DE102013221263A1

DE102013221263A1 - Autonom fahrendes Golfcaddy mit Ultraschallsensorik

Info

Publication number: DE102013221263A1
Application number: DE201310221263
Authority: DE
Inventors: Sebastian Vogel; Manuel Hirmer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2015-04-23

Abstract

Die Erfindung betrifft einen insbesondere elektrisch angetriebenen Golftrolley, der autonom einem Golfspieler folgen kann. Um dies zu ermöglichen, umfasst der Golftrolley einen ersten, zweiten und dritten Ultraschallwandler (1, 2, 3), die am Trolley beabstandet voneinander angeordnet sind. Von einem mittig angeordneten Ultraschallwandler (2) wird ein Ultraschallimpuls ausgesendet, der an einem realen Objekt (6–9) im Fahrweg des Golftrolleys reflektiert wird. Von dem Echosignal wird an jedem der drei Ultraschallwandler (1, 2, 3) jeweils eine Laufzeit berechnet. Basierend auf den jeweiligen Laufzeiten werden Abstände berechnet, die die jeweiligen Ultraschallwandler (1, 2, 3) zu dem Objekt (6–9) aufweisen. Eine Positionsbestimmung geschieht schließlich auf Basis der hierbei ermittelten Abstandswerte.

Description

Die Erfindung betrifft einen insbesondere elektrisch angetriebenen Golftrolley. Ziel der Erfindung ist es, ein autonom fahrendes Golftrolley zu ermöglichen, welches einem Golfspieler selbstständig unter Einhaltung eines weitgehend konstanten Abstandes folgt.
Aus der DE19509320A1 ist eine Folgesteuerung für ein selbstfahrendes Fahrzeug, insbesondere ein Golfwagen, bekannt. Die hier offenbarte Folgesteuerung bewirkt, dass ein selbst fahrendes Fahrzeug einem vorausgehenden Schrittmacher selbstständig mit vorgegebenem Abstand folgt. Hierzu ist eine Steuereinheit des Fahrzeugs mit zwei Sensoren ausgestattet, die jeweils eine Sende- und Empfangsvorrichtung für Ultraschallsignale aufweisen. Der vorausgehende Schrittmacher trägt eine zweite Steuereinheit mit einem auf die Signale der Sensoren antwortenden Responder. Bei Empfang eines Sensorsignals gibt der Responder ein Antwortsignal aus, das von dem betreffenden Sensor empfangen wird. Aus den von den Sensoren empfangenen Signalen wird in der ersten Steuereinheit der Abstand des Fahrzeugs vom Schrittmacher und der Folgewinkel bestimmt und es werden Fahr- und Lenksignale derart erzeugt, dass das Fahrzeug dem Schrittmacher mit einem vorbestimmten Abstand folgt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein autonom fahrendes Golftrolley auf einfache Art und Weise zu ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe gelingt durch ein Golftrolley mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 4.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß wird der Golftrolley mit einem Antriebsmotor angetrieben, der in vorteilhafter Ausbildung der Erfindung als Elektromotor gestaltet ist. Damit der Golftrolley dem Spieler autonom folgen kann, muss er die Position des Golfspielers in Bezug auf die Position des Golftrolleys bestimmen können. Ferner ist es notwendig, den Abstand zu Objekten zu bestimmen, die sich im Fahrweg des Golftrolley befinden, um eine Kollision zu vermeiden.
Um diese Aufgaben zu erfüllen, umfasst der erfindungsgemäße Golftrolley einen ersten, einen zweiten und einen dritten Ultraschallwandler. Diese Wandler sind am Trolley beabstandet voneinander insbesondere gemeinsam auf einer gedachten Gerade liegend angeordnet. Hierbei ist der erfindungsgemäße zweite Ultraschallwandler insbesondere mittig zwischen dem ersten und dem dritten Ultraschallwandler angeordnet. Beispielsweise befinden sich die drei Ultraschallwandler auf einer Achse des Golftrolleys. Zumindest der zweite Ultraschallwandler umfasst eine Sendeeinrichtung zum Senden eines Ultraschallimpulses. Alle drei Ultraschallwandler besitzen eine Empfangseinheit, mit der sie einen Ultraschallimpuls empfangen können. Insbesondere sind die Ultraschallsensoren auf diese Art und Weise in der Lage, ein Echo des vom zweiten Ultraschallsensor ausgesendeten Ultraschallimpulses zu empfangen, das von einem im Sendebereich des zweiten Ultraschallimpulses befindlichen Objektes ausgeht.
Der Kerngedanke der Erfindung basiert auf einer Laufzeitmessung. Erfindungsgemäß wird die Laufzeit bestimmt, die ein vom zweiten Ultraschallwandler ausgesendetes Ultraschallsignal, das von einem Objekt reflektiert wird, zu den jeweiligen Ultraschallwandlern aufweist. So wird mittels einer Verarbeitungseinheit eine erste Laufzeit bestimmt, die der Ultraschallimpuls vom zweiten Ultraschallwandler zum ersten Ultraschallwandler benötigt. Ferner wird eine zweite Laufzeit bestimmt, die der Ultraschallimpuls vom zweiten Ultraschallwandler wieder zurück zum zweiten Ultraschallwandler benötigt, wenn er an einem Objekt reflektiert wird. Analog wird auch eine dritte Laufzeit bestimmt, die der Ultraschallimpuls ausgesendet vom zweiten Ultraschallwandler reflektiert an einem Objekt wieder zum dritten Ultraschallwandler benötigt.
Darauf basierend wird ein erster Abstand zwischen dem ersten Ultraschallwandler und dem das Echo erzeugenden Objekt auf Basis der ersten Laufzeit bestimmt. Ebenso wird ein zweiter Abstand zwischen dem zweiten Ultraschallwandler und dem Objekt auf Basis der zweiten Laufzeit bestimmt. Weiterhin wird ein dritter Abstand zwischen dem dritten Ultraschallwandler und dem Objekt auf Basis der dritten Laufzeit bestimmt.
Die erfindungsgemäße Positionsbestimmung geschieht schließlich dadurch, dass die Position des Objektes im Anschluss mithilfe einer Schnittpunktberechnung zwischen den daraus resultierenden Ellipsen erfolgt. Aus der so gewonnenen Menge von Objekten, die sich aus der Menge der empfangenen Signale ergibt, wird das Objekt als das Spielerobjekt ausgewählt, das am besten mit der geschätzten Position aus Vergangenheitsdaten übereinstimmt. Zusätzlich kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ebenfalls am Trolley ein Bluetooth-Modul vorgesehen werden, welches zur Kommunikation mit einem am Objekt befestigtbaren weiteren Bluetooth-Modul vorgesehen ist, um eine Abstandsmessung zwischen den beiden Bluetooth-Modulen durch Auswertung der Signalstärke durchzuführen. Mithilfe des Abstandes, der sich aus dieser bluetooth-basierten Auswertung der Signalstärke zwischen dem Golftrolley und dem Spieler ergibt, steht eine weitere Größe zur Verfügung, mit der aus der Menge der gewonnenen Objekte das Objekt bestimmt werden kann, welches das Spielerobjekt darstellt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsform näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Ausführungsform eines Golftrolleys mit drei Ultraschallwandlern und einem Bluetooth-Modul und
2 eine schematische Darstellung einer Objektbestimmung mittels der drei Ultraschallwandler.
1 zeigt eine Ausführungsform eines Golftrolleys mit einem ersten Ultraschallwandler 1, einem zweiten Ultraschallwandler 2 und einem dritten Ultraschallwandler 3. Die besagten Ultraschallwandler 1, 2, 3 sind auf einer Achse des Golftrolleys angeordnet. Zusätzlich befindet sich auf besagter Achse ein Bluetooth-Modul 5 in Form eines Bluetooth-Markers. In Fahrtrichtung des Golftrolleys befinden sich ein Golfspieler 6 sowie ein weiteres Objekt 7. Um diese Objekte zu erfassen, sendet der zweite Ultraschallwandler 2 einen Ultraschallimpuls aus, der sowohl von dem Spieler 6 als auch von dem weiteren Objekt 7 reflektiert wird. Da sämtliche der drei Ultraschallwandler 1, 2, 3 jeweils eine Empfangseinheit besitzen, werden diese das an dem Spieler 6 und dem weiteren Objekt 7 reflektierte Signal empfangen. Für diese Signale ergeben sich unterschiedliche Laufzeiten. Diese Laufzeiten werden, wie in 2 noch näher erläutert, zur Ermittlung der Position des Spielers 6 und des weiteren Objektes 7 in Bezug auf den Golftrolley ausgewertet. Ferner trägt der Spieler 6 ebenfalls ein Bluetooth-Modul mit sich, welches in Kommunikationsverbindung mit dem Bluetooth-Marker 5 auf der Achse 4 des Golftrolleys steht. Durch eine Auswertung der Signalstärke dieser Bluetooth-Verbindung kann ein erster Anhaltspunkt für den Abstand zwischen Golftrolley und Spieler 6 ermittelt werden, um bei Empfang mehrere reflektierter Ultraschallimpulse unter diesen den Golfspieler 6 identifizieren zu können.
2 zeigt schematisch die Ermittlung der Position zweier realer Objekte 8, 9 in Bezug auf den Golftrolley. Die Ermittlung der Position dieser realen Objekte 8, 9 geschieht mithilfe einer Schnittpunktberechnung. An den beiden realen Objekten 8, 9 wird das vom zweiten Ultraschallwandler 2 ausgesendete Signal reflektiert. Das Echo dieses Signals wird schließlich vom ersten, zweiten und dritten Ultraschallwandler jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten empfangen. Demnach ergeben sich für den ersten, zweiten und dritten Ultraschallwandler 1, 2, 3 unterschiedliche Signallaufzeiten. Aus den jeweiligen Signallaufzeiten kann entsprechend ein Abstand ermittelt werden, den eines der realen Objekte 8, 9 gegenüber jeweils einem der Sensoren 1, 2, 3 aufweist. Aus dem ersten Abstand, den der erste Ultraschallwandler 1 beispielsweise zum ersten realen Objekt 8 aufweist, lässt sich zunächst folgern, dass das erste reale Objekt 8 irgendwo auf der gepunkteten inneren Ellipse liegt. Aus dem zweiten Abstand, den der zweite Ultraschallsensor 2 zu dem ersten realen Objekt 8 aufweist, lässt sich zunächst folgern, dass sich das erste reale Objekt auf der inneren, als durchgezogene Linie dargestellten Kreisbahn befindet.
Aus dem dritten Abstand, den der dritte Ultraschallsensor gegenüber dem ersten realen Objekt 8 aufweist, lässt sich zunächst folgern, dass sich das erste Objekt 8 auf der gestrichelt dargestellten inneren Ellipsenform befindet.
Durch eine Schnittpunktberechnung kann nun die wahre Position des realen Objektes 8 ermittelt werden. Diese ergibt sich als Schnittpunkt aller drei zuvor angesprochenen Linien.
Befindet sich nun – wie in der 2 dargestellt – neben dem ersten realen Objekt 8 ein weiteres reales Objekt 9 im Fahrweg des Trolleys, so schneiden sich die daraus resultierenden Kreis- bzw. Ellipsenlinien mehrfach. Es ergeben sich virtuelle Objekte 10, 11, die dadurch von den realen Objekten 8, 9 zu unterscheiden sind, dass der Schnittpunkt mit den kreisbogenförmigen Abstandslinien, die dem zweiten Ultrawandler 2 zugeordnet sind, fehlt. Somit werden aus der Menge der sich ergebenden Objekte die realen Objekte 8, 9 durch die beste Übereinstimmung mit der Distanz des mittleren, zweiten Ultraschallwandlers 2 bestimmt.
Bezugszeichenliste

1: erster Ultraschallwandler
2: zweiter Ultraschallwandler
3: dritter Ultraschallwandler
4: Achse
5: Bluetooth-Modul
5: Spieler
7: Objekt
8, 9: reale Objekte
10, 11: virtuelle Objekte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19509320 A1 [0002]

Claims

Golf-Trolley mit • einem Antriebsmotor zum Antrieb des Trolleys, • einem ersten, einem zweiten und einem dritten Ultraschallwandler (1, 2, 3), die am Trolley beabstandet voneinander angeordnet sind, wobei der zweite Ultraschallwandler (2) zwischen dem ersten und dem dritten Ultraschallwandler (1, 3) angeordnet ist und eine Sendeeinrichtung zum Senden eines Ultraschallimpulses aufweist und wobei alle drei Ultraschallwandler (1, 2, 3) eine Empfangseinheit zum Empfang eines Echos des Ultraschallimpulses aufweisen, • einer Verarbeitungseinheit zur Bestimmung – einer ersten Laufzeit des Ultraschallimpulses vom zweiten Ultraschallwandler (2) zum ersten Ultraschallwandler (1), – einer zweiten Laufzeit des Ultraschallimpulses vom zweiten Ultraschallwandler (2) zum zweiten Ultraschallwandler (2) und – einer dritten Laufzeit des Ultraschallimpulses vom zweiten Ultraschallwandler (2) zum dritten Ultraschallwandler (3), – eines ersten Abstandes zwischen dem ersten Ultraschallwandler (1) und einem das Echo erzeugenden Objekt (6, 7) auf Basis der ersten Laufzeit, – eines zweiten Abstandes zwischen dem zweiten Ultraschallwandler (2) und dem Objekt (6, 7) auf Basis der zweiten Laufzeit, – eines dritten Abstandes zwischen dem dritten Ultraschallwandler (3) und dem Objekt (6, 7) auf Basis der dritten Laufzeit und – der Position des Objektes (6, 7) auf Basis des ersten, zweiten und dritten Abstandes.
Golf-Trolley nach Anspruch 1, wobei die Ultraschallwandler (1, 2, 3) nebeneinander auf einer gedachten Geraden angeordnet und auf besagter Geraden ein Bluetoothmodul (5) angeordnet ist, welches zur Kommunikation mit einem am Objekt (6) befestigbaren weiteren Bluetoothmodul vorgesehen ist, um eine Abstandsmessung zwischen den beiden Bluetoothmodulen (5) durch Auswertung der Signalstärke durchzuführen.
Golf-Trolley nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Antriebsmotor als Elektromotor ausgebildet ist und die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, den Antriebsmotor derart anzusteuern, dass der Trolley einem Golfspieler mit einem im Wesentlichen konstanten Abstand autonom folgt.
Verfahren zur Ortung eines Golfspielers (6) in Bezug auf einen den Golfspieler (6) autonom folgenden Golf-Trolley, der einen ersten, einen zweiten und einen dritten Ultraschallwandler (1, 2, 3) aufweist, die am Trolley beabstandet voneinander angeordnet sind, wobei der zweite Ultraschallwandler (2) zwischen dem ersten und dem dritten Ultraschallwandler (1, 3) angeordnet ist, mit folgenden Verfahrensschritten: – Senden eines Ultraschallimpulses mit dem zweiten Ultraschallsensor (2), – Bestimmen einer ersten Laufzeit des Ultraschallimpulses vom zweiten Ultraschallwandler (2) zum ersten Ultraschallwandler (1), – Bestimmen einer zweiten Laufzeit des Ultraschallimpulses vom zweiten Ultraschallwandler (2) zum zweiten Ultraschallwandler (2) und – Bestimmen einer dritten Laufzeit des Ultraschallimpulses vom zweiten Ultraschallwandler (2) zum dritten Ultraschallwandler (3), – Bestimmen eines ersten Abstandes zwischen dem ersten Ultraschallwandler (1) und einem ein Echo des Ultraschallimpulses erzeugenden Objekt (6, 7) auf Basis der ersten Laufzeit, – Bestimmen eines zweiten Abstandes zwischen dem zweiten Ultraschallwandler (2) und dem Objekt (6, 7) auf Basis der zweiten Laufzeit, – Bestimmen eines dritten Abstandes zwischen dem dritten Ultraschallwandler (3) und dem Objekt (6, 7) auf Basis der dritten Laufzeit und – Bestimmen der Position des Objektes (6, 7) auf Basis des ersten, zweiten und dritten Abstandes.