CN112764046A - 用于对用来用自主的做功机械来行驶的行驶区域进行验证和调整的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对用来用自主的做功机械（3）来行驶的行驶区域（1）进行验证和调整的方法，其中所述行驶区域（1）具有至少一条边缘（2），所述边缘限定了所述行驶区域（1）的外部边界，所述方法具有以下步骤：a）将所述自主的做功机械转换为检查模式；b）用所述自主的做功机械（3）沿着所述边缘（2）运动；c）在运动的期间检测所述自主的做功机械与静止的物体（4、5、6）之间的间距（9、10）；d）只要在步骤c）中所检测到的间距（10）低于极限值，那就检查所述行驶区域（1）。

Description

用于对用来用自主的做功机械来行驶的行驶区域进行验证和 调整的方法

技术领域

本发明涉及一种用于对用来用自主的做功机械来行驶的行驶区域进行验证和调整的方法。

背景技术

在现代工厂或者工业4.0中，在企业内部物流中越来越多地使用无驾驶员的地面输送机，以用于搬运货物（尤其用于搬运连续的或者准连续的货物流），所述无驾驶员的地面输送机在标准EN1525的意义上是动力驱动的车辆、包括每种挂车，其被确定用于独立地行驶。

这样的地面输送机通常按照预先给定的路线图在基于传感器数据的情况下在虚拟创建的道路网络上行驶，所述道路网络下面被称为导航地图。

所述导航地图能够借助于SLQM-算法（simultaneous localization andmapping）通过无驾驶员的地面输送机在绘图行驶的期间来记录并且通过无线电来传输给后端系统。在那里，调整员能够借助于计算机程序在图表界面上标记或者编辑导航地图区域的特性、像比如允许的行驶区域、禁行区域以及取决于区域的最高速度。经过编辑的导航地图又被分发给所述地面输送机并且用于对所述地面输送机进行导引或者定位。

因为在实践中车间里的局部条件经常变化，所以相对于有轨的方法（比如呈彩带或者磁迹的形式的物理标记）这种虚拟的导引及定位方法由于灵活性而更加经常地在现代工业4.0中得到运用。

如果地面输送机在仅仅拥有所计算的行驶线路限界的虚拟的行驶线路上运动，那么这不过意味着，所述地面输送机可能更容易地离开额定行驶线路，尽管其试图尽可能靠近理想的行驶线路（额定行驶线路）来行驶。这种风险通过动态的避让而加重，如果比如在所述额定行驶线路中存在障碍物。

除此以外，已知来自安全标准的预先规定，即：地面输送机应该相对于静止的以及持久存在的障碍物保持足够的间距，以用于避免人员的挤压危害。因此，在编制新的导航地图之后必需的是，在虚拟的行驶线路上验证，在地面输送机在行驶线路上运动时是否遵守了地面输送机与静止的障碍物之间的必需的间距。不过，对于这种选线来说迄今还没有任何用于验证行驶线路的方法。

发明内容

以此为出发点，说明一种特别有利的、用于对用来用自主的做功机械来行驶的行驶区域进行验证和调整的方法。有利的改进方案在从属权利要求中得到了说明。说明书尤其结合附图对本发明进行解释并且表明另外的有利的实施变型方案。在权利要求中单个列举的特征能够任意地彼此组合并且/或者用说明书的特征来详细说明/替换。

借助于所描述的方法来检查相对于静止的障碍物的间距，由此能够在调整时发现错误并且避免不合适的/危险的选线。这种检查不仅仅在所记录的地图材料中来实施，而且也在实际上来实施，由此排除（比如通过显示屏上的地图材料的错误的显示所引起的）其它错误源。

在这里，说明一种用于对用来用自主的做功机械来行驶的行驶区域进行验证和调整的方法，其中所述行驶区域具有至少一条边缘，其限定了所述行驶区域的外部边界，所述方法至少具有以下步骤：

a）将所述自主的做功机械转换为检查模式；

b）用所述自主的做功机械沿着所述边缘运动；

c）在运动的期间检测所述自主的做功机械与静止的物体之间的间距；

d）只要在步骤c）中所检测到的间距低于极限值，那就检查所述行驶区域。

所述自主的做功机械是根据EN 1525来定义的地面输送机，所述自主的做功机械包括至少一个控制装置和用于进行导引和定位的导引装置并且在导航地图和传感器数据的基础上来运动。

所述导航地图在此能够首先借助于SLAM算法通过做功机械在绘图行驶的期间借助于其传感器来记录并且而后由调整员在指导系统中进行编辑。原则上，所述导航地图相应于自然的环境特征；因此，所述调整员能够在其上面标记允许的行驶区域、禁行区域或者取决于区域的最高速度。

所述行驶区域由带有负载以及可能牵引的挂车的做功机械来使用，但是并非务必仅仅为自动化的交通而保留。如果要减小安全间距，则对人员的危害就提高。因此，所述行驶区域应该没有静止的障碍物。也就是说，在运输机械在行驶区域中运动时必须遵守做功机械与障碍物之间的左右两侧的最小间距，以用于避免对人员的挤压危害。

所述行驶区域经常与行驶路线这个概念相关联，所述行驶路线代表着上面所描述的虚拟的行驶线路并且原则上由调整员来预先给定并且被包含在导航地图中。行驶路线具有二维的表面，所述二维的表面通常包括特定的宽度和线路走向，而行驶区域则具有至少一条行驶路线并且被至少一条边缘所限定，所述边缘限定了行驶区域的外部边界。

所述导航地图通常通过所述指导系统结合订单（指令）被分发给做功机械，由此所述做功机械能够根据订单来选择最佳的合适的行驶路线并且在这条行驶路线中运动到目的地（使用地点）。

为了对行驶区域进行验证和调整，首先在步骤a）中作为检查模式来提供单独的运行模式。所述检查模式必须由调整员在编制新的行驶区域之后来启动。所述指导系统只有在成功地结束了所述检查模式之后才允许使用新的行驶区域。在这种情况下，比如所述指导系统能够向做功机械发出有针对性的指令、比如“沿着新的行驶区域的边缘来运动”。

一旦所述做功机械得到指令，它就在步骤b）中开始在新的行驶区域的边缘上沿着所述行驶路线的线路走向从一个端部一直行驶到另一个端部。但是，行驶区域也能够具有两条边缘、比如左侧边缘和右侧边缘。因此，所述做功机械能够在已经在一条边缘上行驶之后朝着相反的方向在另一条边缘上行驶。只有在已经在所述两条边缘上行驶，才成功地结束对于所述行驶区域的验证。

沿着边缘的运动能够检测相对于处于边缘之外的障碍物的最小可能的间距。在现有技术中，这种检查比如通过车辆的伴随在首次行驶时进行，但是在此所述车辆通常跟随所述行驶路线内部的理想线条，也就是说相对于边缘处的障碍物不是具有最小可能的间距。

在行驶期间，在导航地图和传感器数据的基础上对所述做功机械进行导引和定位。借助于激光束、超声波或者图像处理来检测所述做功机械的当前位置（实际位置）。通过实际位置与在导航地图中所包含的额定位置的比较，所述做功机械知道，其当前处于何处并且其应该继续朝哪个方向运动。由此保证，所述做功机械持续地在边缘上行驶。

在沿着边缘运动的期间，在步骤c）中检测自主的做功机械与静止的物体（障碍物）之间的间距。在这里能够发现所述静止的物体、比如建筑物结构、像墙壁、堆放的材料、不同的器具和用于存放工具的台架。

首先，原则上不仅检测相对于静止的物体的间距，而且检测相对于所有在可移动的做功机械的行驶区域中在为此设置的传感器的扫描范围内布置或者存在的物体的间距。为步骤c）使用的传感器在首次识别物体时可能通常不能识别，这些物体是静止的还是非静止的。对于静止的物体的检测要么以后置的方式（手动地或者自动地通过比如另外的物体观察）要么以隐式的方式通过前置的步骤来进行，也就是说通过以下方式来进行，即：所有非静止的并且也不是持久存在的物体在实施所描述的方法之前被或者已经被从工作区域中移除。

尤其所述静止的物体（障碍物）是这样的物体或者障碍物，其持久地（也就是说持续地）存在并且其因此应该被记录在用于运行自主的做功机械的地图数据中。

能够由操作员手动地并且/或者通过做功机械的传感装置来自动化地实施所述检查。只要在步骤c）中所检测到的间距低于极限值，那就在步骤d）中由调整员对不合适的/危险的位置进行细查，其中可能要对所述行驶区域进行编辑，以用于调整安全要求，方法是：比如缩小所述行驶路线的宽度。

在一种优选的实施方式中，在步骤b）之前如果所述自主的做功机械没有在所述行驶区域的至少一条边缘上行驶，则对用于进行错误报告的功能进行测试。

为了确保所述做功机械在行驶区域的边缘上行驶，而要提供一种功能，该功能能够在所述做功机械不在行驶区域的边缘上行驶时生成错误报告。

优选应该在步骤b）之前对所述功能进行检查。在此，手动地将所述做功机械安置在行驶区域之外。比如一旦所述做功机械的定位单元的传感装置探测到做功机械的实际位置不在额定位置（也就是行驶路线的边缘）上，那么所述定位单元就将这一点用信号通知给所述控制单元并且此外通过无线电来通知给所述指导系统。随后，由所述做功机械或者指导系统来生成错误报告。在成功地结束功能测试之后，在沿着边缘运动的期间在步骤b）中所述功能持续地被激活。

在另一种优选的实施方式中，在步骤d）中适当的极限值在100cm（厘米）与25cm之间。

为了避免危险的产生，做功机械与物体之间的安全间距在100cm（厘米）与25cm之间。还优选所述安全间距为50cm。

通常也应该遵守这样的安全间距，以用于遵守有效的安全标准。按照有效的安全标准，规定或者至少推荐用于自主地运行的做功机械的最小间距。这样的间距通常应该在所述自主的做功机械的固定的部件、负载和可能牵引的挂车与邻接的静止的物体之间沿着运输路径来测量。

低于所规定的安全间距（尤其是低于50cm的安全间距）的情况可能代表着针对人员的危险。这样的区域以及通往这样的区域的入口必须被标识为危险区域。在自主的做功机械驶入这样的区域之前，常见的是，出于安全原因而降低速度并且必要时也发出声学的报警信号。

在另一种优选的实施方式中，在步骤c）中由操作员手动地借助于目视检验来检测所述间距。

在将具有行驶区域的导航地图传输到做功机械上或者通过启动员放入之后，通过有能力的人员（操作员）对所述导航地图进行验证。所述指导系统给做功机械发出有针对性的行驶指令，以便所述做功机械沿着行驶区域的侧面边缘行驶。在这种行驶的期间，所述自主的做功机械处于专门的运行模式中。操作员能够检查相对于物体或者危险位置的必需的间距并且通过对于间距的目视检验和测量来检查所计划的行驶区域的遵守情况。在此，调整员借助于Lifeview来检查，是否按照规范校正了路标（额定-实际-比较）并且在行驶区域中不存在位置固定的障碍物。

在另一种优选的实施方式中，在步骤c）中借助于所述自主的做功机械的传感装置来自动化地检测所述间距。

按照SLAM算法的定位基本上基于间距测量，方法是：能够借助于相对于环境特征的间距变化根据三角测量来计算实际位置。因此，在这里也能够将用于进行定位的传感装置用于检测所述安全间距。在此，能够比如借助于激光束、超声波或者具有图像处理的视频摄像头来检测所述间距。

在另一种优选的实施方式中，在步骤c）中用于检测间距的传感装置包括至少一个激光扫描器。

能够通过所述至少一个激光扫描器来检测所述间距，所述激光扫描器比如包括激光发送器、激光接收器、信号处理单元和旋转机构。在此，所述激光发送器以特定的扫描频率和特定的角度发出激光束并且所述激光接收器接收由物体反射的激光束。通过在所述信号处理单元中对所发送的和所接收的激光束进行的比较来计算做功机械的激光扫描器与物体之间的间距。

所述旋转机构负责的是，所述激光发送器和激光接收器以稳定的转速旋转，由此能够在全范围内实现对于环境的扫描，从而实时地检测平面图信息、尤其是做功机械的左右两侧的障碍物。

在另一种优选的实施方式中，在实施所描述的方法的期间使非静止的物体远离行驶区域。

在自动化地检测间距时，所述行驶区域必须没有非静止的障碍物。尤其不得有人在行驶区域上活动，因为否则所述做功机械会将行驶区域视为不允许。

在另一种优选的实施方式中，在步骤c）中为了检测间距而使用至少一个光学投影仪，用所述光学投影仪能够将所述自主的做功机械和静止的物体投影到投影面上。

在验证行驶路线时，能够借助于所述至少一个光学投影仪来直观地显示障碍物，其中根据投影原理能够将障碍物的图像投影到投影面（比如地面）上。在此，比如能够相应地以特定的比例来调节用于对障碍物进行照明的光源以及用于投影图像的平面转向镜，使得所述障碍物的图像能够在做功机械的行驶的期间出现在地面上。

由此，能够由操作员在目视检验时用视觉来检测障碍物。比如能够用视觉在投影面（地面）上测量所述障碍物或者间距或者将其与预调的比例进行比较。

除此以外，能够考虑借助于投影仪进行自动化的间距测量，方法是：比如能够根据障碍物沿着X、Y和Z轴来自动地操控所述光源及平面转向镜的运动并且能够通过计算机软件对测量数据进行评估、保存和传输。

在另一种优选的实施方式中，在步骤c）中用于检测间距的传感装置包括至少一个接触传感器。

接触传感器对接触、力的作用或压力作出反应。也就是说，接触传感器通常只有在其与物体（比如障碍物）进行接触时才作出反应。接触识别在实际上可以借助于电容的或者电阻的传感器来实现。

在这种情况下，能够将接触传感器比如安置在柔性棒（间距指示器）的一个端部上，其中所述柔性棒的另一个端部能够在与地面平行的情况下被固定在做功机械的一侧上。所述柔性棒具有最小间距。

在所述做功机械行驶的期间，如果障碍物与做功机械之间的间距小于所述最小间距，则一方面所述柔性棒由于障碍物的压力而缩短，另一方面所述接触传感器由于所述压力而作出反应并且将所述压力转换为信号。这个信号能够继续通过总线连接被传送给所述控制装置。由此识别危险的/不合适的位置。

在另一种优选的实施方式中，如果低于所述极限值，所述自主的做功机械就在步骤d）中停下并且将通知发送给操作员。

在检查过程的期间、尤其在自动化的检查过程的期间，一旦固定的障碍物与做功机械之间的间距小于所述最小间距，所述做功机械就停下并且将测量数据比如通过无线电传输给所述指导系统。由此，调整员能够在指导系统的图表界面上手动地对行驶区域进行编辑，以进行调整。

在另一种优选的实施方式中，所述自主的做功机械在步骤d）中记录这个位置以及所测量的离开物体的间距。

借助于SLAM算法，能够在导航地图中记录（标记）这个位置和所测量的距离以及障碍物的位置。此外，能够将所记录的地图数据传送给所述指导系统，从而能够进行重新检验。

在另一种优选的实施方式中，在步骤d）之后自动地如此对所述行驶区域进行调整，从而在重新实施方法步骤a）到d）时遵守所述极限值。

如果所述行驶区域足够宽或者所述间距不是太小，则能够在危害位置处自动地缩小所述行驶区域，方法是：在导航地图中相应地标记出相关的位置。由此遵守所期望的间距。在此，不需要人工的修整。

附图说明

下面借助于附图来详细解释所述用于对行驶路线进行验证的方法。要指出，附图仅仅示出了优选的实施例，但是本公开内容在这里不局限于所述优选的实施例。其中：

图1示出了用于错误报告的功能测试的示意图；

图2示出了所描述的方法的一种场景的示意图；

图3示出了所描述的方法的另一种场景的示意图；并且

图4示出了所描述的方法的流程图。

具体实施方式

图1示意性地示出了用于在自主的做功机械3不在边缘2上行驶时产生的错误报告的功能测试。在实施对于行驶区域1的验证之前，首先要测试，在所述自主的做功机械3不在行驶区域1的边缘2上行驶时是否能够生成错误报告。

在此，将所述自主的做功机械3手动地安置在行驶区域1之外，从而在图1中可以用视觉来识别，运动轨迹8偏离了所述边缘2。

如果所述自主的做功机械3的定位单元探测到所述自主的做功机械3的当前位置不在行驶区域1的边缘2上，则所述定位单元就将这一点用信号通知给控制单元并且/或者通过无线电通知给指导系统。随后通过所述自主的做功机械3或者所述指导系统来生成错误报告。

图2示出了所描述的方法的一种典型的场景。在所述自主的做功机械3沿着行驶区域的边缘2运动时，对所述运动轨迹8进行监控，看其是否与边缘2重叠。如果不是这种情况，那么这意味着，所述自主的做功机械3不在边缘2上行驶。在这种情况下生成错误报告。

操作员能够跟踪所述自主的做功机械3并且借助于Lifeview来检查，是否按照规范对路标进行了校正并且在行驶区域中是否没有位置固定的障碍物。

所述障碍物5虽然处于行驶路线之外，但是太靠近边缘2；因此它具有不合适的间距10。所述障碍物6直接处于行驶区域中，这一点是禁止的。在这两种情况中，所述自主的做功机械3在接近障碍物5或者障碍物6时就应该停下。随后对所述障碍物5、6进行标记，以用于由操作员并且/或者通过所述自主的做功机械3进行修整。

所述障碍物7相对于自主的做功机械3具有适当的间距9。在这里它是无关紧要的障碍物并且被所述自主的做功机械3所忽视。

图3示出了所描述的方法的另一种场景，其中所述自主的做功机械3本身借助于激光扫描器数据来检查，在行驶期间是否该自主的做功机械3的左右两侧的所规定的区域没有障碍物5、6。

在所述自主的做功机械3的行驶期间，通过激光束11以扫描频率对该做功机械3的周围环境进行扫描，其中所述激光束11由物体、比如障碍物5、6、7和墙壁4来反射，并且其中所反射的激光束11由激光扫描器来检测。通过所发送的和所反射的激光束的比较来检测相对于所述障碍物5、6、7的间距9、10。

在此，所述墙壁4也可能作为危险位置来示出，同样应该相对于所述危险位置来检测所述间距9。在此，所述墙壁4具有适当的间距9，而所述障碍物5、6则具有不适当的间距10。

一旦所述障碍物5或者障碍物6被探测为不合适的/危险的位置，所述自主的做功机械3就停在这个位置处并且必要时将通知发送给调整员，以便能够对所述障碍物5、6进行细查。或者所述做功机械3记录所述位置和所测量的间距10以及障碍物5、的位置，从而能够进行重新检验。或者所述行驶区域1自动地在这个位置处被缩小，从而遵守所期望的间距9，其中不需要手动的修整。

图4中的流程图再次表明了所描述的方法的、在实施所述方法时所执行的各个方法步骤a）、b）、c）和d）。

附图标记列表

1 行驶区域

2 边缘

3 自主的做功机械

4 墙壁

5 障碍物

6 障碍物

7 障碍物

8 运动轨迹

9 合适的间距

10 不合适的间距

11 激光束

Claims (12)

1.方法，用于对用来用自主的做功机械（3）来行驶的行驶区域（1）进行验证和调整，其中所述行驶区域（1）具有至少一条边缘（2），其限定了所述行驶区域（1）的外部边界，所述方法至少具有以下步骤：

a）将所述自主的做功机械转换为检查模式；

b）用所述自主的做功机械（3）沿着所述边缘（2）运动；

c）在运动的期间检测所述自主的做功机械与物体（4、5、6、7）之间的间距（9、10）；

d）只要在步骤c）中所检测到的间距（10）低于极限值，那就检查所述行驶区域（1）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，如果所述自主的做功机械（3）不在所述行驶区域（1）的至少一条边缘（2）上行驶，则在步骤b）之前对用于进行错误报告的功能进行测试。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤d）中所述极限值在100cm[厘米]与25cm之间。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤c）中由操作员手动地借助于目视检验来检测所述间距（9、10）。

5.根据前述权利要求1到3中任一项所述的方法，其中，在步骤c）中借助于所述自主的做功机械（3）的传感装置来自动化地检测所述间距（9、10）。

6.根据权利要求5所述的方法，其中在步骤c）中用于对间距（9、10）进行检测的传感装置包括至少一个激光扫描器。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，在实施所描述的方法的期间使非静止的物体远离所述行驶区域（1）。

8.根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤c）中为了检测间距而使用至少一个光学投影仪，用所述光学投影仪能够将所述自主的做功机械（3）和静止的物体（4、5、6、7）投影到投影面中。

9.根据权利要求5所述的方法，其中，用于对间距进行检测的传感装置包括至少一个接触传感器。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤d）中如果低于所述极限值，则所述自主的做功机械（3）停下并且将通知发送给操作员。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤d）中所述自主的做功机械（3）记录所述位置以及所测量的离开物体（5、6）的间距（10）。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤d）之后如此自动地对所述行驶区域（1）进行调整，从而在重新实施所述方法步骤a）到d）时遵守所述极限值。

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