CN113169656A - 用于驱动设备的动子的路径规划的设备和方法 - Google Patents

Abstract

提出用于驱动至少一个动子(200，513，514)的设备和方法，其中动子(200，513，514)具有至少一个第二磁场发生器，其中动子(200)能够在具有多个扇区(501)的驱动面(510)上移动，其中扇区(501)具有用于产生至少一个磁场的磁场发生器，其中实施对于动子(200)从在驱动面(510)上的起始点(507)到目标点(508)的路径规划，其中对于路径规划使用至少一个具有节点(505)和边缘(504)的图形(503)，其中根据图形(503)求出用于动子(200)的路径(511)。

Description

用于驱动设备的动子的路径规划的设备和方法

技术领域

本发明涉及用于驱动设备的动子的路径规划的设备和方法。

本专利申请要求德国专利申请DE 10 2018 129 738.6的优先权，其公开内容通过引用结合于此。

背景技术

平面驱动系统还可使用在自动化技术、尤其是生产技术、操作技术和工艺技术中。借助于平面驱动系统可以将机器的设施的可移动的元件、即所谓的动子沿至少两个线性无关的方向移动或定位。平面驱动系统可以包括具有平面定子和转子、即动子的永久励磁的电磁平面马达，其中所述转子在定子上可沿至少两个方向移动。

在永久激励的电磁平面马达的情况下，通过如下方式将驱动力施加到动子上：即电通流的导体与磁体装置的驱动磁体磁交互作用。本发明尤其涉及平面驱动设备的构造，其中电平面马达的驱动磁体设置在动子处，并且平面马达的电通流的导体设置在位置固定设置的驱动面中。

从EP 3 095 739 A1中已知一种用于在驱动面上的至少一个动子的设备，其中，行进路线以用于动子的路径形式来计算。在此，路径规划相对耗费成本。

发明内容

本发明的目的是：提供用于对驱动设备上的动子进行路径规划的改进的设备和改进的方法。

本发明的目的通过根据独立权利要求的设备和方法和控制单元来实现。在从属权利要求中分别说明改进形式。

提出一种用于驱动驱动面上的至少一个动子的设备。动子具有至少一个第二磁场发生器。驱动面具有多个板形的扇区。扇区具有磁场发生器，所述磁场发生器用于产生磁场。设有用于扇区连接的控制单元。控制单元构成用于以如下方式经由相应地控制磁场发生器的供电来产生磁场：即动子能够至少沿一个方向在驱动面上移动。此外，控制单元构成用于执行用于路径的路径规划，动子应当沿着所述路径移动。由控制单元对于路径规划使用呈具有节点和边缘的图形的形式的驱动面的网格化。控制单元根据图形求出用于动子的从起始点到目标点的路径。此外，控制单元构成用于以如下方式借助电流操控磁场发生器：即动子能够沿着所求出的路径在驱动面之上移动。通过使用具有边缘和节点的图形，简化了路径规划。这使得能够使用已经存在的有效的算法。对于根据图形进行路径规划存在不同的处理方式。例如，路径可以至少部分地或完全地根据图形的边缘来规划。此外，在路径规划时可以考虑边缘的权重，其中对于整个路径最小化边缘的权重之和。在另一实施方式中，路径不必精确地沿着边缘引导。路径例如能够为了更好的所得出的路径的利益而偏离边缘和节点。在第一步骤中，能够沿着边缘规划路径，其中该路径在第二步骤中被平滑，以便例如避免在节点处的过强的方向切换。此外，可以使用混合算法，所述混合算法遵循图形，但是求出不必须位于所述边缘和节点上的路径。

根据所选择的实施方式，动子的路径不必精确地限制于图形的边缘。例如，尤其在节点的区域中可以允许与边缘的偏离，以便实现路径的改进的规划。

在设备的一个改进形式中，将权重与至少一个边缘、尤其边缘的至少一部分相关联。权重确定：经由节点或边缘的路径对于预设的优化的有利或不利程度如何。由控制单元在规划路径时考虑权重，以便根据预设的策略求出对于动子移动的优化的路径。例如，在规划路径时可以避免高权重。因此，可以对于与其他边缘相比更好适合于路径规划的边缘设有相应高或低的权重。通过使用具有权重的边缘，可以以简单的方式根据预设的策略求出动子从起始点到目标点的路径。该策略例如可以在于：避免具有大或小权重的边缘。另外，路径规划的策略可以在于：位于动子的所求出的路径上的边缘的权重之和不超过预设的极限值，或者所求出的路径的边缘的权重之和具有对于起始点和目标点之间的各种可能的路径的最小值。

在设备的一个改进形式中，边缘的权重与边缘的长度或者与动子的最大速度和/或最大加速度相关。例如，边缘越短，边缘的权重就越好。动子在边缘上能移动得越快，例如，边缘的权重就越好。该图形可以具有不同长度的边缘。原则上会有利的是：求出起始点和目标点之间的尽可能短的路径。因此有利的是：将具有尽可能短长度的边缘用于路径规划。借助尽可能短的边缘可以求出从起始点到目标点的尽可能短的路径。此外，动子在边缘上行进时的最大速度是影响动子从起始点到达目标点所需的时间的参数。因此，在路径规划中允许动子的尽可能高的速度的边缘是优选的。路径的长度以及动子经由路径从起始点到达目标点所需的持续时间都是重要因素，所述因素在规划路径时应予以考虑。

在设备的一个改进形式中，边缘的权重与扇区的温度相关。特别地，边缘的权重可以与扇区的磁场发生器的温度相关。在对磁场发生器通电时，产生损失热量，所述损失热量加热扇区。温度过高会负面地影响磁场发生器和该扇区的其他构件。此外，会有利的是：避免扇区中的预设的最高温度。因此，在特定条件下会有利的是：不选择最短的路径或最快的路径，而是在路径规划时避免如下扇区，所述扇区已经超过预设的温度或者其中存在在对扇区的磁场发生器进一步通电时超过极限温度的危险。

在设备的一个改进形式中，权重可以与扇区和/或动子的其他参数相关，所述参数支持有利的路径规划。例如，权重可以与动子的速度、动子的最大可行的加速度或扇区的温度相关。

在设备的一个改进形式中，控制单元构成用于：在路径规划中使用图形，所述图形根据距动子的位置的间距具有不同密度的边缘和/或不同密度的节点。随着节点密度的增加，边缘的平均长度可以下降。此外，可以在障碍物区域中增加图像的节点和/或边缘的密度。此外，在障碍物的区域中边缘的平均长度可以更小。通过更精确的图形可以更精确地规划障碍物区域中的路径。特别地，借助于更精确的图形例如可以规划更加地通过两个障碍物之间的窄空隙的路径。具有不同密度的边缘和/或节点和具有不同平均长度的边缘的图形可以以多个子图形的形式存储在存储器中。另外，由控制单元可以通过相应地减少边缘和/或节点从预设的图形中产生具有不同密度的边缘和/或节点的图形。在此，可以根据几何规格或根据参数(例如，尽可能短的路径规划或尽可能快的路径规划)选择边缘和节点。另外，可以对图形的边缘和/或节点设有预设的优先级，所述优先级确定：在密度小的情况下哪些边缘和节点是要使用的图像的一部分并且在密度大的情况下哪些边缘和节点是要使用的图形的一部分。

在设备的一个改进形式中，控制单元构成用于：在路径规划中使用图形，所述图形在围绕动子的位置的预设的范围中具有比在该预设的范围之外的区域中更大密度的边缘和/或更大密度的节点。因此，可以通过确定范围，借助不同密度的边缘和/或节点相对于动子的位置确定图形的精度。在一个简单的实施方案中，范围可以圆形面的形式构成，动子处于所述圆形面的中点处。然而，其他形状对于确定范围也是可行的。此外，预设的范围可以与其他参数、即例如动子的速度和/或距目标点的距离相关。例如，在动子速度较大的情况下，可以确定比在动子速度较小的情况下更大的范围。此外，例如在距目标点的间距较大的情况下可以选择比在距目标点的间距较小的情况下更大的范围。为了评估较大或较小的速度或为了评估距目标点的较大或较小的间距可以使用所确定的极限值。如果动子速度超过预设的速度极限值，则识别出动子的高速度并且与之相应地确定范围。如果动子距目标点的间距超过预设的间距极限值，则识别出动子距目标点的大间距并且与之相应地确定范围。

在设备的另一实施方式中，控制单元构成用于在路径规划中使用图形，所述图形随距动子位置的间距的增加具有更小密度的边缘和/或更小密度的节点。因此，根据距动子的间距，可以降低图形的精度，即边缘和/或节点的密度。由于考虑间距，可以实现图形精度的连续变化。

使用具有不同高精确度或不同密度的边缘和/或节点的图形的优点在于：可以在动子的较近的范围内更精确地规划路径。当路径规划以预设的时间间距或根据预设的所经过的路线路段重复时，这尤其是有利的。以该方式，执行精确的且实现期望地优化路径的近场规划。相反，远场规划不精确地且更粗略地执行，由此节省了计算时间，并且还可以更快地求出从动子的起始点或当前位置直至目标点的整个路径。

在设备的另一实施方式中，控制单元构成用于以能预设的时间周期重复地执行路径规划。例如，时间周期可以处于100μs到400μs的范围中。这意味着：重复地分别在100μs至400μs的时间范围后重复路径规划。此外，时间周期也可以处于1ms的范围内。

边缘的权重还可以与静态的或可移动的障碍物是否至少部分地设置在驱动面的区域中相关，其中边缘引导经由所述障碍物。静态的障碍物例如可以是设置在驱动面上的且不移动的物体。移动的障碍物可以是在驱动面上移动的物体、特别是另一动子。由此，一方面可以避免碰撞，并且另一方面可以减小或避免减速过程和/或加速过程，所述减速过程和/或加速过程一方面消耗时间并且另一方面消耗能量以操控磁场发生器。

在另一实施方式中，预设的范围可以与动子的速度相关，例如涉及围绕动子的径向范围，动子以当前的速度在预设的时间范围内经过所述径向范围。例如，时间范围可以包括1至10个时间周期，其中路径规划在每个时间周期中重复地由控制单元执行。

在一个改进形式中，控制单元构成用于：在两个规划层面中执行路径规划。在第一规划层面中借助至少一个第一图形执行第一路径规划并且求出用于动子移动的第一路径。此外，控制单元在第二规划层面中借助第二图形执行第二路径规划。在第二路径规划中求出用于动子移动的第二路径。第一图形具有比第二图形更小密度的节点和/或边缘。此外，控制单元构成用于对于动子的路径规划考虑这两个路径规划。因此，借助于第一路径规划，可以实现用于动子的路径的不太精确的规划。例如，第一路径规划可以用于求出从动子的位置到目标点的不精确的第一路径。另外，第二路径规划可以用于求出具有较高精度的第二路径，进而求出用于动子的可预设的范围的经优化的路径。

在一个实施方式中，第一图形和第二图形没有共同节点。在该实施方式中，根据预设的规则为第二图形选择目标。例如，将第二图形的节点选择为目标，所述节点在第二图像的扩展区域中最接近第一图形的最后节点。

在一个改进形式中，第一和第二图形至少经由共同节点彼此连接。由控制单元考虑该共同节点。例如，位于所求出的第一路径上的共同节点可以至少用作用于第二路径规划的中间目标。在一个实施方式中，在第一图形和第二图形之间设有多个共同节点。第一图形和第二图形之间的共同节点是在第一图形和第二图形中都设置的节点。另外，可以求出如下第一路径，多个共同节点位于所述第一路径上。由第二路径规划将第一路径的共同节点考虑为中间目标。以此方式，可以提供具有相对优化的路径规划和受限的计算时间的优化过的方法。

根据所选的实施方式，将最接近的共同节点对于第二路径规划用作为中间目标，所述中间目标位于第一路径上。将最接近的节点理解为如下节点，所述节点或者相对于第二图形的边缘之上的路线路段最近，或者将共同节点理解为基于第二图形的边缘尽可能快地由动子所达到的节点。此外，可以存储用于确定为最接近的节点的其他参数。

在设备的一个改进形式中，控制单元构成用于：首先计算从动子的起始点或当前位置直至目标点的第一路径规划并且随后在计算第二路径规划时考虑所求出的第一路径。因此，第二路径规划可以考虑将位于第一路径上的共同节点作为用于第二路径规划的中间目标。但是，对于预先计算不需要首先完整地计算从动子的当前位置至目标点的第一路径规划，而是足够的是：在针对该区域执行第二路径规划之前，直至距动子的能预设的间距明确地结束第一路径规划。

在设备的一个改进形式中，控制单元构成用于：基于所规划的路径对于动子执行动态规划，以便相应地操控磁场发生器。为此，路径例如可以不完全位于边缘上，而是例如在拐角处倒圆，以便实现更高的速度。因此，至少分部段地，首先计算用于动子的路径并且随后根据当前的路径求出动子沿着该路径的速度和加速度。为了计算动子沿着规划的路径的速度和加速度，例如可以考虑动子的加载、动子加速或减速的预设的范围、动子的预设的允许的最大加速度或多个在动子的预设范围中移动或处于其中的其他动子的存在。

提出一种用于驱动至少一个动子的方法，其中执行用于动子从起始点到目标点的路径规划。在动子的移动期间，起始点和目标点都可以改变。特别地，起始点可以等同于动子的当前位置。在路径规划中，使用具有节点和边缘的图形。根据图形求出用于动子从起始点到目标点的路径。根据所选择的实施方式，可以在边缘和节点上和/或在边缘和节点之间的网目的网格内进行路径规划。例如，节点之间的网目的对角线穿行或边缘和节点之间的居中穿行也为最佳的路线。通过使用图形，简化根据图形的预设的边缘查找从起始点到目标点的路径。借此简化和加速了计算。在求出路径之后，以如下方式操控磁场发生器，即，动子可沿所求出的路径在驱动面上移动。求出路径和操控路径例如可以由不同的控制单元执行。

提供一种控制单元，其构成用于执行所描述的方法。

另外，提供一种计算机程序，其具有指令，所述指令在计算机上运行时执行所描述的方法。

附图说明

下面根据实施例并参考附图更详细地阐述本发明。在此，分别以示意图示出：

图1示出用于在驱动面上驱动动子的平面驱动系统；

图2示出具有六个彼此并排设置的定子模块的另一驱动系统的视图；

图3示出具有磁体装置的图1中示出的平面驱动系统的动子；

图4示出根据图1的驱动系统的一部分的立体图；

图5示出具有第一、第二、第三和第四定子层的图1所示的驱动系统的扇区的分解图；

图6示出具有各个定子区段的设备的第一扇区的图5所示的定子层；

图7示出具有图形和控制单元的驱动面的示意图；

图8示出具有另一图形的驱动面的示意图；

图9示出具有如下图形的驱动面的示意图，所述图形具有不同密度的边缘和节点；

图10示出具有两个图形的驱动面的示意图，所述图形具有不同密度的边缘和节点，并且

图11示出具有另一图形的驱动面的示意图。

具体实施方式

本发明主要涉及在公开文献WO 2013/059934 A1、WO 2015/017933 A1、WO 2015/179962 A1、WO 2015/184553 A1、WO 2015/188281 A1和WO 2017/004716 A1中公开的平面驱动系统的改进形式。所提及的参考文献的公开内容也通过引用整体上成为本说明书的主题。

本发明还涉及在2017年12月27日向德国专利商标局(DPMA)提交的德国专利申请10 2017 131 304.4、10 2017 131 314.1和10 2017 131 321.4中公开的平面驱动系统的改进形式。通过引用将德国专利申请10 2017 131 304.4、10 2017 131 314.1和10 2017131 321.4的公开内容也整体上成为本说明书的主题。

图1示出用于驱动呈平面驱动系统1形式的驱动面上的至少一个动子200的设备，其中所述平面驱动系统具有定子模块10和通过动子200形成的转子。

定子模块10包括模块壳体19和定子单元100。定子模块10具有上侧8和与上侧8相对置的下侧9。定子单元100沿从下侧9到上侧8取向的竖直方向15设置在模块壳体19之上并且设置在定子模块10的上侧8处。定子单元100构成为平面定子，并且在定子模块10的上侧8处具有平面的、即平坦的定子面11。定子面11同时形成定子模块10的表面。

定子面11垂直于竖直方向15取向，并沿方向12和14在定子单元100和定子模块10的整个上侧8上延伸。在定子面11处，定子单元100包括至少一个可加载驱动电流的导体条带125。如所示的那样，定子单元100可以在定子面11处具有多个导体条带125。可以由控制单元506分别对导体条带125加载驱动电流。借助于导体条带125中的驱动电流，可以产生磁场，所述磁场以与动子200的图1未示出的驱动磁体交互作用的方式驱动动子200。具有电通流的导体条带125的动子200和定子单元100形成电磁平面马达。导体条带125形成定子单元100的线圈导体，并且也可以被称为线圈导体。

动子200在运行中可移动地设置在定子模块10的定子面11上，并且在运行中既可以沿第一方向12驱动，也可以沿第二方向14上驱动。第一方向12和第二方向14线性独立。特别地，如图1所示，第一方向12和第二方向14可以彼此垂直定向。第一方向12和第二方向14分别平行于定子面11并且垂直于竖直方向15取向。通过动子200被同时沿第一方向12和第二方向14驱动，动子200可以在定子面11上方沿任意方向驱动。在运行中，动子200可以悬浮地保持在定子面11之上，例如通过在驱动磁体和导体条带125中的合适的驱动电流之间的磁相互作用来保持。除了沿第一和/或第二方向12、14驱动动子200之外，也可以沿竖直的第三方向15进行驱动。此外，动子200也可以绕其轴线转动。导体条带为印制导线，所述印制导线也可以称为磁场发生器。

定子面11矩形地构成。特别地，如图所示，定子面11可以正方形地构成。定子面11通过四个分别直线的外边缘30限界。各两个彼此相对置的外边缘30平行于第一方向12取向，并且两个另外的彼此相对置的外边缘30平行于第二方向14取向。

定子单元100在竖直方向15上的扩展小于定子单元100在第一方向和第二方向12、14上的扩展。因此，定子单元100形成扁平的、在第一方向和第二方向12、14上扩展的长方体或在第一和第二方向12、14上扩展的板。

可以在定子模块10的下侧9处或在模块壳体19的下侧处将其他的部件设置在模块壳体19或定子模块10处。这些另外的部件在第一方向12或第二方向14上最多伸展直至定子单元100的外边缘30，使得另外的部件在第一方向或第二方向12、14上不伸出于定子单元100的外边缘30。

在模块壳体19的下侧处设置有未在图1中示出的端子，用于将定子模块10与多条连接线18连接。连接线18例如可以是数据网络的输入导线、数据网络的输出导线和用于对定子模块10供应电能的能量供应导线。另外，控制单元506可以与连接线18连接。特别地，可以经由能量供应导线将电能输送给定子模块10以产生驱动电流。定子模块10可以经由数据网络与平面驱动系统的控制单元连接，其中平面驱动系统的控制单元可以由控制单元506形成。借助于数据网络，例如可以与控制单元506交换用于控减速子200或用于控制对导体条带以对准目标的方式加载适合的驱动电流的控制数据。

定子面11可以在第一方向12上具有在100mm和500mm之间、特别是在120mm和350mm之间、特别是240mm的扩展。定子面11可以在第二方向12上具有在100mm与500mm之间、特别是在120mm与350mm之间、特别是240mm的扩展。定子模块10可以在竖直方向15上具有在10mm与100mm之间、特别是在15mm与60mm之间、特别是30mm的扩展。模块壳体19可以在竖直方向15上具有在8mm与80mm之间、特别是在13mm与55mm之间、特别是26.6mm的扩展。模块壳体19可以在第一方向和/或第二方向12、14上具有与定子面11相同的扩展。

定子模块10的多个样本可以彼此并排地设置，使得相邻的定子模块10的外边缘30相互贴靠，并且定子模块10的定子面11形成连续的驱动面，动子200可以无中断地在所述驱动面之上移动，如这在图2所示。由于定子模块10的侧面在外边缘30处于定子面11平接，所以可以通过如下方式将两个彼此并排设置的定子模块10的定子面11几乎无缝地彼此连接的设置：即定子模块10以定子单元100的侧面彼此贴靠或定子面11的外边缘30彼此贴靠的方式设置。

相邻的定子模块10分别彼此连接地设置成，使得相邻的定子模块10的定子面11的外边缘30彼此贴靠。由此，定子模块10的定子面11形成用于动子200的连续的、平面驱动面。动子200可以无缝地从定子模块10之一的定子面11移动到相邻的定子模块10的定子面11上或在其至少移动。可以经由各自身的连接导线18将控制信号和/或能量输送给每个定子模块10。定子模块10的替选的在此未示出的实施方式也可以具有电连接元件，借助所述连接元件可以将控制信号和/或电能从一个定子模块10传输至相邻的定子模块10。这种连接元件例如可以设置在定子模块10的侧面处。连接元件可以构成为插接连接器或构成为可相邻设置的接触面。

在替选的、在此同样未示出的实施方式中，定子模块10也可以分别经由自身的连接导线星形地连接于中央的能量供应装置和/或中央的控制单元。

图3示出转子、即动子200的从下方到动子200的下侧的视图。动子200在下侧处具有磁体装置201。磁体装置201矩形地、尤其正方形地构成并且包括多个磁体。动子200的下侧尤其在磁体装置201的磁体的区域中平面或平坦地构成。在运行中，动子200的具有磁体装置201的下侧基本上平行于定子面11取向并且朝向定子面11设置。

磁体装置201包括第一磁体单元210、第二磁体单元220、第三磁体单元230和第四磁体单元240。第一磁体单元210和第三磁体单元230分别在第一转子方向206上长形地构成并且沿着垂直于第一转子方向206取向的第二转子方向208彼此并排设置的驱动磁体211。特别地，第一和第三磁体单元210、230可以分别具有三个驱动磁体211。第二磁体单元220和第四磁体单元240分别具有在第一转子方向206上彼此并排设置的并且沿着第二转子方向208长形构成的另外的驱动磁体221。在运行中，第一和第三磁体单元210、230用于沿第二转子方向208驱动动子200，并且在运行中，第二和第四磁体单元220、240用于沿第一转子方向206驱动动子200。第一和第三磁体单元210、230的驱动磁体211和第二和第四磁体单元220、240的另外的驱动磁体221分别垂直于第一和第二转子方向206、208磁化。

驱动磁体211和/或另外的驱动磁体221为第二磁场发生器250。第二磁场发生器250也可以具有不同的材料、功能原理和/或形状，特别是构成为磁体或永磁体。

图4示出平面驱动系统1的定子模块10的没有动子200的定子模块10。定子模块10的定子单元100包括第一定子扇区110、第二定子扇区112、第三定子扇区113和第四定子扇区114。定子扇区110、112、113、114就其而言分别包括设置在定子单元100的定子面11处的导体条带125的一部分。定子面11处的每个导体条带完全地设置在定子扇区110、112、113、114之一中。定子扇区110、112、113、114矩形地构成。特别地，定子扇区110、112、113、114可以正方形地构成，使得定子扇区110、112、113、114在第一方向12上的扩展对应于定子扇区110、112、113、114在第二方向14上的扩展。

定子扇区110、112、113、114分别包括定子单元100的面的四分之一，即一个象限。

在定子扇区110、112、113、114内，导体条带125设置在多个叠置的定子层或定子平面中，其中每个定子层仅包括如下导体条带125，所述导体条带或者基本上沿着第一方向12或者基本上沿着第二方向14长形地扩展。除了导体条带125的伸展之外，并且只要在下文中没有描述区别，不同定子层上的定子扇区110、112、113、114就相同地构成。在定子模块10的图4所示的定子单元100中，在定子面11处的定子层仅包括导体条带125，所述导体条带沿第一方向12长形地扩展并且沿着第二方向14彼此并且且彼此连接地设置。

定子面11处的图4中可见的定子层形成定子单元100的第一定子层。在第一定子层下方在竖直方向15上，定子单元100至少包括又一第二定子层。

图5示出具有各个定子层的定子单元100的分解图的示意立体图。

在竖直方向15上，定子单元100在设置在定子面11处的第一定子层104下方包括第二定子层105，在第二定子层105下方包括第三定子层106并且在第三定子层106下方包括第四定子层107。只要在下文中没有描述区别，第二、第三和第四定子层105、106、107如定子单元100的定子面11处的图4所示的第一定子层104构成。

第一至第四定子扇区110、112、113、114在第三定子层106中如同在第一定子层104中那样包括沿着第一方向12长形扩展的且在第二方向14上彼此并且且彼此连接设置的导体条带125。在第二定子层105中和在第四定子层107中，第一至第四定子扇区110、112、113、114包括另外的导体条带126。只要在下文中没有描述区别，另外的导体条带126就如第一定子层104和第三定子层106中的导体条带125那样构成。与第一和第三定子层104、106的导体条带125不同，第二和第四定子层105、107的另外的导体条带126沿第二方向14长形地扩展并且在第一方向12上彼此并排且彼此连接地设置。

在第一和第三定子层104、106中，第一至第四定子扇区110、112、113、114仅包括沿第一方向12长形扩展的导体条带125，并且也还不附加地包括沿第二方向14长形伸展的导体条带126。同样地，在第二和第四定子层105、107中，第一至第四定子扇区110、112、113、114仅包括沿第二方向14长形扩展的另外的导体条带126，并且也还不附加地包括沿第一方向12长形扩展的导体条带125。

第一至第四定子扇区110、112、113、114在所有第一至第四定子层104、105、106、107中分别具有相同的尺寸。特别地，在所有第一至第四定子层104、105、106、107中，第一至第四定子扇区110、112、113、114在第一方向12和第二方向14上分别具有相同的尺寸。

彼此叠置的第一至第四定子层104、105、106、107的导体条带125和另外的导体条带126分别彼此电绝缘地构成。例如，第一至第四定子层104、105、106、107可分别构成为多层电路板的相互绝缘的印制导线层。

第一至第四定子扇区110、112、113、114以可彼此独立通电的方式构成。特别地，定子单元100上的第一至第四定子扇区110、112、113、114的导体条带125和另外的导体条带126彼此电绝缘地构成。

定子单元100上的各个第一至第四定子扇区110、112、113、114的导体条带125和其他的导体条带126分别与其余的第一至第四定子扇区110、112、113、114的导体条带125和其他的导体条带126电绝缘地构成，而各个第一至第四定子扇区110、112、113、114之内的导体条带125和其他的导体条带126可以分别彼此导电地连接。特别地，在第一至第四定子扇区110、112、113、114内，第一定子层104和第三定子层106的分别彼此叠置的导体导带125可以彼此导电地连接。例如，第一至第四定子扇区110、112、113、114的分别彼此叠置的导体条带125可以串联。同样地，在第一至第四定子扇区110、112、113、114内，第二定子层105和第四定子层107的分别彼此叠置的另外的导体条带126可以彼此导电地连接。例如，第一至第四定子扇区110、112、113、114的分别彼此叠置的另外的导体条带126可以彼此串联。

定子单元100的替选的在此未示出的实施方式可包括在第二和第三定子层105、106之间沿竖直方向15上下设置的另外的定子层。在此，在竖直方向15上，定子单元100可分别交替地包括具有基本上沿第一方向12长形扩展的导体条带125的定子层和具有基本上沿第二方向14长形扩展的另外的导体条带126的定子层。在替选于此的同样未示出的实施方式中，定子单元100可沿竖直方向15上分别包括具有基本沿第一方向12长形扩展的导体条带125的定子层和具有基本上沿第一方向12长形扩展的另外的导体条带126的定子层，其中具有基本上沿第一方向12长形扩展的导体条带125的定子层的总和具有基本上沿第二方向14长形扩展的另外的导体条带126的定子层的总和具有距定子面11相同的平均间距。另外，在定子单元100的替选的未示出的实施方式中，在第一和第二定子层104、105之间和/或在第三和第四定子层106、107之间，设置有具有沿第一方向12扩展的导体条带125或具有沿第二方向14扩展的另外的导体条带126的另外的定子层。

第一至第四定子扇区110、112、113、114的导体条带125、126在第一至第四定子层104、105、106、107内分别组合成定子区段。

图6示出第一定子扇区110的第一至第四定子层104、105、106、107的示意图，所述定子层具有各个定子区段。

第一定子扇区110的导体条带125和另外的导体条带126在第一至第四定子层104、105、106、107内分别组合成定子区段120、121。第一定子扇区110在每个第一至第四定子层104、105、106、107中分别包括三个彼此并且且彼此连接设置的定子区段120、121。每个定子区段120、121分别包括六个彼此并排设置的导体条带125或另外的导体条带126。第一定子扇区110在第一和第三定子层104、106中分别包括三个第一定子区段120并且在第二和第四定子层105、107中分别包括三个第二定子区段121。第一定子区段120分别包括沿着第二方向14彼此并排设置的且沿着第一方向12长形扩展的导体条带125中的六个彼此并排的导体条带。

定子单元100的第一定子扇区110因此在第一定子层104和第三定子层106中仅包含沿第一方向12长形扩展的导体条带125，并且在第二定子层105和第四定子层107中仅包含沿着第二方向14长形扩展的另外的导体条带126。

第一和第二定子区段120、121除了其取向外具有相同的尺寸。特别地，第一定子区段120在第一方向12上的尺寸对应于第二定子区段121在第二方向14上的尺寸，并且第一定子区段120在第二方向14上的尺寸对应于第二定子区段121在第一方向12上的尺寸。

定子区段120、121彼此叠置地设置，使得第一定子扇区110的第一和第三定子层104、106的第一定子区段120中的每个分别在第一定子区段110的第二和第四定子层105、107的沿第一方向12彼此并排设置的三个第二定子区段121之上延伸。此外，第一定子扇区110的第二和第四定子层105、107的第二定子区段121在第二方向14上在第一定子扇区110的第一和第三定子层104、106的所有在第二方向14上彼此并排设置的第一定子区段120上延伸。

导体条带125和另外的导体条带126在第二定子扇区112、第三定子扇区113和第四定子扇区114的第一至第四定子层104、105、106、107中的设置对应于导体条带125和另外的导体条带126在第一定子扇区110的第一至第四定子层104、105、106、107中的图6所示的设置。

在平面驱动系统1运行中，动子200可以在定子单元100上定向成，使得第一转子方向206沿第一方向12取向，并且第二转子方向208沿第二方向14取向。在运行中，第一磁体单元210和第三磁体单元230可以与通过第一定子区段120的导体条带125产生的磁场相互作用，以便沿第二方向14驱动动子200。在运行中，第二磁体单元220和第四磁体单元240可以与通过第二定子区段121的另外的导体条带126产生的磁场相互作用，以便沿第一方向12驱动动子200。

替选地，与图6所示不同，动子200也可以定向成，使得第一转子方向206沿第二方向14取向并且第二转子方向208沿着第一方向12取向。在这种情况下，第一和第三磁体单元210、230与第二定子区段121的磁场共同作用以沿第一方向12驱动动子200，并且第二和第四磁体单元220、240与第二定子区段120的磁场共同作用，以沿第二方向14驱动动子200。

各个第一或第二定子区段120、121的导体条带125或另外的导体条带126分别独立于其余的第一或第二定子区段120、121的导体条带125或另外的导体条带126可借助驱动电流通电。特别地，第一或第二定子区段120、121中的一个中的驱动电流不强制性与其他第一或第二定子区段120、121中的一个中的驱动电流相关。另外，第一或第二定子区段120、121中的一个的导体条带125或另外的导体条带126可被加载驱动电流，而其他的、例如相邻的第一或第二定子区段120、121的导体条带125或另外的导体条带126是无电流的。各个第一或第二定子区段120、121的导体条带125或另外的导体条带126在定子单元100上与其余的第一或第二定子区段120、121的导体条带125或另外的导体条带126电绝缘地构成。例如，不同的第一或第二定子区段120、121的导体条带125或另外的导体条带126例如可以由分别单独的功率模块或由单独的电流产生单元或定子模块10的功率模块的端部级加载驱动电流。

各个第一至第四定子扇区110、112、113、114中的导体条带125或另外的导体条带126可分别互连成具有共同星形点的多相系统。星形点可以在定子单元100上构成。特别地，导体条带125或另外的导体条带126可以互连成具有共同星形点的三相系统。三相系统可以分别包括六个相邻的导体条带125或六个相邻的另外的导体条带126。三相系统之一中的相邻的导体条带125或另外的导体条带126的数量也可以分别是三个、十二个或三的其他倍数个。

多相系统可以在定子单元100上接触，使得每个多相系统可以独立于其他多相系统加载驱动电流。替选地，在定子单元100上各两个或更多个多相系统可以彼此连接，使得所连接的多相系统分别共同被加载共同的驱动电流。例如，定子单元100上的所连接的多相系统可以串联或并联。

为了对导体条带125或另外的导体条带126通电，在将导体条带125或另外的导体条带126互连成多相系统时，与在对各个导体条带125或另外的导体条带126单独通电的情况下相比，需要更少的触点。由此，减小了对于对导体条带125或另外的导体条带126通电所需的硬件耗费、尤其对于通电所需的电力产生单元的数量。

如图4和5所示，第一至第四定子扇区110、112、113、114可以在第一至第四定子层104、105、106、107的每个中分别包括十八个导体条带125或另外的导体条带126。各六个相邻的导体条带125或另外的导体条带126可互联成三相系统，并且第一至第四定子扇区110、112、113、114可分别具有三个在第一方向12上彼此并排的三相系统和分别具有三个在第二方向14上彼此并排的三相系统。在此，导体条带125或另外的导体条带126可以串联成共同的三相系统，其中所述导体条带基本上沿相同方向12、14扩展并且在第一至第四定子层104、105、106、107中叠置。导体条带125或另外的导体条带126在此可以互联成，使得在竖直方向15上叠置的导体条带125或另外的导体条带126分别加载相同的驱动电流。借此，三相系统具有三个相，所述相由在第一至第四定子层104、105、106、107中叠置的导体条带125或另外的导体条带126联接而成。

例如，在各个第一至第四定子层104、105、106、107中，可以分别将所有叠置的且平行定向的导体条带125或另外的导体条带126串联。特别地，第一定子层104中和第三定子层106中叠置的三相系统的导体条带125以及在第二定子层105和在第四定子层107中彼此叠置的三相系统的另外的导体条带126分别串联成共同的三相系统。在此，第一和第三定子层104、106和第二和第四定子层105、107的所有在竖直方向上彼此叠置且平行取向的导体条带125或另外的导体条带126可以分别串联。

特别地，在定子单元100中在各个定子区段120内将沿着第一方向12长形扩展的定子条带125分别互联成具有共同的星形点的多相系统。在此，不同的定子区段120的各个多相系统可以彼此独立地通电。同样地，各个另外的定子区段121的所有另外的导体条带126分别互联成另外的多相系统。另外的定子区段121的各个另外的多相系统分别可以彼此独立地并且独立于定子区段120的多相系统通电。特别地，定子区段120的导体条带125和另外的定子区段121的另外的导体条带126分别互联成三相系统。导体条带125和另外的导体条带126可分别加载三相驱动电流。驱动电流包括第一相U、第二相V和第三相W，所述相彼此间分别具有彼此120°的相移。

导体条带1在空间上在第二方向14上分别以偏移第一和第三磁体单元210、230的与导体条带125相互作用的驱动磁体211的有效波长的三分之一的方式设置。另外的导体条带126空间上在第一方向12上分别以偏移第二和第四磁体单元220、240的与另外的导体条带126相互作用的另外的驱动磁体221的另一有效波长的三分之一的方式设置。

动子为该设备的可移动的元件，并且具有用于产生磁场的机构，特别是磁体或永磁体。动子的磁场与定子单元的可变的磁场确保了动子在定子单元上移动，使得尤其在定子单元和动子之间构成气隙。

导体条带125和另外的导体条带126为磁场发生器127。

图7以示意图示出驱动面510的一部分的俯视图。驱动面510可以通过图1至图6中描述的平面驱动系统构成。然而，也可以使用平面驱动系统的其他实施方式，所述平面驱动系统借助于磁场在在驱动面510上移动动子200。示出了3×4扇区501的布置。扇区501可以通过图1至图6的定子模块10形成。在该实施例中，扇区501具有正方形形状。根据所选的实施方式，扇区也可以具有其他形状、即例如矩形或三角形等。扇区501例如可以具有150mm×150mm至240mm×240mm范围中的大小。根据所选择的实施方式，扇区501也可以具有其他大小。另外，扇区501也可以具有不同的大小。

此外示出动子200。如图1至图3所描述的那样，动子200例如以转子的形式构成。动子200可以具有正方形、圆形或矩形或其他形状。动子200例如可以具有在从100mm×100mm到200mm×200mm的范围内的大小。动子可以具有在8mm至20mm的范围内的厚度。驱动面510、即定子模块10和动子200可以构成用于以例如1m/s至6m/s的速度移动动子200。驱动面510、即定子模块10和动子200可以构成用于以直至30m/s2或更大的加速度移动动子200。另外，动子200可构成用于承载直至1.5kg和更大的负载。另外，动子200可构成用于具有距驱动面510的直至6mm或更大的间距。

动子200以虚线正方形的方式示出。还示意性地示出具有边缘504和节点505的虚拟图503。图形503以具有边缘504和节点505的网络的形式构成。边缘504以直线的形式绘制。节点505位于边缘504的交点处。具有对以三角形形状的网目限界的边缘504和节点505的图形503的形状是多个可行的实施方式之一。例如，在此未示出的图形可以具有边缘和节点，其中边缘和节点对呈四边形形式的网目和/或呈多边形形式的网目限界。通过将图形网格化成网目，将路径查找逐步分别显著与具有对网目限界的边缘和节点的网目。图形503存储在控制单元506的数据存储器512中。控制单元506可以构成为计算机。另外，可以设有位置传感器560，其检测动子200的位置并传输给控制单元506。例如，可以将位置传感器560与每个扇区501相关联。位置传感器560例如可以构成为霍尔传感器。

控制单元506构成用于为动子200根据起始点507执行到目标点508的路径规划。起始点507可以是动子200的当前位置。另外，根据选择的实施方式，起始点507还可以独立于动子200的当前位置来预设。在所描述的实施例中，目标点508在左下扇区501中位于图形503的节点505上。将位于动子200的中心点附近的节点505作为起始点507。通过使用图形503，限制通过网目和边缘和节点的路径规划。根据网目、边缘和节点，寻找用于动子200的从起始点507到目标点508的路径。在求出路径之后或期间，可以根据预设的规则对路径进行平滑处理，以避免沿路径的过强的方向变化。例如，可以以如下方式适配路径的具有第一预设极限值的曲率半径的部段：即曲率半径高于极限值。

另外，驱动面510的区域可以通过作为虚线正方形示出的物体509或另外的第一或第二动子513、514对于路径规划封锁。其他的第一或第二动子513、514可以分别以转子的形式构成，所述转子已经根据图1至图3进行了描述。

如果起始点507和/或目标点508不精确地位于图形505的节点505或边缘504上，用作为起始点507和作为目标点508，则由控制单元506可以将边缘504的点或者将节点503作为起始点507或目标点508用于在图形503中查找，其中所述点或节点距起始点507或目标点508最近。如果起始点507和/或目标点508不精确地位于图形503的节点505或边缘504上，而是处于图形503的网目中，那么可以由控制单元506也将该起始点507和/或该目标点508用于在图形503中查找。

在简单的路径规划中，控制单元506例如利用图形503的现有边缘504且绕过物体509的情况下求出起始点507和目标点508之间的最短路线。示意地在图7中绘制沿着边缘504的路径511，控制单元506求出所述路径，其中动子200应当沿着该路径从起始点507移动到目标点508。

如上所述，可以在路径规划期间或在路径规划结束时对所求出的路径进行平滑处理。另外，还可从独立于边缘504和节点505横向地在网目之上从边缘到边缘和/或到节点搜索最短路径。另外，由控制单元506在路径511上减速动态规划。为此，根据所求出的路径511和其他的边界条件、即例如动子200的最大速度、动子200的最大负和/或正的加速度或者动子200的最大允许横向加速度求出动子200沿路径511的速度和/或动子200沿路径511的正和负的加速度。此外，可以考虑其他边界条件，所述边界条件例如确定：动作在哪个时间点应当处于路径的哪个位置处。随后，由控制单元506以如下方式对扇区501的磁场发生器通电：即动子200沿着路径511从起始点507移动到目标点508。根据所选择的实施方式，路径规划和/或动态规划和/或磁场发生器的操控、即磁场发生器的供电可以由不同的控制单元和/或由控制单元506的不同的程序来执行。

在另一实施方式中，两个节点505之间的边缘504或边缘504的至少一部分具有权重。边缘504的权重可以例如存储在数据存储器512中或存储在单独的数据存储器中。控制单元506数据存储器512连接。在规划路径时，控制单元506考虑图形503的边缘504的存储在数据存储器512中的权重。

边缘504的权重例如可以与动子200在使用边缘504时必须驶过的边缘的长度相关。边缘越长，边缘504的权重就会越大。另外，边缘504的权重可取决于由动子200以何种最大速度驶过边缘504相关。最大速度越低，边缘504的权重就会越大。另外，边缘504的权重可以取决于：在边缘504上是否存在障碍物。如果障碍物位于边缘504上或靠近边缘504使得动子200在沿边缘504行进时与障碍物碰撞，则边缘504获得高权重，使得该边缘504在路径规划时不由控制单元506考虑。

根据所选择的实施方式，还可以从路径规划中排除如下边缘504，物体509作为障碍物位于所述边缘504上。障碍物可以是物体509形式的固定的、即静态的障碍物，或者是另一第一或第二动子513、514形式的可移动的障碍物。由于另外的第一或第二动子513、514本身可以移动进而为可移动的障碍物，所以边缘504的权重可以随着另外的第一和/或第二动子513、514的位置随时间变化。仅在固定的、即静态的障碍物的情况下，通过相应的权重确定的边缘504的封锁随时间保持不变。

另外，边缘504的权重可与扇区501的温度相关，其中边缘504在所述扇区之上引导。例如，扇区501的温度越高，权重就会越高。通过对扇区501的磁场发生器通电，扇区501加热。过高的温度对于扇区501和尤其对于扇区501的磁场发生器会是负面的。因此会有利的是：避免扇区501的温度过高。为了检测扇区501的温度，在扇区501中可以设有相应的温度传感器550。温度传感器550将扇区501的当前温度传输到控制单元506。相应地，控制单元506可以根据扇区501的温度来改变扇区501的边缘504的权重。如果例如通过高权重来确定要避开的边缘504，则可以随着扇区501的温度增加来提高扇区501的边缘504的权重。根据选择的实施方式，根据超过扇区501的极限温度，则可以通过相应高的权重完全封闭在扇区501之上引导的边缘504。因此，在规划路径时可以考虑扇区501的温度。

例如，对于在图形503的两个节点505之间构成的每个单独的边缘504可以将相应的权重存储在数据存储器中。边缘的权重例如可以由控制单元506根据预设的规则来改变。

图8示出根据图7的具有动子200和另外的动子513、514和物体509的驱动面510的一部分的示意图，但是其中图形503具有不同的网格化。在该实施方式中，虚拟图形503具有边缘504和节点505，所述边缘和节点形成具有矩形图案的网目。分别将节点505设置在边缘504的相交点处。根据选择的实施方式，图形503也可以具有其他形状，特别是其他网目。例如，图形503不必覆盖整个驱动面510，而是可以仅覆盖驱动面510的给别面区域。另外，根据这里未示出的实施方式，图形503可在驱动面的不同的区域中具有不同密度的边缘504和/或节点505和/或边缘504的不同的平均长度。

图9以示意图示出驱动面510的另一视图，其中虚拟图形503在此处示出的实施方式中在围绕动子200的范围515中具有比在范围515之外更高密度的边缘504和节点505。在所示的实施方式中，范围515构成为正方形的面，动子200位于其中点中。在所示的实施例中，图形503在范围515之外与范围515相比仅具有边缘504的五分之一并且相应地具有更少的节点505。另外，在范围515中，边缘504的平均长度小于在范围515之外。

因此，在范围515之内，与范围515之外的区域相比，可以更精确地规划路径。此外，可以设有第二范围，所述范围围绕范围515，其中在第二范围之外，边缘504和/或节点505的密度和/或图形503的边缘504的平均长度减小。

另外，在未示出的另一实施方式中，图形503的边缘504和节点505的密度可以随着距动子200的当前位置的距离增大而阶梯式地或逐渐减小。

为了进行路径规划，控制单元首先对于动子200从对应于动子200的当前位置的起始点507直至预设的目标点508求出第一路径部段517，所述第一路径部段示意地以虚线的形式绘出。第一路径部段517根据图形503在范围515外部的较大的网格来求出。为了规划第一路径部段517，将图形503的较大的网格也用于范围515之内的区域。

然后，控制单元根据预设的规则为第二路径部段516求出中间目标535，其中中间目标535是第一路径部段517的一部分并且距范围515尽可能近地设置，但是设置在其之外。此外，应当将中间目标535选择成，使得借此实现到目标点508尽可能短的路径。随后，控制单元始于对应于动子200的当前位置的起始点507直至范围515之内的中间目标，根据图形503的网目在范围515之内距中间目标535尽可能近地求出第二路径部段516。第二路径部段516的端部经由桥接部段518与中间目标535在尽可能短的路线上连接。第一路径部段517和桥接部段518以较宽的线的形式示意地示出。

在求出路径规划时，考虑物体509还有作为障碍物的另外的第一和第二动子513、514。例如，经由图形503的边缘504的相应的权重来考虑物体509以及另外的第一和第二动子513、514，所述边缘引导经过障碍物或者以距障碍物窄的间距构成，使得引起动子200和障碍物或另外的第一和/或第二动子513、514之间的接触。

可以将控制单元构成用于在能预设的时间周期中总是又执行动子200的当前位置和目标点508之间的路径规划，直至动子200到达目标点508。在此，范围515随动子200一起移动。在每个路径规划之后，由控制单元506执行动态规划，并且然后对扇区501的磁场发生器通电，使得动子200沿着作为路径511的一部分的第一路径部段516移动。例如，将可预设的时间周期选择得短至，使得在到达第一路径部段516的端部之前，以围绕动子200的当前位置的范围515重新执行路径规划，使得动子200总是仅在更精确计算的第一路径部段516上移动。

然而，根据所选择的实施方式，也会发生：在重新计算路径之前，动子200至少在桥接部段518上和在第二路径部段517的子部段上移动。借助第一路径部段516执行近场规划，并且借助第二路径段517执行远场规划。根据所选择的实施方式，控制单元506可以构成用于执行动态规划，总是直至第一路径部段516的端部。如果在到达第一路径部段516的端部之前重新执行具有新的第一路径部段516的路径规划，则这是有帮助的。以该方式，可以节省计算时间。可预设的时间周期可以例如在从100μs到400μs的范围内。

根据所选择的实施方式，在路径规划中可以以如下方式考虑未来的移动轨迹528：即位于另外的第二动子514的未来的运动轨迹528的区域中的边缘的权重获得对于路径规划为负的权重，其中另外的动子514在所述移动轨迹528上移动。例如，在另外的第二动子514的未来的移动轨迹528的预设的范围中的边缘可以获得较高的权重。另外，在路径规划中也可以类似地考虑另外的第一动子513的未来轨迹。

图10示出具有扇区501的驱动面510的示意图，其中示出虚拟的第一图形519和虚拟的第二图形520。第一图519以粗线的形式以设置在矩形网格中的第一边缘523中示出，所述第一边缘在第一节点524处交叉。第二图形520以细线的形式借助设置在同样矩形网格中的第二边缘521示出，其中第二边缘521在第二节点522处交叉。在第一图形519中，平行设置的第一边缘523比第二图形520的第二边缘521具有彼此相距更大的间距。因此，第一图形519与第二图形520相比具有更低密度的第一节点524和/或第一边缘523。因此，第二图形520与第一图形519相比提供优化的路径的更精确的规划。两个相邻的第一边缘523与两个相邻的第二边缘521相比具有四倍的间距。根据所选择的实施方式，也可以将大小差异用于第一和第二图形519、520。第一图形519具有比第二图形520更低密度的节点505和/或边缘504。另外，图形519、520的网目不仅可以在大小方面不同，而且可以在形状方面不同。

现在，应针对动子200执行到目标点508的路径规划，其中目标点508位于最右下的扇区501中。

控制单元构成用于在两个规划层面中执行从起始点507到目标点508的路径规划。设有具有第一图形519的第一规划层面和具有第二图形520的第二规划层面。

控制单元根据第一图形519执行从起始点507到目标点508的第一路径规划。在此，例如，求出第一路径525，所述第一路径示意地以虚线形式示出。

此外，控制单元根据第二图形520执行从起始点507到第一路径525上的中间目标207的第二路径526的第二路径规划。第二路径526示意地作为第二图形520中的宽线绘出。第二路径526横向地引导经由第二图形520的网目。

控制单元对于最后的路径规划考虑第一路径525和第二路径526。

为了进行有效的规划，控制单元在第二路径规划中使用位于第一图形519和第二图形520之间的共同的节点527作为用于第二路径规划的中间目标，其中所述节点位于第一路径规划的第一路径525上。选择第一路径525的共同节点527，所述共同节点根据第二路径规划的策略可以最有利地达到。为此需要：第一路径规划比第二路径规划更提前朝目标点508的方向计算。只有这样，第二路径规划才可以使用共同节点527作为中间目标。以该方式和方法，相继求出第二路径规划进而求出朝目标点508的方向的第二路径526。例如，第二路径规划相继以预设的时间间距根据动作200的作为新的起始点507的当前位置朝目标点508的方向计算。在此，以如下方式选择时间点：即动子200实际上总是仅在第二路径526上移动并且第一路径525仅用作为用于第二路径526的进一步规划的粗略的取向。

以预设的时间间距重复第一和第二路径规划并且根据动子200的当前位置周期地朝目标点508的方向求出第二路径526。在求出第二路径526之后，根据第二路径526对动子200执行动态规划并且由控制单元相应地操控磁场发生器，使得动子200沿着第二路径526作为路径的一部分移动。

根据所选择的实施方式，在未示出的实施方式中可以使用具有图形的多余两个的规划层面，所述图形具有不同密度的边缘和/或节点。具有较低分辨率的规划级层面在具有边缘和节点的粗的网格结构上规划近似的长期的路径。具有较高分辨率的下级的规划层面在具有边缘和节点的更精细的网格上从动子的当前位置针对预设的时间范围求出直至所选择的与上级规划层面的图形共同的节点的详细路径。

此外，在至少两个规划层面中的图形也可以具有不同的基础结构。

原则上，可以将具有较粗图形、即具有较小密度的边缘和/或节点的路径规划的信息流传输给具有更精确图形的路径规划。例如，根据路径求出动态规划，所述动态规划通过具有最高密度的边缘和/或节点和/或最小的边缘平均长度的图形来确定。

在未示出的另一实施方式中，会适宜的是：路径规划的动态规划提供关于通过路径规划所产生的、用于动态规划的边界条件的反馈。例如，所求出的第二路径对于动态规划会包含缺点。例如，由于第二路径的形状，动子的最大可行的速度仅可直至一定的百分比作为平均速度实现。另外，例如用于动态规划的第二路径可以包括用于操控磁场发生器的高的电消耗。例如，第二路径会需要动子的高数量的高加速度和/或减速度。负面影响可以由第二路径规划来考虑和/或传输给第一路径规划。因此，第一路径规划还可以在进一步的第一路径规划中尝试：通过相应的路径规划避免对动态规划的负面影响。

根据所选择的实施方式，第一路径规划和第二路径规划可以在不同的时间周期中工作。

在用于路径规划的至少两个规划层面中所提出的脱耦提供如下优点：两个规划层面可以彼此独立地执行。由此，例如，两个规划层面可以简单地分配到两个分开的程序和/或两个分开的控制单元上。

可以由控制单元506经由相应的位置传感器560检测动子的、另外的动子的位置和/或动子的和/或另外的动子的运动轨迹，并且例如根据当前的速度和/或加速度和移动方向来对其进行评估。

图11示出根据图8的具有虚拟图形503的驱动面510的一部分的示意图。示出了动子200和另一动子200'。虚拟图形503具有形成具有矩形图案的网目的边缘504和节点505。节点505分别设置在边缘504的相交点处。

控制单元506构成用于：对于动子200根据起始点507执行到目标点508的路径规划。起始点507可以是动子200的当前位置。另外，根据所选择的实施方式，还可以独立于动子200的当前位置预设起始点507。在所描述的实施例中，目标点508在图形503的网目中位于右下扇区501中。将位于动子200的中心点附近的节点505作为起始点507。在该示例中，控制单元首先根据边缘和节点来求出从起始点507到目标点530的临时路径530。临时路径530以虚线示出。在求出临时路径530之后或期间，根据预设的规则将临时路径530平滑成路径511，以便例如避免过强的方向变化。例如，临时路径530的具有低于预设极限值的曲率半径的部段可以以如下方式适配：即使曲率半径高于极限值。

然后，控制单元使用平滑的路径511用于动态规划并用于操控扇区的磁场发生器，以使沿着路径511将动子200移动到目标点。

另外，在该方法中，也可以使用方法的根据图7描述的其他方面。特别地，边缘504或至少边缘504在两个节点505之间的部分可以具有在规划路径时要考虑的权重。

控制单元506还构成用于：对于另一动子200'根据另一起始点507'执行到另一目标点508'的另一路径规划。另一起始点507'是另一动子200'的当前位置。在所描述的实施例中，另一目标点508'在图形503的网目中位于扇区501中。动子200的中点附近的节点505作为起始点507。在该示例中，控制单元首先根据边缘504和节点505来求出从另一起始点507'到另一目标点530'的另一临时路径530'。另一临时路径530'作为虚线绘出。在求出另一临时路径530'之后或期间，根据预设的规则将另一临时路径530'平滑为另一路径511'。例如，另一临时路径530'的部段可以被平滑成直线。

然后，控制单元将平滑的另一路径511'用于动态规划和用于操控扇区的磁场发生器，以便沿着另一路径511'将另一动子200'移动到另一目标点508'。

另外，在该方法中，也可以使用方法的根据图7描述的其他方面。特别地，边缘504或至少边缘504在两个节点505之间的部分可以具有在规划路径时要考虑的权重。

如已经阐述，路径规划不必一定沿着边缘504和节点505进行，而是可以在相应的平滑之后在图形503的网格化的网目内进行。图形503的网格化越精细，路径规划越精细。具有阶梯形走向的根据边缘504求出的临时路径530、530'不一定为最佳路径。

原则上，对于动态规划而言会重要的是：路径具有尽可能少的突然的方向变化，即拐角，因为每个突然的方向变化都需要使动子在该部位处停止或减速。如果路径精确地在边缘上伸展，则通常无法避免这种突然的方向变化。因此，通常有利的是：路径偏离边缘。为此例如存在两种平滑方法：

-将混合的图形算法用于路径规划，所述路径规划算法在规划时将图形考虑在内，但同时已经使用与边缘的偏离，以避免拐角。这就是所谓的Hybrid A*算法。从JankePetereit等人著的“Application of Hybrid A to an autonomous mobile robot forplanning in unstructured outdoor environments”中已知相应的方法。

-在第一步骤中，可以使用纯图形算法，所述纯图形算法精确地沿着边缘规划路径。然后，在另一步骤中，对路径应用平滑方法，所述平滑方法主要将路径的拐角倒圆。在此，例如可以预设如此生成的路径距边缘的路径应偏离多远。

在未示出的另一实施方式中，可以使用具有3个不同的网格化的图形、即具有三个分级的正方形网格化。该图形具有边缘与节点，其中节点确定网格结构的交叉点。在此，三个图形的每个边缘长度是扇区长度的整数约数。这些扇区具有正方形形状，其中所有扇区大小相同。通过这种选择，在每个扇区上，三个网格的网格结构的可能的节点位于相同位置处。由此避免了：作用于动子上的可用的力的硬件引起的可能的波动不同地作用于不同扇区上的移动规划。

第三图形用于直接邻接于动子并围绕动子的近场。第三图形具有网格，所述网格具有例如1.2mm的恒定的边缘长度。扇区的长度和宽度为240mm。第三图形用于对距围绕动子当前位置直至12mm距离的区域进行路径规划。12mm的距离可以对应于如下路段，动子在确定的最大速度下在三个实时周期之内移过所述路段。例如需要第三图形以以高的精度接近目标点，并在接下来的2至3个时间周期内最佳地设计直接等待进行的移动。

将第二图形用于中间场，其中该中间场包括近场和围绕动子的更远的区域。第二图形具有网格，所述网格具有例如12mm的恒定的边缘长度。第二图形例如用于在距动子当前位置直至12mm距离的区域中进行路径规划。120mm的距离可以对应于如下路段，动子在确定的最大速度下在30个时间周期之内移过所述路段。第二图形尤其可以用于：避免动子之间的碰撞，并且根据动子的最大速度，对于接下来的30-100个时间周期，实现比对于远场更精确的路径规划。

将第一图形用于远场，其中远场包括中间场和更远的区域。第一图形具有120mm边缘长的网格。例如，第一图形可用于执行对于无限距离的路径规划，即直至目标点的路径规划。第一图形例如用于：尤其当目标点远超120mm时，找出从动子的当前位置到目标点的最短路程

根据所选择的实施方式，也可以将也具有其他网格结构的更多图形用于动子的路径规划。

附图标记列表

1 平面驱动系统

8 上侧

9 下侧

10 定子模块

11 定子面

12 第一方向

14 第二方向

15 竖直方向

18 连接导线

19 模块壳体

30 定子面的外边缘

100 定子单元

104 第一定子层

105 第二定子层

106 第三定子层

107 第四定子层

110 第一定子扇区

112 第三定子扇区

113 第二定子扇区

114 第四定子扇区

120 第一定子区段

121 第二定子区段

125 导体条带

126 另一导体条带

127 印制导线

200 动子

200’ 另一动子

201 磁体装置

206 第一转子方向

208 第二转子方向

210 第一磁体单元

211 驱动磁体

220 第二磁体单元

221 另一驱动磁体

230 第三磁体单元

240 第四磁体单元

501 扇区

503 图形

504 边缘

505 节点

506 控制单元

507 起始点

507’ 另一起始点

508 目标点

508’ 另一目标点

509 物体

510 驱动面

511 路径

511’ 另一路径

512 数据存储器

513 另一第一动子

514 另一第二动子

515 范围

516 第二路径部段

517 第一路径部段

518 桥接部段

519 第一图形

520 第二图形

521 第二边缘

522 第二节点

523 第一边缘

524 第一节点

525 第一路径

526 第二路径

527 共同节点

528 移动轨迹

530 临时路径

530' 另一临时路径

535 中间目标

550 温度传感器

560 位置传感器

Claims (26)

1.一种用于驱动驱动面(510)上的至少一个动子(200，200’)的设备，其中所述动子(200，200')具有至少一个第二磁场发生器(250)，其中所述驱动面(510)具有多个板形的扇区(501)，其中所述扇区(501)具有磁场发生器(127)，其中所述扇区(501)与控制单元(506)连接，其中所述控制单元(506)构造成用于以如下方式经由相应地控制所述磁场发生器(127)的供电来产生磁场：即所述动子(200，200’)能够至少沿一个方向在所述驱动面(510)上移动，其中所述控制单元(506)构成构造成用于执行用于所述动子(200，200’)的路径规划，其中所述控制单元(506)对于所述路径规划使用具有节点(505，522，524)和边缘(504，523，521)的至少一个图形(503，519，520)，其中所述控制单元(506)构造成用于根据所述图形(503，519，520)求出用于所述动子(200，200’)的从起始点(507，507')到目标点(508，508')的路径511、511'，其中所述控制单元(506)构造成用于以如下方式借助电流操控所述磁场发生器(127)：即所述动子(200，200’)能够沿着所求出的路径511、511'在所述驱动面(510，10)之上移动。

2.根据权利要求1所述的设备，其中将权重与所述边缘(504，521，523)中的至少一部分相关联，并且其中所述控制单元(506)在规划路径时考虑所述权重。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述边缘(504，521，523)的所述权重与所述边缘(504，521，523)的长度或者与所述动子(200，200’)在所述边缘(504，521，523)上行进时的最大速度相关。

4.根据权利要求2或3所述的设备，其中所述权重至少与所述扇区(501)的温度、特别是所述扇区(501)的至少一个磁场发生器(127)的温度相关。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述控制单元(506)在所述路径规划中使用图形(503，519，520)，所述图形根据距所述动子(200，200’)的中间位置的间距具有不同密度的边缘(504，521，523)和/或不同密度的节点(505，522，524)和/或所述边缘(504，521，523)的不同的平均长度。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述控制单元(506)在所述路径规划中使用图形(503，519，520)，所述图形在围绕所述动子(200，200’)的位置的预设的范围(515)中具有比在所述范围(515)之外更大密度的边缘(504，521，523)和/或更大密度的节点(505，522，524)和/或边缘(504，521，523)的更小的平均长度。

7.根据权利要求5所述的设备，其中所述控制单元(506)在所述路径规划中使用图形(503，519，520)，所述图形随距所述动子(200，200’)的中间位置的间距的增加具有更小密度的边缘(504，521，523)和/或更小密度的节点(505，522，524)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述控制单元(506)以能预设的时间周期重复地执行所述路径规划。

9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述控制单元(506)在两个规划层面中执行所述路径规划，其中在第一规划层面中借助至少一个第一图形(519)执行第一路径规划并且求出第一路径(525)，其中在第二规划层面中借助至少一个第二图形(520)执行第二路径规划并且求出第二路径(526)，其中所述第一图形(519)具有比所述第二图形(520)更小密度的节点(505，522，524)和/或边缘(504，521，523)，并且其中所述控制单元(506)对于所述动子(200，200’)的所述路径规划考虑这两个路径规划。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述第一图形(519)和所述第二图形(520)具有至少一个共同节点(527)，其中由所述控制单元(506)对于所述第二规划层面中的所述第二路径规划考虑所述共同节点，所述共同节点位于所述第一路径(525)上，并且其中所述控制单元(506)将位于所述第一路径(525)上的所述共同节点(527)用作为用于所述第二路径规划的目标。

11.根据权利要求9或10中任一项所述的设备，其中所述控制单元(506)相对于所述第二路径规划预先计算所述第一路径规划，使得所述控制单元(506)对于所述第二路径规划能够考虑位于所述第一路径(525)上的共同节点(527)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述控制单元(506)构造成用于：基于所规划的路径(511，511')对于所述动子(200，200’)的加速度和/或速度执行动态规划，以便相应地操控所述扇区(101)的对应于所规划的所述路径(511，511')所需的所述磁场发生器(127)。

13.一种用于驱动至少一个动子的方法，其中所述动子(200，200’)具有至少一个用于产生磁场的设备(1，501)，特别是至少一个磁体，其中所述动子(200，200’)能够在具有多个扇区(501)的驱动面(510)上移动，其中所述扇区(501)具有用于产生至少一个磁场的磁场发生器(127)，其中执行用于所述动子(200，200’)的从所述驱动面(510)上的起始点(507，507')到目标点(508，508')的路径规划，其中对于所述路径规划使用具有节点(505，522，524)和边缘(504，523，521)的至少一个图形(503，519，520)，其中根据所述图形求出用于所述动子(200，200’)的路径(511，511')。

14.根据权利要求13所述的方法，其中将权重与所述边缘(504，521，523)中的至少一部分相关联，其中所述边缘(504，521，523)的所述权重说明：所述边缘(504，521，523)对于所述路径规划的有利程度如何，并且在路径规划时考虑所述权重。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述边缘(504，521，523)的所述权重与所述边缘(504，521，523)的长度或者与所述动子(200，200’)在所述边缘(504，521，523)上行进时的最大可行的速度相关。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其中所述边缘(504，521，523)的所述权重与如下扇区(501)的至少一个温度相关，即在所述扇区之上引导所述边缘(504，521，523)，其中特别地所述权重与所述扇区(501)的至少一个磁场发生器(127)的温度相关。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，其中在所述路径规划中使用图形(503，519，520)，其中所述图形(503，519，520)根据距所述动子(200，200’)的中间位置的间距具有不同密度的边缘(504，521，523)和/或不同密度的节点(505，522，524)和/或所述边缘(504，521，523)的不同的平均长度。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述图形在围绕所述动子(200，200’)的中间位置的预设的范围(515)中具有比在所述范围(515)之外的区域中更大密度的边缘(504，521，523)和/或更大密度的节点(505，522，524)和/或边缘(504，521，523)的更小的平均长度。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述图形随距所述动子(200，200’)的间距的增加具有更小密度的边缘(504，521，523)和/或更小密度的节点(505，522，524)和/或所述边缘(504，521，523)的更大的平均长度。

20.根据权利要求13至19中任一项所述的方法，其中以能预设的时间周期重复地执行所述路径规划。

21.根据权利要求13至20中任一项所述的方法，其中在两个规划层面中执行所述路径规划，其中在第一规划层面中借助第一图形(519)执行第一路径规划并且求出第一路径(525)，其中在第二规划层面中借助第二图形(520)执行第二路径规划并且求出第二路径(526)，其中所述第一图形(519)具有比所述第二图形(520)更小密度的节点(505，522，524)和/或边缘(504，521，523)和/或所述边缘(504，521，523)的更小的平均长度，并且其中对于所述动子的所述路径规划考虑这两个路径规划。

22.根据权利要求21所述的方法，其中第一图形(519)和所述第二图形(520)具有至少一个共同节点(505，522，524)，其中对于所述第二规划层面中的所述第二路径规划考虑位于所述第一路径上的共同节点(505，522，524)，并且其中位于所述第一路径(525)上的所述共同节点(505，522，524)用作为用于所述第二路径规划的目标。

23.根据权利要求21至22中任一项所述的方法，其中相对于所述第二路径规划预先计算所述第一路径规划，其中在所述第二路径规划中对于所述第二路径规划能够考虑位于所求出的所述第一路径(525)上的共同节点(505，522，524)。

24.根据权利要求13至23中任一项所述的方法，其中基于所规划的所述路径(511，511')对于所述动子(200，200’)的运动的加速度和/或速度执行动态规划，并且其中根据所述动态规划对所述扇区(501)的所述磁场发生器(127)供应电流。

25.一种控制单元(506)，所述控制单元构造成用于执行根据权利要求13至24中任一项所述的方法。

26.一种计算机程序，所述计算机程序具有指令，所述指令在计算机上运行时执行根据权利要求13至24中任一项所述的方法。

Images