DE102018210341A1 - System and method for autonomously picking up a target object by a vehicle - Google Patents
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Abstract
Ein System zum autonomen Aufnehmen eines Zielobjekts durch ein Fahrzeug (1), weist Lagebestimmungsmittel (3a), die zur Bestimmung der Lage des Fahrzeugs (1) bezogen auf ein ortsfestes Koordinatensystem eingerichtet sind, und Ausrichtungsbestimmungsmittel (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) auf, die zur Bestimmung einer Ausrichtung des Fahrzeugs (1) in Relation zu dem Zielobjekt eingerichtet sind. Ferner ist eine Steuerungseinrichtung (5) vorgesehen, die zum Aufnehmen von Lageinformationen von den Lagebestimmungsmitteln (3a) und von Ausrichtungsinformationen von den Ausrichtungsbestimmungsmitteln (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) sowie zum autonomen Betreiben des Fahrzeugs (1) eingerichtet ist. Die Steuerungseinrichtung (5) steuert den autonomen Betrieb des Fahrzeugs (1) auf Basis der Lagebestimmungsinformationen in einem Abschnitt zwischen einer Ausgangposition und einer Zwischenposition des Fahrzeugs (1) und ergänzend oder alternativ auf Basis der Ausrichtungsinformationen in einem Abschnitt zwischen der Zwischenposition und einer Aufnahmeposition.A system for autonomously picking up a target object by a vehicle (1) has position determination means (3a), which are set up to determine the position of the vehicle (1) with respect to a stationary coordinate system, and orientation determination means (4a, 4b, 4c, 4d, 4e ), which are set up to determine an orientation of the vehicle (1) in relation to the target object. A control device (5) is also provided, which is set up to receive position information from the position determination means (3a) and alignment information from the orientation determination means (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) and for autonomous operation of the vehicle (1). The control device (5) controls the autonomous operation of the vehicle (1) on the basis of the position determination information in a section between an initial position and an intermediate position of the vehicle (1) and additionally or alternatively on the basis of the alignment information in a section between the intermediate position and a receiving position.
Description
Technisches GebietTechnical field
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum autonomen Aufnehmen eines Zielobjekts durch ein Fahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein System zum autonomen Aufnehmen eines als austauschbarer Lastenträger ausgebildeten Zielobjekts durch ein Fahrzeug, wobei eine Vielzahl von Erfassungseinrichtungen zur Bestimmung von Lage und Ausrichtung verwendet werden.The present invention relates to a system and a method for autonomously picking up a target object by a vehicle. In particular, the present invention relates to a system for autonomously picking up a target object designed as an interchangeable load carrier by a vehicle, wherein a plurality of detection devices are used to determine the position and orientation.
Stand der TechnikState of the art
Im Zusammenhang mit Fahrzeugen, die zur Aufnahme von Wechselbrücken als austauschbare Lastenträger vorgesehen sind, sind aus dem Stand der Technik bereits Systeme zum Unterstützen des Einspurvorgangs des Fahrzeugs unter die Wechselbrücke bekannt. Beispielsweise offenbart das Dokument
Bei dem Einspurvorgang eines Fahrzeugs zur Aufnahme einer Wechselbrücke sind nur geringe Abweichungen bezüglich des Fahrwegs insbesondere beim eigentlichen Einspurvorgang zulässig. Daher ist es erforderlich, insbesondere beim Einspurvorgang des Fahrzeugs unter die Wechselbrücke insbesondere in einer autonomen Betriebsweise ein System für eine äußerst genaue Lage- und Ausrichtungsbestimmung zur Verfügung zu stellen.When a vehicle is engaged to accommodate a swap body, only slight deviations with regard to the route are permitted, particularly during the actual engagement. It is therefore necessary to provide a system for an extremely precise determination of the position and orientation, in particular when the vehicle is being engaged under the swap body, in particular in an autonomous mode of operation.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Ein System zum autonomen Aufnehmen eines Zielobjekts durch ein Fahrzeug weist Lagebestimmungsmittel, die zur Bestimmung der Lage des Fahrzeugs bezogen auf ein ortsfestes Koordinatensystem eingerichtet sind, und Ausrichtungsbestimmungsmittel auf, die zur Bestimmung einer Ausrichtung des Fahrzeugs in Relation zu dem Zielobjekt eingerichtet sind. Dabei kann das System eine Steuerungseinrichtung aufweisen, die zum Aufnehmen von Lageinformationen von den Lagebestimmungsmitteln und von Ausrichtungsinformationen von den Ausrichtungsbestimmungsmitteln sowie zum autonomen Betreiben des Fahrzeugs eingerichtet ist. Die Steuerungseinrichtung kann den autonomen Betrieb des Fahrzeugs auf Basis der Lagebestimmungsinformationen in einem Abschnitt zwischen einer Ausgangsposition und einer Zwischenposition des Fahrzeugs und ergänzend oder alternativ auf Basis der Ausrichtungsinformationen in einem Abschnitt zwischen der Zwischenposition und einer Aufnahmeposition des Fahrzeugs steuern.A system for autonomously picking up a target object by a vehicle has position determination means which are set up to determine the position of the vehicle in relation to a stationary coordinate system, and orientation determination means which are set up to determine an orientation of the vehicle in relation to the target object. In this case, the system can have a control device which is set up to receive position information from the position determination means and alignment information from the orientation determination means and to operate the vehicle autonomously. The control device can control the autonomous operation of the vehicle on the basis of the position determination information in a section between an initial position and an intermediate position of the vehicle and additionally or alternatively on the basis of the alignment information in a section between the intermediate position and a receiving position of the vehicle.
Die Lage des Fahrzeugs bezogen auf das ortsfeste Koordinatensystem kann dabei die Position eines Referenzpunkts des Fahrzeugs sowie die räumliche Ausrichtung des Fahrzeugs relativ zum ortsfesten Koordinatensystem umfassen. Dabei ist das ortsfeste Koordinatensystem frei wählbar, solange mit den Lagebestimmungsmitteln eine eindeutige Bestimmung der Lage des Fahrzeugs möglich ist. Die Ausrichtung des Fahrzeugs in Relation zu dem Zielobjekt betrifft die Stellung des Fahrzeugs in Bezug auf die Stellung des Zielobjekts und kann dynamisch bestimmt werden.The position of the vehicle in relation to the stationary coordinate system can include the position of a reference point of the vehicle and the spatial orientation of the vehicle relative to the stationary coordinate system. The stationary coordinate system can be freely selected as long as the position determination means enable the position of the vehicle to be clearly determined. The orientation of the vehicle in relation to the target object relates to the position of the vehicle in relation to the position of the target object and can be determined dynamically.
Das System kann als Lagebestimmungsmittel ein GPS-basiertes Positionsbestimmungssystem aufweisen. Dabei kann in dem System eine vorbestimmte Einrichtung installiert sein, die unter Verwendung des GPS-Systems die Lage des Fahrzeugs als Lageinformationen zur Verfügung stellt. Als GPS-basiertes Positionsbestimmungssystem kommt jedes aktuell und zukünftig verfügbare System infrage.The system can have a GPS-based position determination system as position determination means. In this case, a predetermined device can be installed in the system, which makes the position of the vehicle available as position information using the GPS system. Any currently and future available system can be considered as a GPS-based positioning system.
Bei dem System können die Lagebestimmungsmittel ein Sensorsystem eines Leitsystems zum Erfassen von im Bereich des Fahrwegs des Fahrzeugs vorgesehenen Referenzelementen aufweisen. In diesem Fall können die Lageinformationen bezogen auf ein ortsfestes Koordinatensystem mit dem Leitsystem bestimmt werden, wenn Referenzelemente mit einer bekannten Position bezogen auf das ortsfeste Koordinatensystem vorgesehen sind. Insbesondere können bei dem Sensorsystem zum Erfassen von im Bereich des Fahrwegs vorgesehenen Referenzelementen RFID-Elemente verwendet werden. Die RFID-Elemente können dabei im Bereich des Fahrwegs an bekannten Positionen angebracht werden. Das Sensorsystem kann Erfassungselemente zum Erfassen der Position der RFID-Elemente aufweisen, so dass auf der Grundlage der bekannten Positionen der RFID-Elemente die Lage bezogen auf das ortsfeste Koordinatensystem als Lageinformation zur Verfügung gestellt werden kann. Als Referenzelemente können andere Elemente als RFID-Elemente verwendet werden, solange die Lage des Fahrzeugs bezogen auf das ortsfeste Koordinatensystem als Lageinformation zur Verfügung gestellt werden kannIn the system, the position determination means can have a sensor system of a control system for detecting reference elements provided in the area of the travel path of the vehicle. In this case, the position information related to a fixed coordinate system can be determined with the control system if reference elements are provided with a known position related to the fixed coordinate system. In particular, RFID elements can be used in the sensor system for detecting reference elements provided in the area of the route. The RFID elements can be attached to known positions in the area of the route. The sensor system can have detection elements for detecting the position of the RFID elements, so that on the basis of the known positions of the RFID elements, the position can be made available as position information in relation to the stationary coordinate system. Elements other than RFID elements can be used as reference elements, as long as the position of the vehicle can be made available as position information in relation to the stationary coordinate system
Bei dem System können die Ausrichtungsbestimmungsmittel ein laserbasiertes Sensorsystem aufweisen. Das laserbasierte Sensorsystem kann am Fahrzeug montierbar sein und zum Erfassen der Ausrichtung des Fahrzeugs relativ zum Zielobjekt eingerichtet sein. Dabei kann jede Art eines laserbasierten Sensorsystems verwendet werden, solange eine geometrische Größe, insbesondere ein Abstand, zwischen zumindest einer Referenzposition des Fahrzeugs und zumindest einer Referenzposition des Zielobjekts quantitativ erfassbar ist. Bei der Verwendung des laserbasierten Sensorsystems können mehrere Sensorelemente vorgesehen sein, so dass eine Vielzahl von Informationen zur Verfügung gestellt werden kann.In the system, the alignment determination means can have a laser-based sensor system. The laser-based sensor system can be mountable on the vehicle and can be set up to detect the orientation of the vehicle relative to the target object. Any type of laser-based sensor system can be used, as long as a geometric variable, in particular a Distance between at least one reference position of the vehicle and at least one reference position of the target object is quantitatively detectable. When using the laser-based sensor system, several sensor elements can be provided, so that a large amount of information can be made available.
Bei dem System kann das laserbasierte Sensorsystem mit Elementen des Zielobjekts interagieren und ein Abstandssignal erzeugen, das den Abstand des Zielobjekts und des Fahrzeugs in Längsrichtung angibt. Hierzu kann das Sensorsystem am Fahrzeug entsprechend so angeordnet werden, dass Elemente des Zielobjekts erfassbar sind.In the system, the laser-based sensor system can interact with elements of the target object and generate a distance signal that indicates the distance of the target object and the vehicle in the longitudinal direction. For this purpose, the sensor system on the vehicle can be arranged accordingly so that elements of the target object can be detected.
Bei dem System kann das laserbasierte Sensorsystem mit Elementen des Zielobjekts interagieren und ein Ausrichtungssignal erzeugen, das eine Ausrichtung zwischen dem Zielobjekt und dem Fahrzeug bezüglich einer relativen Rotation insbesondere um eine vertikale Achse des Fahrzeugs und/oder eines relativen Lateralversatzes angibt. Hierzu können mehrere Lasersensoren vorgesehen werden, von denen jeder ein Abstandssignal erzeugt. Aus den mehreren Abstandssignalen lässt sich auf der Grundlage der Kenntnis der Geometrie des Zielobjekts eine Ausrichtung zwischen dem Zielobjekt und dem Fahrzeug beurteilen.In the system, the laser-based sensor system can interact with elements of the target object and generate an alignment signal that indicates an alignment between the target object and the vehicle with respect to a relative rotation, in particular about a vertical axis of the vehicle and / or a relative lateral offset. For this purpose, several laser sensors can be provided, each of which generates a distance signal. Based on the knowledge of the geometry of the target object, an alignment between the target object and the vehicle can be assessed from the plurality of distance signals.
Bei dem System können die Ausrichtungsbestimmungsmittel ein Kamerasystem aufweisen. Das Kamerasystem kann bezüglich der Fahrtrichtung des Fahrzeugs nach hinten gerichtet sein. Ferner kann das Kamerasystem durch bildgebende Abtastung des Sichtfeldes zumindest ein Abstandssignal erzeugen, das den Abstand des Zielobjekts und des Fahrzeugs in Längsrichtung angibt. Dabei kann das Kamerasystem ein Ausrichtungssignal erzeugen, das eine Ausrichtung zwischen dem Zielobjekt und dem Fahrzeug bezüglich einer relativen Rotation insbesondere um eine vertikale Achse des Fahrzeugs und/oder eines relativen Lateralversatzes angibt. Hierzu können die Bildinformationen des Kamerasystems ausgewertet werden und mithilfe eines vorbestimmten Algorithmus aus den Bildinformationen Informationen bezüglich der Ausrichtung zwischen dem Zielobjekt und dem Fahrzeug erzeugt werden.In the system, the alignment determining means can have a camera system. The camera system can be directed rearward with respect to the direction of travel of the vehicle. Furthermore, by imaging the field of view, the camera system can generate at least one distance signal that indicates the distance of the target object and the vehicle in the longitudinal direction. The camera system can generate an alignment signal that indicates an alignment between the target object and the vehicle with respect to a relative rotation, in particular about a vertical axis of the vehicle and / or a relative lateral offset. For this purpose, the image information of the camera system can be evaluated and information relating to the alignment between the target object and the vehicle can be generated from the image information using a predetermined algorithm.
Es ist insbesondere möglich, ein Kamerasystem mit zwei Kameraelementen zu verwenden, wobei die Kameras in Richtung der Hauptsichtfeldrichtung bzw. der Längsrichtung des Fahrzeugs versetzt an dem Fahrzeug angebracht sind. Insbesondere ist ein Kameraelement an einem vorderen Abschnitt des Fahrzeugs angebracht und ein anderes Kameraelement an einem hinteren Abschnitt des Fahrzeugs angebracht. Die von den Kameraelementen erzeugten Informationen werden mit einem vorbestimmten Algorithmus zusammengeführt, um ein Ausrichtungssignal zu erzeugen.In particular, it is possible to use a camera system with two camera elements, the cameras being attached to the vehicle offset in the direction of the main field of view or the longitudinal direction of the vehicle. In particular, one camera element is attached to a front portion of the vehicle and another camera element is attached to a rear portion of the vehicle. The information generated by the camera elements is combined with a predetermined algorithm to generate an alignment signal.
Bei dem System kann ein Niveauerfassungssystem vorgesehen sein, das ein Niveausignal erzeugt. Das Niveausignal gibt einen Abstand eines Referenzelements des Fahrzeugs bezogen auf einen Untergrund an, an dem sich das Fahrzeug befindet. Das Niveauerfassungssystem kann dabei ein laserbasiertes Sensorsystem aufweisen. Das Referenzelement des Fahrzeugs kann ein Rahmen oder ein Abschnitt des Rahmens des Fahrzeugs sein. Ferner kann das Referenzelement des Fahrzeugs Elemente aufweisen, die zum Aufnehmen des Zielobjekts verwendet werden, wie z.B. Einspurelemente.In the system, a level detection system can be provided that generates a level signal. The level signal indicates a distance between a reference element of the vehicle and a surface on which the vehicle is located. The level detection system can have a laser-based sensor system. The reference element of the vehicle can be a frame or a portion of the frame of the vehicle. Furthermore, the reference element of the vehicle can have elements that are used for receiving the target object, such as e.g. Einspurelemente.
Bei dem System kann das Erreichen der Zwischenposition des Fahrzeugs im autonomen Betrieb des Fahrzeugs durch die Ausrichtungsbestimmungsmittel erfasst werden. Dabei erfassen die Ausrichtungsbestimmungsmittel das Erreichen der Zwischenposition des Fahrzeugs dann, wenn durch die Ausrichtungsbestimmungsmittel eine Erfassung von Elementen des Zielobjekts erfolgt. Bei den vorstehend diskutierten Alternativen für die Ausrichtungsbestimmungsmittel werden unter Anderem kamerabasierte Systeme, laserbasierte Sensorsysteme und Ähnliches genannt. Aufgrund der unterschiedlichen Technologie der verwendbaren Systeme ergeben sich Unterschiede hinsichtlich des Erfassungsbereichs. Insbesondere kann für jedes der verwendeten Systeme eine technisch bedingte maximale Erfassungsentfernung vorgegeben sein. Die Zwischenposition des Fahrzeugs ist somit als solche Position des Fahrzeugs relativ zum Zielobjekt definiert, bei der zumindest eines der Erfassungssysteme der Ausrichtungsbestimmungsmittel eine Erfassung durch eine Wechselwirkung mit Elementen des Zielobjekts durchführen kann. Die Ausrichtungsbestimmungsmittel können dabei ein Signal erzeugen, das angibt, dass die Zwischenposition erreicht ist. Das Erreichen der Zwischenposition kann alternativ oder ergänzend durch die Lagebestimmungsmittel bestimmt werden.In the system, the reaching determination of the intermediate position of the vehicle in autonomous operation of the vehicle can be detected by the orientation determination means. In this case, the orientation determination means detect the reaching of the intermediate position of the vehicle when the orientation determination means detects elements of the target object. The alternatives for the orientation determination means discussed above include camera-based systems, laser-based sensor systems and the like. Due to the different technology of the systems that can be used, there are differences in the detection range. In particular, a technically determined maximum detection distance can be specified for each of the systems used. The intermediate position of the vehicle is thus defined as that position of the vehicle relative to the target object, in which at least one of the detection systems of the orientation determination means can carry out a detection by interacting with elements of the target object. The orientation determining means can generate a signal that indicates that the intermediate position has been reached. The reaching of the intermediate position can alternatively or additionally be determined by the position determination means.
Bei dem System kann die Steuerungseinrichtung eingerichtet sein, um verfügbare Ausrichtungsinformationen und/oder Lageinformationen miteinander zu fusionieren und ein Gesamtausrichtungssignal zu erzeugen. Dabei werden die Informationen von den Erfassungseinrichtungen zusammengeführt und in der Steuerungseinrichtung mithilfe eines vorbestimmten Algorithmus bewertet. Aufgrund der abweichenden Genauigkeit und/oder Zuverlässigkeit der Ausgangssignale der Erfassungssysteme kann durch die Fusionierung eine Korrektur und/oder Plausibilitätsprüfung durchgeführt werden. Mithilfe der Gesamtheit der Informationen kann somit ein zuverlässiges und genaues Gesamtausrichtungssignal erzeugt werden.In the system, the control device can be set up to fuse available alignment information and / or position information with one another and to generate an overall alignment signal. The information is combined by the detection devices and evaluated in the control device using a predetermined algorithm. Due to the differing accuracy and / or reliability of the output signals of the detection systems, a correction and / or plausibility check can be carried out by the fusion. A reliable and accurate overall alignment signal can thus be generated using the entirety of the information.
Ein Fahrzeug zur Aufnahme eines als Wechselbrücke ausgestalteten Zielobjekts kann mit Einspurelementen versehen sein, die zum Einspuren in einen am austauschbaren Lastenträger vorgesehenen Einspurtunnel eingerichtet sind. Ferner kann das Fahrzeugs eine Steuerungseinrichtung aufweisen, die zum Aufnehmen von Lageinformationen von den Lagebestimmungsmitteln des Fahrzeugs und von Ausrichtungsinformationen von den Ausrichtungsbestimmungsmitteln des Fahrzeugs sowie zum autonomen Betreiben des Fahrzeugs eingerichtet sein kann. Das Fahrzeug kann ferner mit einem System mit einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale ausgestattet sein. A vehicle for accommodating a target object designed as a swap body can be provided with single-track elements which are set up for the single-track tunnel provided on the exchangeable load carrier. Furthermore, the vehicle can have a control device, which can be set up to receive position information from the position determination means of the vehicle and alignment information from the orientation determination means of the vehicle and for autonomous operation of the vehicle. The vehicle may also be equipped with a system having one or more of the features described above.
Bei dem Fahrzeug können die Einspurelemente so vorgesehen sein, dass ein Einspuren in den Einspurtunnel des austauschbaren Lastenträgers durch einen Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs unter den austauschbaren Lastenträger erfolgen kann. Dabei ist die Fahrt beim Einspuren im Wesentlichen eine Geradeausfahrt. Das Fahrzeug kann ferner mit einem System zum Einstellen eines Niveaus ausgestattet sein, mit dem der Abstand der Einspurelemente in Relation zum Untergrund einstellbar ist. Insbesondere kann hierzu ein Niveauregulierungssystem am Fahrzeug vorgesehen sein.In the vehicle, the single-track elements can be provided in such a way that the single-track tunnel of the interchangeable load carrier can be engaged by reversing the vehicle under the interchangeable load carrier. In this case, the drive in is essentially a straight drive. The vehicle can also be equipped with a system for setting a level with which the distance of the engagement elements in relation to the ground can be adjusted. In particular, a level control system can be provided on the vehicle for this purpose.
Ein Verfahren zum autonomen Aufnehmen eines Zielobjekts durch ein Fahrzeug weist die folgenden Schritte auf:
- Bestimmen von Lageinformationen an einer Ausgangsposition des Fahrzeugs; Ermitteln einer Trajektorie zum Anfahren einer Zwischenposition, an der das Fahrzeug mit einer vorbestimmten Ausrichtung an dem Zielobjekt positioniert ist, auf der Grundlage der bestimmten Lageinformationen und Steuern eines autonomen Betriebs des Fahrzeugs zum Bewegen des Fahrzeugs an die Zwischenposition;
- Bestimmen von Ausrichtungsinformationen, nachdem das Fahrzeug die Zwischenposition erreicht hat;
- Herbeiführen eines Aufnahmezustands des Fahrzeugs auf der Grundlage der Ausrichtungsinformationen;
- Steuern eines autonomen Betriebs des Fahrzeugs zum Bewegen des Fahrzeugs von der Zwischenposition zu der Aufnahmeposition, in der das Zielobjekt von dem Fahrzeug aufgenommen werden kann.
- Determining position information at a starting position of the vehicle; Determining a trajectory for approaching an intermediate position at which the vehicle is positioned with a predetermined orientation on the target object on the basis of the determined position information and controlling an autonomous operation of the vehicle for moving the vehicle to the intermediate position;
- Determining alignment information after the vehicle has reached the intermediate position;
- Establishing a shooting state of the vehicle based on the orientation information;
- Controlling an autonomous operation of the vehicle to move the vehicle from the intermediate position to the shooting position in which the target object can be picked up by the vehicle.
Das Verfahren kann auf ein Fahrzeug angewendet werden, das die Merkmale des vorstehend beschriebenen Fahrzeugs aufweist. Insbesondere ist das Verfahren anwendbar auf ein solches Fahrzeug, das eines oder mehrere der Merkmale des vorstehend beschriebenen Systems aufweist. Insbesondere wird das Verfahren zum Aufnehmen eines austauschbaren Lastenträgers als Zielobjekt durch ein mit Einspurelementen versehenen Fahrzeugs verwendet. Dabei sind die Einspurelemente zum Einspuren in einen am austauschbaren Lastenträger vorgesehenen Einspurtunnel eingerichtet.The method can be applied to a vehicle that has the features of the vehicle described above. In particular, the method is applicable to such a vehicle that has one or more of the features of the system described above. In particular, the method for receiving an exchangeable load carrier as a target object is used by a vehicle provided with single-track elements. The single-track elements are set up for meshing into a single-track tunnel provided on the interchangeable load carrier.
Bei dem Verfahren werden die Lageinformationen verwendet, um eine Trajektorie zum Anfahren einer Zwischenposition zu ermitteln. Dabei wird die Lage des Zielobjekts in Bezug auf das ortsfeste Koordinatensystem berücksichtigt. Die Zwischenposition kann dabei eine Position sein, bei der das Fahrzeug sich an das Zielobjekt angenähert hat. Für den Fall, dass als Zielobjekt ein austauschbarer Lastenträger verwendet wird, ist die Zwischenposition eine Position des Fahrzeugs, bei der die Längsachse des Fahrzeugs ungefähr mit der Längsachse des austauschbaren Lastenträgers übereinstimmt. Der Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem austauschbaren Lastenträger kann dabei variabel sein, solange bei Erreichen der Zwischenposition die Bestimmung der Ausrichtung des Fahrzeugs in Relation zu dem austauschbaren Lastenträger durch die Ausrichtungsbestimmungsmittel erfolgen kann. Somit kann beim Ermitteln der Trajektorie die Zwischenposition geschätzt werden und das Erreichen der Zwischenposition durch entsprechende Maßnahmen bestätigt werden.The position information is used in the method to determine a trajectory for moving to an intermediate position. The position of the target object in relation to the fixed coordinate system is taken into account. The intermediate position can be a position in which the vehicle has approached the target object. In the event that an interchangeable load carrier is used as the target object, the intermediate position is a position of the vehicle in which the longitudinal axis of the vehicle approximately coincides with the longitudinal axis of the interchangeable load carrier. The distance between the vehicle and the interchangeable load carrier can be variable as long as the orientation of the vehicle in relation to the interchangeable load carrier can be determined by the orientation determination means when the intermediate position is reached. When determining the trajectory, the intermediate position can thus be estimated and the reaching of the intermediate position can be confirmed by appropriate measures.
Bei dem Verfahren werden die Lageinformationen durch Bestimmen der Position und Ausrichtung des Fahrzeugs in einem ortsfesten Koordinatensystem bestimmt und zum Steuern des autonomen Betriebs des Fahrzeugs zum Bewegen des Fahrzeugs an die Zwischenposition verwendet. Bei dem Verfahren kann angenommen werden, dass die Zwischenposition erreicht ist, wenn das Fahrzeug mit einer näherungsweisen Längsausrichtung zum austauschbaren Lastenträger positioniert ist und Ausrichtungsinformationen durch am Fahrzeug vorgesehene Ausrichtungsbestimmungsmittel durch Wechselwirkungen zwischen den Ausrichtungsbestimmungsmitteln und Elementen des austauschbaren Lastenträgers bestimmbar sind. Die Ausrichtungsbestimmungsmittel können somit ein entsprechendes Signal erzeugen und abgeben, so dass für den weiteren Betrieb davon ausgegangen werden kann, dass die Zwischenposition erreicht ist.In the method, the position information is determined by determining the position and orientation of the vehicle in a fixed coordinate system and used to control the autonomous operation of the vehicle to move the vehicle to the intermediate position. In the method, it can be assumed that the intermediate position is reached when the vehicle is positioned with an approximate longitudinal alignment to the interchangeable load carrier and alignment information can be determined by means of alignment determination means provided on the vehicle through interactions between the alignment determination means and elements of the interchangeable load carrier. The alignment determination means can thus generate and emit a corresponding signal, so that it can be assumed for further operation that the intermediate position has been reached.
Bei dem Verfahren kann angenommen werden, dass der Aufnahmezustand erreicht ist, wenn die Einspurelemente des Fahrzeugs vollständig in den Einspurtunnel des austauschbaren Lastenträgers eingespurt sind. Dieser Zustand ist erreicht, wenn das Fahrzeug durch die Rückwärtsfahrt unter den austauschbaren Lastenträger gefahren ist und der austauschbare Lastenträger in diesem Zustand durch nachfolgendes Anheben der Einspurelemente des Fahrzeugs aufgenommen werden kann. Das Aufnehmen bedeutet hierbei, dass der austauschbare Lastenträger, der beim Einspuren der Einspurelemente des Fahrzeugs in den Einspurtunnel des austauschbaren Lastenträgers auf Stützelementen abgestellt ist, so angehoben wird, dass die Stützelemente vom Untergrund abgehoben werden und der austauschbare Lastenträger vollständig von dem Fahrzeug getragen wird.In the case of the method, it can be assumed that the recording state is reached when the single-track elements of the vehicle are fully meshed into the single-track tunnel of the interchangeable load carrier. This state is reached when the vehicle has been driven under the interchangeable load carrier by reversing and the interchangeable load carrier can be picked up in this state by subsequently lifting the engagement elements of the vehicle. The In this case, picking up means that the interchangeable load carrier, which is placed on support elements when the engagement elements of the vehicle are engaged in the engagement tunnel of the interchangeable load carrier, is raised in such a way that the support elements are lifted off the ground and the interchangeable load carrier is completely carried by the vehicle.
Bei dem Verfahren können beim Bestimmen der Ausrichtungsinformationen eine oder mehrere der folgenden am Fahrzeug vorgesehenen Erfassungseinrichtungen verwendet werden:
- Eine laserbasierte Abstandserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Längs- und/oder Querausrichtung des Fahrzeugs relativ zum austauschbaren Lastenträger,
- ein Kamerasystem zur Erfassung von Bildinformationen zur Bestimmung von Ausrichtungsinformationen;
- eine laserbasierte Niveauerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Abstands der Einspurelemente relativ zum Untergrund.
- A laser-based distance detection device for detecting a longitudinal and / or transverse orientation of the vehicle relative to the exchangeable load carrier,
- a camera system for acquiring image information for determining alignment information;
- a laser-based level detection device for detecting a distance of the single-track elements relative to the ground.
Als Erfassungseinrichtungen können entsprechend diejenigen Systeme verwendet werden, die bei der vorstehenden Beschreibung des Systems genannt sind. Bei dem Verfahren können die Ausrichtungsinformationen durch Fusionieren von Signalen der am Fahrzeug vorgesehenen Erfassungseinrichtungen ausgehend von der Zwischenposition beim Einspuren der Einspurelemente in den Einspurtunnel bis zum Erreichen der Aufnahmeposition ermittelt werden. Dabei können die Erfassungseinrichtungen wie folgt zum Einsatz kommen:
- Verwendung des Kamerasystems bei Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs von der Zwischenposition zumindest bis zum Einspuren der Einspurelemente in den Einspurtunnel;
- Verwendung der laserbasierten Abstandserfassungseinrichtung zur Erfassung der Längsausrichtung des Fahrzeugs relativ zum austauschbaren Lastenträger von der Zwischenposition bis zur Aufnahmeposition;
- Verwendung der laserbasierten Niveauerfassungseinrichtung vor dem Einspuren der Einspurelemente in den Einspurtunnel;
- Verwendung der laserbasierten Abstandserfassungseinrichtung zur Erfassung der Querausrichtung des Fahrzeugs relativ zum austauschbaren Lastenträger während des Einspurens der Einspurelemente in den Einspurtunnel. Bei dem Verfahren können somit die einzelnen Erfassungseinrichtungen dann zum Einsatz kommen, wenn es technisch möglich und zweckdienlich ist.
- Use of the camera system when the vehicle is reversing from the intermediate position at least until the engagement of the engagement elements in the engagement tunnel;
- Use of the laser-based distance detection device to detect the longitudinal orientation of the vehicle relative to the interchangeable load carrier from the intermediate position to the pick-up position;
- Use of the laser-based level detection device before the engagement of the engagement elements in the engagement tunnel;
- Use of the laser-based distance detection device to detect the transverse alignment of the vehicle relative to the interchangeable load carrier during the engagement of the engagement elements in the engagement tunnel. The individual detection devices can thus be used in the method if it is technically possible and expedient.
Bei dem Verfahren können ferner die durch die Lagebestimmungsmittel bestimmte Lageinformationen für die Ermittlung der Ausrichtungsinformationen verwendet werden. Hierbei ist zu beachten, dass die Lageinformationen die Lage des Fahrzeugs in Relation zu einem festen Koordinatensystem betreffen, während die Ausrichtungsinformationen die relative Ausrichtung zwischen Fahrzeug und austauschbarem Lastenträger betreffen. Aufgrund der unterschiedlichen Charakteristik der Lageinformationen und der Ausrichtungsinformationen ergibt sich durch diese Vorgehensweise eine äußerst genaue Bestimmung der Ausrichtung zwischen dem Fahrzeug und dem austauschbaren Lastenträger. Dabei kann berücksichtigt werden, dass die Lageinformationen in diesem Verfahren nur dann verwendet werden, wenn eine ausreichende Genauigkeit beispielsweise eines verwendeten GPS-basierten Systems vorliegt wird.In the method, the position information determined by the position determination means can also be used for the determination of the alignment information. It should be noted here that the position information relates to the position of the vehicle in relation to a fixed coordinate system, while the orientation information relates to the relative orientation between the vehicle and the interchangeable load carrier. Due to the different characteristics of the position information and the alignment information, this procedure results in an extremely precise determination of the alignment between the vehicle and the exchangeable load carrier. It can be taken into account here that the position information is only used in this method if there is sufficient accuracy, for example of a GPS-based system used.
Bei dem Verfahren kann beim Fusionieren der Signale der am Fahrzeug vorgesehenen Erfassungseinrichtungen eine Plausibilitätsprüfung der Signale der am Fahrzeug vorgesehenen Erfassungseinrichtungen und gegebenenfalls eine entsprechende Korrektur der Signale bei der Ermittlung der Ausrichtungsinformationen vorgenommen werden. Die Fusionierung betrifft die Bewertung der verfügbaren Signale mit einem vorbestimmten Algorithmus. Da die verfügbaren Signale sich teilweise auf dieselbe Größe beziehen, kann es zu redundanten Ergebnissen kommen. Beispielsweise kann ein Abstandssignal sowohl von dem Kamerasystem als auch von dem laserbasierten Sensorsystem erzeugt werden. In diesem Fall können die Signale wechselseitig korrigiert werden. Bei übermäßiger Abweichung eines Signals von mehreren redundanten Signalen kann mithilfe der Plausibilitätsprüfung festgestellt werden, ob dieses Signal übermäßig ungenau ist. Für die weitere Vorgehensweise kann ein solches als ungenau eingestuftes Signal unberücksichtigt bleiben.In the method, when the signals of the detection devices provided on the vehicle are merged, a plausibility check of the signals of the detection devices provided on the vehicle and, if appropriate, a corresponding correction of the signals when determining the alignment information can be carried out. The merger concerns the evaluation of the available signals with a predetermined algorithm. Since some of the available signals refer to the same size, redundant results can occur. For example, a distance signal can be generated both by the camera system and by the laser-based sensor system. In this case, the signals can be mutually corrected. If there is an excessive deviation of a signal from several redundant signals, the plausibility check can be used to determine whether this signal is excessively inaccurate. Such a signal, classified as inaccurate, can be disregarded for the further procedure.
Bei dem Verfahren können bei der Plausibilitätsprüfung der Signale die Lageinformationen verwendet werden. Die Lageinformationen werden mit den Lagebestimmungsmitteln erfasst, die die Lage des Fahrzeugs in Relation zu dem ortfesten Koordinatensystem bestimmen. Hierdurch kann verhindert werden, dass eine Fehlerquelle, beispielsweise eine Positionsabweichung eines Referenzelements an dem austauschbaren Lastenträger, Auswirkungen auf mehrere redundante Signale hat und auch durch die Plausibilitätsprüfung die Abweichung unerkannt bleibt.In the method, the position information can be used in the plausibility check of the signals. The position information is recorded using the position determination means which determine the position of the vehicle in relation to the stationary coordinate system. In this way it can be prevented that a source of error, for example a positional deviation of a reference element on the exchangeable load carrier, has an effect on several redundant signals and that the deviation remains undetected by the plausibility check.
Figurenliste list of figures
-
1 zeigt ein Fahrzeug und eine Wechselbrücke, auf Ausführungsformen der Erfindung anwendbar sind;1 shows a vehicle and a swap body applicable to embodiments of the invention; -
2 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine Anordnung von Sensoren an einem Fahrzeug, auf das Ausführungsformen der Erfindung anwendbar ist;2 shows a schematic plan view of an arrangement of sensors on a vehicle to which embodiments of the invention is applicable; -
3 zeigt einen unteren Bereich einer Wechselbrücke, die von dem Fahrzeug aufgenommen werden kann;3 shows a lower portion of a swap body that can be picked up by the vehicle; -
4 zeigt in einer schematischen Darstellung verschiedene Relativpositionen eines Fahrzeugs zur Wechselbrücke zum Erläutern des Erfindungskonzepts;4 shows a schematic representation of various relative positions of a vehicle to the swap body to explain the inventive concept; -
5 zeigt in einer schematischen Darstellung die Anordnung von Sensoren an einem Fahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform;5 shows a schematic representation of the arrangement of sensors on a vehicle according to another embodiment; -
6 zeigt das Fahrzeug und die Wechselbrücke in einer schematischen Ansicht von hinten gemäß der in5 gezeigten Ausführungsform;6 shows the vehicle and the swap body in a schematic view from behind according to the in5 embodiment shown; -
7 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm zum Erläutern des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;7 shows a schematic flow diagram for explaining the method according to an embodiment of the invention;
Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.In the following, embodiments of the present invention are described with reference to the drawings.
In Längsrichtung hinter dem Fahrzeug
In
In
Die Wechselbrücke weist ferner Stützelemente
Das in
An einem vorderen Bereich des Rahmens
Die Abstandserfassungseinrichtung
An dem in
An dem in
An dem Fahrzeug in
Das in
Das laserbasierte Einspursensorsystem
Durch die Erfassung der Abstände zwischen dem laserbasierten Sensor
In
In der mit
In der mit
Somit werden von den Lagebestimmungsmitteln
Das Fahrzeug der vorliegenden Ausführungsform ist mit einer Steuerungseinrichtung
Die Steuerungseinrichtung
Im Folgenden wird das Verfahren zum autonomen Aufnehmen des Zielobjekts durch das Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform erläutert. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Verfahren zum Aufnehmen der Wechselbrücke
In einer Ausgangssituation befindet sich das Fahrzeug
Während die Aufnahmeposition der Wechselbrücke
Ausgehend von dieser Situation und dem Bedarf, die Wechselbrücke
Nach Durchführung von initialen Prozessen wird in dem Schritt
In Schritt
Auf der Grundlage der ermittelten Trajektorie
In Schritt
In Schritt
Bei Schritt
In der vorliegenden Ausführungsform wird durch Anheben des Fahrzeugs mithilfe des Niveauregulierungssystems nach Erreichen der Aufnahmeposition die Wechselbrücke
In der vorliegenden Ausführungsform werden die von den Erfassungselementen der Ausrichtungsmittel
Somit werden in einer logischen Abfolge die Erfassungselemente der Ausrichtungsbestimmungsmittel
In der vorliegenden Ausführungsform wird als Lagebestimmungsmittel das GPS-basierte Positionsbestimmungssystem
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- Zielobjekt (Wechselbrücke)Target object (swap body)
- 33
- LagebestimmungsmittelLocation determining means
- 3b3b
- PositionsbestimmungssystemPositioning System
- 3c3c
- LeitsystemControl System
- 44
- AusrichtungsbestimmungsmittelOrientation determining means
- 4a4a
- AbstandserfassungseinrichtungDistance detector
- 4b4b
- EinspursensorsystemEinspursensorsystem
- 4b1, 4b2, 4b3, 4b44b1, 4b2, 4b3, 4b4
- Laserbasierte SensorenLaser based sensors
- 4c, 4d4c, 4d
- Kamerasystemcamera system
- 4e4e
- NiveauerfassungseinrichtungLevel detection device
- 55
- Steuerungseinrichtungcontrol device
- 6a, 6b, 6c, 6d6a, 6b, 6c, 6d
- EinspurelementEinspurelement
- 77
- Einspurtunnelsingle-track
- 7a, 7b7a, 7b
- Führungselementguide element
- 88th
- Rahmenframe
- 99
- Stützelementsupport element
- 1010
- Koffersuitcase
- TT
- Trajektorie trajectory
- S1S1
- Bestimmen von LageinformationenDetermine location information
- S2S2
- Ermitteln einer TrajektorieFind a trajectory
- S3S3
- Bestimmen von AusrichtungsinformationenDetermine targeting information
- S4S4
- Herbeiführen eines AufnahmezustandsEstablishing a state of admission
- S5S5
- Steuern eines autonomen BetriebsControl autonomous operation
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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