als selbstfahrendes Fahrzeug im Produktionsbereich.In order to Such a forklift is particularly suitable as a self-propelled Vehicle in the production area.

Claims (3)

Gabelstapler (1) mit Sensoren (6, 7, 8, 9) zur Hinderniserkennung, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erster Sensor (6) vorhanden ist, der im vorderen Bereich des Gabelstaplers (1) in Bodennähe angebracht ist, zur Detektion einer zumindest im Wesentlichen horizontalen Ebene in Bodennähe in Vorausrichtung des Gabelstaplers (1), dass wenigstens ein zweiter Sensor (7) vorhanden ist, der im hinteren Bereich des Gabelstaplers (1) in Bodennähe angebracht ist, zur Detektion einer zumindest im wesentlichen horizontalen Ebene in Bodennähe in Rückwärtsrichtung des Gabelstaplers (1), dass wenigstens ein dritter Sensor (8) vorhanden ist, der im hinteren Bereich des Gabelstaplers im Dachbereich (3) der Kabine (2) des Fahrzeugführers angebracht ist, zur Detektion einer zumindest im wesentlichen horizontalen Ebene im Dachbereich (3) des Gabelstaplers (1), dass wenigstens ein vierter Sensor (9) vorhanden ist, der linear entlang des Mastes (4) des Gabelstaplers (1) verfahrbar ist, zur Detektion einer Ebene, die zumindest im wesentlichen senkrecht steht auf der Längsrichtung des Mastes (4) des Gabelstaplers (1) und dass wenigstens der zweite und/oder der dritte Sensor (7, 8) klappbar sind derart, dass mit diesem Sensor (7, 8) eine Ebene detektierbar ist, die vertikal ist.Forklift truck ( 1 ) with sensors ( 6 . 7 . 8th . 9 ) for obstacle recognition, characterized in that at least one first sensor ( 6 ) located in the front area of the forklift ( 1 ) is mounted near the ground, for detecting an at least substantially horizontal plane near the ground in advance direction of the forklift ( 1 ) that at least one second sensor ( 7 ) located at the rear of the forklift ( 1 ) near the ground, for detecting an at least substantially horizontal plane near the ground in the backward direction of the forklift ( 1 ) that we at least a third sensor ( 8th ) located in the rear area of the forklift in the roof area ( 3 ) of the cabin ( 2 ) of the vehicle driver, for detecting an at least substantially horizontal plane in the roof area ( 3 ) of the forklift ( 1 ) that at least a fourth sensor ( 9 ) which is linear along the mast ( 4 ) of the forklift ( 1 ) is movable, for detecting a plane which is at least substantially perpendicular to the longitudinal direction of the mast ( 4 ) of the forklift ( 1 ) and that at least the second and / or the third sensor ( 7 . 8th ) are foldable so that with this sensor ( 7 . 8th ) is detectable a plane that is vertical. Gabelstapler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor (7) nur eine horizontale Ebene detektiert und dass der dritte Sensor (8) so einstellbar ist, dass dieser dritte Sensor entweder eine horizontale Ebene oder eine vertikale Ebene detektiert.Forklift truck according to claim 1, characterized in that the second sensor ( 7 ) detects only one horizontal plane and that the third sensor ( 8th ) is adjustable so that this third sensor detects either a horizontal plane or a vertical plane. Gabelstapler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Sensoren (6, 7, 8, 9) schwenkbar ausgestaltet ist, derart dass mit diesem Sensor Volumen detektierbar sind.Forklift according to claim 1 or 2, characterized in that at least one of the sensors ( 6 . 7 . 8th . 9 ) Is configured pivotable, so that volume can be detected with this sensor.
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