DE102013006692B4 - Universelles autonomes Fahrgestell zum Transport von Funktions- und Lastträgervorrichtungen - Google Patents

Abstract

Universelles autonomes Fahrgestell (22) umfassend- drei Schwenkarme (23) und- wenigstens eine Aufnahme (25) zur Anordnung wenigstens einer Funktions- oder Transportvorrichtung (26),- wobei jeder der drei Schwenkarme (23) mit einem axialen Ende schwenkbar an einer Schwenkachse (24) angelenkt und in wenigstens einer Schwenkposition festlegbar ist,- wobei wenigstens ein Schwenkmittel zum Schwenken wenigstens eines Schwenkarms (23) vorgesehen ist, welches in wenigsten einem der Schwenkarme (23) oder in der Schwenkachse (24) angeordnet ist,- wobei an einem anderen axialen Ende der drei Schwenkarme (23) je ein Mittel (16) zum Abrollen auf einem Untergrund angeordnet ist und wobei wenigstens ein Mittel (16) zum Abrollen auf einem Untergrund der wenigstens drei Mittel (16) zum Abrollen auf einem Untergrund ein bidirektionales Antriebsmittel aufweist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein universelles autonomes Fahrgestell zum Transport von Funktions- und Lastträgervorrichtungen entsprechend dem unabhängigen Anspruch 1, ein Verfahren zum Befahren von Treppen entsprechend dem Anspruch 9 sowie ein Verfahren zum Verstauen in einem Transportsystem gemäß dem Anspruch 11. Der Transport von Lasten ist eng mit der Erfindung des Rades verknüpft. Die Transportvorrichtungen wurden dabei entweder an den zu befahrenden Untergrund angepasst oder der Untergrund wurde an die Transportvorrichtungen angepasst, wie z. B. im Wege- und Straßenbau. Anfangs erfolgte die Bewegung der Transportvorrichtung durch Menschenkraft, später durch weitere Antriebsquellen, von der Nutzung von Zugtieren über Dampfturbinen, Elektromotoren bis hin zu Verbrennungsmotoren. Die Steuerung dieser Transportvorrichtungen wurde und wird direkt von Menschen übernommen. Seit der Erfindung von Computern werden autonome Transportvorrichtungen entwickelt, die ohne direkte Steuerung eines Menschen eine Last an einen gewünschten Ort transportieren. Durch die Entwicklung komplexer Umfelderfassungssysteme sind autonome Fahrzeuge im Straßenverkehr sowie Erkundungsroboter auf anderen Planeten technisch machbar. Im privaten Sektor des Transports von Lasten, beispielsweise der Transport des Einkaufs, von Reisegepäck, von Mobiliar oder von Menschen selbst, ist größtenteils der Einsatz menschlicher Kraft notwendig. Die demographische Entwicklung hin zu mehr älteren Menschen mit entsprechend abnehmender Körperkraft erzeugt eine Notwendigkeit für Transportvorrichtungen mit alternativen Antrieben für Lasten- und Menschenbeförderung. Neben der privaten Notwendigkeit fremdgetriebener Transportvorrichtungen besteht ein öffentliches Interesse an Transportvorrichtungen für Funktionsvorrichtungen, um unbekannte, nicht zugängliche oder sicherheitskritische Umgebungen zu erkunden und zu manipulieren. Beispiele dafür sind militärische Roboter zum Erkennen und Entschärfen von Sprengsätzen und Arbeitsroboter in Atomkraftwerken zur Reparatur, Demontage oder zum Aufräumen zerstörter Kraftwerksteile. Privater und öffentlicher Bereich haben gemeinsam, dass der zu befahrende Untergrund in einigen Fällen nicht geeignet ist, um mit klassischen Radfahrzeugen befahren zu werden. Beispielsweise kann ein Rollstuhlfahrer oder ein Handwagenführer keine Treppen befahren. Eine weitere Gemeinsamkeit ist die sehr begrenzte Verwendungsmöglichkeit autonomer Transportvorrichtungen. Diese sind jeweils auf einen sehr engen spezifischen Anwendungsfall ausgelegt. Autonome Straßenfahrzeuge können z. B. keine Treppen befahren und ein autonomer Erkundungsroboter ist zum Transport von Lasten ungeeignet. Schließlich sind diese Transportvorrichtungen selbst schwierig zu transportieren, weil ein Verstauen der Vorrichtungen nicht vorgesehen ist oder mit gängigen größeren Transportvorrichtungen, wie Straßenfahrzeugen, u. a. aus Platzgründen nicht möglich ist.
• Stand der Technik
• Der Problematik der mangelnden Fähigkeit zum Befahren von schwierigen Untergründen, wie Treppen, ist im Stand der Technik begegnet worden. Das chinesische Gebrauchsmuster CN 2 02 320 576 U beschreibt einen treppensteigenden Roboter. Dieser weist einen Wagenkörper mit zwei Achsen und je zwei Rädern auf. Auf der rechten und der linken Seite des Wagenkörpers sind Gleis- oder Raupenketten über die als Kettenlaufräder ausgeführten Räder geführt. Zwischen vorderen und hinteren Kettenlaufrädern ist ein Ausgleichsarm quer zur Fahrtrichtung drehbar gelagert. An diesem ist auf jeder Seite ein axiales Ende eines Schwingarms angeordnet. Am anderen axialen Ende der Schwingarme ist ein weiteres Kettenlaufrad befestigt. Die Gleis- oder Raupenketten auf jeder Seite des Wagenkörpers sind über alle drei Kettenlaufräder gespannt. Antriebs- und Steuervorrichtungen, welche Daten eines Videodetektors empfangen, befähigen den Roboter, unebenen Untergrund und Treppen zu Befahren und diese Gebiete durch nicht näher dargestellte Kameravorrichtungen zu erkunden. Nachteilig ist, dass der Funktionsumfang durch fehlende Transportkapazität und mangelnde Fortbewegungsgeschwindigkeit auf nahezu ebenem Untergrund eingeschränkt ist. Außerdem ist der Einsatz von Ketten energieineffizienter im Vergleich zum Einsatz von Rädern.
• Eine weitere Transportvorrichtung zum Befahren von Treppen ist in der Patentschrift EP 1 099 227 B1 dargestellt. Ein mit Muskelkraft bewegter Wagen weist auf einer Achse eine sternförmige Anordnung mehrerer Räder auf. Zwei dieser Räder befinden sich auf ebenem Untergrund in Kontakt mit dem Untergrund. Beim Befahren von Treppen dreht sich die sternförmige Anordnung um deren Achse und erleichtert damit das Befahren der Treppe. Diese Konstruktion dient lediglich der Unterstützung beim Befahren von Treppen und ist nicht zum selbstständigen Befahren eines Untergrundes fähig.
• Weitere Vorrichtungen im Stand der Technik betreffen konstruktive Gestaltungen von Rädern, die das Befahren von Treppen erleichtern sollen. Die Offenlegungsschrift FR 2 843 727 A1 beschreibt ein als Zahnrad ausgebildetes Rad, wobei die Zahnlücken in eine Kante einer Treppenstufe eingreifen.
• Das Patent GB 2 349 123 B offenbart ein Rad aus mehreren nichtkreisförmigen identischen Segmenten, wobei jedes Segment eine Vielzahl kreisbogenförmiger Ausbuchtungen aufweist. Sind alle Segmente deckungsgleich zueinander angeordnet, entstehen zwischen den Ausbuchtungen Einbuchtungen, die in die Treppenkante eingreifen. Werden die Segmente zueinander nicht deckungsgleich verdreht, nähert sich die Form des daraus entstehenden Rades an eine Kreisform an, erreicht diese aber nicht. Dadurch ist keine effiziente Fortbewegung möglich.
• Lösungen der Problematik der Verstaubarkeit bzw. des Transportes der Transportvorrichtungen selbst sind ebenfalls Gegenstand des Standes der Technik. Die Übersetzung DE 603 11 841 T2 offenbart einen Einkaufswagen mit einem aus vier Beinen bestehendem Fahrgestell, wobei an einem Ende der Beine je ein Rad befestigt ist und das andere Ende in Fahrtrichtung gleitend an einem Rahmen des Einkaufskorbes montiert ist. Das Fahrgestell ist in zwei Positionen benutzbar, einer aufgestellten Position in Arbeitshöhe und einer zusammengefalteten Position zum Verstauen in einem Kofferraum eines Fahrzeuges. Dazu sind die Beine auf einer Seite mittig drehbar verbunden. Diese Verbindung dient der Stabilität und der Faltbarkeit des Einkaufwagens. Weder kann damit eine Radstandveränderung zum Befahren von unebenem Untergrund erreicht werden, noch kann menschliche Kraft substituiert oder unterstützt werden.
• Das Patent EP 0 999 966 B1 beschreibt eine fahrbare Transporteinrichtung zum Mitführen in einem größeren Fahrzeug. Die Transportvorrichtung wird primär durch Muskelkraft bewegt und umfasst einen elektrischen Antrieb, der bei Bedarf zugeschaltet werden kann. Die Transportvorrichtung ist zusammenfaltbar und verstaubar. Nachteilig sind die fehlende Mobilität auf unebenem Untergrund und die fehlende autonome Einsetzbarkeit.
• Die PCT-Anmeldung WO 92/15191 A1 offenbart einen Einkaufswagen mit einem vorderen Paar Beine und einem hinteren Paar Beine, wobei jedem Bein ein Rad zugeordnet ist. Beide Paare sind am Wagenkorb lösbar festgelegt. Das vordere Paar ist verschiebbar in der Festlegung angeordnet. Durch Verschieben des vorderen Paars in der Festlegung in das Innere des Wagenkorbs, anschließendes Lösen der Festlegung vom Grund des Wagenkorbes und weiteres Verschieben der Festlegung, des vorderen und des hinteren Paars in das Innere des Wagenkorbs kann der Einkaufswagen in einem Kofferraum eines Fahrzeuges verstaut werden. Nachteilig ist, dass der Stauraum im Wagenkorb im verstauten Zustand durch die beiden Beinpaare ausgefüllt wird und kein Platz mehr für die eingekauften Artikel bleibt. Weiterhin fehlt dem Einkaufswagen jede Fähigkeit zum Befahren von unebenem Untergrund und die Unterstützung der Muskelkraft.
• Schließlich werden im Stand der Technik Lösungen zur Problematik des autonomen Steuerns von Transport- und Funktionsvorrichtungen offenbart. Die Offenlegungsschrift DE 10 2010 012 749 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines autonomen Flurförderfahrzeuges, wobei potentielle bewegte Hindernisse erkannt werden und durch Anpassen der Geschwindigkeit ein gefahrloses Bremsen vor dem Hindernis ermöglicht wird. Diese Anmeldung betrifft lediglich einen, wenn auch sicherheitskritischen Aspekt der Steuerung eines autonomen Fahrzeuges. Eine Manipulation der Umwelt wird genauso wenig betrachtet wie die Bewegung auf unebenem Untergrund.
• Die Offenlegungsschrift DE 10 2006 033 935 A1 offenbart ein Verfahren zum Erkennen eines Umfeldes durch Verarbeiten eines analogen Ausgangssignals einer Farbkamera. Das Verfahren findet Anwendung bei autonomen Arbeitsmitteln, wie Staubsaugern, Rasenmähern und Teppichreinigern. Ziel ist das Erkennen von Hindernissen und Grenzen, z. B. eine Rasen-Beet-Grenze, und das Vermeiden von Kollisionen und Grenzübertretungen. Der Funktionsumfang ist nachteilig durch fehlende Transportkapazität und fehlende Befahrbarkeit von unebenem Untergrund eingeschränkt.
• Die Offenlegungsschrift US 2008/0 105 481 A1 beschreibt einen rekonfigurierbaren Roboter der Kategorie universelles autonomes Fahrgestell mit einem Grundkörper, an dem zwei Räder koaxial angeordnet sind, sowie zwei Vorderarme, an denen jeweils ein Rad angeordnet ist. Der Roboter kann zwischen einer Fahrt auf vier Rädern und einer Balance-Fahrt auf den zwei dem Grundkörper zugeordneten Rädern rekonfiguriert werden. Der Roboter weist eine Aufnahme für Werkzeuge oder Waffen auf und kann über Hindernisse hinweg fahren. Zum Befahren von Treppen ist er nicht geeignet.
• Die Offenlegungsschrift DE 103 34 956 A1 offenbart ein kleines Aufklärungs- und Manipulatorfahrzeug, dem eine Nutzlast, wie ein ausfahrbarer Mast, aufmontiert werden kann.
• Die Patentschrift US 7,793,743 B2 beschreibt einen weiteren Laufroboter, der aus zwei Rahmen besteht, die über eine zentrale Unterstützungsachse verbunden sind. An jedem Rahmen sind je zwei Kettenantriebe angeordnet.
• Die Patentschrift US 5,515,934 A beschreibt einen Roboter mit vier Beinen der Kategorie Schwenkarm, wobei zwei in Fahrrichtung vorn oder hintern angeordnete Schwenkarme lenkbar sind.
• Die Offenlegungsschrift DE 10 2011 052 615 A1 beschreibt ein treppengehendes Rad, das um eine Achse drehbar gelagert werden kann und ein Segment mit einer Abrollfläche umfasst, wobei die Abrollfläche einen gegenüber der Achse variablen Radius aufweist, so dass die Abrollfläche zumindest zwei Ausformungen aufweist, wobei die Ausformungen jeweils bezüglich eines Radius des Rades unsymmetrisch sind. Eine der offenbarten Möglichkeiten zur Herstellung einer kreisrunden Abrollfläche ist das Verdrehen von drei Segmenten. Die zwischen den Ausformungen liegenden Aussparungen weisen nach innen gerichtete konvexe Konturen auf.
• Die US-amerikanische Patentanmeldung US 2011/0127732 A1 offenbart ein treppensteigendes Rad, wobei das treppensteigende Rad aus einem rollenden Rad besteht, dass eine Vielzahl von ausfahrbaren Vorsprüngen aufweist, was es dem Rad erlaubt, Treppen zu steigen. Durch die ausfahrbaren Vorsprünge erhält das Rad zwar einerseits eine Auflagefläche für die nächste Treppenstufe, vergrößert aber dabei den Abstand von der Radachse zum Drehpunkt, weshalb der Kraft- bzw. Antriebsmomentaufwand nachteilig erhöht wird. Eine Positionierung der ausfahrbaren Vorsprünge zur Treppenkante, die bei jeder Treppenstufe erneut stattfinden müsste, ist nicht offenbart.
• Die Patentschrift US 7,896,113 B1 beschreibt einen Polizeiroboter, der in einem Trägergehäuse an der Front eines Polizeifahrzeugs untergebracht und hochgeklappt werden kann.
• Die Druckschrift WO 2008/010189 A2 beschreibt ein universelles autonomes Fahrgestell, z. B. einen Bergbauroboter, welcher einen Grundkörper und vier Schwenkarme mit je einer Laufwalze aufweist.
• Aufgabe der Erfindung
• Gegenüber dem bekannten Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein universell einsetzbares Fahrgestell für den Einsatz in ebenem und unebenem Gebiet zu liefern. Die universelle Einsetzbarkeit bezieht sich vorzugsweise auf den Transport jedweder Lasten, inklusive des Transportes von Menschen, sowie die Nutzung von Funktionen, wie Werkzeug-, Beobachtungs- und Manipulationsfunktionen. Der Einsatz soll dabei energieeffizient erfolgen, unabhängig von ebenem oder unebenem Gebiet. In bevorzugten Ausgestaltungen soll der Einsatz in unebenem Gebiet auch das Befahren von Treppen ermöglichen.
• Vorteile der Erfindung
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein universell autonomes Fahrgestell entsprechend dem Hauptanspruch 1, dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Befahren von Treppen gemäß Anspruch 12 sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verstauen in einem Transportsystem gemäß Anspruch 15.
• Das erfindungsgemäße universelle autonome Fahrgestell umfasst wenigstens drei Schwenkarme. Jeder der wenigstens drei Schwenkarme ist an einem axialen Ende schwenkbar an einer Schwenkachse angelenkt. Dabei sind bevorzugt zwei der Schwenkarme parallel bzw. deckungsgleich zueinander ausgerichtet. Mindestens ein weiterer Schwenkarm ist in einem Winkel größer Null Grad zu den anderen beiden ausgerichtet. Diese Schwenkpositionen sind festlegbar. Dadurch bildet das Fahrgestell vorteilhafterweise eine stabile Drei-Punkt-Auflage. Eine Ausführung mit mehr als drei, z. B. vier, Schwenkarmen ist vorteilhaft, wenn auf das Fahrgestell hohe Zentrifugalkräfte, z. B. in Kurvenfahrten mit hoher Geschwindigkeit, wirken. Die Schwenkpositionen sind durch wenigstens ein Schwenkmittel veränderbar. Bevorzugt sind die beiden parallelen Schwenkarme über die Schwenkachse miteinander gekoppelt. Das Schwenkmittel kann den wenigstens einen weiteren Schwenkarm in seiner Schwenkposition zu den beiden parallelen Schwenkarmen verstellen. Vorteilhafterweise ist damit eine Verstellung der Spurweite mit nur einem Schwenkmittel möglich. Weiter vorteilhaft ist, dass durch Veränderung der Spurweite eine Veränderung der Höhe des Fahrgestells einhergeht. Eine Anordnung von zwei oder mehr Schwenkmitteln ermöglicht vorteilhafterweise eine unabhängige Positionierung der Schwenkarme zueinander. In besonderen Einsatzgebieten, beispielsweise beim Befahren eines unebenen Untergrundes, weist das Fahrgestell dabei einen stabileren Stand auf. Die Anordnung des mindestens einen Schwenkmittels erfolgt in der Schwenkachse oder in dem jeweiligen Schwenkarm. An dem anderen axialen Ende, auf der der Schwenkachse abgewandten Seite der Schwenkarme, ist je ein Mittel zum Abrollen auf einem Untergrund angeordnet. Derartige Mittel sind bevorzugt Räder. Alternativ können Mittel mit Kettenvortrieb vorgesehen sein, um in spezifischen Einsatzbedingungen einen stabilen Stand und eine sichere Fortbewegung zu gewährleisten. Allgemein sind diese Mittel ausgebildet, eine Relativbewegung zwischen Fahrgestell und Untergrund zu ermöglichen. Wenigstens eines dieser Mittel weist ein bidirektionales Antriebsmittel auf. Dies lässt das Fahrgestell vorteilhafterweise vor und zurück fahren. Vorzugsweise ist jedem Mittel zum Abrollen auf einem Untergrund ein Antriebsmittel zugeordnet, wobei wenigstens eines bidirektional, vorzugsweise alle bidirektional ausgeführt sind. Vorteilhafterweise ergibt sich durch diesen Allmittelantrieb eine deutlich verbesserte Traktion auf sämtlichen Untergründen.
• Das erfindungsgemäße universelle autonome Fahrgestell umfasst weiterhin wenigstens eine Aufnahme zur Anordnung wenigstens einer Funktions- oder Transportvorrichtung. Als Funktionsvorrichtung können Manipulations- und Überwachungsvorrichtungen an der Aufnahme angebracht werden. Manipulationsvorrichtungen sind Werkzeuge, wie Bohrer, Greifer oder Vorrichtungen zur Ferneinwirkung, z. B. Schusswaffen beim gezielten Beschuss von Sprengsätzen. Überwachungsvorrichtungen sind optische und elektromagnetische Sensoren, wie Kameras oder Radar-Geräte. Als Transportvorrichtungen sind Einkaufswagen, Transportkisten oder Sitze für den Transport eines Menschen vorgesehen. Eine Kombination von Funktions- und Transportvorrichtung ist für das lösen mehrerer Aufgaben vorteilhaft.
• In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Aufnahme zur Anordnung der Funktions-oder Transportvorrichtung als wenigstens ein Trägerarm ausgebildet. An einem Trägerarm kann eine Funktionsvorrichtung angeordnet werden. Zwei Trägerarme können eine zu transportierende Last vorteilhafterweise gleichmäßig aufnehmen. Der wenigstens eine Trägerarm ist mit einem axialen Ende an der Schwenkachse angelenkt, in wenigstens einer, vorteilhafterweise in mehreren Schwenkpositionen festlegbar und wird durch ein Schwenkmittel in die einzelnen Positionen verbracht und festgelegt. Das Schwenkmittel ist in der Schwenkachse oder in dem Schwenkarm untergebracht. Die Funktions- und Transportvorrichtung kann dadurch in ihrer Höhe und in ihrer Position zum Fahrgestell verlagert werden und bestimmungsgemäß verwendet werden. Durch die Anlenkung der Trägerarme kann eine Last ausbalanciert werden. Das andere axiale Ende des Trägerarmes weist den Aufnahmeflansch auf. Dieser kann als karabinerhakenähnlicher Verschluss oder als eine durch Stellmittel bewegte Verrastung oder Arretierung ausgeführt sein.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Trägerarm in seiner Länge veränderlich und in wenigstens zwei Längenpositionen festlegbar. Dies kann durch Stellmittel, z. B. durch fluidische oder elektromotorische Stellmittel bewerkstelligt werden. Vorteilhafterweise ist dadurch eine genauere und räumlich ausgedehntere Positionierung der Funktions- und Transportvorrichtung möglich.
• In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrgestelles ist wenigstens ein Schwenkarm aus einem Stützarm und einem Steuerarm gebildet. Der Stützarm bildet den Teil des Schwenkarmes, der mit einem axialen Ende an der Schwenkachse angeordnet ist und dort wie die übrigen Schwenkarme festlegbar ist. Bevorzugterweise ist der aus Stützarm und Steuerarm gebildete Schwenkarm der wenigsten eine mit dem Schwenkmittel zum Schwenken des Schwenkarmes um die Schwenkachse versehene Schwenkarm. Am anderen axialen Ende des Stützarmes ist der Steuerarm um eine Stützschwenkachse schwenkbar angelenkt und in einer Stützschwenkposition festlegbar. Weiterhin ist ein Schwenkmittel zum Schwenken des Steuerarmes um die Stützschwenkachse vorgesehen und im Stützarm oder im Steuerarm angeordnet. Stützschwenkachse und Schwenkachse sind vorzugsweise parallele Achsen. Dies ermöglicht eine unabhängige Verstellung von Höhe und Spurweite des Fahrgestelles. Am der Stützschwenkachse abgewandten axialen Ende des Steuerarmes ist ein Mittel zum Abrollen auf einem Untergrund, vorzugsweise ein Rad angebracht.
• In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Steuerarmes ist dieser zweiteilig aufgebaut, wobei ein Teil des Steuerarmes um die Stützachse schwenkbar angelenkt und am zweiten Teil des Steuerarmes das Mittel zum Abrollen auf einem Untergrund, vorzugsweise das Rad, angeordnet ist. Beide Teile des Steuerarmes sind um eine Steuerschwenkachse zueinander schwenkbar angelenkt und festlegbar. Die Steuerschwenkachse ist bevorzugt senkrecht zur Schwenkachse angeordnet. Ein Schwenkmittel zum Schwenken eines Teils des Steuerarmes um die Steuerschwenkachse ist in einem der beiden Teile oder in der Steuerschwenkachse angeordnet. Vorteilhafterweise ist das Fahrgestell dadurch lenkbar.
• In einer bevorzugten Ausgestaltung der Schwenkmittel sind diese als Rotations- oder Torsions- oder Revolvergelenk ausgeführt und durch pneumatische und/oder hydraulische und/oder elektrische Mittel antreibbar. Bevorzugt sind die Schwenkmittel von elektrischen Mitteln, z. B. von Schritt- oder Servomotoren antreibbar. Diese weisen den Vorteil auf, dass sie in sehr kompakter Art ausgeführt sein können und eine hohe Stellgenauigkeit aufweisen. Beim Einsatz von Transportvorrichtungen für große Lasten können hydraulische Stellmittel vorteilhaft sein. Zum Verstellen der Stellmittel in lediglich zwei Positionen können pneumatische Stellmittel verwendet werden, welche vorteilhaft sehr kostengünstig ausgeführt werden können.
• In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Fahrgestelles ist wenigstens ein, vorzugsweise alle Mittel zum Abrollen auf einem Untergrund als Rad zum Befahren von Treppen ausgebildet, welches mindestens zwei Segmente umfasst. Als Fahren wird das in mehrere Richtungen (omnidirektional, also vorwärts und rückwärts unter Einbeziehung von Richtungsänderung, z. B. durch Lenken) erfolgende Abrollen der an dem Fahrgestelle befestigten Räder auf einem nahezu ebenen Untergrund verstanden. Das Befahren von Treppen ist entsprechend das omnidirektionale Abrollen der an dem Fahrgestelle befestigten Räder über den unebenen Treppengrund, unterstützt von der Geometrie des Rades, definitionsgemäß sowohl die Treppe hinauf als auch die Treppe hinab. Das erfindungsgemäße Rad wird aber ebenso zum herkömmlichen Fahren eingesetzt. Jedes der mindestens zwei Segmente weist einen kreisförmigen Grundkörper auf. Der kreisförmige Grundkörper ist durch einen Mittelpunkt und einen Radius definiert und weist einen Umfang auf, welcher in Kontakt mit dem Untergrund steht. Der Umfang ist beispielsweise die Lauffläche des Rades. Der Kontakt mit einer Oberfläche ist eine Berührung des Rades und des Untergrundes zum Abrollen auf einem Untergrund. Der Umfang weist in seinem Verlauf mindestens zwei Aussparungen auf. Die Aussparungen werden durch Einbuchtungen, also radiale Vertiefungen, im Umfang des Rades gebildet und sind in Bezug auf die Winkelstellung gleichmäßig über den Umfang verteilt. Die gleichmäßige Verteilung der Winkelstellung, also die gleichwinklige Verteilung, bedeutet, dass alle Mittelpunkt- bzw. Zentriwinkel benachbarter Aussparungen zueinander gleich groß sind. Die Aussparungen sind dabei vorzugsweise symmetrisch zum Mittelpunkt angeordnet, weisen also bevorzugt einen gleichen Abstand der Schwerpunkte der Aussparungen vom Mittelpunkt auf. Der Umfang weist in seinem Verlauf zwischen den mindestens zwei auf dem Umfang benachbarten Aussparungen genau einen nicht ausgesparten Bogenabschnitt des kreisförmigen Grundkörpers auf. Der nicht ausgesparte Bogenabschnitt als Teil des kreisförmigen Grundkörpers bildet entsprechend einen Teil des Umfangs, also der kreisförmigen Lauffläche, und stellt sich geometrisch als Kreisbogen dar, dessen Mittelpunkt und Radius mit dem des kreisförmigen Grundkörpers identisch ist. Die mindestens zwei nicht ausgesparten Bogenabschnitte sind in Bezug auf die Winkelstellung gleichmäßig über den Umfang verteilt. Die Anzahl und Verteilung der nicht ausgesparten Bogenabschnitte entspricht, aufgrund der Anordnung genau eines nicht ausgesparten Bogenabschnittes zwischen zwei Aussparungen, denen der Aussparungen. Die mindestens zwei Segmente sind reversibel in mindestens zwei zueinander versetzte Stellungen verbringbar. Reversibel heißt, die Segmente sind wiederholbar umkehrbar verbringbar. Mindestens zwei zueinander versetzte Stellungen bedeutet, dass die Segmente relativ zueinander bewegbar sind, z. B. zueinander verdreht werden können, was nicht zwingend gleichbedeutend mit einer gemeinsamen konzentrischen Lagerung ist. Die Segmente können auch durch andere Bewegungsarten als das konzentrische Drehen in gegeneinander versetzte Stellungen verbracht werden, z. B. durch exzentrisches Verlagern und anschließendes Verdrehen. Zumindest in mindestens zwei Stellungen sind die kreisförmigen Grundkörper der mindestens zwei Segmente konzentrisch zueinander festlegbar. Die Segmente weisen vorzugsweise eine gemeinsame konzentrische Lagerung auf, können jedoch alternativ auch nur lediglich in diesen mindestens zwei Stellungen konzentrisch zueinander liegen und festlegbar sein. Die mindestens zwei Segmente sind in einer ersten Stellung derart zueinander ausgerichtet, dass die mindestens zwei Aussparungen jedes Segmentes jeweils zumindest teilweise übereinander liegen, wobei in der ersten Stellung das Rad keinen geschlossenen kreisförmigen Umfang aufweist. Wie oben beschrieben, können die Segmente mehrere Stellungen zueinander einnehmen, was spezifische Vorteile aufweist. Die Anordnung in mindestens zwei Stellungen ist erfindungsgemäß notwendig und weist wiederum den Vorteil der Einfachheit auf. In der ersten Stellung können die Segmente beispielsweise so gegeneinander verdreht ausgerichtet sein, dass das Rad annähernd die gleiche Form mit Umfang, Aussparungen und nicht ausgesparten Bogenabschnitten aufweist wie die einzelnen Segmente. Da diese in ihrem Umfang von der Kreisform abweichende radiale Vertiefungen aufweisen, ergibt sich entsprechend kein geschlossen kreisförmiger Umfang. Die Aussparungen müssen nicht vollständig übereinander liegen. Die Aussparung eines Segmentes kann durch die nicht ausgesparten Bogenabschnitte mindestens eines weiteren Segmentes teilweise überdeckt sein. Das Abrollen des Rades auf einem relativ ebenen Untergrund ist in dieser Stellung bestenfalls holprig möglich und kann im schlechtesten Falle unmöglich sein. Dies ist abhängig von der Größe und der Anzahl der Aussparungen sowie der Anzahl der Segmente und dem Grad der Überdeckung der Aussparungen eines Segmentes von den nicht ausgesparten Bogenabschnitten mindestens eines weiteren Segmentes. Der Vorteil der ersten Stellung ist die Bildung einer Geometrie am Radumfang, die ein sicheres Befahren einer Treppe unter geringem Energieeinsatz ermöglicht. Die mindestens zwei Segmente sind in einer zweiten Stellung derart zueinander ausgerichtet, dass jede Aussparung eines Segmentes im Umfang durch einen Bogenabschnitt mindestens eines weiteren Segmentes mindestens teilweise derart überdeckt wird, dass das Rad in der zweiten Stellung einen geschlossenen kreisförmigen Umfang aufweist. Eine teilweise Überdeckung jeder Aussparung eines Segmentes durch einen Bogenabschnitt mindestens eines weiteren Segmentes ergibt einen geschlossenen kreisförmigen Umfang, wenn mehr als zwei Segmente verwendet werden. Die Bogenabschnitte zweier Segmente können in Summe die Aussparungen des dritten Segmentes überdecken. Vorteilhafterweise ist durch den geschlossenen kreisförmigen Umfang ein Abrollen auf nahezu ebenem Untergrund problemlos möglich. Die erste und zweite Stellung zusammen in einem Rad zu verbinden, hat außerdem den Vorteil, dass das Rad in seinem Durchmesser optimal auf das herkömmliche Fahren ausgelegt werden kann, da die erste Stellung das Treppensteigen ermöglicht und keine die Größe des Rades limitierende Vorrichtung, z. B. ein Drehstern aus Radialarmen entsprechend dem Stand der Technik, erforderlich ist. Dies wird vorteilhafterweise durch die Ausführung der Segmente mit kreisförmigem Grundkörper und gleichwinkliger Verteilung der Aussparungen erreicht. Erfindungsgemäß nimmt jede der mindestens zwei Aussparungen auf dem Umfang höchstens eine Kreisbogenlänge a_max von $$a_{max}=\left(\text{Anzahl Segmente}-1\right)\ast \frac{2\ast \mathrm{\pi }\ast \text{r}}{\text{Anzahl Segmente}\ast \text{Anzahl Aussparungen}}$$

  

  und jeder der mindestens zwei nicht ausgesparten Bogenabschnitte auf dem Umfang mindestens eine Kreisbogenlänge b_min von $$b_{min}=\frac{2\ast \mathrm{\pi }\ast \text{r}}{\text{Anzahl Segmente}\ast \text{Anzahl Aussparungen}}$$

  

  ein. Die Kreisbogenlänge ist der Betrag der Länge des Teils der Kreislinie des Umfangs, also des Kreisbogens, der durch einen Winkel, genauer einen Mittelpunkts- oder Zentriwinkel, gebildet wird. Da die Größe des Rades, also der Radius bzw. der Durchmesser, den Umfang bestimmt und aufgabengemäß optimiert werden soll, ist die Berechnung der Kreisbogenlänge angegeben. Die Aussparungen können alternativ über den sie definierenden Mittelpunkts- oder Zentriwinkel, unabhängig vom Radius angegeben werden. Der Aussparungswinkel ist dabei höchstens α_max von $${\alpha }_{max}=\left(\text{Anzahl Segmente}-1\right)\ast \frac{360°}{\text{Anzahl Segmente}\ast \text{Anzahl Aussparungen}}$$

  

  und der Bogenabschnittswinkel muss einen Mindestbetrag β_min von $${\beta }_{min}=\frac{360°}{\text{Anzahl Segmente}\ast \text{Anzahl Aussparungen}}$$

  

  aufweisen. Diese Aufteilung des Umfanges hat den Vorteil, dass bei gleichwinkliger Verteilung der Aussparungen und der nicht ausgesparten Bogenabschnitte in Abhängigkeit der Anzahl der Segmente und der Aussparungen sichergestellt ist, dass sowohl die erste als auch die zweite erfindungsgemäße Stellung der Segmente zueinander ermöglicht wird. Die Variation der Anzahl der Segmente und der Aussparungen lässt eine Vielzahl möglicher Kombinationen von geschlossenen kreisförmigen Teilumfängen und teilweise überdeckter Aussparungen zu. Im einfachsten Fall ist eine Treppe regelmäßig aufgebaut. Eine regelmäßige Treppe ist durch eine konstante Treppensteigung und einen konstanten Treppenauftritt aller Treppenstufen auf einer Treppe gekennzeichnet. Soll das erfindungsgemäße Rad ausschließlich für das Befahren dieser Treppe verwendet werden, reichen zwei Segmente mit je zwei bis vier Aussparungen, je nach Verhältnis von Treppensteigung zu Treppenauftritt, vorzugsweise drei Aussparungen. Die Gestaltung der Winkel kann ebenfalls auf das Verhältnis von Treppensteigung zu Treppenauftritt abgestimmt sein. Schließlich kann durch Anpassung des Radius das optimale Rad für diese Treppe gestaltet werden. Damit fährt das Rad, ohne die Notwendigkeit, an jeder Treppe die Aussparungen zur Treppenkante ausrichten zu müssen, mit geringem Energieverbrauch die Treppe hinauf oder hinab. Ein komplizierterer Fall wäre eine unregelmäßige Treppe. Diese verlangt zum Befahren mit minimaler Energie eine feinere, unter Umständen unregelmäßige Aufteilung der kreisförmigen Teilumfänge und der teilweise überdeckten Aussparungen über den Umfang des Rades. Die erfindungsgemäße Aufteilung der Winkel kann dann vorteilhaft durch mehr als zwei Segmente und mehr als zwei Aussparungen beeinflusst werden. Dabei kann unter Umständen ein Ausrichten der Aussparungen zur Treppenkannte vor jeder Stufe erfolgen, was vorteilhafterweise durch eine höhere Anzahl an Segmenten und Aussparungen deutlich erleichtert wird. Schließlich kann das Rad auch auf einem sehr unebenen Untergrund, der aber keine Treppe ist, eingesetzt werden. Auch dabei hilft eine Mehrzahl von Segmenten und Aussparungen, ein Abrollen mit minimalem Energieaufwand zu gewährleisten, weil durch die teileweise Überdeckung der Aussparungen durch nicht ausgesparte Bogenabschnitte sehr kleine nicht überdeckte Aussparungen des Umfangs erreicht werden.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der axiale Abstand der mindestens zwei Segmente reversibel zueinander veränderbar und die mindestens zwei Segmente sind in mindestens zwei axial voneinander beabstandeten axialen Positionen festlegbar. Axialer Abstand bedeutet, dass der Normalenvektor der Ebene eines kreisförmigen Grundkörpers der mindestens zwei Segmente, angelegt im Mittelpunkt der Ebene, in mindestens einer Richtung eine weitere Ebene eines kreisförmigen Grundkörpers der mindestens zwei Segmente schneidet und der Betrag zwischen dem Mittelpunkt und dem Schnittpunkt größer gleich Null ist. Die Ebenen der kreisförmigen Grundkörper beinhalten sämtliche durch den Mittelpunkt und Radius definierten Kreispunkte, also den Umfang, und schneiden praktisch die Lauffläche in der Hälfte deren axialer Ausdehnung. Ein Abstand von Null bedeutet nicht nur, dass sich die beteiligten zwei Segmente berühren, sondern dass die beteiligten Ebenen der kreisförmigen Grundkörper auf einer Ebene liegen oder sich zumindest in einem der beteiligten Mittelpunkte schneiden. Dieser axiale Abstand ist reversibel veränderbar. Das heißt, die Segmente sind in axialer Richtung, also in Richtung des Normalenvektors, wiederholbar umkehrbar verbringbar. Mindestens zwei axial voneinander beabstandete axiale Positionen bedeutet, dass die Segmente relativ zueinander bewegbar sind, z. B. zueinander verschoben werden können. Vorzugsweise sind die Segmente gemeinsam konzentrisch gelagert. Alternativ können die Segmente auch durch andere Bewegungsarten als das konzentrische Verschieben in gegeneinander verschobene Stellungen verbracht werden. Vorteilhafterweise nehmen die mindestens zwei Segmente in einer ersten axialen Position die erste oder zweite Stellung ein und weisen einen axialen Abstand zueinander auf, so dass die mindestens zwei Ebenen der kreisförmigen Grundkörper der mindestens zwei Segmente annähernd parallele Ebenen mit einem Abstand größer Null sind. In einer zweiten axialen Position nehmen mindestens zwei der mindestens zwei Segmente die zweite Stellung zueinander ein und weisen einen axialen Abstand gleich Null zueinander auf, so dass die mindestens zwei Ebenen der kreisförmigen Grundkörper der wenigstens zwei in der zweiten Stellung zueinander befindlichen Segmente auf einer Ebene liegen. Der Vorteil der ersten axialen Position ist, dass sich mindestens beide Stellungen der Segmente zueinander realisieren lassen. Das heißt, ein Rad ohne geschlossenen kreisförmigen Außenumfang kann genauso gebildet werden, wie ein Rad mit geschlossenem kreisförmigen Außenumfang, auch wenn Außenumfangsabschnitte der nicht ausgesparten Bogenabschnitte bzw. die Ebenen der kreisförmigen Grundkörper der Segmente nicht auf einer Ebene liegen. Letzteres befähigt das Rad zum Abrollen bzw. zum Fahren auf relativ ebenem Untergrund oder zum Befahren einer Unebenheit oder Treppenstufe, ohne die axiale Position zu ändern, was die Umschaltzeit der Stellungen zwischen Fahren und Befahren wesentlich verkürzt. Diese Option ist auch ohne die Fähigkeit der axialen Positionsveränderung der Segmente zueinander vorteilhaft. Die axiale Positionsveränderung ist aber besonders vorteilhaft, da in der zweiten Position nicht nur ein Rad mit geschlossenem kreisförmigen Außenumfang gebildet werden kann, sondern die Außenumfangsabschnitte der nicht ausgesparten Bogenabschnitte bzw. die Ebenen der kreisförmigen Grundkörper der Segmente auf einer Ebene liegen. Damit wird ein Fahren mit minimalem Energieaufwand möglich. Außerdem ist dieser Fahrmodus nicht nur vorübergehender Natur, sondern kann über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden. Schließlich ist die Steuerbarkeit einer das Rad verwendenden Vorrichtung in diesem Fall deutlich verbessert. Weitere axiale Positionen sind möglich. Diese können Zwischenpositionen beim Übergang der ersten in die zweite Position darstellen oder zusätzliche erfindungsgemäße Funktionspositionen sein.
• In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Rades weist mindestens eins der mindestens zwei nicht ausgesparten Bogenabschnitte mindestens ein Erweiterungsmittel auf, welches reversibel radial über den Umfang des Rades hinaus verbringbar und sowohl in der radial über den Umfang hinaus verbrachten Lage als auch in der radial nicht über den Umfang hinaus verbrachten Lage festlegbar ist, wobei in der radial über den Umfang hinaus verbrachten Lage der Kontakt des Außenumfangs mindestens eines nicht ausgesparten Bogenabschnitts mindestens eines Segmentes mit der Oberfläche reversibel aufhebbar ist. Die Segmente weisen kreisförmige Grundkörper auf, die durch Mittelpunkt und Radius definiert sind. Dieser gedachte Kreis weist einen Durchmesser auf, dessen Umfang in Kontakt mit der Oberfläche steht, also die Lauffläche des Rades bildet. Dieser Umfang wird im Folgenden zur besseren Unterscheidung als Ursprungsumfang bezeichnet. Der Ursprungsumfang umfasst den nicht geschlossenen oder den geschlossenen kreisförmigen Außenumfang des Rades. Die erfindungsgemäßen Erweiterungsmittel können in radialer Richtung über den Ursprungsumfang hinaus reichen, erhöhen also den Durchmesser des jeweils zugeordneten Segmentes über den Ursprungsdurchmesser hinaus. Genauer gesagt erhöhen die Erweiterungsmittel den Radius mindestens eines Teilbogenabschnittes des jeweils zugeordneten nicht ausgesparten Bogenabschnittes über den Ursprungsradius hinaus. Reversibel bedeutet, dass das mindestens eine Erweiterungsmittel wiederholbar in eine erste Lage über den Ursprungsumfang hinaus und wieder in den Ursprungszustand, also in eine zweite Lage nicht über den Ursprungsumfang hinaus reichend, verbringbar ist. Dabei ist das mindestens eine Erweiterungsmittel in mindestens beiden Lagen festlegbar, z. B. durch oben beschriebene Verriegelungsmittel. Das Verbringen der Erweiterungsmittel weist zum einen den Vorteil auf, durch in die erste Lage verbrachte Erweiterungsmittel mindestens ein weiteres Segment von der Oberfläche abzuheben, um ein effizientes Verbringen dieses mindestens einen weiteren Segmentes in eine andere Stellung und/oder eine andere axiale Position zu ermöglichen. Ein weiterer Vorteil der in die erste Lage verbrachten Erweiterungsmittel ist die Variation des Mittelpunktes des Rades in der Höhe, wodurch unregelmäßige oder besonders hohe Treppenstufen befahren werden können.
• In einer weiteren Ausführungsform des universellen autonomen Fahrgestelles sind Mittel zur Erfassung des Umfeldes des Fahrgestelles und Mittel zur Erfassung der Schwenkpositionen, welche die Schwenk-, Stützschwenk- und Steuerschwenkpositionen beinhalten, vorgesehen. Weiterhin sind Mittel zum Steuern der Schwenk- und Antriebsmittel und Mittel zum Übertragen der erfassen Umfelddaten sowie der Schwenk-, Stützschwenk- und Steuerschwenkpositionen von den Erfassungsmitteln an die Steuermittel vorgesehen.
  Dadurch wird vorteilhafterweise eine vollständige autonome Steuerung des Fahrgestelles erreicht. Die Mittel zur Erfassung der Schwenk-, Stützschwenk- und Steuerschwenkpositionen sind bevorzugt in den Schwenkmitteln integriert, z. B. Endlagenschalter oder induktive Positionsschalter bei fluidischen Stellmitteln, Positionsgeber bei Schrittmotoren oder Inkrementalmaßstäbe bei anderen elektrischen Stellmitteln. Die Steuermittel sind bevorzugt als programmierbare Rechnerarchitektur ausgeführt. Das Übertragen kann kabelgebunden oder kabellos erfolgen. Aus den erfassten und übertragenen Daten berechnet das Steuerungsmittel die notwendige Ansteuerung der Stellmittel. Diese Ansteuerbefehle werden an die Stellmittel übertragen, welche die erforderliche Stellung umsetzen.
• In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind die Mittel zur Erfassung des Umfeldes optische und/oder akustische und/oder elektromagnetische und/oder taktile und/oder kinetische Mittel. Optische Mittel sind videobasierte Sensoren, wie Kameras oder Lidar-Sensoren. Akustische Mittel sind schalldruckbasierte Sensoren, z. B. Ultraschallsensoren. Elektromagnetische Mittel sind Sensoren, die auf Laufzeitunterschieden elektromagnetischer Wellen basieren, z. B. Radar-Sensoren. Kinetische Mittel sind beispielsweise Beschleunigungssensoren. Vorteilhafterweise wird durch die Kombination der Mittel die Genauigkeit der Umfelderfassung erhöht und eine Redundanz erzeugt. Die Mittel zur Erfassung des Umfeldes können dabei je nach optimaler Sensorlage im Fahrgestell angeordnet sein, also in den Schwenkarmen, den Schwenkmitteln, den Schwenkachsen und/oder den Mitteln zum Abrollen auf dem Untergrund. Weiterhin können diese Mittel alternativ oder zusätzlich in den Funktions- oder Transportvorrichtungen sowie außerhalb im Umfeld des Fahrgestelles, beispielsweise in einem regelmäßig zu befahrenden Treppenhaus, angeordnet sein. Es können auch Teile der Sensoren an einer Treppenstufe und andere Teile in den Mitteln zum Abrollen auf dem Untergrund angeordnet sein. Z. B. können über Nahfeldkommunikation Transponder in der Treppenstufe aktiviert werden, wodurch das Fahrgestell sehr genau seine Relativposition erfassen kann. Die Übertragung kann ebenfalls sowohl kabelgebunden als auch kabellos erfolgen.
• Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befahren von Treppen durch ein universelles autonomes Fahrgestell mit wenigstens drei Rädern, wobei wenigsten ein Rad wenigsten ein erstes und ein zweites Segment umfasst. Vorzugsweise ist jedes der an den wenigstens drei Schwenkarmen angeordneten Rädern als treppensteigendes Rad ausgebildet. Eine Anordnung von treppensteigenden Rädern an nur einer Achse, also an einem oder an den zwei parallelen Schwenkarmen, des Fahrgestelles ist alternativ möglich. Dabei ergeben sich Kostenvorteile, da die nicht als treppensteigende Räder ausgeführten Mittel zum Abrollen auf einem Untergrund als normale Räder ausgeführt werden können. Jedes Segment des treppensteigenden Rades weist einen kreisförmigen Umfang und wenigstens zwei den kreisförmigen Umfang unterbrechende, nach innen gerichtete Konturen auf. Wenigstens das erste Segment rollt über den kreisförmigen Umfang auf dem Untergrund ab. Wenigstens das zweite Segment wird derart zum ersten Segment ausgerichtet, dass eine Flanke einer der mindestens zwei nach innen gerichteten Konturen wenigstens des zweiten Segmentes durch das Abrollen des ersten Segmentes in Eingriff mit einem Treppenauftritt gebracht wird. Das Rad rollt über die Flanke der einen nach innen gerichteten Kontur wenigstens des zweiten Segmentes, anschließend über den Übergang zwischen der Flanke der einen nach innen gerichteten Kontur und den kreisförmigen Umfang des zweiten Segmentes und im weiteren Verlauf weiter über den kreisförmigen Umfang ab. Dieses Verfahren stellt vorteilhafterweise eine Möglichkeit zum einfachen und effizienten Befahren von Treppen zur Verfügung. Die konkrete Gestaltung der nach innen gerichteten Kontur ist vom Anwendungsfall, d. h. z. B. von der Treppenform und/oder dem Treppenmaterial abhängig ist. Die Flanke ist der an den kreisförmigen Umfang angrenzende Bereich der nach innen gerichteten Kontur. Bei der Annäherung an eine Treppenstufe wird das aktuell nicht auf dem Untergrund abrollende Segment in seiner Stellung zum auf dem Untergrund abrollenden Segment verstellt, so dass eine Aussparung mit einer Flanke entsteht, die mit dem Auftritt der Treppenstufe in Eingriff kommt. Über die Flanke, den Übergangsbereich zwischen der Flanke und dem kreisförmigen Umfang sowie im weiteren Verlauf über den kreisförmigen Umfang selbst rollt das Rad weiter ab. Sobald der kreisförmige Umfang der zweiten Segmentes in Kontakt mit dem Treppenauftritt steht, kann das zu Beginn mit dem Untergrund in Kontakt gestandene erste Segment derart zum jetzt in Kontakt stehenden Segment verstellt werden, dass dessen Flanke den nächsten Treppenauftritt, also die nächste Treppenstufe, befahren kann. Vorteilhafterweise kann dies durchgeführt werden, während das Rad weiterrollt.
• In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Verfahren offenbart, wobei mindestens das erste, über den kreisförmigen Umfang auf einem Untergrund abrollende Segment mindestens ein Erweiterungsmittel aufweist, welches über den kreisförmigen Umfang hinaus verbracht wird, wobei durch Verbringen des mindestens einen Erweiterungsmittels über den kreisförmigen Umfang hinaus mindestens ein zweites Segment den Kontakt mit dem Untergrund verliert, wobei mindestens das zweite Segment ohne Kontakt mit dem Untergrund zu dem ersten Segment derart ausgerichtet wird, dass die eine Flanke der mindestens einen nach innen gerichteten Kontur mindestens des zweiten Segmentes in Eingriff mit dem Treppenauftritt gebracht wird, wobei das Rad über die Flanke der nach innen gerichteten Kontur des zweiten Segmentes, anschließend über den Übergang zwischen der Flanke der nach innen gerichteten Kontur und den kreisförmigen Umfang des zweiten Segmentes und im weiteren Verlauf weiter über den kreisförmigen Umfang abrollt und wobei während des Abrollens über die Flanke, den Übergang und/oder den kreisförmigen Umfang des zweiten Segmentes das mindestens eine Erweiterungsmittel des ersten Segmentes in seine Ursprungslage auf oder unter dem kreisförmigen Umfang verbracht wird. Wenn bei einer Annäherung an die nächste Treppenstufe die Segmente derart relativ zum Untergrund angeordnet sind, dass beim Abrollen auf dem kreisförmigen Umfang ein nicht ausgesparter Bogenabschnitt des kreisförmigen Umfangs an einer Treppenkante anschlagen würde, kann das Erweiterungsmittel, das am aktuell auf dem Untergrund abrollenden Segment angeordnet ist, ausfahren und damit eine Verstellung des nicht mit dem Untergrund in Kontakt stehenden Segmentes ermöglichen. Der kreisförmige Umfang dieses Segmentes wird dann derart zum Untergrund positioniert, dass im weiteren Verlauf des Abrollens über diesen kreisförmigen Umfang eine Aussparung, also eine nach innen gerichtete Kontur, in Eingriff mit dem Treppenauftritt kommt. Anschließend wird entweder das erste Erweiterungsmittel wieder in die Ursprungslage zurück gefahren oder ein weiteres Erweiterungsmittel, welches dem soeben verstellten Segment zugeordnet ist, wird ausgefahren, um daraufhin das erste Erweiterungsmittel einzufahren und das nun nicht mehr in Kontakt stehende Segment derart zu verstellen, so dass eine Aussparung mit einer Flanke entsteht, die mit dem Auftritt der Treppenstufe in Eingriff kommt. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass die Verstellung nicht nur während des Rollens des Rades sondern auch unabhängig von der Ausgangsstellung der Segmente durchgeführt werden kann.
• Besonders vorteilhaft ist ein Verfahren, bei dem Umfelddaten von Umfeldsensoren erfasst und einer Berechnung zugeführt werden, wobei die Umfelddaten mindestens den Treppenauftritt, die Treppensteigung und die Position mindestens des auf dem kreisförmigen Umfang abrollenden ersten Segmentes absolut und/oder relativ zur Treppe umfassen. Bei der Berechnung der Ausrichtung des zweiten Segmentes zu dem ersten Segment werden mindestens sowohl der aktuelle Abstand des Rades zur aktuell zu befahrenden Treppenkante als auch der sich aus dem Abrollen des zweiten Segmentes zu erwartende Abstand des Rades zur darauf folgenden Treppenkante einbezogen. Die Ausrichtung erfolgt mindestens derart, dass eine minimale Anzahl weiterer Ausrichtungen und/oder Betätigungen der Erweiterungsmittel erfolgen und/oder die weiteren Ausrichtungen und/oder Betätigungen der Erweiterungsmittel betragsmäßig minimiert werden. Dadurch lässt sich jedwede Treppengestaltung befahren. Regelmäßige Treppen können mit wenigen Verstellvorgängen der Segmente zueinander sehr effizient befahren werden. Unregelmäßige Treppen können durch ständige Erfassung der Umwelt und durch Anpassung der Verstellung unabhängig von der Ausgangsstellung der Segmente sowie ohne Unterbrechung des Rollvorgangs befahren werden. Insbesondere bei einem mit einem oder mehreren treppensteigenden Rädern ausgestatteten Fahrgestell bringt das erfindungsgemäße Verfahren Vorteile. Dadurch ist es unter anderem möglich, Wendeltreppen und unregelmäßige Treppen zu befahren, weil das Verhältnis von Treppenauftritt und Treppensteigung durch Verstellung der Segmente ausgeglichen werden kann.
• Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Verstauen eines universellen autonomen Fahrgestelles an einem Transportsystem. Das Transportsystem stellt bevorzugt ein Fahrzeug, insbesondere ein Straßenfahrzeug wie ein Personenkraftwagen, dar. Eine Verstauung an einem Lastkraftwagen ist ebenso möglich wie an einem Anhänger, auch für Lastkraftwagen, oder andere zum Transport geeignete Fahrzeuge, z. B. Kettenfahrzeuge oder Busse. Das Transportsystem weist einen Empfangsabschnitt zum Empfangen einer an dem Fahrgestell angebrachten Aufnahme zur Anordnung wenigstens einer Funktions-oder Transportvorrichtung auf. Dieser Empfangsabschnitt kann so ausgebildet sein, dass er z. B. am Fahrgestell angeordnete Trägerarme aufnimmt oder dass er das Gegenstück der Aufnahme bildet, wie es die Funktions- und Transportvorrichtung selbst aufweist. Nähert sich das Fahrgestell dem Transportsystem an und erhält es den Befehl, sich zu verstauen, richtet es seine Schwenkarme und die Aufnahme automatisch in die notwendigen Stellungen aus. Dann wird die Aufnahme in dem Empfangsausschnitt positioniert und arretiert. Die Arretierung kann über zusätzliche Verriegelungsmittel verfügen, wobei das Fahrgestell mit den Verriegelungsmitteln kommuniziert, z. B. über eine Funkverbindung. Die Arretierung kann aber auch aus einer Schwerkraftarretierung bestehen, wobei die Aufnahme beispielsweise in eine Mulde eingelegt wird, welche eine weitere horizontale Bewegung unterbindet. Ist die Aufnahme arretiert, werden die Schwenkarme parallel, vorzugsweise deckungsgleich ausgerichtet. Vorteilhafterweise entsteht dabei eine sehr kompakte und platzsparende Verstauung. Vorzugsweise ist der Empfangsabschnitt außerhalb eines herkömmlichen Verstauraum, z. B. einem Kofferraum, angeordnet, z. B. unter dem Kofferraum. Dadurch wird vorteilhafterweise kein herkömmlicher Stauraum in Anspruch genommen. Die Funktions- und Transportvorrichtung kann vom Fahrgestell vorher in den herkömmlichen Verstauraum abgelegt werden. Der Befehl zum Verstauen kann durch einen Menschen in optischer oder akustischer Weise erfolgen oder durch Aktivierung eines Menüpunktes in einem Steuerprogramm. Der Befehl kann alternativ vom Fahrgestell selbst durch gelernte Routinen, z. B. Erreichen eines bestimmten PKW, dessen Kofferraum geöffnet ist, ausgelöst werden.
• Figurenliste
• Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Zeichnungen anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.
• Hierbei zeigen:
• 1 ein treppensteigendes Fahrgestell,
• 2 ein Segment eines treppensteigenden Rades
• 3 ein treppensteigendes Rad aus zwei Segmenten
• 4a-d ein Rad (Außenansicht) mit deckungsgleichen Segmenten beim Befahren einer Treppe
• 5a-d ein Rad (Außenansicht) mit versetzten Segmenten beim Befahren einer Treppe
• 6a-d ein Rad (Außenansicht) mit versetzten Segmenten und Erweiterungsmitteln beim Befahren einer Treppe
• 7a-d einen Verstauvorgang des Fahrgestells in einem PKW
• 1 zeigt ein erfindungsgemäßes treppensteigendes Fahrgestell 22 beim Befahren einer Treppe. Im dargestellten Beispiel weist das Fahrgestell 22 drei Schwenkarme 23 auf, welche auf einer gemeinsamen Schwenkachse 24 schwenkbar angeordnet sind. Jedem Schwenkarm 23 ist ein treppensteigendes Rad 16 zugeordnet. An der Schwenkachse 24 sind zwei Trägerarme 25 schwenkbar angeordnet, die über einen Aufnahmeflansch 27 eine Transportvorrichtung 26 aufnehmen. Eine der Schwenkarme 23 ist aufgebaut aus einem Stützarm 28 und einem Steuerarm 29. Der Steuerarm 29 ist schwenkbar um eine Stützschwenkachse 30 am Stützarm 28 angeordnet. Der Steuerarm 29 besteht aus einem ersten Teil 31 und einen zweiten Teil 32, wobei beide über eine Steuerschwenkachse 33 schwenkbar zueinander angeordnet sind.
  Das Fahrgestell kann durch Schwenken der Schwenkarme 23 um die Schwenkachse 24 und durch Schwenken von Stützarm 28 und Steuerarm 29 um die Stützschwenkachse 30 den Radstand und den Schwerpunkt variieren, wodurch das Fahrgestell 22 unebene Oberflachen, wie Treppen, befahren kann. Durch Schwenken des zweiten Teils 32 des Steuerarms 29 um die Steuerschwenkachse 33 kann die Richtung geändert, also gelenkt werden.
• In 2 ist eine schematische Darstellung eines Segmentes 1 des Rades 16 mit Konturbereichen einer nach innen gerichteten Kontur 5 zu sehen. Das Segment 1 weist einen kreisförmigen Grundkörper auf, welcher durch einen Mittelpunkt 9 und einen Radius 10 definiert ist. Der dadurch gebildete kreisförmige Außenumfang ist durch nach innen gerichtete Aussparungen 4 unterbrochen. Die Teile des kreisförmigen Außenumfangs der nicht ausgesparten Bogenabschnitte 3 bilden die Lauffläche 2 des Rades. Die Aussparungen 4 weisen die nach innen gerichtete Kontur 5 auf. Diese ist in mehrere Bereiche unterteilbar. In 1 sind an den Außenumfang angrenzende Bereiche 6, auch als Flanken bezeichnet, zu erkennen. Es ist weiterhin ein zwischen den zwei Flanken je Aussparung liegender Innenbereich 7 zu sehen. Der Übergangsbereich zwischen den Flanken und der Lauffläche 2 weicht vom Außenumfang nach innen ab, zählt jedoch nicht zur Kontur 5, da der Übergangsbereich 8 unabhängig von der Gestaltung der Kontur 5 immer vorhanden ist. Die gesamte Kontur 5 als solche ist konkav, d. h. sie ist nach innen gerichtet und beim Verbinden von zwei beliebigen Punkten auf der Kontur 5 wird kein Material des Segmentes 1 geschnitten. Dies dient der Tatsache, dass die Aussparung 4 in eine Treppenstufe bzw. eine Treppenkante eingreift und nicht konkaves bzw. hervorstehendes Material des Segmentes 1 nachteilig wäre. Abweichend von der konkaven Gesamtstruktur können die Flanken 6 ausgebildet sein. In 1 sind diese als Geraden ausgebildet, was funktionsgemäß als konkav definiert wird. Der Innenbereich 7 ist zwingend konkav geformt. Dieser kann, wie hier dargestellt kreisförmig, oder parabelförmig oder elliptisch oder aus zwei Geraden zusammengesetzt sein. Vorteilhafterweise ist der Innenbereich 7 parabelförmig, im Speziellen evolventenförmig gestaltet.
• 3 zeigt ein Rad 16 aus zwei Segmenten mit geschlossenem kreisförmigen Außenumfang, welcher die Lauffläche 2 des Rades 16 bildet. Dabei ist zu erkennen, wie die nicht ausgesparten Bogenabschnitte 13 eines in dieser Ansicht hinteren Segmentes in den Aussparungen des vorderen Segmentes angeordnet sind.
• In 4 ist das Befahren einer Treppe vereinfacht durch nur ein Segment 1 dargestellt. Die Treppe wird dabei von einem vordersten Teil der Treppenstufe, der Treppenkante 17, sowie vom Treppenauftritt 14 und der Treppensteigung 15 charakterisiert. In 4a nähert sich das Segment 1 an die Treppe an. Durch weiteres Abrollen auf der Lauffläche 2 kommt die Flanke 6 des Segmentes 1 in Berührung mit dem Treppenauftritt 14 der ersten Treppenstufe (4b). Durch weiteres Drehen des Segmentes 1 um den Mittelpunkt des Segmentes 1 befährt es die Treppenstufen, wie in 4c zu erkennen ist. Schließlich rollt das Rad weiter über die Flanke 6, den Übergang der Flanke 6 zur Lauffläche 2 und endlich über die Lauffläche 2 ab und nähert sich der nächsten Treppenstufe an (4d).
• 5 stellt das Befahren einer Treppe dar, bei dem das Rad aus einem vorderen Segment 20 und einem hinteren Segment 21 gebildet ist. Im Vergleich zu 4 befinden sich in 5a die deckungsgleich zueinander angeordneten Aussparungen 4 beider Segmente (20, 21) bei der Annäherung an die erste Stufe an einer ungünstigen Position, weil nach dem Abrollen über der ersten Stufe die Lauffläche 2 der deckungsgleich zueinander angeordneten nicht ausgesparten Bogenabschnitte beider Segmente gegen die Treppenkante 17 der zweiten Treppenstufe stoßen kann. Bei an die Treppenkante 17 anstoßender Lauffläche 2 ist ein Befahren der Treppe nicht ohne weiteres möglich. Da über nicht dargestellte Sensoreinrichtungen das Umfeld des Rades, speziell der Abstand zur Treppe, die Höhe der Treppe (Treppensteigung 15) sowie die Treppentiefe (Treppenauftritt 14) bekannt ist, kann die Position der Aussparungen 4 zur Treppenkante 17 korrigiert werden. Dies erfolgt wie in 5b dargestellt. Dabei wird vorzugsweise während des Annäherungsvorganges an die erste Treppe oder im Bedarfsfall auch während eines Stopps vor der ersten Treppe das hintere Segment 21 relativ zum vorderen Segment 20 verdreht. Dies geschieht derart, dass die Flanke 6 des hinteren Segmentes 21 in Eingriff mit dem Treppenauftritt gebracht wird, und zwar bevor die Flanke 6 des vorderen Segmentes 20 beim weiteren Abrollen in Eingriff mit dem Treppenauftritt 14 gekommen wäre. Im weiteren Verlauf befährt das Rad analog zu 4c die erste Treppenstufe (5c). Um die vorteilhafte Positionierung der Aussparungen 4 beizubehalten, wird in 5d das vordere, nicht mit der Treppe in Eingriff stehende Segment 20 relativ zum hinteren in Eingriff mit der Treppe stehenden Segment 21 verdreht. Dies geschieht derart, dass das vordere Segment 20 deckungsgleich zum hinteren Segment 21 verdreht wird, bis es wieder in Eingriff mit der Treppe steht. Dadurch ist eine für das weitere Befahren der Treppe günstige Position der Aussparungen 4 hergestellt und das Befahren der Treppe kann unter minimalen weiteren Anpassungen fortgesetzt werden. Vorteilhafterweise ermöglicht die vorliegende Erfindung, dass der gesamte Befahrvorgang ohne Stopps stattfinden kann.
• 6 zeigt ein Rad 16 aus einem vorderen Segment 20 und einem hinteren Segment 21, wobei das Rad Erweiterungsmittel 19 aufweist. Die Begriffe vorderes und hinteres Segment beziehen sich lediglich auf die Darstellung in den Figuren. Wird in einer realen Ausgestaltung der Erfindung eine Vorrichtung mit einer Achse und zwei erfindungsgemäßen Rädern genutzt, kann das vordere Segment 20 beispielsweise als äußeres Segment bezeichnet werden. In 6a ist ein Erweiterungsmittel 19 bereits ausgefahren. Der Ausfahrvorgang wird initiiert, wenn erkannt wird, dass sich das Rad auf eine Treppe zubewegt. Es wird das Erweiterungsmittel 19 des nicht ausgesparten Bogenabschnittes ausgefahren, dessen Lauffläche 2 als letztes das niedrige alte Untergrundniveau vor der ersten/nächsten Treppe berührt/befährt. Im Laufe des weiteren Abrollens der Lauffläche 2 des Erweiterungsmittels 19, hier eines vorderen Segmentes 20, wird das hintere Segment 21 relativ zum vorderen Segment 20 verdreht. Dies ist aus den 6b und 6c ersichtlich. In 6c sind beide Segmente deckungsgleich zueinander angeordnet und das Rad 16 kann die Treppe befahren. Ist die Position einer Aussparung 4 des den Boden berührenden Segmentes, hier des vorderen Segmentes 20, nicht optimal zum weiteren Befahren der Treppe geeignet, kann auch eine nicht deckungsgleiche Anordnung der beiden Segmente zueinander möglich sein, wie in 7 dargestellt und erläutert. 6c zeigt das Rad 16 mit deckungsgleichem vorderen Segment 20 und hinterem Segment 21 und noch ausgefahrenem Erweiterungsmittel 19. Letzteres kann ausgefahren bleiben, um beispielsweise eine höhere Treppenstufe zu befahren, oder vor, während oder nach dem Aufsetzen der Flanke 6 auf dem Treppenauftritt 14 eingefahren werden. In 6d ist das Rad 16, bestehend aus zwei deckungsgleich angeordneten Segmenten (20, 21) und eingefahrenen Erweiterungsmitteln zu sehen. Das Rad 16 ist derart positioniert, dass die Treppe weiter befahren werden kann. Dies geschieht entweder ohne weitere Positionierungen oder Verdrehungen der Segmente, durch einfache Verdrehungen der Segmente zur optimalen Positionierung oder durch Ausfahren des einen oder der weiteren Erweiterungsmittel und anschließender Verdrehung der Segmente zur optimalen Positionierung. Die Erfindung umfasst ebenfalls das Auffahren der Lauffläche 2 auf eine Treppenkante 17 oder eine Treppensteigung 15 und anschließendes Durchdrehen des Rades 16 bis eine Aussparung 4 in Eingriff mit dem Treppenauftritt steht. Dies ist die einfachste Ausführungsform der Erfindung aber nicht die effizienteste und sicherste. In Abhängigkeit der Vorrichtung, die das erfindungsgemäße Rad nutzt, kann diese Lösung vorteilhaft oder nachteilig sein. Beim Transport von Menschen beispielsweise ist das Durchdrehen nicht prozesssicher und nicht bequem, weshalb in diesem, und in einer Vielzahl weiterer Fälle, die erfindungsgemäße Positionierung des Segmentes, auch unter Nutzung der Erweiterungsmittel, vorteilhafter ist.
• 7 zeigt einen Verstauvorgang des Fahrgestells 22 in einem PKW 34. Nachdem das Fahrgestell die Transportvorrichtung 26 im Kofferraum des PKW 34 autonom verladen hat, verstaut sich das Fahrgestell 22 autonom unter dem Kofferraum. Dazu werden die Trägerarme 25 in eine Aufnahme 35 eingeführt. 7a zeigt den Einführvorgang. Das Fahrgestell 22, welches immer noch auf drei Rädern 16 steht, führt die Trägerarme 25 bis zu einem nicht gezeigten Anschlag ein. Anschließend werden die Trägerarme arretiert. Dann werden die mittlerweile unter dem PKW 34 angeordneten zwei Schwenkarme 23 (in 7 nicht nummeriert) in Richtung des Unterbodens des PKW 34 angeklappt und mit Hilfe einer nicht dargestellten Arretiervorrichtung arretiert. Anschließend wird der dritte Schwenkarm, bestehend aus Stützarm 28 und Steuerarm 29 (beide in 7 nicht nummeriert) durch Schwenken um die Stützschwenkachse 30 (in 7 nicht nummeriert) unter dem Unterboden des PKW 34 und der Schwenkachse 24 vorbeigeführt (7c) und schließlich zwischen den bereites arretierten Schwenkarmen 23 an den Unterboden angeklappt und ebenfalls arretiert. 7d zeigt den Zustand des Fahrgestells 22 nach Abschluss des Verstauvorgangs in einem Schnitt durch den Kofferraum. Es ist zu erkennen, wie das Fahrgestell 22 in der Aufnahme 35 liegt. Die nichtgezeigten Arretierungen halten das Fahrgestell 22 in Position.
• Bezugszeichenliste

1

Segment mit kreisförmigem Grundkörper

2

Lauffläche

3

nicht ausgesparte Bogenabschnitte

4

Aussparungen

5

nach innen gerichtete Kontur

6

Flanken/an den Außenumfang angrenzende Bereiche der nach innen gerichteten Kontur

7

zwischen den an den Außenumfang angrenzenden Bereichen eingeschlossener Innenbereich der nach innen gerichteten Kontur

8

Übergangsbereich zwischen den Flanken/an den Außenumfang angrenzenden Bereichen und der Lauffläche/dem Außenumfang

9

Mittelpunkt des kreisförmigen Grundkörpers

10

Radius des kreisförmigen Grundkörpers

11

konvexe Flanken/an den Außenumfang angrenzende Bereiche der nach innen gerichteten Kontur

12

konkave Flanken/an den Außenumfang angrenzende Bereiche der nach innen gerichteten Kontur

13

nicht ausgesparter Bogenabschnitt des hinteren Segmentes, angeordnet in einer Aussparung des vorderen Segmentes

14

Treppenauftritt

15

Treppensteigung

16

Rad aus zwei Segmenten

17

Treppenkante einer Treppenstufe

18

Führungen für Erweiterungsmittel

19

abgetrennter Teil eines nicht ausgesparten Bogenabschnittes (Erweiterungsmittel)

20

vorderes Segment eines Rades

21

hinteres Segment eines Rades

22

Fahrgestell

23

Schwenkarm

24

Schwenkachse

25

Aufnahme für Transportvorrichtung/Trägerarm

26

Transportvorrichtung

27

Aufnahmeflansch für Transportvorrichtung

28

Stützarm

29

Steuerarm

30

Stützschwenkachse

31

erster Teil des Steuerarms

32

zweiter Teil des Steuerarms

33

Steuerschwenkachse

34

PKW

35

Aufnahmen für Fahrgestell

Claims (12)

1. Universelles autonomes Fahrgestell (22) umfassend - drei Schwenkarme (23) und - wenigstens eine Aufnahme (25) zur Anordnung wenigstens einer Funktions- oder Transportvorrichtung (26), - wobei jeder der drei Schwenkarme (23) mit einem axialen Ende schwenkbar an einer Schwenkachse (24) angelenkt und in wenigstens einer Schwenkposition festlegbar ist, - wobei wenigstens ein Schwenkmittel zum Schwenken wenigstens eines Schwenkarms (23) vorgesehen ist, welches in wenigsten einem der Schwenkarme (23) oder in der Schwenkachse (24) angeordnet ist, - wobei an einem anderen axialen Ende der drei Schwenkarme (23) je ein Mittel (16) zum Abrollen auf einem Untergrund angeordnet ist und wobei wenigstens ein Mittel (16) zum Abrollen auf einem Untergrund der wenigstens drei Mittel (16) zum Abrollen auf einem Untergrund ein bidirektionales Antriebsmittel aufweist.
2. Universelles autonomes Fahrgestell (22) nach Anspruch 1, wobei die Aufnahme (25) zur Anordnung wenigstens einer Funktions- oder Transportvorrichtung (26) wenigstens ein Trägerarm (25) ist, welcher mit einem axialen Ende an der Schwenkachse (24) schwenkbar angelenkt und in wenigstens einer Schwenkposition festlegbar ist, wobei ein Schwenkmittel zum Schwenken des wenigstens einen Trägerarms (25) um die Schwenkachse (24) vorgesehen ist, welches in dem Trägerarm (25) oder in der Schwenkachse (24) angeordnet ist.
3. Universelles autonomes Fahrgestell (22) nach Anspruch 2, wobei der wenigstens eine Trägerarm (25) in seiner Länge reversibel veränderlich und in wenigstens zwei Längsausdehnungen festlegbar ist.
4. Universelles autonomes Fahrgestell (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Schwenkarm (23) der drei Schwenkarme (23) - einen Stützarm (28), welcher mit einem axialen Ende an der Schwenkachse (24) schwenkbar angelenkt und in einer Schwenkposition festlegbar ist, und - einen Steuerarm (29), welcher mit einem axialen Ende an einem anderen axialen Ende des Stützarmes (28) um eine Stützschwenkachse (30) schwenkbar angelenkt und in einer Stützschwenkposition festlegbar ist, wobei ein Schwenkmittel zum Schwenken des Steuerarms (29) um die Stützschwenkachse (30) vorgesehen ist und wobei an einem anderen axialen Ende des Steuerarmes (29) ein Mittel (16) zum Abrollen auf einem Untergrund angeordnet ist, umfasst.
5. Universelles autonomes Fahrgestell (22) nach Anspruch 4, wobei der Steuerarm (29) zweiteilig ausgeführt ist, wobei beide Teile (31, 32) um eine Steuerschwenkachse (33) zueinander schwenkbar angelenkt und in einer Steuerschwenkposition zueinander festlegbar sind, wobei die Steuerschwenkachse (33) senkrecht zur Schwenkachse (24) angeordnet ist und wobei ein Schwenkmittel zum Schwenken eines Teils (32) des Steuerarmes (29) um die Steuerschwenkachse (33) vorgesehen ist, welches in einem der beiden Teile (31, 32) des Steuerarms (29) oder in der Steuerschwenkachse (33) angeordnet ist.
6. Universelles autonomes Fahrgestell (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Mittel (16) zum Abrollen auf einem Untergrund als Rad (16) zum Befahren von Treppen ausgebildet ist, welches wenigstens zwei Segmente (1) umfasst, - wobei jedes der mindestens zwei Segmente (1) einen kreisförmigen Grundkörper aufweist, durch einen Mittelpunkt (9) und einen Radius (10) definiert ist und einen Umfang aufweist, welcher in Kontakt mit einer Oberfläche steht, o wobei der Umfang in seinem Verlauf mindestens zwei Aussparungen (4) aufweist, die in Bezug auf die Winkelstellung gleichmäßig über den Umfang verteilt sind und eine konkave nach innen gerichtete Kontur aufweisen und o wobei der Umfang in seinem Verlauf zwischen den mindestens zwei auf dem Umfang benachbarten Aussparungen (4) genau einen nicht ausgesparten Bogenabschnitt (3) des kreisförmigen Grundkörpers aufweist, wobei die mindestens zwei nicht ausgesparten Bogenabschnitte (3) in Bezug auf die Winkelstellung gleichmäßig über den Umfang verteilt sind, - wobei die mindestens zwei Segmente (1) reversibel in mindestens zwei zueinander versetzte Stellungen verbringbar sind, wobei zumindest in den mindestens zwei Stellungen die kreisförmigen Grundkörper der mindestens zwei Segmente (1) konzentrisch zueinander festlegbar sind, o wobei die mindestens zwei Segmente (1) in einer ersten Stellung derart zueinander ausgerichtet sind, dass die mindestens zwei Aussparungen (4) jedes Segmentes (1) jeweils zumindest teilweise übereinander liegen, wobei in der ersten Stellung das Rad (16) keinen geschlossenen kreisförmigen Umfang aufweist und o wobei die mindestens zwei Segmente (1) in einer zweiten Stellung derart zueinander ausgerichtet sind, dass jede Aussparung (4) eines Segmentes (1) im Umfang durch einen nicht ausgesparten Bogenabschnitt (3) mindestens eines weiteren Segmentes (1) mindestens teilweise derart überdeckt wird, dass das Rad (16) in der zweiten Stellung einen geschlossenen kreisförmigen Umfang aufweist.
7. Universelles autonomes Fahrgestell (22) nach Anspruch 6, wobei der axiale Abstand der mindestens zwei Segmente (1) reversibel zueinander veränderbar und die mindestens zwei Segmente (1) in mindestens zwei axial voneinander beabstandeten axialen Positionen festlegbar sind, wobei - in einer ersten axialen Position die mindestens zwei Segmente (1) die erste oder zweite Stellung einnehmen und einen axialen Abstand zueinander aufweisen, so dass die mindestens zwei Ebenen der kreisförmigen Grundkörper der mindestens zwei Segmente (1) annähernd parallele Ebenen mit einem Abstand größer Null sind und - in einer zweiten axialen Position mindestens zwei der mindestens zwei Segmente (1) die zweite Stellung zueinander einnehmen und einen axialen Abstand zueinander aufweisen, so dass die mindestens zwei Ebenen der kreisförmigen Grundkörper der wenigstens zwei in der zweiten Stellung zueinander befindlichen Segmente auf einer Ebene liegen.
8. Universelles autonomes Fahrgestell nach Anspruch 6 oder 7, wobei wenigstens ein der wenigstens zwei nicht ausgesparten Bogenabschnitte (3) wenigstens ein Erweiterungsmittel (19) aufweist, welches reversibel radial über den Umfang des Rades (16) hinaus verbringbar und wenigstens sowohl in der radial über den Umfang hinaus verbrachten Lage als auch in der radial nicht über den Umfang hinaus verbrachten Lage festlegbar ist, wobei in der radial über den Umfang hinaus verbrachten Lage der Kontakt des Umfang wenigstens eines nicht ausgesparten Bogenabschnitts (3) mindestens eines Segmentes (1) mit der Oberfläche reversibel aufhebbar ist.
9. Verfahren zum Befahren von Treppen durch ein universelles autonomes Fahrgestell (22) mit drei Rädern (16), wobei wenigstens ein Rad (16) wenigstens ein erstes und ein zweites Segment (1) umfasst, - wobei jedes Segment (1) einen kreisförmigen Umfang aufweist, - wobei jedes Segment (1) wenigstens zwei den kreisförmigen Umfang des Segmentes (1) unterbrechende, nach innen gerichtete konkave Konturen (5) aufweist, - wobei wenigstens das erste Segment (1) über den kreisförmigen Umfang auf einem Untergrund abrollt, - wobei wenigstens das zweite Segment (1) derart zu dem ersten Segment (1) ausgerichtet wird, dass eine Flanke (6) einer der mindestens zwei nach innen gerichteten konkave Konturen (5) wenigstens des zweiten Segmentes (1) durch das Abrollen des ersten Segmentes (1) in Eingriff mit einem Treppenauftritt (14) gebracht wird, - wobei das Rad (16) über die Flanke (6) der einen nach innen gerichteten Kontur (5) wenigstens des zweiten Segmentes (1), anschließend über den Übergang zwischen der Flanke (6) der einen nach innen gerichteten konkaven Kontur (5) und den kreisförmigen Umfang des zweiten Segmentes (1) und im weiteren Verlauf weiter über den kreisförmigen Umfang abrollt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, - wobei wenigstens das erste, über den kreisförmigen Umfang auf einem Untergrund abrollende Segment (1) wenigstens ein Erweiterungsmittel (19) aufweist, welches über den kreisförmigen Umfang hinaus verbracht wird, - wobei durch Verbringen des wenigstens einen Erweiterungsmittels (19) über den kreisförmigen Umfang hinaus wenigstens ein zweites Segment (1) den Kontakt mit dem Untergrund verliert, - wobei wenigstens das zweite Segment (1) ohne Kontakt mit dem Untergrund zu dem ersten Segment (1) derart ausgerichtet wird, dass die eine Flanke (6) der einen nach innen gerichteten konkaven Kontur (5) wenigstens des zweiten Segmentes (1) in Eingriff mit dem Treppenauftritt (14) gebracht wird, - wobei das Rad (16) über die Flanke (6) der einen nach innen gerichteten konkaven Kontur (5) des zweiten Segmentes (1), anschließend über den Übergang zwischen der Flanke (6) der einen nach innen gerichteten konkaven Kontur (5) und den kreisförmigen Umfang des zweiten Segmentes (1) und im weiteren Verlauf weiter über den kreisförmigen Umfang abrollt und - wobei während des Abrollens über die Flanke (6), den Übergang und/oder den kreisförmigen Umfang des zweiten Segmentes (1) das wenigstens eine Erweiterungsmittel (19) des ersten Segmentes (1) in seine Ursprungslage auf oder unter dem kreisförmigen Umfang verbracht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, - wobei Umfelddaten von Umfelderfassungsmitteln erfasst und einer Berechnung zugeführt werden, - wobei die Umfelddaten wenigstens den Treppenauftritt (14), die Treppensteigung (15) und die Position wenigstens des auf dem kreisförmigen Umfang abrollenden ersten Segmentes (1) absolut und/oder relativ zur Treppe umfassen, - wobei bei der Berechnung der Ausrichtung des zweiten Segmentes (1) zu dem ersten Segment (1) wenigstens sowohl der aktuelle Abstand des Rades (16) zur aktuell zu befahrenden Treppenkante (17), als auch der sich aus dem Abrollen des zweiten Segmentes (1) zu erwartende Abstand des Rades (16) zur darauf folgenden Treppenkante (17) einbezogen werden und - wobei die Ausrichtung mindestens derart erfolgt, dass eine minimale Anzahl weiterer Ausrichtungen und/oder Betätigungen der Erweiterungsmittel (19) erfolgt und/oder die weiteren Ausrichtungen und/oder Betätigungen der Erweiterungsmittel (19) betragsmäßig minimiert werden.
12. Verfahren zum Verstauen eines universellen autonomen Fahrgestells (22) an einem Transportsystem (34), - wobei das universelle autonome Fahrgestell umfasst: o drei Schwenkarme (23) und o wenigstens eine Aufnahme (25) zur Anordnung wenigstens einer Funktions- oder Transportvorrichtung (26), o wobei jeder der drei Schwenkarme (23) mit einem axialen Ende schwenkbar an einer Schwenkachse (24) angelenkt und in wenigstens einer Schwenkposition festlegbar ist, o wobei wenigstens ein Schwenkmittel zum Schwenken wenigstens eines Schwenkarms (23) vorgesehen ist, welches in wenigsten einem der Schwenkarme (23) oder in der Schwenkachse (24) angeordnet ist, o wobei an einem anderen axialen Ende der drei Schwenkarme (23) je ein Mittel (16) zum Abrollen auf einem Untergrund angeordnet ist; - wobei das Transportsystem (34) einen Empfangsabschnitt (35) zum Empfangen einer an dem Fahrgestell (22) angebrachten Aufnahme (25) zur Anordnung wenigstens einer Funktions- oder Transportvorrichtung (26) aufweist, - wobei das Fahrgestell (22) die Aufnahme in dem Empfangsanschnitt (35) positioniert und arretiert und anschließend mindestens drei Schwenkarme (23) parallel zueinander ausrichtet.

Images