DE102013211414A1

DE102013211414A1 - Fahrerloses Transportfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einesfahrerlosen Transportfahrzeugs

Info

Publication number: DE102013211414A1
Application number: DE102013211414.1A
Authority: DE
Inventors: Björn Klein; Christoph Bick; Patrick Pfaff
Original assignee: KUKA Laboratories GmbH
Current assignee: KUKA Deutschland GmbH
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2014-12-18
Also published as: KR101730221B1; US9244463B2; US20140371973A1; KR20140147011A; EP2837985B2; EP2837985A3; EP2837985B1; CN104238557A; EP2837985A2; CN104238557B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein fahrerloses Transportfahrzeug (1) und ein Verfahren zum Betreiben eines fahrerlosen Transportfahrzeugs (1). Wenn an einem Zielpunkt (33) angekommen, dann wird das fahrerlosen Transportfahrzeugs (1) aufgrund eines Vergleiches von mittels wenigstens einen Sensors (6) erfassten Umgebung (35) zugeordneten Signale oder Daten mit Signalen oder Daten, welche einer Soll-Position oder Soll-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1) am Zielpunkt (33) zugeordnet sind, bewegt, sodass die Ist-Position oder Ist-Lage gleich der Soll-Position bzw. Soll-Lage zumindest innerhalb einer vorgegeben Toleranz ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein fahrerloses Transportfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines fahrerlosen Transportfahrzeugs
Unter einem fahrerlosen Transportfahrzeug versteht man ein automatisch gesteuertes flurgebundenes Fahrzeug mit einem eigenen Antrieb. Fahrerlose Transportfahrzeuge, die im Englischen als automatic guided vehicle (AGV) bezeichnet werden, sind z.B. mobile Roboter. Fahrerlose Transportfahrzeuge sind insbesondere eingerichtet, automatisch einen Zielpunkt anzufahren, um dort anzuhalten.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines fahrerlosen Transportfahrzeugs anzugeben, welches es erlaubt, dass das fahrerlose Transportfahrzeug am Zielpunkt verbessert seine Soll-Position bzw. Soll-Lage einnimmt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein entsprechendes fahrerloses Transportfahrzeug anzugeben.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines fahrerlosen Transportfahrzeugs, aufweisend folgende Verfahrensschritte:

a) automatisches Bewegen eines fahrerlosen Transportfahrzeugs von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt insbesondere gesteuert mittels einer Steuervorrichtung des fahrerlosen Transportfahrzeugs,
b) nach einem automatischen Anhalten des fahrerlosen Transportfahrzeugs am Zielpunkt, automatisches Erfassen der Umgebung am Zielpunkt mit wenigstens einem Sensor des fahrerlosen Transportfahrzeugs,
c) insbesondere mittels der Steuervorrichtung des fahrerlosen Transportfahrzeugs, Vergleichen der mittels des wenigstens einen Sensors erfassten Umgebung zugeordneten Signale oder Daten mit Signalen oder Daten, welche einer Soll-Position oder Soll-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs am Zielpunkt zugeordnet sind, und
d) automatisches Bewegen des fahrerlosen Transportfahrzeugs, insbesondere gesteuert durch die Steuervorrichtung, aufgrund des Vergleiches der der mittels des wenigstens einen Sensors erfassten Umgebung zugeordneten Signale oder Daten mit den Signalen oder Daten, welche der Soll-Position oder Soll-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs zugeordnet sind, sodass die Ist-Position oder Ist-Lage gleich der Soll-Position bzw. Soll-Lage zumindest innerhalb einer vorgegebenen Toleranz ist.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein fahrerloses Transportfahrzeug, aufweisend einen Fahrzeuggrundkörper, mehrere, drehbar relativ zum Fahrzeuggrundkörper gelagerte Räder zum Bewegen des fahrerlosen Transportfahrzeugs, wenigstens einen mit wenigstens einem der Räder gekoppelten Antrieb zum Antreiben des entsprechenden Rades, einen Speicher, in dem Signale oder Daten gespeichert sind, welche einer Soll-Position oder Soll-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs an einem Zielpunkt zugeordnet sind, sowie wenigstens einen Sensor, der eingerichtet ist, die Umgebung am Zielpunkt zu erfassen, um Signale oder Daten zu erhalten, welche der Ist-Position oder Ist-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs zugeordnet sind, und eine mit dem wenigstens einen Antrieb, dem Speicher und dem wenigstens einen Sensor gekoppelte Steuervorrichtung, welche eingerichtet ist, das wenigstens eine Rad derart anzusteuern, sodass das fahrerlose Transportfahrzeug das erfindungsgemäße Verfahren durchführt.
Das erfindungsgemäße fahrerlose Transportfahrzeug ist vorzugsweise ein omnidirektionales fahrerloses Transportfahrzeug, welches sich im Wesentlichen in alle Richtung auf der Fahrebene bewegen lässt. Das Rad bzw. die Räder des erfindungsgemäßen fahrerlosen Transportfahrzeugs ist demnach vorzugsweise ein omnidirektionales Rad bzw. sind demnach omnidirektionale Räder. Omnidirektionale Räder werden auch als Mecanum-Räder bezeichnet. Solche Räder umfassen beispielsweise eine drehbar gelagerte Felge, an der mehrere Rollkörper antriebslos gelagert sind. Die Felge kann mit einem Antrieb angetrieben werden.
Nach einer Variante des erfindungsgemäßen fahrerlosen Trägerfahrzeugs weist dieses wenigstens einen Roboterarm auf, der mehrere, hintereinander angeordnete, über Gelenke verbundene Glieder aufweist. Der Roboterarm wird vorzugsweise mittels der Steuervorrichtung des fahrerlosen Transportfahrzeugs bewegt.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bewegt sich das fahrerlose Transportfahrzeug automatisch vom Startpunkt zum Zielpunkt. Dies erfolgt vorzugsweise mittels der Steuervorrichtung, die die Räder des fahrerlosen Transportfahrzeugs entsprechend ansteuern. Das automatische Bewegen des fahrerlosen Transportfahrzeugs vom Startpunkt zum Zielpunkt erfolgt beispielsweise mittels einer Pfadplanung. Pfadplanung als solche ist dem Fachmann im Prinzip bekannt. Diese wird vor dem Starten des fahrerlosen Transportfahrzeugs durchgeführt, z. B. mittels der Steuervorrichtung des fahrerlosen Transportfahrzeugs oder mittels einer zentralen Steuervorrichtung. Eine zentral durchgeführte Pfadplanung kann dann vorteilhaft sein, wenn mehrere fahrerlose Transportfahrzeuge verwendet werden. Die Pfadplanung basiert z.B. auf einer digitalen Landkarte der Strecke zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt, die beispielsweise im Speicher gespeichert ist. Die digitale Landkarte kann z.B. gemäß folgender Verfahrensschritte vor dem Schritt a) erstellt worden sein:

– manuelles Bewegen des fahrerlosen Transportfahrzeugs vom Startpunkt zum Zielpunkt,
– während des manuellen Bewegens des fahrerlosen Transportfahrzeugs, Erfassen der Umgebung mittels des wenigstens einen Sensors des fahrerlosen Transportfahrzeugs, um die digitale Landkarte der Strecke zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt zu erhalten, und
– Speichern der digitalen Landkarte insbesondere in einem mit der Steuervorrichtung des fahrerlosen Transportfahrzeugs gekoppelten Speicher.

Während des Erfassens der Umgebung mittels des wenigstens einen Sensors kann das fahrerlose Transportfahrzeug auch angehalten werden.
Am Zielpunkt angekommen, nimmt das fahrerlose Transportfahrzeug in der Regel nicht die gewünschte Soll-Position bzw. Soll-Lage (Soll-Position plus Soll-Orientierung) ein. Damit das fahrerlose Trägerfahrzeug verbessert die Soll-Position bzw. Soll-Lage am Zielpunkt einnehmen kann, wird, nachdem das fahrerlose Transportfahrzeug den Zielpunkt erreicht und angehalten hat, automatisch die Umgebung am Zielpunkt mit dem wenigstens einen Sensor erfasst. Unter „erfassen“ soll insbesondere ein Abtasten der Umgebung oder ein Aufnehmen von Bildern der Umgebung des Zielpunktes verstanden werden. Insbesondere mittels der Steuervorrichtung können die von dem wenigstens einen Sensor stammenden Signale oder Daten z.B. mittels Bilddatenverarbeitung verarbeitet bzw. ausgewertet werden.
Der wenigstens eine Sensor umfasst beispielsweise wenigstens einen Laserscanner und/oder wenigstens eine Kamera. Der wenigstens eine Sensor umfasst z.B. einen 2D Laserscanner, einen 3D Laserscanner, eine RGBD Kamera und/oder eine TOF Kamera. TOF-Kameras sind 3D-Kamerasysteme, die mit dem Laufzeitverfahren Distanzen messen.
Anschließen werden, insbesondere mittels der Steuervorrichtung des fahrerlosen Transportfahrzeugs, die der mittels des wenigstens einen Sensors erfassten Umgebung zugeordneten Signale oder Daten mit Signalen oder Daten verglichen, welche der Soll-Position oder Soll-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs am Zielpunkt zugeordnet sind. Das Vergleichen der Signale bzw. Daten kann z.B. durch ein gridbasiertes, korrelatives Scanmatching oder durch ein normalenbasiertes Scanmatching erfolgen, wenn zeidimensionale Bilddaten vorliegen. Im dreidimensionalen Fall kann das Vergleichen der Signale bzw. Daten durch einen sogenanntes ICP (Iterative Closest Point) Algorithmus oder durch ein sogenanntes Feature-Matching erfolgen.
Dadurch ist es z.B. möglich, eine Fehlposition bzw. Fehllage des fahrerlosen Transportfahrzeugs am Zielpunkt zu erkennen und aufgrund dieses Fehlers die Antriebe der Räder derart anzusteuern, sodass sich dieser Fehler zumindest verringert.
Erfindungsgemäß wird anschließend das fahrerlose Transportfahrzeug, insbesondere gesteuert durch seine Steuervorrichtung, aufgrund des Vergleiches der Signale oder Daten derart bewegt, sodass die Ist-Position oder Ist-Lage gleich der Soll-Position bzw. Soll-Lage zumindest innerhalb einer vorgegeben Toleranz ist. Dies kann z.B. mittels einer Positionsoder Lageregelung erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Führungsgröße der Positions-Regelung bzw. der Lageregelung der Soll-Position bzw. der Soll-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs und die Regelgröße der Positions-Regelung bzw. der Lageregelung der Ist-Position bzw. der Ist-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs am Zielpunkt zugeordnet.
Damit die Ist-Position bzw. Ist-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs am Zielpunkt innerhalb der vorgegeben Toleranz liegt, können die Schritte b) bis d) entsprechend oft wiederholt werden.
Um die der Soll-Position bzw. Soll-Lage am Zielpunkt zugeordneten Signale bzw. Daten zu erhalten, kann es gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, zusätzlich vor dem Schritt a) folgende Verfahrensschritte durchzuführen:

– manuelles Bewegen des fahrerlosen Transportfahrzeugs an den Zielpunkt und Ausrichten des fahrerlosen Transportfahrzeugs, sodass es die Soll-Lage einnimmt,
– Erfassen der Umgebung am Zielpunkt mit dem wenigstens einem Sensor des fahrerlosen Transportfahrzeugs, um die Signale oder Daten zu erhalten, welche der Soll-Position oder Soll-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs am Zielpunkt zugeordnet sind, und
– Speichern der Signale oder Daten, welche der Soll-Position oder Soll-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs zugeordnet sind, insbesondere in einen mit der Steuervorrichtung gekoppelten Speicher des fahrerlosen Transportfahrzeugs.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Erfahrens ist es insbesondere möglich, das Positionieren von fahrerlosen Transportfahrzeugen an ihren Zielpunkten einzig durch die Daten zu realisieren, die durch bereits vorhandene Sensoren zur Navigation und Kollisionsvermeidung zur Verfügung stehen. Dazu zählen u.a. 2D-Laserscanner, die z.B. zur Lokalisierung der fahrerlosen Transportfahrzeugen verwendet werden, oder 3D-Sensoren, die beispielsweise zur Fahrzeugabsicherung oder Kollisionsvermeidung verwendet werden. Dadurch kann der Aufwand für die Sensorik verringert werden.
Je nach Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zunächst eine Position oder Lage beispielsweise geteacht werden, die das fahrerlose Transportfahrzeug danach wiederholt mit einer relativ hohen Genauigkeit anfahren soll. Dazu wird das fahrerlose Transportfahrzeug an diese Position (Zielpunkt) gebracht, um dann vorzugsweise alle verfügbaren Sensordaten an dieser Stelle aufzuzeichnen. Bei diesen Sensordaten handelt es sich beispielsweise um Entfernungsmessungen, die zweidimensional oder auch dreidimensional vorliegen können.
Je nach Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können folgende Schritte durchgeführt werden:

1. Positionieren: Beispielswiese bei der Inbetriebnahme des fahrerlosen Transportfahrzeugs platziert eine Person das fahrerlose Transportfahrzeug an der Position im Raum, die später wiederholt präzise angefahren werden soll (Zielpunkt).
2. Einlernen: In diesem Schritt kann nun die Person z.B. durch ein spezielles Benutzer-Interface vorzugsweise sämtliche Sensordaten und Positionsinformationen, die dem fahrerlosen Transportfahrzeug zur Verfügung stehen, aufzeichnen (lernen). Diese Daten können aktuelle Messungen des wenigstens einen Sensors, eine lokalisierte Position in der Umgebungskarte bzw. digitalen Landkarte, Daten von Sensoren, wie z.B. Kameras, umfassen.
3. Anfahren: Das fahrerlose Transportfahrzeug fährt die gelernte Position, d.h. den Zielpunkt, autonom mit z.B. dem Pfadplaner an.
4. Referenzmessung: Nachdem das fahrerlose Transportfahrzeug angehalten hat, werden die Signale bzw. Daten, die zuvor im Einlernschritt zu dieser Position gespeichert wurden, mit den Signalen bzw. Daten, die aktuell von den Sensoren zur Verfügung gestellt werden, verglichen. Daraus kann z.B. durch geometrische bzw. mathematische Berechnung ein Offset bzw. Fehler berechnet werden.
5. Fehlerkorrektur: Nun gleicht das fahrerlose Transportfahrzeug automatisch den gemessenen Fehler zumindest innerhalb der vorgegebenen Toleranz aus. Bei holonomen Antriebkonzepten, wie beispielsweise dem omnidirektionalen Rad, kann diese Fehlerkorrektur durch eine relativ hochgenaue Positionsregelung oder Lageregelung erreicht werden.
6. Iterationsschritt: Je nach Genauigkeitsanforderung können die Schritte 4 und 5 so lange wiederholt werden, bis sich der in Schritt 4 berechnete Fehler nicht mehr signifikant verringert oder innerhalb einer vorgegeben Toleranz liegt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist exemplarisch in den beigefügten schematischen Figuren dargestellt. Es zeigen:
1 eine Draufsicht eines fahrerlosen Transportfahrzeugs,
2 eine Seitenansicht des fahrerlosen Transportfahrzeugs, und
3 eine Bewegung des fahrerlosen Transportfahrzeugs der 1 und 2, und
4 ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen des Betriebs des fahrerlosen Transportfahrzeugs der 1 und 2.
Die 1 zeigt in einer Draufsicht schematisch ein fahrerloses Transportfahrzeug 1 und die 2 zeigt eine Seitenansicht des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1.
Das fahrerlose Transportfahrzeug 1 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass es sich in alle Richtungen frei bewegen lässt. Das fahrerlose Transportfahrzeug 1 ist insbesondere als ein omnidirektional bewegbares fahrerloses Transportfahrzeug 1 ausgebildet. Das fahrerlose Transportfahrzeug 1 kann ein mobiler Roboter sein, der einen Roboterarm 21 mit mehreren, hintereinander angeordneten Gliedern 22 umfasst, welche mittels Gelenke 23 verbunden sind. Der Roboterarm 21 umfasst insbesondere eine Befestigungsvorrichtung z.B. in Form eines Flansches 24, an dem ein nicht näher dargestellter Endeffektor befestigt werden kann.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist das fahrerlose Transportfahrzeug 1 einen Fahrzeuggrundkörper 2 und mehrere omnidirektionale Räder 3 auf, die auch als Mecanum-Räder bezeichnet werden. Solche Räder umfassen beispielsweise eine drehbar gelagerte Felge, an der mehrere Rollkörper antriebslos gelagert sind. Die Felge kann mit einem Antrieb angetrieben werden. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden die Räder 3 mit jeweils einem elektrischen Antrieb 4 angetrieben. Diese sind vorzugsweise geregelte elektrische Antriebe.
Das fahrerlose Transportfahrzeug 1 weist ferner eine am Fahrzeuggrundkörper 2 angeordnete Steuervorrichtung 5 auf, die mit den Antrieben 4 verbunden ist. Gegebenfalls kann diese auch die Bewegung des Roboterarms 21, wenn vorhanden, ansteuern.
Auf der Steuervorrichtung 5 läuft ein Rechenprogramm, das die Antriebe 4 derart ansteuert, dass diese automatisch das fahrerlose Transportfahrzeug 1 von einem in der 3 gezeugten Startpunkt 31 z.B. entlang einer Strecke 32 zu einem Endpunkt 33 bewegt.
Das fahrerlose Transportfahrzeug 1 umfasst ferner wenigstens einen mit der Steuervorrichtung 5 verbundenen und z.B. am Fahrzeuggrundkörper 2 angeordneten Sensor 6. Der bzw. die Sensoren 6 umfassen z.B. wenigstens einen Laserscanner und/oder wenigstens eine Kamera und sind vorgesehen, die Umgebung 34, 35 des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 zu erfassen bzw. abzutasten bzw. Bilder von der Umgebung 34, 35 des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 zu erstellen. Die Steuervorrichtung 5 wiederum ist eingerichtet, die von den Sensoren 6 stammenden Signale oder Daten z.B. mittels Bilddatenverarbeitung zu verarbeiten bzw. auszuwerten. Der wenigstens eine Sensor 6 umfasst z.B. einen 2D Laserscanner, einen 3D Laserscanner, eine RGBD Kamera und/oder eine TOF Kamera. TOF-Kameras sind 3D-Kamerasysteme, die mit dem Laufzeitverfahren Distanzen messen.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist das fahrerlose Transportfahrzeug 1 eingerichtet, sich automatisch vom Startpunkt 31 zum Zielpunkt 33 insbesondere entlang der Strecke 32 innerhalb einer bestimmten Umgebung zu bewegen. Dazu ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels z. B. in der Steuervorrichtung 5 eine virtuelle Karte bzw. eine digitale Landkarte derjenigen Umgebung 34, 35 gespeichert, in der sich das fahrerlose Transportfahrzeug 1 bewegen soll. Die Umgebung 34, 35 ist z.B. eine Halle. Die digitale Landkarte wurde z.B. durch ein sogenanntes SLAM Verfahren z.B. basierend auf Signalen bzw. Daten der Sensoren 6 und/oder aufgrund von nicht näher dargestellten, den Rädern 3 zugeordneten Radsensoren, erstellt. Die digitale Karte ist z.B. in einem Speicher 7 des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 gespeichert, der mit der Steuervorrichtung 5 gekoppelt ist. Die digitale Karte kann auch oder zusätzlich in einer zentralen Steuervorrichtung 36 gespeichert sein.
Das SLAM-Verfahren ist ein Verfahren zur simultanen Lokalisierung und Kartenerstellung (englisch: „Simultaneous Localization and Mapping”). Mittels des SLAM Verfahrens kann das fahrerlose Transportfahrzeug 1 die digitale Landkarte seiner Umgebung erstellen und gegebenenfalls seine Position, zusätzlich gegebenenfalls auch seine Orientierung, innerhalb der digitalen Landkarte schätzen.
Beispielsweise für die online Programmierung wurde das fahrerlose Transportfahrzeug 1 z.B. physikalisch entlang der zu fahrenden Strecke 32 manuell bewegt und insbesondere einzelne Positionen bzw. Lagen während der manuellen Bewegung im Speicher 7 abgespeichert. Dies erfolgt z.B. analog zum sogenannten Teachen von Industrierobotern. Das fahrerlose Transportfahrzeug 1 kann beispielsweise mittels eines Joysticks manuell bewegt werden.
Die Steuervorrichtung 5 ist für diesen Fall z.B. derart ausgeführt, dass sie aufgrund der von den Sensoren 6 stammenden Signale oder Daten die aktuelle Position erkennt, in der sich das fahrerlose Transportfahrzeug 1 befindet.
Es ist aber auch möglich, dass nur die Start- und Zielpunkte 31, 33 z.B. durch Anfahren des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 an die entsprechenden physikalischen Start- und Zielpunkte 31, 33 „geteacht“, also gespeichert werden. Die Steuervorrichtung 5 ist dann beispielsweise derart eingerichtet, automatisch die Strecke 32 vorzugsweise unter Berücksichtigung des Fahrverhaltens bzw. des Fahrvermögen des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 zu erstellen. In der Steuervorrichtung 5 kann dazu eine Information über das Fahrverhalten bzw. das Fahrvermögen des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 hinterlegt sein.
Beispielsweise für die offline Programmierung wurde die Strecke 32 direkt in die Steuervorrichtung 5 eingegeben. Dies kann z.B. dadurch erfolgt sein, indem die Steuervorrichtung 5 mit einem nicht näher dargestellten Touchscreen verbunden ist, auf dem die digitale Karte angezeigt wird. Daraufhin kann die Strecke durch entsprechendes Berühren des Touchscreens in die angezeigte digitale Landkarte eingezeichnet werden. Unter Berücksichtigung des Fahrverhaltens bzw. Fahrvermögens des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 kann die Steuervorrichtung 5 gegebenenfalls die gezeichnete Strecke 32 anpassen.
Es ist auch möglich, dass nur der Startpunkt 31 und der Zielpunkt 33 eingezeichnet werden. Die Steuervorrichtung 5 ist dann beispielsweise derart eingerichtet, automatisch die Strecke 32 zu berechnen. Die Steuervorrichtung 5 ist dann beispielsweise derart eingerichtet, automatisch die Strecke 32 vorzugsweise unter Berücksichtigung des Fahrverhaltens bzw. des Fahrvermögen des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 zu erstellen.
Soll nun das fahrerlose Transportfahrzeug 1 die Strecke 32 abfahren, dann wird beispielsweise das fahrerlose Transportfahrzeug 1 an den Startpunkt 31 bewegt. Dies kann auch automatisch erfolgen, indem z.B. das fahrerlose Transportfahrzeug 1 mittels der Sensoren 6 seine Umgebung 34 abbildet und die Steuervorrichtung 5 beispielsweise aufgrund einer Bilddatenauswertung der von den Sensoren 6 stammenden Signale bzw. Daten den Startpunkt 31 automatisch anführt.
Anschließend fährt das fahrerlose Transportfahrzeug 1 automatisch die Strecke 32 ab basierend auf einer Lokalisierung seiner Position in der digitalen Landkarte, gegebenenfalls auch basierend auf den von den Sensoren 6 stammenden Signalen bzw. Daten, also basierend auf einer Pfadplanung. Die Pfadplanung kann auch mittels der zentralen Steuervorrichtung 36 durchgeführt werden, wobei das Ergebnis der Pfadplanung dem fahrerlosen Transportfahrzeug 1 insbesondere drahtlos übermittelt wird.
Wenn das fahrerlose Transportfahrzeug 1 am Zielpunkt 33 angekommen ist, stoppt es. In der Regel hat es jedoch noch nicht seine Soll-Position bzw. Soll-Lage exakt, zumindest innerhalb einer vorgegeben Toleranz, eingenommen. Das fahrerlose Transportfahrzeug 1 in seiner Ist-Lage nach seinem Stoppen ist in der 3 gestrichelt dargestellt.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels läuft auf der Steuervorrichtung 5 ein Rechenprogramm ab, das nach dem Stoppen des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 dieses derart automatisch bewegt, dass das fahrerlose Transportfahrzeug 1 zumindest innerhalb der vorgegeben Toleranz die Soll-Position bzw. Soll-Lage am Zielpunkt 33 einnimmt. Die erfolgt durch entsprechendes Ansteuern der Antriebe 4 der Räder 3. Die einzelnen Schritte dieser Bewegung sind mittels eines in der 4 gezeigten Flussdiagramms zusammen gefasst.
Wie bereits obenstehend beschrieben, wird zunächst das fahrerlose Transportfahrzeug 1 vom Startpunkt 31 zum Zielpunkt 33 gesteuert mittels seiner Steuervorrichtung 5 insbesondere entlang der Strecke 32 und insbesondere basierend auf der Pfadplanung automatisch bewegt, Schritt A des Flussdiagramms.
Nach dem automatisches Anhalten des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 am Zielpunkt 33 erfasst der wenigstens eine Sensor 6 automatische die Umgebung 35 am Zielpunkt 33, Schritt B des Flussdiagramms.
Anschließend werden mittels der Steuervorrichtung 5 des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 die der mittels des wenigstens einen Sensors 6 erfassten Umgebung 35 zugeordneten Signale oder Daten mit Signalen oder Daten, welche der Soll-Position oder Soll-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 am Zielpunk 33 zugeordnet sind, verglichen, Schritt C des Flussdiagramms.
Das Vergleichen der Signale bzw. Daten kann z.B. durch ein gridbasiertes, korrelatives Scanmatching oder durch ein normalenbasiertes Scanmatching erfolgen, wenn zeidimensionale Bilddaten vorliegen. Im dreidimensionalen Fall kann das Vergleichen der Signale bzw. Daten durch einen sogenanntes ICP (Iterative Closest Point) Algorithmus oder durch ein sogenanntes Feature-Matching erfolgen.
Die Signale bzw. Daten, die der Soll-Position bzw. Soll-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 am Zielpunkt 33 zugeordnet sind, sind insbesondere im Speicher 7 gespeichert. Diese Signale bzw. Daten wurden im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels dadurch erhalten, dass im Rahmen der Programmierung des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 dieses insbesondere manuell an den Zielpunkt 33 bewegt und anschließend derart und ausgerichtet wurde, dass das fahrerlose Transportfahrzeug seine Soll-Position, vorzugsweise seine Soll-Lage einnimmt.
Anschließend wurde die Umgebung 35 am Zielpunkt 33 mittels des wenigstens einen Sensors 6 erfasst, um die Signale oder Daten zu erhalten, welche der Soll-Position oder Soll-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 am Zielpunkt 33 zugeordnet sind. Diese Signale bzw. Daten wurden anschließend im Speicher 7 gespeichert.
Nach dem Vergleichen der Signale bzw. Daten bzw. aufgrund dieses Vergleichens, steuert die Steuervorrichtung 5 die Antrieb 4 der Räder 3 derart automatisch an, das sich das fahrerlose Transportfahrzeug 1 automatisch derart bewegt, sodass seine Ist-Position oder Ist-Lage am Zielpunkt 33 gleich der Soll-Position bzw. Soll-Lage am Zielpunkt 33 zumindest innerhalb der vorgegebenen Toleranz ist, Schritt D des Flussdiagramms. Um dies zu erreichen, ist in der Steuervorrichtung 5 vorzugsweise eine Positionsregelung oder Lage-Regelung implementiert, deren Führungsgröße der Soll-Position bzw. der Soll-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 und deren Regelgröße der Ist-Position bzw. der Ist-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 am Zielort 33 zugeordnet ist.
Gegebenfalls ist das Rechenprogramm der Steuervorrichtung 5 derart ausgeführt, dass die Schritte B bis D solange wiederholt werden, bis die Ist-Position oder Ist-Lage gleich der Soll-Position bzw. Soll-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs 1 am Zielpunkt 33 innerhalb der vorgegeben Toleranz ist.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines fahrerlosen Transportfahrzeugs (1), aufweisend folgende Verfahrensschritte: a) automatisches Bewegen eines fahrerlosen Transportfahrzeugs (1) von einem Startpunkt (31) zu einem Zielpunkt (33) insbesondere gesteuert mittels einer Steuervorrichtung (5) des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1), b) nach einem automatisches Anhalten des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1) am Zielpunkt (33), automatisches Erfassen der Umgebung (35) am Zielpunkt (33) mit wenigstens einem Sensor (6) des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1), c) insbesondere mittels der Steuervorrichtung (5) des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1), Vergleichen der mittels des wenigstens einen Sensors (6) erfassten Umgebung (35) zugeordneten Signale oder Daten mit Signalen oder Daten, welche einer Soll-Position oder Soll-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1) am Zielpunkt (33) zugeordnet sind, und d) automatisches Bewegen des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1), insbesondere gesteuert durch die Steuervorrichtung (5), aufgrund des Vergleiches der der mittels des wenigstens einen Sensors (6) erfassten Umgebung (35) zugeordneten Signale oder Daten mit den Signalen oder Daten, welche die Soll-Position oder Soll-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1) zugeordnet sind, sodass die Ist-Position oder Ist-Lage gleich der Soll-Position bzw. Soll-Lage zumindest innerhalb einer vorgegeben Toleranz ist.
Verfahren nach Anspruch 1, aufweisend automatisches Bewegen des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1) vom Startpunkt (31) zum Zielpunkt mittels Pfadplanung aufgrund einer digitalen Landkarte der Strecke (32) zwischen dem Startpunkt (31) und dem Zielpunkt (33), die insbesondere in einem mit der Steuervorrichtung des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1) gekoppelten Speicher gespeichert ist.
Verfahren nach Anspruch 2, zusätzlich aufweisend vor dem Schritt a) folgende Verfahrensschritte: – manuelles Bewegen des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1) vom Startpunkt (31) zum Zielpunkt (33), – während des manuellen Bewegens des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1), Erfassen der Umgebung (34) mittels des wenigstens einen Sensors (6) des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1), um die digitale Landkarte des Strecke (32) zwischen dem Startpunkt (31) und dem Zielpunkt (33) zu erhalten, und – Speichern der digitalen Landkarte in einem mit der Steuervorrichtung (5) des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1) gekoppelten Speicher (7).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, zusätzlich aufweisend Wiederholen der Schritte b) bis d) solange, bis Ist-Position oder Ist-Lage gleich der Soll-Position bzw. Soll-Lage innerhalb der vorgegeben Toleranz ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, aufweisend automatisches Bewegen des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1), insbesondere gesteuert durch die Steuervorrichtung (5), aufgrund des Vergleiches der der mittels des wenigstens einen Sensors (6) erfassten Umgebung (35) zugeordneten Signale oder Daten mit den Signalen oder Daten, welche den Soll-Position oder Soll-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1) zugeordnet sind, sodass die Ist-Position oder Ist-Lage gleich der Soll-Position bzw. Soll-Lage zumindest innerhalb einer vorgegeben Toleranz ist mittels einer Positionsregelung oder einer Lageregelung.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Führungsgröße der Positions-Regelung bzw. der Lageregelung der Soll-Position bzw. der Soll-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1) und die Regelgröße der Positions-Regelung bzw. der Lageregelung der Ist-Position bzw. der Ist-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1) am Zielpunkt (33) zugeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zusätzlich aufweisend vor dem Schritt a) folgende Verfahrensschritte: – manuelles Bewegen des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1) an den Zielpunkt (33) und Ausrichten des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1), sodass es die Soll-Lage einnimmt, – Erfassen der Umgebung (35) am Zielpunkt (33) mit wenigstens dem Sensor (6) des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1), um die Signale oder Daten zu erhalten, welche der Soll-Position oder Soll-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1) am Zielpunkt (33) zugeordnet sind, und – Speichern der Signale oder Daten, welche der Soll-Position oder Soll-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1) zugeordnet sind, insbesondere in einen mit der Steuervorrichtung (5) gekoppelten Speicher (7) des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1).
Fahrerloses Transportfahrzeug, aufweisend einen Fahrzeuggrundkörper (2), mehrere, drehbar relativ zum Fahrzeuggrundkörper (2) gelagerte Räder (3) zum Bewegen des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1), wenigstens einen mit wenigstens einem der Räder (3) gekoppelten Antrieb (4) zum Antreiben des entsprechenden Rades (3), einen Speicher (7), in dem Signale oder Daten gespeichert sind, welche einer Soll-Position oder Soll-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1) an einem Zielpunkt (33) zugeordnet sind, sowie wenigstens einen Sensor (6), der eingerichtet ist, die Umgebung am Zielpunkt (33) zu erfassen, um Signale oder Daten zu erhalten, welche der Soll-Position oder Soll-Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs (1) zugeordnet sind, und eine mit dem wenigstens einen Antrieb (4), dem Speicher (7) und dem wenigstens einen Sensor (6) gekoppelte Steuervorrichtung (5), welche eingerichtet ist, der wenigstens einen Antrieb (4) derart anzusteuern, sodass das fahrerlose Transportfahrzeug (1) das Verfahren nach eine der Ansprüche 1 bis 7 durchführt.
Fahrerloses Transportfahrzeug nach Anspruch 8, dessen wenigstens ein Sensor (6) wenigstens einen Laserscanner und/oder wenigstens eine Kamera umfassen.
Fahrerloses Transportfahrzeug nach Anspruch 8 oder 9, dessen wenigstens eine Rad (3) ein omnidirektionales Rad ist, und/oder aufweisend wenigstens einen Roboterarm (21), der mehrere, hintereinander angeordnete, über Gelenken (23) verbundene Glieder (22) aufweist.