DE102016218738A1

DE102016218738A1 - Method for operating autonomously moving platforms and obstacle protection sensor

Info

Publication number: DE102016218738A1
Application number: DE102016218738.4A
Authority: DE
Inventors: Torsten Scherer; Markus Ferch; Sheung Ying Yuen-Wille; Stefan Leibold; Yorck von Collani; Christopher Parlitz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2016-09-28
Publication date: 2018-03-29
Also published as: WO2018060060A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben von sich autonom bewegenden Plattformen mit wenigstens einem Hindernisschutzsensor wird auf der Basis von Informationen über die detektierbare Position eines Hindernisses unter Berücksichtigung des Lenkwinkels der Plattform bei Bedarf eine angepasste Soll-Geschwindigkeit (19) ermittelt und an eine Steuereinheit der Plattform ausgegeben.In a method for operating autonomously moving platforms with at least one obstacle protection sensor, on the basis of information about the detectable position of an obstacle, taking into account the steering angle of the platform, an adjusted target speed (19) is determined as required and output to a control unit of the platform ,

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben von sich autonom bewegenden Plattformen mit wenigstens einem Hindernisschutzsensor, insbesondere einer Ausführung mit einem Personenschutzsensor, einen Hindernisschutzsensor selbst und eine sich autonom bewegende Plattform mit einem solchen Hindernisschutzsensor. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, ein maschinenlesbares Speichermedium und ein elektronisches Steuergerät, die zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet sind. The present invention relates to a method for operating autonomously moving platforms with at least one obstacle protection sensor, in particular an embodiment with a personal protection sensor, an obstacle protection sensor itself and an autonomously moving platform with such an obstacle protection sensor. Furthermore, the invention relates to a computer program, a machine-readable storage medium and an electronic control unit, which are set up to carry out the method.

Stand der TechnikState of the art

In vielen Bereichen kommen sich autonom bewegende Plattformen zum Einsatz. Beispielsweise werden in Krankenhäusern oder anderen sozialen Einrichtungen autonome Transportroboter oder Serviceroboter eingesetzt, die sich frei innerhalb der Räumlichkeiten bewegen. In industriellen Fertigungshallen werden Transportsysteme mit beweglichen Einheiten (mobile Plattformen) eingesetzt. Man spricht auch von sich autonom bewegenden Flurförderzeugen. Zur Vermeidung von Kollisionen mit Hindernissen und insbesondere mit Personen sind mobile Plattformen in der Regel mit einem Hindernisschutzsensor (Personenschutzsensor) ausgerüstet. Überschreitet die mobile Plattform eine bestimmte Geschwindigkeit, beispielsweise 0,3 m/s, ist ein Personenschutzsensor vorgeschrieben, um den Fahrschlauch des Fahrzeugs bzw. der Plattform zu überwachen und bei Bedarf anhalten zu können. Hierfür tastet der Personenschutzsensor sein Umfeld mit einem geeigneten Messverfahren ab und bestimmt die Entfernung von Gegenständen und Personen im Sichtfeld des Sensors. Intern stehen dem Sensor die Entfernungen zu den Hindernissen im Sichtbereich und die Winkel, unter denen diese gemessen wurden, zur Verfügung. In many areas autonomous moving platforms are used. For example, hospitals or other social services use autonomous transport robots or service robots that move freely within the premises. Industrial production halls use mobile unit transport systems. One speaks of autonomous moving industrial trucks. To avoid collisions with obstacles and especially with people, mobile platforms are usually equipped with an obstacle protection sensor (personal protection sensor). If the mobile platform exceeds a certain speed, for example 0.3 m / s, a personal protection sensor is required in order to be able to monitor the driving path of the vehicle or the platform and stop it if necessary. For this purpose, the personal protection sensor scans its surroundings with a suitable measuring method and determines the distance of objects and persons in the field of view of the sensor. Internally, the sensor has the distances to the obstacles in the field of vision and the angles at which they were measured.

Es ist bekannt, Personenschutzsensoren zu parametrisieren, indem eine sogenannte Warnzone und eine Stoppzone in Form eines Polygons konfiguriert werden. In Abhängigkeit von der Detektion eines Hindernisses in der Warnzone oder in der Stoppzone werden unterschiedliche Aktionen durchgeführt, indem unterschiedliche Ausgänge (OSSDs – Output Signal Switching Devices) des Sensors geschaltet werden. Typischerweise wird bei der Detektion eines Hindernisses in der Stoppzone ein Relais der Plattform so geschaltet, dass die Stromzufuhr sicher getrennt wird und damit die Plattform angehalten wird. Weiterhin sind bereits Personenschutzsensoren bekannt, die als Erweiterung über Eingänge verfügen, mit denen zwischen mehreren vorab definierten Schutzfeldkonfigurationen umgeschaltet werden kann. So ist es z. B. möglich, in Abhängigkeit des Lenkwinkels der Plattform zwischen unterschiedlichen Warn- und Stoppzonen umzuschalten, um so eine besser auf die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs ausgerichtete Konfiguration einstellen zu können. Diese Eingänge werden beispielsweise von einem sicheren Winkelgeber auf der Lenkachse der mobilen Plattform geschaltet. Die Vorab-Konfiguration der Schutzfelder erfolgt über eine Wartungsschnittstelle der mobilen Plattform, wobei es nicht möglich ist, im laufenden Betrieb die Konfiguration der Schutzfelder zu modifizieren. Auch ist die Anzahl der Schutzfelder limitiert.It is known to parameterize personal protection sensors by configuring a so-called warning zone and a stop zone in the form of a polygon. Depending on the detection of an obstacle in the warning zone or in the stop zone, different actions are performed by switching different outputs (OSSDs - Output Signal Switching Devices) of the sensor. Typically, upon detection of an obstacle in the stop zone, a relay of the platform is switched to safely disconnect power and stop the platform. Furthermore, personal protection sensors are already known, which have as an extension inputs, which can be switched between a plurality of previously defined protective field configurations. So it is z. B. possible to switch depending on the steering angle of the platform between different warning and stop zones, so as to be able to set a better aligned to the direction of movement of the vehicle configuration. These inputs are switched, for example, by a safe angle encoder on the steering axis of the mobile platform. The pre-configuration of the protective fields takes place via a maintenance interface of the mobile platform, whereby it is not possible to modify the configuration of the protective fields during operation. Also, the number of protective fields is limited.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Betreiben von sich autonom bewegenden Plattformen mit wenigstens einem Hindernisschutzsensor, insbesondere einem Personenschutzsensor, bereit, das im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren wesentlich flexibler ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf der Basis von Informationen über die detektierbare Position eines Hindernisses unter Berücksichtigung des Lenkwinkels der Plattform bei Bedarf eine angepasste Soll-Geschwindigkeit für die Plattform ermittelt und an eine Steuereinheit der Plattform ausgegeben. Hierfür erhält der Hindernisschutzsensor, der für die Durchführung dieses Verfahrens eingerichtet ist und mit einer entsprechenden Recheneinheit ausgestattet ist, insbesondere von einer Steuereinheit der Plattform als Sensoreingangssignale Informationen über die Soll-Geschwindigkeit und gegebenenfalls über den Soll-Lenkwinkel der Plattform. Durch Sensorfunktionen wird ein Hindernis detektiert, sodass hieraus Informationen über die Position des Hindernisses in Bezug zur Plattform ableitbar sind. Hierbei ist der Abstand des Hindernisses zur Plattform und gegebenenfalls der Winkel des Hindernisses in Bezug zur Bewegungsrichtung der Plattform wichtig. Auf der Basis von diesen Informationen wird die Soll-Geschwindigkeit der Plattform bei Bedarf angepasst. Die Informationen über diese angepasste Soll-Geschwindigkeit werden an die Steuereinheit (Steuerung) der Plattform ausgegeben, sodass die Plattform entsprechend betrieben werden kann. Unter Soll-Geschwindigkeit ist hierbei die Soll-Höchstgeschwindigkeit zu verstehen. Der erfindungsgemäße Hindernisschutzsensor steuert damit die begrenzte Soll-Höchstgeschwindigkeit und gegebenenfalls den Soll-Lenkwinkel der Plattform, indem es die von der Bewegungssteuerung angeforderte Soll-Geschwindigkeit und gegebenenfalls den angeforderten Soll-Lenkwinkel durch eine geeignete Begrenzung anpasst. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass bei der Entscheidung, ob die mobile Plattform gestoppt oder verlangsamt werden muss, die Fahrtrichtung berücksichtigt wird. Darüber hinaus kann die Geschwindigkeit nahezu stufenlos an die Entfernung zu vorhandenen Hindernissen angepasst werden. In die Berechnungen für die Anpassung der Soll-Geschwindigkeit und gegebenenfalls des Soll-Lenkwinkels fließen vorzugsweise auch die Ist-Geschwindigkeit und der Ist-Lenkwinkel ein. Sowohl die Ist-Geschwindigkeit als auch der Ist-Lenkwinkel werden hierfür vorzugsweise als sogenannte sichere Sensoreingangssignale zur Verfügung gestellt. "Sicher" in diesem Zusammenhang heißt, dass die Signale mit der durch anwendbare Normen geforderten Zuverlässigkeit zur Verfügung stehen. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass es zwei Sensoren, beispielsweise zwei Lenkwinkelgeber, für denselben physikalischen Wert gibt, und dass beide Sensoren gegeneinander plausibilisiert werden, sodass feststellbar ist, ob ein Sensor defekt ist.The invention provides a method for operating autonomously moving platforms with at least one obstacle protection sensor, in particular a personal protection sensor, which is considerably more flexible in comparison with conventional methods. In the method according to the invention, on the basis of information about the detectable position of an obstacle taking into account the steering angle of the platform, if necessary, an adapted target speed for the platform is determined and output to a control unit of the platform. For this purpose, the obstacle protection sensor, which is set up for carrying out this method and is equipped with a corresponding computing unit, in particular from a control unit of the platform as sensor input signals information about the target speed and optionally on the target steering angle of the platform. Sensor functions detect an obstacle so that information about the position of the obstacle relative to the platform can be derived. Here, the distance of the obstacle to the platform and, where appropriate, the angle of the obstacle with respect to the direction of movement of the platform is important. Based on this information, the target speed of the platform is adjusted as needed. The information about this adjusted target speed is output to the control unit (controller) of the platform so that the platform can be operated accordingly. The target speed is understood here as the target maximum speed. The obstacle protection sensor according to the invention thus controls the limited set maximum speed and possibly the desired steering angle of the platform by adapting the desired speed requested by the motion control and optionally the requested desired steering angle by a suitable limitation. The particular advantage of the method according to the invention is that the direction of travel is taken into account when deciding whether the mobile platform has to be stopped or slowed down. In addition, the speed can be adjusted almost infinitely to the distance to existing obstacles. In the Calculations for the adaptation of the setpoint speed and, if appropriate, the desired steering angle preferably also flow into the actual speed and the actual steering angle. Both the actual speed and the actual steering angle are preferably provided for this purpose as so-called safe sensor input signals. "Safe" in this context means that the signals are available with the reliability required by applicable standards. This can mean, for example, that there are two sensors, for example two steering angle sensors, for the same physical value, and that both sensors are plausibilized against one another, so that it is possible to determine whether a sensor is defective.

Die Anpassung und Begrenzung der Soll-Geschwindigkeit (Soll-Höchstgeschwindigkeit) wird vorzugsweise anhand von intern verfügbaren Informationen über vorhandene Hindernisse im Umfeld der Plattform bestimmt, die in Abhängigkeit von den aktuellen Sensorsignalen abgerufen werden. Es handelt sich hierbei insbesondere um Abstands- und Winkelinformationen zu Hindernissen im Sensorsichtbereich. The adjustment and limitation of the target speed (target maximum speed) is preferably determined on the basis of internally available information about existing obstacles in the vicinity of the platform, which are retrieved as a function of the current sensor signals. These are, in particular, distance and angle information about obstacles in the sensor vision area.

Im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren zum Betreiben von sich autonom bewegenden Plattformen wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Bewegungsrichtung der Plattform berücksichtigt, die sich in dem Lenkwinkel der Plattform widerspiegelt. Bei herkömmlichen Betriebsverfahren, die mit einer Warn- und/oder Stoppzone in der eingangs beschriebenen Weise arbeiten, tritt das Problem auf, dass bei der Detektion eines Hindernisses in der Stoppzone die Plattform zwar anhält, sich in der Regel aber erst dann wieder autonom fortbewegen kann, wenn das Hindernis aus der Stoppzone verschwunden ist, selbst wenn sich die mobile Plattform von dem Hindernis gemäß dem vorgesehenen Bewegungspfad entfernen wollte. Ist das Hindernis statisch und bewegt sich nicht aus der Stoppzone, so ist es für die weitere Bewegung der mobilen Plattform erforderlich, dass die mobile Plattform durch einen menschlichen Eingriff aus dieser Situation heraus bewegt wird. Ein selbstständiges Entfernen vom Hindernis ist nicht möglich. Prinzipiell wäre es zwar technisch möglich, durch das Schalten eines entsprechend kleineren Schutzfeldes ein Entfernen der Plattform von dem Hindernis zu ermöglichen. Ein solches Verfahren würde aber nicht die Sicherheitsanforderungen an einen Personenschutzsensor erfüllen, da die Plattformsteuerung hierfür die Rohsensordaten, also die Entfernung zum Hindernis, sofern überhaupt verfügbar, verarbeiten müsste. Eine entsprechende Schnittstelle zu diesen Daten genügt üblicherweise nicht den Sicherheitsanforderungen an einen Personenschutzsensor. Auch die Sicherheitsanforderungen an die Steuerung der mobilen Plattform wären in diesem Fall problematisch, da diese dann die sicherheitsrelevanten Eingänge des Personenschutzsensors schalten müsste. Das erfindungsgemäße Verfahren löst dieses Problem, indem auf der Basis von Informationen über die detektierbare Position eines Hindernisses unter Berücksichtigung des Lenkwinkels der Plattform die Soll-Geschwindigkeit bei Bedarf angepasst und begrenzt wird. Hierbei werden die erforderlichen Sicherheitsanforderungen erfüllt. Zugleich erlaubt das Verfahren ein wesentlich flexibleren Betrieb der heute verfügbaren Hindernisschutzsensoren oder Personenschutzsensoren, die oftmals ihren Ursprung in der Absicherung von Produktionsanlagen haben und daher im Allgemeinen prinzipiell nur bedingt für den Einbau in mobile Plattformen geeignet sind. In comparison with conventional methods for operating autonomously moving platforms, the method according to the invention takes into account the direction of movement of the platform, which is reflected in the steering angle of the platform. In conventional operating methods that operate with a warning and / or stop zone in the manner described above, the problem arises that when detecting an obstacle in the stop zone, the platform indeed stops, but usually can then move autonomously again if the obstacle has disappeared from the stop zone, even if the mobile platform wanted to move away from the obstacle according to the intended movement path. If the obstacle is static and does not move out of the stop zone, further movement of the mobile platform requires that the mobile platform be moved out of this situation by human intervention. An independent removal from the obstacle is not possible. In principle, it would be technically possible to enable removal of the platform from the obstacle by switching a correspondingly smaller protective field. However, such a method would not meet the safety requirements for a personal protection sensor, since the platform controller would have to process the raw sensor data, ie the distance to the obstacle, if at all available. A corresponding interface to this data usually does not meet the safety requirements for a personal protection sensor. The security requirements for the control of the mobile platform would be problematic in this case, since they would then switch the safety-related inputs of the personal protection sensor. The method according to the invention solves this problem by adapting and limiting the setpoint speed on demand on the basis of information about the detectable position of an obstacle taking into account the steering angle of the platform. Here, the required security requirements are met. At the same time, the method allows a much more flexible operation of today available obstacle protection sensors or personal protection sensors, which often have their origin in the protection of production facilities and therefore generally suitable in principle only to a limited extent for installation in mobile platforms.

Auch die Konfiguration von nur einer Warnzone schränkt bei herkömmlichen mobilen Plattformen die Leistungsfähigkeit des Systems ein. Für ein sicheres System ist es im Allgemeinen nicht ausreichend, nur den Fahrschlauch zu überwachen, stattdessen müssen auch Hindernisse neben dem Fahrschlauch betrachtet werden. Ansonsten kann der Fall auftreten, dass die Plattform sehr dicht an Personen neben dem Fahrschlauch vorbeifährt, sodass sie im Fall einer Fehlfunktion unter Umständen nicht rechtzeitig bremsen kann. Will man nicht die Stoppzone seitlich mehr als unbedingt notwendig ausweiten, wobei folglich mehr Abstand zu seitlichen Hindernissen eingehalten werden würde, kann nur die Warnzone dazu benutzt werden, das Fahrzeug soweit abzubremsen, dass es bei einer Fehlfunktion, beispielsweise in Bezug auf die Lenkung, rechtzeitig stoppen kann. Da jedoch nur eine einzige Warnzone vorgesehen ist und beim Betrieb auch nur signalisiert wird, dass sich etwas in der Warnzone befindet, aber nicht, wie nah ein Hindernis innerhalb der Warnzone ist, muss zwangsläufig die zulässige Höchstgeschwindigkeit bei Hindernissen in der Warnzone auf die ungünstigste Situation ausgelegt werden, also ein bereits sehr dichtes Hindernis. Die Entfernung des Hindernisses zum Fahrzeug und Fahrschlauch kann bei herkömmlichen Verfahren nicht zur Generierung von angemessenen Geschwindigkeiten verwendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt der Plattform hingegen, durch eine entsprechende Anpassung der Soll-Geschwindigkeit und gegebenenfalls des Soll-Lenkwinkels unter Berücksichtigung der messbaren Position eines Hindernisses und des Lenkwinkels flexibel auf alle Vorkommnisse autonom zu reagieren. The configuration of just one warning zone also limits the performance of the system in conventional mobile platforms. For a safe system, it is generally not sufficient to monitor only the driving lane, but obstacles must also be considered next to the driving lane. Otherwise, it may happen that the platform passes very close to people next to the drive line, so that in the event of a malfunction, it may not be able to brake in time. If you do not want to extend the stop zone laterally more than absolutely necessary, thus more distance to side obstacles would be met, only the warning zone can be used to brake the vehicle so far that it in case of malfunction, for example in relation to the steering in time can stop. However, since only a single warning zone is provided and the operation only signals that something is in the warning zone, but not how close an obstacle is within the warning zone, the maximum permissible speed for obstacles in the warning zone must inevitably be at the most unfavorable situation be interpreted, so an already very dense obstacle. The removal of the obstacle to the vehicle and the travel tube can not be used to generate reasonable speeds in conventional methods. By contrast, the method according to the invention allows the platform to react flexibly to all occurrences by adapting the setpoint speed and possibly the setpoint steering angle, taking into account the measurable position of an obstacle and the steering angle.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird während des Betriebs der mobilen Plattform für alle messbaren bzw. detektierbaren Hindernisse im Sichtfeld des Hindernisschutzsensors eine zugehörige Kollisionsdistanz bestimmt. Für die Ermittlung einer maximalen Geschwindigkeit der Plattform wird die geringste Kollisionsdistanz, die für eines der Hindernisse im Sichtbereich des Sensors festgestellt wird, herangezogen. In dem Fall, in dem die maximale Geschwindigkeit (Höchstgeschwindigkeit) die vorgesehene Soll-Geschwindigkeit unterschreitet, erfolgt eine Anpassung der Soll-Geschwindigkeit (Höchstgeschwindigkeit) auf die maximale Geschwindigkeit. Die Anpassung der Soll-Geschwindigkeit erfolgt also nur bei Bedarf. Die angepasste Soll-Geschwindigkeit wird für den Betrieb der Plattform zur Verfügung gestellt und an die Steuereinheit weitergeleitet. Die Anpassung der Soll-Geschwindigkeit erfolgt also anhand von verfügbaren Abstands- und Winkelinformationen zu den vorhandenen Hindernissen im Sensorsichtbereich. Hierbei werden vorzugsweise auch die Ist-Geschwindigkeit und der Sollwert-Lenkwinkel berücksichtigt. In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, an associated collision distance is determined during operation of the mobile platform for all measurable or detectable obstacles in the field of view of the obstacle protection sensor. For the determination of a maximum speed of the platform, the lowest collision distance, which for one of the Obstacles in the field of view of the sensor is detected, used. In the case where the maximum speed (maximum speed) falls below the intended target speed, the target speed (maximum speed) is adapted to the maximum speed. The adjustment of the target speed is therefore only on demand. The adjusted target speed is made available for operation of the platform and forwarded to the control unit. The adjustment of the target speed thus takes place on the basis of available distance and angle information about the existing obstacles in the sensor sight area. In this case, the actual speed and the setpoint steering angle are preferably taken into account as well.

In besonders bevorzugter Weise werden für die Anpassung der Soll-Geschwindigkeit und gegebenenfalls des Soll-Lenkwinkels hinterlegte Wertebeziehungen herangezogen. Hierbei werden vorzugsweise offline berechnete Tabellen verwendet, die über eine entsprechende Wartungsschnittstelle abgesichert in eine Recheneinheit des Hindernisschutzsensors übertragen und abgelegt werden können. Vorzugsweise bilden die Wertebeziehungen den Raum um die Plattform und den Lenkwinkel der Plattform unter Berücksichtigung der Plattformkontur ab. Hierbei können in tabellarischer Weise Positionsdaten des jeweiligen Hindernisses zusammen mit dem Lenkwinkel der Plattform (als dritte Dimension) mit einer entsprechenden Kollisionsdistanz in Beziehung gesetzt werden, sodass bei Kenntnis der Positionsdaten und des jeweiligen Lenkwinkels die Kollisionsdistanz abgerufen werden kann. Mit dem Ausdruck "Raum" kann hierbei beispielsweise der kartesische Raum oder ein anderer metrischer Raum, beispielsweise ein Geschwindigkeitsraum, gemeint sein. Die Wertebeziehungen werden also mit besonderem Vorteil für die Bestimmung der Kollisionsdistanzen zu den detektierbaren Hindernissen herangezogen. „Detektierbar“ in diesem Zusammenhang bedeutet, dass sich das Hindernis im Sichtfeld des Hindernisschutzsensors befindet und von dem entsprechenden Sensor überhaupt erfasst werden kann. Der eigentliche Sensor kann in den Hindernisschutzsensor integriert sein. Weiterhin ist es möglich, dass der Hindernisschutzsensor mittels einer geeigneten Schnittstelle auf Messdaten eines externen Sensors zurückgreift. Das Messprinzip des Hindernisschutzsensors kann beispielsweise auf der Laufzeitmessung eines reflektierten Laserstahls oder eines Ultraschallsignals oder eines Radarsignals beruhen. Weiterhin ist es möglich, dass das Messprinzip auf der Triangulation eines reflektierten Infrarotstrahls beruht. Prinzipiell ist das erfindungsgemäße Verfahren für den Betrieb der verschiedenen üblichen Hindernisschutzsensoren und insbesondere Personenschutzsensoren, die für den Betrieb von mobilen Plattformen eingesetzt werden, geeignet. In a particularly preferred manner, stored value relationships are used for the adaptation of the setpoint speed and, if appropriate, the desired steering angle. In this case, tables that are calculated offline are preferably used, which can be transferred to and stored in a computing unit of the obstacle protection sensor via a corresponding maintenance interface. The value relationships preferably form the space around the platform and the steering angle of the platform, taking into account the platform contour. In this case, position data of the respective obstacle together with the steering angle of the platform (as a third dimension) can be related in tabular fashion to a corresponding collision distance, so that the collision distance can be retrieved with knowledge of the position data and the respective steering angle. By the term "space" may be meant, for example, the Cartesian space or another metric space, for example a speed space. The value relationships are thus used with particular advantage for the determination of the collision distances to the detectable obstacles. "Detectable" in this context means that the obstacle is in the field of view of the obstacle protection sensor and can be detected by the corresponding sensor at all. The actual sensor can be integrated in the obstacle protection sensor. Furthermore, it is possible for the obstacle protection sensor to resort to measurement data of an external sensor by means of a suitable interface. The measuring principle of the obstacle protection sensor can be based for example on the transit time measurement of a reflected laser beam or an ultrasonic signal or a radar signal. Furthermore, it is possible that the measurement principle based on the triangulation of a reflected infrared beam. In principle, the method according to the invention is suitable for the operation of the various conventional obstacle protection sensors and in particular personal protection sensors which are used for the operation of mobile platforms.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können verschiedene Plausibilisierungen von Soll-Werten und Ist-Werten, insbesondere in Bezug auf die Geschwindigkeit und den Lenkwinkel der Plattform, vorgenommen werden. Bei einer nicht plausiblen Beziehung zwischen Soll-Werten und Ist-Werten erfolgt zweckmäßigerweise ein Abschalten der Plattform, da in solchen Fällen eine Fehlfunktion zu befürchten ist, die schwerwiegende Folgen, beispielsweise eine Kollision mit Menschen, nach sich ziehen kann. Das Abschalten des Antriebs bzw. der Motoren der Plattform kann über entsprechende Schnittstellen erfolgen. Der Hindernisschutzsensor kann dabei verschiedene Ein- und Ausgänge gegeneinander plausibilisieren. Beispielsweise kann die Ist-Geschwindigkeit durch Vergleich mit der Soll-Geschwindigkeit plausibilisiert werden, wobei die Ist-Geschwindigkeit nur um einen bestimmten Betrag von der aktuellen Soll-Geschwindigkeit abweichen sollte (Schleppabstand). Weiterhin kann überprüft werden, ob eine erfindungsgemäße Anpassung der Soll-Geschwindigkeit eine entsprechende Änderung bei der Ist-Geschwindigkeit nach sich zieht. In Bezug auf den Lenkwinkel kann in entsprechender Weise überprüft werden, ob eine Anpassung des Soll-Lenkwinkels eine entsprechende Änderung des Ist-Lenkwinkels nach sich zieht. Auf diese Weise können Fehlfunktionen erkannt werden und die Plattform aus Sicherheitsgründen angehalten bzw. stillgelegt wird. In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, various plausibility checks of desired values and actual values, in particular with regard to the speed and the steering angle of the platform, can be carried out. In the case of an implausible relationship between setpoint values and actual values, it is expedient to switch off the platform, since in such cases a malfunction is to be feared which can lead to serious consequences, for example a collision with humans. The shutdown of the drive or the motors of the platform can be done via appropriate interfaces. The obstacle protection sensor can plausibilize different inputs and outputs. For example, the actual speed can be made plausible by comparison with the setpoint speed, wherein the actual speed should only deviate from the current setpoint speed by a certain amount (following error). Furthermore, it can be checked whether an adaptation according to the invention of the setpoint speed results in a corresponding change in the actual speed. In relation to the steering angle can be checked in a corresponding manner, whether an adjustment of the target steering angle pulls a corresponding change in the actual steering angle by itself. In this way, malfunctions can be detected and the platform is stopped or shut down for security reasons.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist in erster Linie, wie beschrieben, eine Anpassung der Soll-Geschwindigkeit vorgesehen. Prinzipiell ist es auch möglich, den Soll-Lenkwinkel anzupassen. Diese Ausgestaltung ist zwar etwas komplexer, aber diese Ausgestaltung kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn sich mit dem angegebenen Soll-Lenkwinkel eine Kollision nicht mehr vermeiden ließe und daher beispielsweise der Ist-Lenkwinkel vorzuziehen wäre.In the method according to the invention, an adaptation of the desired speed is primarily provided, as described. In principle, it is also possible to adjust the target steering angle. Although this embodiment is somewhat more complex, but this configuration may be useful in particular if a collision with the specified target steering angle could not be avoided and therefore, for example, the actual steering angle would be preferable.

Die Erfindung umfasst weiterhin einen Hindernisschutzsensor, insbesondere einen Personenschutzsensor, zum Einsatz in einer sich autonom bewegenden (mobilen) Plattform. Der Hindernisschutzsensor umfasst zunächst eine Recheneinheit. Weiterhin sind ein Eingang für die Soll-Geschwindigkeit und ein Eingang für den Soll-Lenkwinkel und/oder den Ist-Lenkwinkel der Plattform vorgesehen. Weiterhin umfasst der Hindernisschutzsensor einen Ausgang für eine angepasste Soll-Geschwindigkeit, die in der Recheneinheit ermittelt wird, und einen Ausgang für ein Abschalten der Plattform. Zusätzlich kann ein Eingang für die Ist-Geschwindigkeit vorhanden sein. Weiterhin weist der erfindungsgemäße Hindernisschutzsensor eine Einrichtung zur Bereitstellung von Informationen über die Position eines Hindernisses im Sichtfeld des Sensors auf. Hierfür kann insbesondere eine entsprechende Messeinrichtung, also ein eigentlicher Sensor, oder gegebenenfalls eine Schnittstelle für entsprechende Messdaten, die von einem externen Sensor erfasst werden, vorgesehen sein. Die Messdaten in Bezug auf die Hindernisse im Sichtfeld des Sensors können mit an sich bekannten Messprinzipien erfasst werden, beispielsweise mit einer Laufzeitmessung eines reflektierten Laserstrahls oder basierend auf einem Ultraschall- oder Radarsignal oder auf der Basis einer Triangulation eines reflektierten Infrarotstrahls. Die Recheneinheit des Hindernisschutzsensors ist vorzugsweise für die Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet. Hierfür können in der Recheneinheit Wertebeziehungen und Informationen hinterlegt sein, die für die Berechnung der angepassten Soll-Geschwindigkeit und gegebenenfalls des angepassten Soll-Lenkwinkels der Plattform herangezogen werden. Bezüglich des Verfahrens zum Betreiben der Plattform, das mit Hilfe dieser Recheneinheit durchgeführt wird, wird auf die obige Beschreibung verwiesen. Die Wertebeziehungen und weiteren Informationen für die Durchführung des Verfahrens können über eine entsprechende Wartungsschnittstelle auf die Recheneinheit übertragen werden. Vorzugsweise ist für ein sicheres Überspielen der Daten auf die Recheneinheit eine Prüfsumme vorgesehen, sodass mit Hilfe der Prüfsumme die Recheneinheit überprüfen kann, ob die entsprechenden Daten, beispielsweise die tabellenförmigen Wertebeziehungen, korrekt übertragen und in einem Speicher der Recheneinheit abgelegt worden sind. The invention further comprises an obstacle protection sensor, in particular a personal protection sensor, for use in an autonomously moving (mobile) platform. The obstacle protection sensor initially comprises a computing unit. Furthermore, an input for the desired speed and an input for the desired steering angle and / or the actual steering angle of the platform are provided. Furthermore, the obstacle protection sensor comprises an output for a customized target speed, which is determined in the arithmetic unit, and an output for switching off the platform. In addition, an input for the actual speed may be present. Furthermore, the obstacle protection sensor according to the invention has a device for providing information about the position of an obstacle in the field of view of the sensor. For this purpose, in particular a corresponding measuring device, Thus, an actual sensor, or possibly an interface for corresponding measurement data, which are detected by an external sensor, be provided. The measurement data relating to the obstacles in the field of view of the sensor can be detected by measurement principles known per se, for example with a transit time measurement of a reflected laser beam or based on an ultrasound or radar signal or on the basis of a triangulation of a reflected infrared beam. The arithmetic unit of the obstacle protection sensor is preferably set up for carrying out the described method. For this purpose, value relationships and information can be stored in the arithmetic unit, which are used for the calculation of the adjusted target speed and, if appropriate, the adjusted target steering angle of the platform. With regard to the method for operating the platform, which is carried out with the aid of this arithmetic unit, reference is made to the above description. The value relationships and further information for carrying out the method can be transmitted to the arithmetic unit via a corresponding maintenance interface. Preferably, a check sum is provided for a secure dubbing of the data on the arithmetic unit, so that the arithmetic unit can check with the aid of the checksum whether the corresponding data, for example the table-shaped value relationships, have been correctly transferred and stored in a memory of the arithmetic unit.

Weiterhin umfasst die Erfindung eine sich autonom bewegende Plattform, die mit wenigstens einem Hindernisschutzsensor gemäß der obigen Beschreibung ausgestattet ist. Furthermore, the invention comprises an autonomously moving platform equipped with at least one obstacle protection sensor as described above.

Schließlich umfasst die Erfindung ein Computerprogramm, das zur Durchführung der Schritte des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein solches Computerprogramm gespeichert ist, und ein elektronisches Steuergerät, das zur Durchführung der Schritte des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Der Vorteil der Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Computerprogramm bzw. als maschinenlesbares Speichermedium oder als elektronisches Steuergerät hat den besonderen Vorteil, dass damit die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens durch einfaches Aufspielen des Computerprogramms oder durch entsprechende Anpassung des jeweiligen Steuergeräts auch bei bestehenden Plattformen genutzt werden können. Finally, the invention comprises a computer program, which is set up to carry out the steps of the method described, and a machine-readable storage medium, on which such a computer program is stored, and an electronic control device, which is set up to carry out the steps of the described method. The advantage of realizing the method according to the invention as a computer program or as a machine-readable storage medium or as an electronic control unit has the particular advantage that the advantages of the method according to the invention can be utilized by simply loading the computer program or by adapting the respective control unit to existing platforms.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments in conjunction with the drawings. In this case, the individual features can be implemented individually or in combination with each other.

In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:

1 schematisches Blockschaltbild eines Hindernisschutzsensors zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; 1 schematic block diagram of an obstacle protection sensor for carrying out the method according to the invention;

2 schematisches Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines Hindernisschutzsensors; 2 schematic block diagram of another embodiment of an obstacle protection sensor;

3 schematische Darstellung einer Recheneinheit zur Verwendung in einem Hindernisschutzsensor; 3 schematic representation of a computing unit for use in an obstacle protection sensor;

4 schematische Darstellung einer dreirädrigen Plattform mit einem Lenkwinkel ungleich 0° zur Illustrierung einer Kollision mit Hindernissen; und 4 schematic representation of a three-wheeled platform with a steering angle not equal to 0 ° to illustrate a collision with obstacles; and

5 schematisches Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. 5 schematic flow diagram of the method according to the invention.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

1 zeigt ein Blockschaltbild für eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hindernisschutzsensors. Der Hindernisschutzsensor umfasst eine Messeinrichtung 10, die die Position von Hindernissen, z. B. von Personen, relativ zur Messeinrichtung im Bezugssystem des Hindernisschutzsensors erfasst. Das Messprinzip der Messvorrichtung 10 kann beispielsweise auf der Laufzeitmessung eines reflektierten Laserstrahls (Laserscanner) basieren. Auf der Basis der gemessenen Zeit und dem Winkel, unter dem die Messung stattfindet, kann die Position des Hindernisses relativ zur Messeinrichtung 10 bestimmt werden. In anderen Ausführungsformen kann das Messverfahren auf der Laufzeitmessung eines Ultraschall- oder eines Radarsignals oder auf der Triangulation eines reflektierten Infrarotstrahls basieren. Weiterhin umfasst der Hindernisschutzsensor eine Recheneinheit 11, die vorzugsweise mit einem Speicher 12 ausgestattet ist. Der Speicher 12 ist vorzugsweise zumindest teilweise als nicht-flüchtiger Speicher ausgeführt, sodass der Inhalt dieses Bereichs auch nach dem Ausschalten des Hindernisschutzsensors erhalten bleibt. Die Recheneinheit 11 ist vorzugsweise als sogenannte sichere Recheneinheit ausgebildet, um den Sicherheitsanforderungen insbesondere an einen Personenschutzsensor gerecht zu werden. Weiterhin ist eine Stromversorgungsschnittstelle 13 vorgesehen. In die Recheneinheit 11 fließen Signale aus Sensoreingängen für die Ist-Geschwindigkeit 14 und für den Ist-Lenkwinkel 15 ein. Weiterhin sind Sensoreingänge für die Soll-Geschwindigkeit 16 und für den Soll-Lenkwinkel 17 vorgesehen. Darüber hinaus ist eine Wartungs- und Konfigurationsschnittstelle 18 vorgesehen. Wesentlich für die Erfindung ist ein Ausgang für eine angepasste und insbesondere begrenzte Soll-Geschwindigkeit 19. Weiterhin ist ein Ausgang für das sichere Abschalten 20 der Plattform vorgesehen. 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines Hindernisschutzsensors in Form eines Blockschaltbilds, wobei statt der Messeinrichtung 10 eine Schnittstelle 21, insbesondere eine sichere Schnittstelle, vorgesehen ist, um eine externe Messeinrichtung 22 einzubinden, sodass Messdaten von der oder gegebenenfalls von mehreren externen Messeinrichtungen 22 einbezogen werden können. Die(se) Messeinrichtung(en) 22 können als externe Sensoren getrennt vom restlichen System realisiert sein. Die übrigen Komponenten des Hindernisschutzsensors entsprechen der Ausgestaltung, wie sie anhand der 1 erläutert wurde, und sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. 1 shows a block diagram of an exemplary embodiment of an obstacle protection sensor according to the invention. The obstacle protection sensor comprises a measuring device 10 indicating the position of obstacles, e.g. B. of persons detected relative to the measuring device in the reference system of the obstacle sensor. The measuring principle of the measuring device 10 may for example be based on the transit time measurement of a reflected laser beam (laser scanner). Based on the measured time and the angle at which the measurement takes place, the position of the obstacle relative to the measuring device can 10 be determined. In other embodiments, the measurement method may be based on the transit time measurement of an ultrasound or a radar signal or on the triangulation of a reflected infrared beam. Furthermore, the obstacle protection sensor comprises a computing unit 11 preferably with a memory 12 Is provided. The memory 12 is preferably at least partially designed as a non-volatile memory, so that the contents of this area is maintained even after switching off the obstacle protection sensor. The arithmetic unit 11 is preferably designed as a so-called secure computing unit to meet the safety requirements in particular to a personal protection sensor. Furthermore, a power supply interface 13 intended. In the arithmetic unit 11 Signals from sensor inputs flow for the actual speed 14 and for the actual steering angle 15 one. Furthermore, sensor inputs for the target speed 16 and for the desired steering angle 17 intended. In addition, there is a maintenance and configuration interface 18 intended. Essential for the invention is an output for an adapted and in particular limited target speed 19 , Furthermore, an output for the safe shutdown 20 the platform provided. 2 shows an alternative embodiment of an obstacle protection sensor in the form of a block diagram, wherein instead of the measuring device 10 an interface 21 , in particular a secure interface, is provided to an external measuring device 22 integrate measuring data from the or, if appropriate, several external measuring devices 22 can be included. The measuring device (s) 22 can be realized as external sensors separate from the rest of the system. The remaining components of the obstacle protection sensor correspond to the embodiment, as they are based on the 1 have been explained, and are identified by the same reference numerals.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden auf der Basis von Informationen über die detektierbare Position eines Hindernisses, die mit Hilfe der Messeinrichtung 10 oder über die Schnittstelle 21 erfasst werden, und unter Berücksichtigung des Lenkwinkels der Plattform die Soll-Geschwindigkeit in der Recheneinheit 11 angepasst und über den Ausgang 19 als begrenzte Soll-Geschwindigkeit an eine Steuereinheit der Plattform ausgegeben. Für die Berechnung der angepassten Soll-Geschwindigkeit wird zunächst vorzugsweise für alle detektierbaren Hindernisse eine zugehörige Kollisionsdistanz ermittelt. Für die geringste Kollisionsdistanz aller detektierbaren Hindernisse wird eine maximale Geschwindigkeit (Höchstgeschwindigkeit) ermittelt, die, sofern diese maximale Geschwindigkeit die vorgesehene Soll-Geschwindigkeit unterschreitet, als neue und begrenzte Soll-Geschwindigkeit festgelegt wird. When carrying out the method according to the invention, on the basis of information about the detectable position of an obstacle, which is detected by means of the measuring device 10 or via the interface 21 are detected, and taking into account the steering angle of the platform, the target speed in the computing unit 11 adjusted and over the exit 19 issued as a limited target speed to a control unit of the platform. For the calculation of the adjusted target speed, an associated collision distance is first of all preferably determined for all detectable obstacles. For the lowest collision distance of all detectable obstacles, a maximum speed (maximum speed) is determined, which, if this maximum speed falls below the intended target speed, is defined as a new and limited set speed.

Die Berechnung der Kollisionsdistanzen erfolgt vorzugsweise unter Berücksichtigung von Wertebeziehungen, die insbesondere als vorab berechnete Tabellen bereitgestellt werden. 3 illustriert den Speicher 12 der Recheneinheit 11, wobei in dem Speicher 12 zum einen diese Wertebeziehungen in Form einer Tabelle 31 abgelegt sind. Neben den eigentlichen Informationen 32 zur Berechnung der Kollisionsdistanzen umfassen die Tabellen 31 vorzugsweise auch eine Prüfsumme 33. Mit Hilfe der Prüfsumme 33 kann die Recheneinheit 11 überprüfen, ob die entsprechenden Informationen bei der Inbetriebnahme des Hindernisschutzsensors korrekt über die Wartungsschnittstelle 18 geladen und übertragen und im Speicher 12 abgelegt worden sind. Darüber hinaus umfassen die übertragenen Informationen auch die Informationen 34 zur eigentlichen Berechnung der angepassten Soll-Geschwindigkeit auf der Basis der geringsten Kollisionsdistanz. The calculation of the collision distances is preferably carried out taking into account value relationships, which are provided in particular as pre-calculated tables. 3 illustrates the memory 12 the arithmetic unit 11 , wherein in the memory 12 on the one hand, these value relationships in the form of a table 31 are stored. Besides the actual information 32 for calculating the collision distances, the tables include 31 preferably also a checksum 33 , With the help of the checksum 33 can the arithmetic unit 11 Check that the relevant information is correct when commissioning the obstacle protection sensor via the maintenance interface 18 loaded and transferred and in memory 12 have been filed. In addition, the information transmitted also includes the information 34 to actually calculate the adjusted target speed based on the lowest collision distance.

Im Betrieb berechnet die Recheneinheit 11 beispielsweise zyklisch für alle von der Messeinrichtung 10 detektierten Hindernisse h die zugehörige Kollisionsdistanz d_n. Für die Berechnung der Kollisionsdistanzen d_n wird vorzugsweise eine dreidimensionale Tabelle (Wertebeziehungen) verwendet, die vorab in einem offline-Schritt erzeugt wurde. Hierbei beschreiben die ersten beiden Dimensionen der Tabelle den kartesischen Raum (x, y) um die Plattform herum in dem Bezugssystem der Plattform. Beispielsweise kann hierfür ein 5 cm-Raster eingesetzt werden. Die dritte Dimension bildet den Lenkwinkel der Plattform ab, beispielsweise in Schritten von 3°. Unter der Annahme der gegebenen Kontur der Plattform wird offline für jeden Tabelleneintrag (x, y, θ) die Distanz zur Plattform bzw. zur Plattformkontur berechnet. Dies kann beispielsweise als Schnitt eines Kreisbogens mit der Kontur realisiert werden. Hierbei wird zweckmäßigerweise das Antriebskonzept und dessen Geometrie berücksichtigt, um den Radius des Kreisbogens aus dem Lenkwinkel zu errechnen. 4 illustriert die Berücksichtigung der Kontur der Plattform 40 in Bezug zu möglichen Hindernissen 41, 42, wobei eine Fahrt mit einem Lenkwinkel ungleich 0° dargestellt ist. Die Plattform 40 wird als dreirädriges Fahrzeug mit drei Rädern 43 und gelenkter Vorderachse angenommen. Für die Berechnung der Kollisionsdistanzen der detektierbaren Hindernisse müssen die Hindernisse im Bezugssystem der Plattform 40 vorliegen. In einer ersten möglichen Ausführungsform wird bei der Berechnung der Tabelle berücksichtigt, dass die Hindernisse 41, 42 während des Betriebes im Bezugssystem des eigentlichen Sensors 10 bzw. 22 des Hindernisschutzsensors gemessen und detektiert werden. In einer anderen Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass die Position der Hindernisse 41, 42 im Bezugssystem der Plattform 40 vorliegen. In diesem Fall werden im Betrieb die Positionen der detektierten Hindernisse 41, 42 in das Bezugssystem der Plattform 40 mit Hilfe einer in der Recheneinheit hinterlegten Transformation in das Plattformbezugssystem transformiert. During operation, the arithmetic unit calculates 11 for example, cyclically for all of the measuring device 10 detected obstacles h the associated collision distance d _n . For the calculation of the collision distances d _n , preferably a three-dimensional table (value relationships) is used, which was generated in advance in an offline step. Here, the first two dimensions of the table describe the Cartesian space (x, y) around the platform in the frame of reference of the platform. For example, a 5 cm grid can be used for this purpose. The third dimension represents the steering angle of the platform, for example in steps of 3 °. Assuming the given contour of the platform, the distance to the platform or to the platform contour is calculated offline for each table entry (x, y, θ). This can be realized for example as a section of a circular arc with the contour. Here, the drive concept and its geometry is expediently taken into account in order to calculate the radius of the circular arc from the steering angle. 4 illustrates the consideration of the contour of the platform 40 in relation to possible obstacles 41 . 42 , wherein a ride is shown with a steering angle not equal to 0 °. The platform 40 is called a three-wheeled vehicle with three wheels 43 and steered front axle assumed. For the calculation of the collision distances of the detectable obstacles, the obstacles in the reference system of the platform 40 available. In a first possible embodiment, when calculating the table, it is taken into account that the obstacles 41 . 42 during operation in the frame of reference of the actual sensor 10 respectively. 22 of the obstacle protection sensor are measured and detected. In another embodiment, it is assumed that the position of the obstacles 41 . 42 in the reference system of the platform 40 available. In this case, in operation, the positions of the detected obstacles become 41 . 42 into the reference system of the platform 40 transformed into the platform reference system with the aid of a transformation stored in the arithmetic unit.

Im Betrieb der Plattform 40 wird anhand der Lage der Hindernisse 41, 42 und dem jeweiligen Soll-Lenkwinkel bzw. dem Ist-Lenkwinkel in der hinterlegten Tabelle 32 der zugehörige Abstand zur Plattformkontur 40 nachgeschlagen, um so die Kollisionsdistanz dn zu bestimmten. Hierbei sind unterschiedliche Ausführungsformen möglich. In einer ersten Ausführungsform wird der Ist-Lenkwinkel herangezogen und es wird geprüft, ob und in welcher Entfernung mit diesem Lenkwinkel eine Kollision vorliegt. Gegebenenfalls wird die Geschwindigkeit gesenkt oder angehalten. In einer zweiten Ausführungsform wird zusätzlich zum Ist-Lenkwinkel auch ein neu einzustellender Soll-Lenkwinkel überprüft. Für beide Fälle wird die Anpassung der Geschwindigkeit ermittelt und anschließend die geringere Geschwindigkeit von beiden eingestellt. In einer dritten Ausführungsform wird analog zur ersten Ausführungsform nur der Soll-Lenkwinkel betrachtet.In operation of the platform 40 is determined by the location of the obstacles 41 . 42 and the respective desired steering angle or the actual steering angle in the stored table 32, the associated distance to the platform contour 40 looked up so as to determine the collision distance dn. Here, different embodiments are possible. In a first embodiment, the actual steering angle is used and it is checked whether and at what distance with this steering angle is a collision. If necessary, the speed is lowered or stopped. In a second embodiment, in addition to the actual steering angle and a newly set target steering angle is checked. For both cases the speed adjustment is determined and then the lower speed of both is set. In a third embodiment, only the desired steering angle is considered analogous to the first embodiment.

Je nach Ausführungsform der Tabelle sollte die Position des Hindernisses in dem richtigen Bezugssystem vorliegen. Der besondere Vorteil der Nutzung von vorab berechneten Tabellen liegt darin, dass während des laufenden Betriebs durch die Recheneinheit 11 keine aufwändigen Kollisionsberechnungen durchgeführt werden müssen. Durch das Nachschlagen in der entsprechenden Tabelle können die Ergebnisse der Kollisionsdistanzberechnungen mit großer Geschwindigkeit bereitgestellt werden. Eine mögliche Ausführungsform von einer geeigneten Tabelle ist beispielsweise in „Christian Schlegel: Fast local obstacle avoidance under kinematic and dynamic constraints for a mobile robot. In: Proceedings Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS), Seiten 594–599, Victoria, Canada, 1998“ beschrieben. Depending on the embodiment of the table, the position of the obstacle should be in the correct frame of reference. The particular advantage of using pre-calculated tables is that during operation by the computing unit 11 no complex collision calculations have to be performed. By looking up the appropriate table, the results of the collision distance calculations can be provided at high speed. A possible embodiment of a suitable table is, for example, in "Christian Schlegel: Fast local obstacle avoidance under kinematic and dynamic constraints for a mobile robot. In: Proceedings Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS), pp. 594-599, Victoria, Canada, 1998. " described.

Das Hindernis mit der geringsten Kollisionsdistanz d = min d_n (n = 1...h) bestimmt die maximale Geschwindigkeit bzw. die maximale Höchstgeschwindigkeit v. Ist die aktuelle Soll-Geschwindigkeit höher als die berechnete Höchstgeschwindigkeit v, wird v als angepasste bzw. begrenzte Soll-Geschwindigkeit anstelle der ursprünglich vorgesehenen Soll-Geschwindigkeit an die Steuerung der Plattform weitergegeben. Mit Hilfe einer konfigurierbaren Bremsbeschleunigung a lässt sich v beispielsweise wie folgt berechnen: v out / soll = min(v in / soll, √2a·(d – s)) The obstacle with the lowest collision distance d = min d _n (n = 1 ... h) determines the maximum speed or maximum speed v. If the current setpoint speed is higher than the calculated maximum speed v, v is passed to the control of the platform as the adjusted or limited setpoint speed instead of the originally intended setpoint speed. By means of a configurable deceleration a, v can be calculated, for example, as follows: v out / soll = min (v in / soll, √ 2a · (d - s) )

Dabei ist s ein Sicherheitsabstand, der zum Hindernis eingehalten werden soll. d ist die Kollisionsdistanz. v in / soll ist die ursprüngliche Soll-Geschwindigkeit. v out / soll ist die angepasste Soll-Geschwindigkeit. Die überprüfte und gegebenenfalls korrigierte Soll-Geschwindigkeit v out / soll wird über den Ausgang 19 an die Steuerung der Plattform ausgegeben. In this case, s is a safety distance that should be kept to the obstacle. d is the collision distance. v in / should is the original target speed. v out / should is the adjusted target speed. The checked and possibly corrected setpoint speed v out / should will be over the exit 19 issued to the controller of the platform.

5 illustriert ein beispielhaftes Ablaufdiagramm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Schritt 50 wird hierbei zunächst auf den Beginn des nächsten Zyklus gewartet. Im nachfolgenden Schritt 51 werden alle durch die Messeinrichtung 10 oder 22 detektierbaren Hindernispositionen ermittelt. Gegebenenfalls werden die Hindernispositionen in das korrekte Bezugssystem transformiert. Im Schritt 52 werden die zugehörigen Kollisionsdistanzen dn für jede im Schritt 51 gemessene Hindernisposition unter Berücksichtigung von dem anliegenden Ist-Lenkwinkel 15 und/oder dem geforderten Soll-Lenkwinkel 17 bestimmt. Im Schritt 53 wird die minimale Kollisionsdistanz aus den im Schritt 52 ermittelten Distanzen dn bestimmt. Anhand der minimalen Kollisionsdistanz wird im Schritt 54 eine angepasste Soll-Geschwindigkeit (Soll-Höchstgeschwindigkeit) v out / soll bestimmt, wobei die maximale Geschwindigkeit in Bezug auf die minimale Kollisionsdistanz errechnet wird und diese maximale Geschwindigkeit mit der aktuellen Soll-Geschwindigkeit v in / soll 16 verglichen wird. Wenn die maximale Geschwindigkeit niedriger liegt als v in / soll wird v in / soll 16 durch die angepasste Soll-Höchstgeschwindigkeit v out / soll ersetzt. Im Schritt 55 wird die gegebenenfalls angepasste Soll-Höchstgeschwindigkeit v out / soll über den entsprechenden Ausgang 19 an die Steuerung der Plattform ausgegeben. Im Schritt 56 können verschiedene Plausibilisierungsschritte durchgeführt werden. Bei diesen Plausibilisierungsschritten kann insbesondere die Ist-Geschwindigkeit mit Hilfe der Soll-Geschwindigkeit plausibilisiert werden. Beispielsweise wird überprüft, ob bei einer Änderung der Soll-Geschwindigkeit, die über den Ausgang 19 ausgegeben wird, auch eine entsprechende Änderung der erfassbaren Ist-Geschwindigkeit 14 unter Berücksichtigung von systemspezifischen Totzeiten folgt. Analoge Prüfungen können auch bei den Soll- und Ist-Lenkwinkeln vorgenommen werden. Eine weitere Möglichkeit der Plausibilisierung ist ein Vergleich der Soll-Geschwindigkeit 16 und der angepassten Soll-Geschwindigkeit, die über den Ausgang 19 ausgegeben wird. Sobald die über den Eingang 16 erfassbare Soll-Geschwindigkeit eine vorgebbare Zeit über der ausgegebenen angepassten Soll-Geschwindigkeit 19 liegt, kann von einer Fehlfunktion der Einheit aufgegangen werden, die den Wert für die Soll-Geschwindigkeit 16 liefert. Wenn in dem Plausibilisierungsschritt 56 ein nicht plausibles Verhalten erkannt wird und von einer Fehlfunktion auszugehen ist, wird vorzugsweise die Plattform abgeschaltet, wobei über den Ausgang 20 ein sicheres Abschalten der Motoren der Plattform vorgenommen werden kann. 5 illustrates an exemplary flowchart for carrying out the method according to the invention. In step 50 In this case, the system waits for the start of the next cycle. In the following step 51 all through the measuring device 10 or 22 detected detectable obstacle positions. If necessary, the obstacle positions are transformed into the correct reference system. In step 52 the associated collision distances are dn for each step 51 measured obstacle position taking into account the applied actual steering angle 15 and / or the required target steering angle 17 certainly. In step 53 the minimum collision distance becomes the one in step 52 determined distances dn determined. Based on the minimum collision distance is in step 54 an adjusted target speed (target maximum speed) v out / should determined, wherein the maximum speed is calculated with respect to the minimum collision distance and this maximum speed with the current target speed v in / should 16 is compared. When the maximum speed is lower than v in / should becomes v in / should 16 through the adjusted target maximum speed v out / should replaced. In step 55 is the possibly adjusted target maximum speed v out / should via the corresponding output 19 issued to the controller of the platform. In step 56 Various plausibility steps can be carried out. In these plausibility steps, in particular the actual speed can be made plausible by means of the desired speed. For example, it checks to see if there is a change in the setpoint speed over the output 19 is output, also a corresponding change of the detectable actual speed 14 taking into account system-specific dead times follows. Analogous tests can also be carried out at the nominal and actual steering angles. Another possibility of plausibility is a comparison of the target speed 16 and the adjusted target speed, which is via the output 19 is issued. Once the over the entrance 16 detectable setpoint speed for a predefinable time above the output adjusted adjusted setpoint speed 19 can be absorbed by a malfunction of the unit, the value for the target speed 16 supplies. If in the plausibility step 56 If a non-plausible behavior is detected and a malfunction is to be assumed, the platform is preferably switched off, whereby via the output 20 a safe shutdown of the motors of the platform can be made.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

"Christian Schlegel: Fast local obstacle avoidance under kinematic and dynamic constraints for a mobile robot. In: Proceedings Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS), pp. 594-599, Victoria, Canada, 1998 " [0027]

Claims

Method for operating autonomously moving platforms ( 40 ) with at least one obstacle protection sensor, characterized in that on the basis of information about the detectable position of an obstacle ( 41 . 42 ), taking into account the steering angle of the platform if necessary, an adjusted target speed ( 19 ) is determined and output to a control unit of the platform.

A method according to claim 1, characterized in that during operation for all detectable obstacles an associated collision distance is determined, wherein the lowest collision distance is used for determining a maximum speed of the platform and in the case where the maximum speed is the target speed ( 16 ), an adjustment of the target speed ( 19 ) to the maximum speed.

A method according to claim 1 or claim 2, characterized in that for the adaptation of the desired speed ( 19 ) stored value relations ( 32 ) are used.

Method according to Claim 3, characterized in that the stored value relationships ( 32 ) the space around the platform ( 40 ) and the steering angle of the platform taking into account the platform contour and for determining a collision distance for a detectable obstacle ( 41 . 42 ) are used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that, during operation, a plausibility check of setpoint values and actual values for the speed ( 19 . 16 . 14 ) and / or the steering angle ( 17 . 15 ) of the platform and, in the case of an implausible relationship between target values and actual values, a shutdown of the platform ( 40 ) he follows.

Method according to claim 5, characterized in that the actual speed ( 14 ) is made plausible by comparison with the target speed, whereby it is checked whether an adjustment of the set speed ( 19 ) a corresponding change in the actual speed ( 14 ).

Method according to claim 5 or claim 6, characterized in that the actual steering angle ( 15 ) by comparison with the desired steering angle ( 17 ) is checked for plausibility, wherein it is checked whether an adjustment of the target steering angle causes a corresponding change in the actual steering angle.

Obstacle protection sensor for use in an autonomously moving platform ( 40 ), wherein the obstacle protection sensor is a computing unit ( 11 ) and an input for the desired speed ( 16 ) and an input for the desired steering angle ( 17 ) and / or the actual steering angle ( 15 ) of the platform ( 40 ) and an output for a customized target speed ( 19 ) and an output for shutdown ( 20 ) and wherein the obstacle protection sensor comprises means ( 10 ; 21 ) to provide information on the position of an obstacle ( 41 . 42 ) having.

Obstacle protection sensor according to claim 8, characterized in that the arithmetic unit ( 11 ) of the obstacle protection sensor for carrying out the method according to one of claims 1 to 7 is set up.

Obstacle protection sensor according to claim 8 or claim 9, characterized in that in the arithmetic unit ( 11 ) Value relationships ( 32 ), which are used for a calculation of the adjusted nominal speed ( 19 ), with the aim of ensuring safe transfer of value relationships ( 32 ) to the arithmetic unit ( 11 ) a checksum ( 33 ) is provided.

Autonomous moving platform ( 40 ) with at least one obstacle protection sensor according to one of claims 8 to 10.

Computer program adapted to perform the steps of a method according to one of claims 1 to 7.

A machine-readable storage medium on which a computer program according to claim 12 is stored.

An electronic control device adapted to perform the steps of a method according to any one of claims 1 to 7.