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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lokalisation
eines mobilen Objekts.
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Bei
der autonomen Navigation von mobilen Objekten ist es erforderlich,
dass die Lage des mobilen Objekts, d. h. seine Position im Raum
und seine Orientierung, kontinuierlich geschätzt wird.
Dies erfolgt üblicherweise dadurch, dass mittels einer
Sensoreinrichtung die Umgebung des mobilen Objekts erfasst wird
und mit einer entsprechenden Referenzkarte verglichen wird. Es wird
dabei in der erfassten Umgebung nach sog. Landmarken gesucht, welche spezielle
Strukturen, wie z. B. Geraden, Ebenenstücke und dergleichen,
darstellen. Durch Vergleich der über die Sensoreinrichtung
erfassten Landmarken mit den entsprechenden Landmarken in der Referenzkarte
kann die Lage des Objekts geschätzt werden.
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Bei
bekannten Verfahren zur Lokalisation eines mobilen Objekts wird
nach der Kalibrierung der Sensoreinrichtung in vorbestimmten Bereichen
in der durch die Sensoreinrichtung erfassten Umgebung nach den Landmarken
gesucht. Die vorbestimmten Bereiche ergeben sich dabei aus der Position
der entsprechenden Landmarken in der Referenzkarte. Es erweist sich
dabei als problematisch, dass sich während der Bewegung
des mobilen Objekts dessen Lage auch durch externe Einflüsse,
wie z. B. Bodenunebenheiten, Verkippungen bzw. elastischen Verformungen
des Objekts, verändern kann. Dies führt dazu,
dass entsprechende Landmarken in dem vorbestimmten Bereich nicht
mehr gefunden werden, so dass die Position des mobilen Objekts nicht
mehr mit ausreichender Genauigkeit geschätzt werden kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Lokalisation eines mobilen Objekts zu schaffen, welche auf einfache
Weise eine genaue Schätzung der Lage des mobilen Objekts
bei dessen Navigation ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß dem unabhängigen
Patentanspruch 1 oder die Vorrichtung gemäß dem
unabhängigen Patentanspruch 14 gelöst. Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen definiert.
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In
dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mittels einer
Sensoreinrichtung die Umgebung des mobilen Objekts erfasst und zunächst
in einem vorbestimmten Bereich in der umfassten Umgebung nach einer
oder mehreren vorgegebenen Landmarken aus einer Referenzkarte der
Umgebung gesucht. Falls keine der vorgegebenen Landmarken in dem vorbestimmten
Bereich gefunden werden kann, wird zusätzlich in einem
oder mehreren alternativen Bereichen in einer vorgegebenen Suchumgebung
um den vorbestimmten Bereich nach der oder den vorgegebenen Landmarken
gesucht. Im Falle, dass die vorgegebene oder die vorgegebenen Landmarken
in einem der alternativen Bereiche gefunden werden, wird die Lage
des mobilen Objekts basierend auf der Lage der gefundenen Landmarke
oder Landmarken in dem alternativen Bereich geschätzt.
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Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich der vorbestimmte
Bereich, in dem eine Landmarke aufgrund der Referenzkarte vermutet wird,
durch externe Einflüsse ungewollt innerhalb bestimmter
Grenzen verschieben kann. Deshalb wird erfindungsgemäß bei
Nichtauffinden von Landmarken in dem vorbestimmten Bereich in alternativen
Bereichen in einer Suchumgebung um den vorbestimmten Bereich nach
den Landmarken gesucht, wobei beim Auffinden der entsprechenden
Landmarken in einem alternativen Bereich wiederum eine Lageschätzung
des mobilen Objekts ermöglicht wird.
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Die
vorgegebene Suchumgebung ist dabei je nach Anwendungsfall geeignet
definiert. Insbesondere wird sie durch eine erwarte te maximale Abweichung
der Lage des vorbestimmten Bereichs in der erfassten Umgebung von
der Lage des vorbestimmten Bereichs in der Referenzkarte definiert.
Diese Umgebung kann beispielsweise in Abhängigkeit von der
Umgebung, in der sich das Objekt bewegt, geeignet festgelegt werden.
Ist beispielsweise der Boden, auf dem das Objekt verfährt,
sehr uneben oder werden sehr schwere Lasten durch das Objekt transportiert,
ist die erwartete Abweichung der Lage des vorbestimmten Bereichs
im Regelfall größer, als wenn sich das Objekt
auf einer ebenen Fläche bewegt und seine Orientierung auch
nicht durch den Transport von Lasten beeinflusst wird.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die Umgebung des mobilen Objekts mittels der Sensoreinrichtung
als dreidimensionale Punktwolke erfasst und der vorbestimmte Bereich
ist eine vorbestimmte Ebene in der dreidimensionalen Punktwolke, wobei
aus der dreidimensionalen Punktwolke die Landmarken in der vorbestimmten
Ebene extrahiert werden. Die vorbestimmte Ebene ist in einer Variante der
Erfindung eine vorbestimmte, im Wesentlichen horizontal verlaufende
Höhenebene. In der Druckschrift
WO 2007/096240 A1 ist
ein entsprechendes Verfahren beschrieben, wie solche Landmarken
aus einer dreidimensionalen Punktwolke extrahiert werden können.
Die vorbestimmte Höhenebene liegt dabei vorzugsweise oberhalb
des mobilen Objekts, wobei die vorgegebenen Landmarken innerhalb
der Höhenebene insbesondere Strukturen eines Dachs eines
Gebäudes sind, in dem sich das mobile Objekt bewegt. Es
werden somit Landmarken zur Lokalisation verwendet, welche im Regelfall
ihre Lage nicht verändern und welche von der Sensoreinrichtung während
der Navigation normalerweise immer gesehen werden können.
Dies ist bei Landmarken im Bodenbereich oftmals nicht der Fall,
da sich im Bodenbereich die Umgebung oftmals dynamisch verändert und
zuvor sichtbare Landmarken durch Objekte verdeckt werden können.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens sind der oder die alternativen Bereiche alternative Höhenebenen,
welche parallel und/oder verkippt zu der vorbestimmten Höhenebene
verlaufen. Hierdurch wird berücksichtigt, dass eine Verschiebung
der vorbestimmten Höhenebene meist durch eine Verkippung
bzw. Verdrehung des mobilen Objekts hervorgerufen wird.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird in alternativen Höhenebenen mit vorbestimmten
Abständen oberhalb und unterhalb der vorbestimmten Höhenebene
nach den vorgegebenen Landmarken gesucht.
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Die
Landmarken können beliebig ausgestaltete Strukturen sein.
In einer bevorzugten Variante sind die Landmarken entsprechende
Geradenstücke, welche sich beispielsweise durch die Struktur
eines Dachs ergeben. Ebenso können die Landmarken Ebenenstücke
sein, beispielsweise polygonal umrandete Ebenenstücke,
welche gegenüber Geraden eine verbesserte Identifikation
als Landmarken ermöglichen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird der alternative Bereich (d. h. die Lage dieses Bereichs),
in dem der oder die vorgegebenen Landmarken gefunden werden, gespeichert,
wobei bei einer Schätzung der Lage des mobilen Objekts
zu einem späteren Zeitpunkt in dem gespeicherten alternativen
Bereich nach der oder den vorgegebenen Landmarken gesucht wird,
falls zu dem späteren Zeitpunkt in dem vorbestimmten Bereich
keine der vorgegebenen Landmarken gefunden wird. Auf diese Weise
wird die Effizienz der Suche nach Landmarken erhöht, da
bevorzugt in alternativen Bereichen nach Landmarken gesucht wird,
bei denen zuvor schon Landmarken gefunden worden sind.
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In
einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird im Falle, dass die vorgegebene oder die vorgegebenen
Landmarken in einem der alternativen Bereiche gefunden werden, der
Unterschied zwischen der Position dieses alternativen Bereichs und
der Position des vorbestimmten Bereichs gespeichert und daraus ein
Modell von Bodenunebenheiten erstellt. Auf diese Weise können während
der Bewegung des mobilen Objekts neben der Lageschätzung
auch Informationen über die Beschaffenheit des Bodens extrahiert
werden, auf dem sich das mobile Objekt bewegt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens sind zumindest ein Teil der vorgegebenen Landmarken fest
im Raum installierte Markierungen. Da von diesen Markierungen exakt
die Position bekannt ist, können diese Markierungen gegebenenfalls
zur Nachkalibrierung der Sensoreinrichtung verwendet werden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die Umgebung des mobilen Objekts mit einem schwenkbaren
Laserscanner erfasst, wie dies beispielsweise in der oben genannten
Druckschrift
WO 2007/096240
A1 beschrieben ist.
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In
einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird als mobiles Objekt ein Roboter lokalisiert, insbesondere
ein Roboter zum Transport von Gütern, beispielsweise ein
Gabelstapler. Es können jedoch auch beliebige andere mobile
Objekte lokalisiert werden, wie z. B. autonom navigierende Reinigungsmaschinen.
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Neben
dem oben beschriebenen Verfahren betrifft die Erfindung ferner eine
Vorrichtung zur Lokalisation eines mobilen Objekts. Die Vorrichtung umfasst
eine Sensoreinrichtung zum Erfassen der Umgebung des mobilen Objekts
und eine Recheneinheit, mittels der im Betrieb der Vorrichtung zunächst
in einem vorbestimmten Bereich in der erfassten Umgebung nach einer
oder mehreren vorgegebenen Landmarken aus einer Referenzkarte der
Umgebung gesucht wird. Mittels der Recheneinheit wird dann im Falle,
dass keine der vorgegebenen Landmarken in dem vorbestimmten Bereich
gefunden wird, in einem oder mehreren alternativen Bereichen in
einer vorgegebenen Suchumgebung um den vorbestimmten Bereich nach
der oder den vorgegebenen Landmarken gesucht. Im Falle, dass die
vorgegebene oder die vorgegebenen Landmarken in einem der alternativen
Bereiche gefunden werden, wird die Lage des mobilen Objekts basierend
auf der Lage der gefundenen Landmarke oder Landmarken in dem alternativen
Bereich geschätzt.
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Die
Vorrichtung ist dabei insbesondere derart ausgestaltet, dass jede
der oben beschriebenen Varianten des erfindungsgemäßen
Verfahrens mit der Vorrichtung durchführbar ist.
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Die
Erfindung umfasst darüber hinaus ein mobiles Objekt, insbesondere
einen Roboter, der die oben beschriebene erfindungsgemäße
Vorrichtung beinhaltet.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten
schematischen Zeichnung detailliert beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer Lokalisation eines mobilen Objekts bei korrekter
Kalibrierung des Sensorsystems auf dem mobilen Objekt;
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2 eine
Seitenansicht analog zu 1, bei der zur Lokalisation
des mobilen Objekts eine Nachkalibrierung erforderlich ist; und
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3 eine
Seitenansicht analog zu 1 und 2, bei der
die Lokalisation des mobilen Objekts basierend auf einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt.
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1 zeigt
eine Momentaufnahme eines sich entlang eines Bodens B bewegenden
Gabelstaplers 1, der autark in dem Gebäude navigiert.
Dieser Gabelstapler stellt ein Beispiel für ein mobiles
Objekt dar. Zur Navigation wird eine auf dem Gabelstapler 1 befestigte
Sensoreinrichtung 2 in der Form eines Laserscanners verwendet,
der in einem vorbestimmten Winkelbereich um eine vertikale Achse
A schwenkt. Der Winkelbereich ist dabei insbesondere der 180°-Bereich
in Richtung der Bewegung des Gabelstaplers, d. h. die Winkelbereiche
von jeweils 90° links und rechts von der Bewegungsrichtung
des Gabelstaplers. Der Laserscanner ist in einem Winkel von in etwa
45° zu der Achse A geneigt. Dabei erfasst ein sich schnell
bewegender Laserstrahl in einer vertikal verlaufenden Ebene die
Umgebung des Gabelstaplers 1, wobei die Ebene des Laserstrahls
in dem zu erfassenden Winkelbereich hin und her schwenkt, um somit
durch den Laserstrahl Objekte in dem gesamten Winkelbereich zu detektieren.
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Der
Gabelstapler erfüllt in dem Gebäude vorbestimmte
Aufgaben, z. B. bewegt er Güter von einem Punkt zum anderen.
Mit Hilfe einer entsprechenden Recheneinheit im Gabelstapler bewegt
sich der Gabelstapler selbstständig zu den verschiedenen Positionen,
zu denen er Güter transportiert bzw. von denen er Güter
abholt. Der Gabelstapler kann dabei mit Hilfe der durch den Laserscanner 2 erfassten
Umgebung, welche er mit einer gespeicherten Referenzkarte vergleicht,
seine Position schätzen. Die Referenzkarte zeigt den gesamten
Navigationsbereich, in dem sich der Gabelstapler bewegen kann, und
enthält entsprechende Landmarken. Diese Landmarken werden
bei der Navigation des Objekts in der erfassten Umgebung gesucht
und zur Positionsschätzung des Objekts verwendet.
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Das
Objekt 1 navigiert autark in der Umgebung. Für
diese autarke Navigation ist es nicht mehr notwendig die Umgebung
zu präparieren oder anzupassen, d. h. es müssen
keinerlei Markierungen, Reflektorstreifen oder ähnliches
angebracht werden. Ebenso ist es nicht erforderlich, dass es Sender
irgendwel cher Art in der Umgebung gibt, wie z. B. WLAN-Stationen,
schnurlose Telefonstationen, reflektierende RFID-Tags und dergleichen.
Die Navigation erfolgt stattdessen mit Strukturen, welche aus der
vorhandenen Umgebung in einer Lernfahrt des Objekts extrahiert wurden.
Diese Strukturen stellen die oben genannten Landmarken dar. Nichtsdestotrotz
ist es gegebenenfalls auch möglich, dass die Navigation
des Objekts mit Hilfe von Landmarken erfolgt, welche eigens für
das mobile Objekt vorgesehene Markierungen in dem Gebäude
darstellen, in dem sich das Objekt bewegt.
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In
den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung
werden als Landmarken vorzugsweise gerade verlaufende Strukturen
verwendet. Hier haben sich die Strukturen des Gebäudedaches,
wie Dachbalken, als sehr vorteilhaft erwiesen, da diese Strukturen
unabhängig von Umgestaltungen der Hochregallager sind.
Ein Beispiel einer solchen Landmarke ist schematisiert mit dem Bezugszeichen
3 in
den
1 bis
3 wiedergegeben. Die Verwendung
solcher Landmarken hat den Vorteil, dass sich die Struktur des Dachs
im Regelfall nicht dynamisch verändert und das Dach auch
normalerweise immer sichtbar ist, was bei Landmarken am Boden des
Objekts nicht immer gewährleistet ist. Die gerade verlaufenden
Landmarken
3 an dem Dach des Gebäudes werden zunächst
mit einem geeigneten Verfahren aus einer dreidimensionalen Punktwolke
extrahiert, welche durch den schwenkbaren Laserscanner
2 erfasst
wird. Ein entsprechendes Verfahren zur Extraktion solcher Landmarken
ist beispielsweise in der Druckschrift
WO 2007/096240 A1 beschrieben.
Bei der Extraktion dieser Landmarken werden die Schnittpunkte zwischen
der Punktewolke und einer entsprechend festgelegten Höhenebene
H berechnet und hieraus die gerade verlaufenden Landmarken am Dach
des Gebäudes bestimmt. Die Höhenebene H stellt
dabei ein Beispiel eines vorbestimmten Bereichs im Sinne der Ansprüche
dar.
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Bei
einer herkömmlichen Lokalisation des mobilen Objekts nach
dem Stand der Technik muss eine sehr genaue Kalibrierung des Sensors 1 auf dem
mobilen Objekt durchgeführt werden. Durch diese Kalibrierung
wird sichergestellt, dass das Koordinatensystem des Sensors bezüglich
der Höhe über Grund und des Normalvektors auf
der Bodenebene richtig beschrieben wird. Die genaue Kalibrierung
ist erforderlich, da immer in der vorbestimmten Höhenebene
H nach Landmarken gesucht wird, so dass eine ungenaue Kalibrierung
dazu führt, dass in der vorbestimmten Höhenebene
die entsprechenden, in der Referenzkarte vermerkten Landmarken nicht
gefunden werden. Dies hat eine ungenaue Lokalisation und damit verbundene
unsichere Navigation des mobilen Objekts zur Folge.
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1 zeigt
ein Szenario, bei dem die Kalibrierung des mobilen Objekts 1 möglich
ist. Das mobile Objekt extrahiert die Landmarken aus der Höhenebene
H, wobei in dieser Höhenebene tatsächlich eine entsprechende
Landmarke 3 liegt, welche auch in einer Referenzkarte vorhanden
ist. Im Unterschied hierzu zeigt 2 ein Szenario,
bei dem die Kalibrierung nicht exakt erfolgt ist bzw. die Kalibrierung
während der Bewegung des Objekts durch äußere
Einflüsse nicht mehr möglich ist.
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In 2 ist
die Gabel 1a des Gabelstaplers angehoben, was beispielsweise
durch Bodenunebenheiten oder durch eine Gewichtsentlastung des Gabelstaplers
hervorgerufen werden kann. Die Kalibrierung erfolgte jedoch in dem
in 1 gezeigten Zustand, bei dem die Gabel des Gabelstaplers
nicht angehoben ist. Bei einer herkömmlichen Navigation führt
dies nunmehr dazu, dass die zur Suche nach Landmarken verwendete
Höhenebene H nicht mehr horizontal verläuft, sondern
leicht gekippt ist, so dass in der Höhenebene H die Landmarke 3 nicht
mehr gefunden wird, da diese nunmehr unterhalb dieser Höhenebene
liegt. In herkömmlichen Verfahren muss deshalb eine aufwändige
Nachkalibrierung des Systems durchgeführt werden. Dabei
erfolgt eine solche Nachkalibrierung üblicherweise nur
in vorgegebenen Zeitintervallen, so dass nicht alle situationsbedingten Abweichungen
der Höhenebene H von ihrer vorbestimmten Lage erfasst werden.
Beispielsweise können Unebenheiten im Boden, welche in
der Regel an vielen Steilen auftreten, nicht über eine
Nachkalibrierung geeignet berücksichtigt werden. Ebenso
werden Effekte von dynamischen Laständerungen nicht hinreichend
durch Nachkalibrierungen erfasst.
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3 verdeutlicht
am Beispiel des Objekts 1 der 1 und 2,
wie in einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens Landmarken ohne aufwändige Nachkalibrierung
gefunden werden können. 3 zeigt
dabei ein Szenario, bei dem die anfängliche Kalibrierung
in dem Zustand des Objekts gemäß 1 erfolgt
ist, d. h. in einem Zustand, bei dem die Höhenebene H parallel zum
Boden B verläuft. Dabei liegt in 3 eine Situation
analog zu 2 vor, bei der es durch äußere Einflüsse
zu einem Anheben der Gabel 1a des Gabelstaplers 1 gekommen
ist. Erfindungsgemäß wird zunächst wie
bei herkömmlichen Navigationsverfahren in der von der Sensoreinrichtung 2 aufgenommenen
dreidimensionalen Wolke das Merkmal der Landmarke 3 in
der vorbestimmten Höhenebene H gesucht. In dem Szenario
der 3 wird aufgrund der angehobenen Gabel die entsprechende,
in der Referenzkarte vermerkte Landmarke jedoch nicht gefunden.
Bei herkömmlichen Verfahren wird die Navigation dann fortgesetzt,
bis wieder eine Landmarke gefunden werden kann, welche in der Karte
vermerkt ist. Hierdurch entstehen jedoch Ungenauigkeiten. In der
hier beschriebenen Variante der Erfindung wird jedoch im Falle,
dass eine entsprechende Landmarke aus der Referenzkarte in der Höhenebene
H nicht gefunden wird, in weiteren Höhenebenen gesucht, welche
oberhalb und unterhalb der vorbestimmten Höhenebenen H
liegen. Diese Höhenebenen sind in 3 mit Bezugszeichen
H1 bis H4 bezeichnet. Die Höhenebenen H1 und H2 liegen
dabei oberhalb der Höhenebene H und die Höhenebenen
H3 und H4 unterhalb der Höhenebene H.
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Vorzugsweise
wird zunächst in einer gewissen Schrittlänge,
d. h. mit einem bestimmten Abstand, oberhalb und unterhalb der nominalen
Höhe die Höhenebene H (d. h. in den Höhenebenen
H1 und H3) nach der Landmarke gesucht. Wird die Landmarke in den Höhenebenen
H1 und H3 nicht gefunden, wird im doppelten Abstand zur Höhenebene H
nach Landmarken oberhalb und unterhalb der Höhenebene H
(d. h. in den Höhenebenen H2 und H4) gesucht. Anschließend
werden weitere Höhenebenen in dreifachem Abstand usw. nach
Landmarken durchsucht. Dieses Verfahren wird so lange fortgesetzt,
bis ein vorgegebener, vorher festgelegter Suchbereich oberhalb und
unterhalb der vorbestimmten Höhenebene H durchlaufen wurde.
Der Suchbereich ist dabei gegeben durch einen erwarteten maximalen
Fehler, der sich bei der Bewegung des mobilen Objekts in dem Gebäude
durch bestimmte Ereignisse, insbesondere durch Bodenunebenheiten
bzw. Lasten auf dem Gabelstapler 1, ergeben kann. Der erwartete
maximale Fehler wird entsprechend den vorhandenen Gegebenheiten
vorher geeignet festgelegt bzw. durch Experimente bestimmt. Die
Abstände, in denen in Höhenebenen nach Landmarken
gesucht wird, können dabei auch in Abhängigkeit
von der vertikalen Ausdehnung der entsprechenden Landmarke gewählt
werden. In dem Szenario der 3 wird bereits
in der ersten Höhenebene H3 unterhalb der vorbestimmten
Höhenebene H die gesuchte Landmarke 3 entdeckt.
Nach Detektion der Landmarke erfolgt dann basierend auf der Lage
der Landmarke in der Höhenebene H3 die Positions- und Orientierungsschätzung
des Objekts 1.
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Wie
sich aus den obigen Ausführungen ergibt, wird durch eine
Suche von zunächst nicht aufgefundenen Landmarken in einer
Umgebung der Höhenebene H eine Lokalisation eines mobilen
Objekts ohne Nachkalibrierung ermöglicht. Dabei kann der Abstand
zwischen der vorbestimmten Höhenfläche H und der
Höhenfläche H3, in der die Landmarke 3 gefunden
wird, als Höhenkorrektur gespeichert werden. Im weiteren
Verlauf der Navigation kann dann bei einem wiederholten Nichtauffinden
einer Landmarke in der Höhenebene H zunächst in
der mit der Höhenkorrektur korrigierten Höhe gesucht
werden. Auf diese Weise wird die Suche innerhalb des Suchbereichs
effizienter gestaltet. Insbesondere wird dabei Fehlereinflüssen
Rechnung getragen, welche über längere Zeit hinweg
auftreten, beispielswei se aufgrund einer Verkippung oder elastischen
Verformung des Objekts durch den Transport einer Last.
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Das
im Vorangegangenen beschriebene Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen
auf. Insbesondere ermöglicht es eine Anpassung des Matchings
der Landmarken der erfassten Umgebung mit den Landmarken aus einer
Referenzkarte an Ungenauigkeiten in der Kalibrierung unter schwierig
zu erfassenden Einflüssen auf die Konfiguration des Sensorsystems,
beispielsweise an Bodenunebenheiten bzw. an eine Veränderung
der Orientierung des Objekts aufgrund von transportierten Lasten.
Das mobile Objekt kann sich somit mit einer initialen Kalibrierung
der Sensoreinrichtung bereits ausreichend gut lokalisieren und es
kann auf eine aufwändige, hochgenaue Kalibrierung während
der Bewegung des Objekts verzichtet werden.
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Gemäß der
oben beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wurden quasi-zweidimensionale Landmarken in der Form
von parallel zum Boden B liegenden Geradenstücken 3 extrahiert.
Gegebenenfalls ist es jedoch auch möglich, dass dreidimensionale
geometrische Strukturen, wie polygonal umrandete Ebenenstücke, als
Landmarken aus den entsprechenden Höhenebenen extrahiert
werden. Solche Landmarken weisen gegenüber geraden Linienstücken
eine reichhaltigere Struktur auf, wodurch sie besser identifiziert werden
können und somit in einem gewissen Umfang den Landmarken
in der Referenzkarte trotz Verschiebung und Verdrehung im dreidimensionalen
Raum sicher zugeordnet werden können. Ferner können
in dem erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich
bzw. alternativ auch speziell zur Navigation verwendete Landmarken
in der Form von entsprechenden Markierungen eingesetzt werden, wie
z. B. vertikal stehende Geradenstücke mit genau definierten
und erkennbaren Endpunkten. Die Position solcher Landmarken ist
exakt bekannt und in der Referenzkarte vermerkt, so dass bei der
Detektion solcher Landmarken die Kalibrierung der Sensoreinrichtung
auf dem mobilen Objekt gegenüber der ursprünglichen Kalibrierung
beurteilt werden kann. Basierend darauf kann dann die Sensoreinrichtung
während des Betriebs gegebenenfalls autonom nachkalibriert
werden.
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Ferner
können in einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen
Verfahrens die Unterschiede zwischen der vorbestimmten Höhenebene
H und den entsprechenden Höhenebenen, in denen eine zunächst
nicht gefundene Landmarke detektiert wird, in Abhängigkeit
von der Position des mobilen Objekts gespeichert werden. Diese Korrekturterme
können dann als Normalenvektor auf dem Boden B interpretiert
werden, wodurch während der autonomen Bewegung des Objekts
ein Modell der Ungleichmäßigkeiten des Bodens
erstellt werden kann. Hierdurch erhält man während
der Navigation des Objekts ferner Informationen über die
Bodenbeschaffenheit der Umgebung, in der sich das Objekt bewegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2007/096240
A1 [0009, 0016, 0029]