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Technischer Bereich
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum autonomen Aufnehmen eines austauschbaren Lastenträgers durch ein Fahrzeug und eine zugehörige Vorrichtung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit denen ein austauschbarer Lastenträger durch ein Fahrzeug mit einer erhöhten Genauigkeit angefahren werden, wodurch ein Andockvorgang des Fahrzeugs an dem austauschbaren Lastenträger optimiert durchgeführt werden kann.
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Stand der Technik
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Verfahren zum autonomen Betrieb von Fahrzeugen sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise sind in
DE 10 2009 028 261 A1 Verfahren offenbart, die zum autonomen Steuern des Betriebs eines Fahrzeugs beim Einparken durchgeführt werden. Bei solchen Verfahren wird auch eine Abweichung zwischen einem Ist-Bahn-Verlauf und einem Soll-Bahn-Verlauf berücksichtigt, der sich aus einem Fehler eines Stellglieds eines Lenkungssystems des Fahrzeugs ergeben kann. Das in diesem Stand der Technik offenbarte Verfahren verwendet daher eine Steuerung unter Berücksichtigung eines Korrekturparameters.
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Beim Aufnehmen eines austauschbaren Lastenträgers wird das Fahrzeug üblicher Weise in einen Einspurtunnel des Lastenträgers eingespurt. Dabei wird das Fahrzeug bei der bekannten Vorgehensweise möglichst linear in einer Geradeausfahrt unter den Lastenträger gefahren. Bei einer automatisierten Lenkungssteuerung insbesondere bei einem autonom betreibbaren Fahrzeug ergeben sich aufgrund des vorhandenen Spiels der Lenkung im Bereich eines Lenkwinkels für eine Geradeausfahrt des Fahrzeugs besondere Anforderungen.
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Darstellung der Erfindung
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Ein Verfahren zum autonomen Aufnehmen eines austauschbaren Lastenträgers mit einem Fahrzeug, das mit einem höhenverstellbaren Andocksystem zum Andocken in einem Andocktunnel des austauschbaren Lastenträgers ausgestattet ist, kann die folgenden Schritte aufweisen:
- Bestimmen einer Ausgangsstellung des Fahrzeugs in Relation zum austauschbaren Lastenträger;
- Absenken des höhenverstellbaren Andocksystems auf ein Niveau, das unterhalb der den Andocktunnel des austauschbaren Lastenträger bildenden Elemente liegt;
- Ermitteln einer Trajektorie für das Fahrzeug von der Ausgangsstellung zu einer Aufnahmestellung, in der das Andocksystem des Fahrzeugs sich derart unter dem Andocktunnel des austauschbaren Lastenträgers befindet, dass das Andocksystem in den Andocktunnel einfahren kann;
- Steuern eines autonomen Betriebs des Fahrzeugs, so dass das Fahrzeug sich entlang der ermittelten Trajektorie von der Ausgangsstellung zu der Aufnahmestellung bewegt.
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Bei dem Verfahren kann in dem Schritt des Ermittelns der Trajektorie die Trajektorie so bestimmt werden, dass die Fahrt des Fahrzeugs zumindest beim Unterfahren des austauschbaren Lastenträgers von einer Geradeausfahrt abweicht.
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Der austauschbare Lastenträger kann dabei als Wechselbrücke oder Ähnliches ausgestaltet sein, solange ein Aufnehmen durch ein hierfür vorgesehenes Fahrzeug erzielt werden kann. Das Fahrzeug kann mit einem höhenverstellbaren Andocksystem ausgestattet sein, wobei dieses auf einer Niveauregulierung des Fahrzeugs basieren kann, die das Niveau eines Rahmens, an dem das Andocksystem vorgesehen ist, relativ zu einer Fahrbahnoberfläche, regulieren kann. Das Andocksystem kann jede Form annehmen, solange es in den Andocktunnel eingefahren werden kann. Das Andocksystem kann insbesondere Einspurelemente aufweisen, die an dem Rahmen des Fahrzeugs angeordnet sind. Die Einspurelemente können so an dem Fahrzeug angebracht sein, dass diese in den Andocktunnel eingespurt werden können.
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Das höhenverstellbare Andocksystem kann ein Niveau einnehmen, bei dem das Andocksystem und insbesondere die Einspurelemente des Andocksystems unterhalb der den Andocktunnel des austauschbaren Lastenträger bildenden Elemente liegen. Die den Andocktunnel des austauschbaren Lastenträgers bildenden Elemente können hierbei lateral, nämliche senkrecht zur Längsrichtung des Lastenträgers, voneinander beabstandete Führungselemente, insbesondere Führungsschienen sein. Der Abstand der Führungsschienen kann dabei so gestaltet sein, dass die vorstehend genannten Einspurelemente zwischen den Führungsschienen des Andocktunnels angeordnet werden können.
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Zum Absenken des höhenverstellbaren Andocksystems soll ein Niveau erzielt werden, bei dem die Gesamtheit der Elemente des Andocksystems, insbesondere jedes der Einspurelemente des Andocksystems unterhalb des tiefsten Punkts der Elemente liegen, die den Andocktunnel bilden. Dabei sollen die Einspurelemente insgesamt unterhalb der Führungselemente des Andocktunnels positioniert sein, wenn das höhenverstellbare Andocksystem auf ein entsprechendes Niveau abgesenkt ist.
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Bei dem Ermitteln der Trajektorie für das Fahrzeug wird von einer Ausgangsstellung des Fahrzeugs ausgegangen. Die Ausgangsstellung des Fahrzeugs umfasst die Position von mindestens einem Referenzpunkt des Fahrzeugs sowie die Ausrichtung des Fahrzeugs bezüglich einer Referenzrichtung. Die Aufnahmestellung kann die Stellung des Fahrzeugs umfassen, in der dieses unter den austauschbaren Lastenträger positioniert ist. Insbesondere liegt die Aufnahmestellung dann vor, wenn das Andocksystem in den Andocktunnel einfahren kann und insbesondere durch Anheben des höhenverstellbaren Andocksystems die Einspurelemente des Andocksystems zwischen die Führungselemente des Andocktunnels bewegt werden können.
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Die Trajektorie für das Fahrzeug von der Ausgangsstellung zu der Aufnahmestellung bezieht sich auf die Bewegung mindestens eines Referenzpunkts des Fahrzeugs, sodass mithilfe der Trajektorie eine Bewegungssteuerung für das Fahrzeug vorgebbar ist. Bei dem Steuern des autonomen Betriebs des Fahrzeugs werden durch Vorgabe der Trajektorie Elemente des Fahrzeugs automatisiert angesteuert, so dass das Fahrzeug von der Ausgangsstellung zu der Aufnahmestellung bewegt wird. Dabei kann der autonome Betrieb des Fahrzeugs ausschließlich für das Aufnehmen des austauschbaren Lastenträgers eingesetzt werden. Alternativ kann der autonome Betrieb des Fahrzeugs für andere Betriebsweisen, insbesondere einen normalen Betrieb oder ein Umsetzen in einem vorbestimmten Bereich eingesetzt werden.
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Bei dem Ermitteln der Trajektorie wird diese so bestimmt, dass die Fahrt des Fahrzeugs zumindest beim Unterfahren des austauschbaren Lastenträgers von der Geradeausfahrt abweicht. Dabei bedeutet die Abweichung von einer Geradeausfahrt, dass ein Lenkwinkel an gelenkten Rädern des Fahrzeugs von 0 Grad abweicht. Insbesondere soll das Abweichen der Geradeausfahrt so verstanden werden, dass eine solche Abweichung des Lenkwinkels von einem Lenkwinkel von 0 Grad vorliegen soll, dass negative Effekte, die bei einem Lenkwinkel von 0 Grad vorliegen, mit einem verringerten Ausmaß oder nicht auftreten. Solche negativen Effekte können beispielsweise ein übermäßiges Spiel in der Mechanik eines Lenkungssystems oder Ähnliches umfassen.
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Bei dem Verfahren kann die Fahrt des Fahrzeugs beim Unterfahren des austauschbaren Lastenträgers eine Kurvenfahrt sein. Insbesondere soll ein Lenkwinkel während des Betriebs zum Unterfahren des Fahrzeugs unter den Lastenträger vorliegen, dessen Betrag größer als 0 Grad ist und somit als Kurvenfahrt zu verstehen ist.
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Bei dem Verfahren kann die Kurvenfahrt des Fahrzeugs beim Unterfahren des austauschbaren Lastenträgers entweder durchgehend eine Linkskurvenfahrt oder durchgehend eine Rechtskurvenfahrt darstellen. Insbesondere soll während des Unterfahrens des Fahrzeugs unter den austauschbaren Lastenträger ein Wechsel von einer Linkskurvenfahrt zu einer Rechtskurvenfahrt vermieden werden, so dass negative Effekte bei Vorliegen eines Lenkwinkels von 0 Grad vermindert werden können.
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Bei dem Verfahren kann die Trajektorie so bestimmt werden, dass bei der Fahrt des Fahrzeugs vor dem Unterfahren des austauschbaren Lastenträgers Anteile der Geradeausfahrt minimiert werden. Insbesondere soll die Fahrt möglichst wenige Anteile mit einem Lenkwinkel von 0 Grad aufweisen, bei dem negative Auswirkungen auf die Genauigkeit auf die Steuerung möglich sind. Ein Wechsel von einer Linkskurvenfahrt zu einer Rechtskurvenfahrt ist dabei unter gewissen Umständen nicht auszuschließen, wobei ein Lenkwinkel von 0 Grad kurzzeitig durchfahren wird. Hierbei soll die Fahrstrecke, mit der der Lenkwinkel von 0 Grad vorliegt, möglichst gering gehalten werden und die Trajektorie entsprechend bestimmt werden. Insbesondere ist beim Anfahren von der Ausgangsstellung des Fahrzeugs zu dem austauschbaren Lastenträger eine Fahrt entlang einer S-Kurve vorstellbar, bei der kurzzeitig ein Lenkwinkel von 0 Grad beim Wechseln von der Linkskurvenfahrt zu der Rechtskurvenfahrt vorliegt. Sofern Geradeausfahrten mit einem Lenkwinkel von 0 Grad aufgrund der Umgebungsbedingungen nicht auszuschließen ist, sind solche Fahrabschnitte hinzunehmen.
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Bei dem Verfahren kann die Trajektorie so ermittelt werden, dass die Längsachse des Fahrzeugs und die Längsachse des austauschbaren Lastenträgers bei Erreichen der Aufnahmestellung des Fahrzeugs unter dem austauschbaren Lastenträger im Wesentlichen parallel ausgerichtet sind. In der Situation, in der die Längsachse des Fahrzeugs und die Längsachse des austauschbaren Lastenträgers im Wesentlichen parallel ausgerichtet sind, können nach Erreichen der Aufnahmestellung die Einspurelemente des Andocksystems zwischen die Führungselemente des Andocktunnels eingefahren werden. Aufgrund der Abweichung der Fahrt des Fahrzeugs beim Unterfahren des Lastenträgers von einer Geradeausfahrt soll die Situation, in der die Längsachse des Fahrzeugs und die Längsachse des austauschbaren Lastenträgers parallel ausgerichtet sind, jedoch erst nach vollständigem Unterfahren erreicht werden. Jedoch ist es auch möglich, einen Abschnitt der Fahrt, insbesondere kurz vor dem Erreichen der Aufnahmestellung des Fahrzeugs, mit einer Geradeausfahrt durchzuführen.
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Bei dem Verfahren kann die Trajektorie so ermittelt werden, dass vor Erreichen der Aufnahmestellung des Fahrzeugs eine Winkelabweichung zwischen der Längsachse des Fahrzeugs und der Längsachse des austauschbaren Lastenträgers gestattet wird. Dabei kann die Winkelabweichung mit einem Ausmaß gestattet werden, dass das Andocksystem in lateraler Richtung des austauschbaren Lastenträgers zumindest abschnittsweise außerhalb des Andocktunnels gelegen ist. Dabei wird somit während des Unterfahrens des Fahrzeugs unter den austauschbaren Lastenträger gestattet, dass die Einspurelemente des Andocksystems in lateraler Richtung bezüglich der Längsachse des Lastenträgers außerhalb des Andocktunnels und insbesondere außerhalb der Führungselemente des Andocktunnels liegen. Bei Einrichtung eines Niveaus des Andocksystems können die Einspurelemente des Andocksystems ohne Weiteres unter den Führungselementen des Andocktunnels lateral aus dem Bereich des Andocktunnels heraus bewegt werden, ohne dass eine Wechselwirkung zwischen den Elementen des Andocksystems und den Führungselementen des Andocktunnels erfolgt.
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Bei dem Verfahren kann in einem weiteren Schritt ermittelt werden, ob das Fahrzeug die Aufnahmestellung erreicht hat. Wenn ermittelt wird, dass das Fahrzeug die Aufnahmestellung erreicht hat, kann das höhenverstellbare Andocksystem angehoben werden, so dass das Andocksystem von unten in den Andocktunnel des austauschbaren Lastenträgers einfährt. Bei der Ermittlung, ob das Fahrzeug die Aufnahmestellung erreicht hat, können verschiedene Mittel verwendet werden. Insbesondere können fahrzeugeigene Sensoren das Erreichen der Aufnahmestellung erfassen und ein entsprechendes Signal zur Verfügung stellen. Ferner ist es möglich, mithilfe von Positionsbestimmungssystemen die Position des Fahrzeugs in Relation zum austauschbaren Lastenträger zu bestimmen und gegebenenfalls zu bestätigen, dass das Fahrzeug die Aufnahmestellung erreicht hat. Ferner sind kameragestützte oder GPS-basierte Systeme möglich, bei denen ermittelt wird, ob das Fahrzeug die Aufnahmestellung erreicht hat.
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Wenn ermittelt wird, dass das Fahrzeug die Aufnahmestellung erreicht hat, können die Einspurelemente des Andocksystems ohne Weiteres von unten in den Andocktunnel eintreten, da dieser in der Aufnahmestellung des Fahrzeugs so oberhalb der Einspurelemente gelegen ist, dass die Führungselemente des Andocktunnels in lateraler Richtung außerhalb der Einspurelemente des Andocksystems liegen. Beim Anheben des höhenverstellbaren Andocksystems beispielsweise mithilfe von der Niveauregulierung des Fahrzeugs werden somit die unterhalb des Andocktunnels gelegenen Einspurelemente in dem Bereich zwischen den Führungselementen des Andocktunnels nach oben bewegt. Durch weitergehendes Anheben kann letztendlich der austauschbare Lastenträger von dem Fahrzeug aufgenommen werden. Weitere Maßnahmen zum Verriegeln des Lastenträgers an dem Fahrzeug und dergleichen sind möglich.
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Bei dem Verfahren können beim Ermitteln der Trajektorie im Voraus bestimmte Umfeldinformationen einschließlich der Stellung von Stützelementen des austauschbaren Lastenträgers berücksichtigt werden. Zusätzlich zu möglichen Hindernissen in dem Bereich zwischen dem Fahrzeug an der Ausgangsstellung und dem austauschbaren Lastenträger an der Aufnahmestellung sind die Stützelemente des austauschbaren Lastenträgers zu berücksichtigen. Die Stützelemente des austauschbaren Lastenträgers sind regelmäßig dazu vorgesehen, den Lastenträger mit einem vorbestimmten Niveau an der Fahrbahnfläche abzustützen. Dabei können die Stützelemente eine Stützweite aufweisen, die größer als die Breite des Lastenträgers ist. Die Umfeldinformationen können im Voraus durch Bereitstellung von entsprechenden Daten verfügbar gemacht werden. Alternativ können die Umfeldinformationen durch bildgebende Verfahren oder Ähnliches erfasst und zur Verfügung gestellt werden.
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Ein Steuerungssystem für ein Fahrzeug zum Steuern eines autonomen Aufnehmens eines austauschbaren Lastenträgers durch das Fahrzeug ist mit einer Steuerungseinrichtung zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs versehen. Die Steuerungseinrichtung zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs kann kommunikationsfähig mit einer Hauptsteuerungseinrichtung des Fahrzeugs verbunden sein. Ferner ist die Steuerungseinrichtung zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs zum Ausführen des Verfahrens gemäß der vorstehenden Beschreibung eingerichtet. Dabei kann die Hauptsteuerungseinrichtung für die Steuerung und den Betrieb von Antriebselementen des Fahrzeugs vorgesehen sein. Die Steuerungseinrichtung zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs kann dabei an dem Fahrzeug vorgesehen sein. Ferner kann die Steuerungseinrichtung zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs eine externe Systemkomponente aufweisen, die kommunikationsfähig mit der am Fahrzeug vorgesehenen Systemkomponente der Steuerungseinrichtung zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs eingerichtet ist.
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Figurenliste
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- 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Fahrzeug und einen austauschbaren Lastenträger zum Erläutern des der Erfindung zugrunde liegenden Konzepts; und
- 2 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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In 1 ist ein Fahrzeug 1 in einer vorbestimmten Stellung relativ zu einem austauschbaren Lastenträger 2 gezeigt. Dabei ist das Fahrzeug 1 mit einem Andocksystem 3a, 3b, 3c, 3d ausgestattet, das mit einem Andocktunnel 4 des austauschbaren Lastenträgers 2 zusammenwirken kann, um eine korrekte Ausrichtung des austauschbaren Lastenträgers 2 bei der Aufnahme durch das Fahrzeug 1 zu gewährleisten.
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Das Fahrzeug 1 weist als Andocksystem hierzu in der vorliegenden Ausführungsform Einspurrollen 3a, 3b, 3c, 3d auf. Dabei ist ein erstes Paar Einspurrollen 3a, 3b am hinteren Abschnitt des Fahrzeugs 1 vorgesehen, wohingegen ein zweites Paar Einspurrollen 3c, 3d am vorderen Abschnitt des Fahrzeugs 1 vorgesehen ist. Ferner weist das Fahrzeug ein (nicht gezeigtes) System zum Regulieren eines Niveaus eines Rahmens des Fahrzeugs relativ zur Fahrbahnoberfläche auf. Mit diesem System, das als Niveauregulierung ausgestaltet ist, kann das Fahrzeug 1 somit abgesenkt oder angehoben werden. Außerdem weist das Fahrzeug eine fahrzeuggebundene Steuerungseinrichtung 5 zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs und eine Hauptsteuerungseinrichtung 8 auf. Die Steuerungseinrichtung 5 zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs ist dabei kommunikationsfähig mit der Hauptsteuerungseinrichtung 8 des Fahrzeugs verbunden. Die fahrzeuggebundene Steuerungseinrichtung 5 zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs führt ein vorbestimmtes Steuerungsprogramm aus, mit dem mithilfe von zugeführten Informationen ein autonomer Betrieb des Fahrzeugs 1 ermöglicht wird. Diese Informationen umfassen zumindest Angaben zur Position des Fahrzeugs 1 in Relation zu einer Position des austauschbaren Lastenträgers 2. Die fahrzeuggebundene Steuerungseinrichtung 5 zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs 1 kommuniziert ferner mit einer externen Steuerungseinrichtung 6 zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs, die außerhalb des Fahrzeugs 1 angeordnet ist. Von der externen Steuerungseinrichtung 6 zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs können Steuerbefehle an die fahrzeuggebundene Steuerungseinrichtung 5 zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs 1 abgegeben werden.
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Der austauschbare Lastenträger ist in 1 in einer abgestellten Situation dargestellt. Der austauschbare Lastenträger 2 weist hierzu Stützelemente 9 auf, mit denen der austauschbare Lastenträger 2 mit einem vorbestimmten Abstand zur Fahrbahnoberfläche abgestützt wird. Die Stützelemente 9 kragen dabei über die maximale Breite des austauschbaren Lastenträgers 2 hinaus. Somit ist die Stützbreite der Stützelemente 9 breiter als die eigentliche Breite des austauschbaren Lastenträgers 2 ausgestaltet.
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Der austauschbare Lastenträger 2 weist ferner einen Andocktunnel 4 auf. Der Andocktunnel 4 weist in der vorliegenden Ausführungsform zwei Führungselemente 4a, 4b auf, die in Längsrichtung des austauschbaren Lastenträgers 2 parallel beabstandet sind. Die Führungselemente 4a, 4b des Andocktunnels 4 sind als Führungsschienen ausgebildet, die symmetrisch von einer Längsachse L2 des Lastenträgers 2 beabstandet sind. Die Führungsschienen sind an einer unteren Fläche des austauschbaren Lastenträgers 2 angebracht und der Andocktunnel 4 ist somit nach unten offen.
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In der in 1 gezeigten Situation ragen somit die den Andocktunnel 4 bildenden Führungsschienen nach unten von der unteren Fläche des austauschbaren Lastenträgers 2 vor, sodass sich zwischen der Fahrbahnfläche, an der der austauschbare Lastenträger 2 abgestützt ist, und den tiefsten Abschnitten der den Andocktunnel 4 bildenden Führungsschienen ein vorbestimmter Abstand ergibt.
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Im Folgenden wird das Verfahren zum autonomen Aufnehmen eines austauschbaren Lastenträgers anhand des schematischen Ablaufdiagramms von 2 erläutert. Das Verfahren zum autonomen Aufnehmen des austauschbaren Lastenträgers wird in der fahrzeuggebundenen Steuerungseinrichtung 5 zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs ausgeführt. Dabei erzeugt die fahrzeuggebundene Steuerungseinrichtung 5 zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs Steuersignale, die an die Hauptsteuerungseinrichtung 8 des Fahrzeugs 1 weitergegeben werden, so dass das Fahrzeug 1 gemäß den berechneten Vorgaben gesteuert wird. In dem in 1 gezeigten Verfahren wird bei Start eine Anweisung an die fahrzeuggebundene Steuerungseinrichtung 5 zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs abgegeben, das autonome Aufnehmen des austauschbaren Lastenträgers 2 einzuleiten.
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Nach dem START wird in Schritt S1 wird die Ausgangsstellung des Fahrzeugs 1 bestimmt. Dazu wird in der vorliegenden Ausführungsform ein GPS-basiertes System verwendet, mit dem die Ausgangsstellung des Fahrzeugs 1 relativ zu einem Referenzkoordinatensystem bestimmt werden kann. Die Ausgangsstellung, die im Schritt S1 bestimmt wird, umfasst ferner die relative Position und Ausrichtung des Fahrzeugs 1 bezüglich der Position des austauschbaren Lastenträgers 2. Die Position des austauschbaren Lastenträgers 2 wird in der vorliegenden Ausführungsform aus Informationen ermittelt, die in einem Speichersystem im Voraus abgelegt werden. Diese Informationen können sich aus einem vorhergehenden Abstellvorgang des austauschbaren Lastenträgers 2 ergeben. Alternativ kann auch für den austauschbaren Lastenträger 2 das GPS-basierte System verwendet werden, wobei hierzu besondere Vorkehrungen erforderlich sind.
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In Schritt S2 wird durch die Niveauregulierung des Fahrzeugs 1 das Niveau des Andocksystems, insbesondere der Einspurrollen 3a, 3b, 3c, 3d abgesenkt. Dabei wird die Absenkung derart vorgenommen, dass die oberen Abschnitte des Andocksystems sich auf einem Niveau relativ zur Fahrbahnoberfläche befinden, das niedriger als das Niveau der untersten Abschnitte der den Andocktunnel 4 bildenden Führungselemente 4a, 4b des austauschbaren Lastenträgers 2 relativ zur Fahrbahnoberfläche ist. Hierzu sind entsprechende Erfassungseinrichtungen vorgesehen. Insbesondere werden Sensorsysteme zur Bestimmung des Niveaus des Andocksystems eingesetzt, die an der Niveauregulierung des Fahrzeugs 1 vorhanden sind.
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In Schritt S3 wird eine Trajektorie (T) ermittelt, die ihren Ausgangspunkt an einem vorbestimmten Referenzpunkt (P) des Fahrzeugs hat. Der Endpunkt (P1) der in Schritt S3 ermittelten Trajektorie (T) befindet sich an einer Position, bei der das Fahrzeug 1 sich unterhalb des austauschbaren Lastenträgers 2 derart befindet, dass das Fahrzeug 1 den austauschbaren Lastenträger 2 aufnehmen kann. In dieser Situation entspricht die Referenzposition (P) der Endposition (P1). Bei dem Ermitteln der Trajektorie (T) in Schritt S3 wird neben dem Referenzpunkt (P) am Fahrzeug auch die räumliche Ausrichtung des Fahrzeugs 1, insbesondere ein Ausrichtungswinkel bezüglich des Referenzkoordinatensystems berücksichtigt.
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Erfindungsgemäß wird die Trajektorie T so bestimmt, dass das Fahrzeug 1 ausgehend von der Ausgangsstellung zu einer Aufnahmestellung bewegt werden kann, wobei die Aufnahmestellung diejenige Stellung des Fahrzeugs 1 ist, in der die das Andocksystem bildenden Einspurrollen 3a, 3b, 3c, 3d sich unterhalb des Andocktunnels 4 befinden. Ferner sind in der Aufnahmestellung des Fahrzeugs 1 die Längsachse L1 des Fahrzeugs und die Längsachse L2 des austauschbaren Lastenträgers im Wesentlichen deckungsgleich. In Schritt S4 wird das Fahrzeug 1 so gesteuert, dass es sich entlang der ermittelten Trajektorie T von der Ausgangsstellung zu der Aufnahmestellung bewegt. Danach endet das Verfahren bei ENDE.
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In diesem Zustand, in dem das Fahrzeug 1 die Aufnahmestellung erreicht hat, kann das Fahrzeug 1 über die Niveauregulierung angehoben werden, so dass die das Andocksystem bildenden Einspurrollen 3a, 3b, 3c, 3d in den Andocktunnel 4 zwischen die Führungsschienen eintreten können. Zusätzlich kann das Fahrzeug 1 in der Aufnahmestellung weiter über die Niveauregulierung angehoben werden, so dass das Aufnehmen des austauschbaren Lastenträgers 2 abgeschlossen werden kann.
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In der vorliegenden Ausführungsform gilt besonderes Augenmerk der Ermittlung der Trajektorie T zur Bewegung des Fahrzeugs 1 von der Ausgangsstellung zu der Aufnahmestellung. Üblicherweise wird beim Aufnehmen eines austauschbaren Lastenträgers 2 mit der in 1 gezeigten Ausgestaltung das Fahrzeug 1 in Längsrichtung ausgerichtet vor den austauschbaren Lastenträger 2 gefahren wird und wird dann das Andocksystem in einer Geradeausfahrt rückwärts in den Andocktunnel 4 eingespurt. Dagegen wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine vollkommen davon abweichende Trajektorie T verwendet. Wie in 1 gezeigt ist, ist die Trajektorie T vom Referenzpunkt P des Fahrzeugs ausgehend mit einer gestrichelten Linie dargestellt. Die gestrichelte Linie stellt somit den Verlauf der Bewegung des Fahrzeugs am Referenzpunkt P dar. Diese Trajektorie T ist durchgehend gekrümmt, was bedeutet, dass die Fahrt des Fahrzeugs 1 von der Ausgangsstellung zu der Aufnahmestellung durchgehend eine Kurvenfahrt darstellt. Dabei ist zu beachten, dass bei der vorliegenden Erfindung die Trajektorie T so ermittelt wird, dass die das Andocksystem bildenden Einspurrollen 3a, 3b, 3c, 3d während der Fahrt des Fahrzeugs 1 von der Ausgangsstellung zu der Aufnahmestellung die Führungsschienen des Andocktunnels 4 schneiden. Hierzu wird in Schritt S2 das Fahrzeug 1 und somit das Andocksystem so weit abgesenkt, dass eine Wechselwirkung zwischen den das Andocksystem bildenden Einspurrollen und den den Andocktunnel 4 bildenden Führungsschienen nicht erfolgt.
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Bei dem Ermitteln der Trajektorie T wird ferner die Ausgestaltung von Stützelementen 9 an dem austauschbaren Lastenträger 2 berücksichtigt. Die Stützelemente 9 kragen, wie bereits oben erläutert wurde, in lateraler Richtung aus dem austauschbaren Lastenträger 2 aus, so dass die Stützbreite der Stützelemente 9 breiter ist als die Breite des eigentlichen austauschbaren Lastenträgers 2. Diese Konfiguration ermöglicht die Kurvenfahrt des Fahrzeugs 1 beim Aufnehmen des austauschbaren Lastenträgers auch während eines Abschnitts der Fahrt, in dem das Fahrzeug 1 sich unter dem austauschbaren Lastenträger 2 befindet.
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Im Folgenden werden die Vorteile der vorliegenden Erfindung erläutert. Bei Fahrzeugen, die mit einer Steuerungseinrichtung zum autonomen Betrieb ausgestattet sind, werden Aktuatoren des Fahrzeugs durch die Steuerungseinrichtung angesteuert. Durch die Erfassung der Bewegungsdynamik des Fahrzeugs wird insbesondere eine Regelung des Lenkwinkels vorgenommen, so dass das Fahrzeug entlang der vorbestimmten Trajektorie bewegt wird.
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Bei Fahrzeugen, die mit lenkbaren Rädern versehen sind, ergibt sich regelmäßig ein Spiel in den mechanischen Übertragungselementen zwischen einem Aktuator des Lenkungssystems und den lenkbaren Rädern. Dieses Spiel ist bei einem Lenkwinkel von 0 Grad, das heißt bei einer Geradeausfahrt, am größten. Somit ist insbesondere bei einer Geradeausfahrt die Regelung des Lenkwinkels besonders schwierig und unter Umständen sind deutliche Regelabweichungen unvermeidbar. Da insbesondere beim geradlinigen Einspuren des Fahrzeugs 1 unter den austauschbaren Lastenträger 2 eine äußerst genaue Geradeausfahrt eingehalten werden muss, ist das Problem der Regelungsabweichungen bei der bisherigen Vorgehensweise besonders relevant.
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Während einer Kurvenfahrt weicht jedoch der Lenkwinkel von 0 Grad ab und ist dann aufgrund der wirkenden Kräfte das Spiel zwischen den lenkbaren Rädern und dem Aktuator des Lenkungssystems minimal. Zusätzlich ist die Regelung während einer Kurvenfahrt aufgrund der regelungstechnischen Zusammenhänge hinsichtlich der Rückkopplung von Abweichungen genauer als bei einer Geradeausfahrt.
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Somit verfolgt die vorliegende Erfindung das Konzept, das Fahrzeug 1 nicht in einer Geradeausfahrt unter den austauschbaren Lastenträger 2 einzufahren, sondern hierzu eine Kurvenfahrt zu verwenden. Zu diesem Zweck umfasst das Verfahren das Absenken des höhenverstellbaren Andocksystems des Fahrzeugs 1, so dass die Einspurrollen, die das Andocksystem des Fahrzeugs bilden, unter den Führungsschienen, die den Andocktunnel 4 bilden, hindurch bewegt werden können.
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In dieser Ausführungsform wird insbesondere die Fahrt des Fahrzeugs 1 berücksichtigt, wenn das Fahrzeug 1 sich unterhalb des austauschbaren Lastenträgers 2 befindet. Bei dieser Ausführungsform wird somit während der gesamten Fahrt des Fahrzeugs 1 unterhalb des austauschbaren Lastenträgers 2 eine Kurvenfahrt des Fahrzeugs bewirkt.
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In einer abgewandelten Ausführungsform ist zumindest in einem Abschnitt, der im Bereich kurz vor dem Erreichen der Aufnahmeposition liegt, eine Geradeausfahrt vorgesehen, da dann das Fahrzeug 1 mit ausreichender Genauigkeit unter dem austauschbaren Lastenträger 2 positioniert ist.
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Ferner wird in der vorliegenden Ausführungsform das Fahrzeug 1 auch außerhalb des austauschbaren Lastenträgers 2 in einer Kurvenfahrt gesteuert und wird die Trajektorie entsprechend ausgewählt. In Abhängigkeit von der Ausgangsstellung des Fahrzeugs 1 relativ zur Stellung des austauschbaren Lastenträgers 2 kann es erforderlich sein, die Trajektorie T so zu ermitteln, dass eine S-Kurve von dem Fahrzeug durchlaufen wird. In diesem Fall wird somit von einer Rückwärtsfahrt mit einer Linkskurve begonnen und wird sodann über den Eingriff in den Lenkwinkel auf eine Rechtskurve übergegangen oder es wird mit einer Linkskurve begonnen und sodann über den Eingriff in den Lenkwinkel auf eine Rechtskurve übergegangen. Dabei wird der Lenkwinkel von 0 Grad durchfahren. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform soll die Trajektorie T somit so bestimmt werden, dass die Anteile einer Geradeausfahrt, insbesondere im Bereich eines Lenkwinkels von 0 Grad, minimiert sind. Somit lässt sich insgesamt die autonome Steuerung des Fahrzeugs 1 optimieren.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden Einspurrollen für das Andocksystem verwendet und sind Führungsschienen an dem Andocktunnel 4 vorgesehen. In einer abgewandelten Ausführungsform werden anstelle der Einspurrollen Leitbleche verwendet.
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In einer abgewandelten Ausführungsform können Sensorsysteme vorgesehen sein, die das Erreichen der Aufnahmeposition des Fahrzeugs 1 unter dem austauschbaren Lastenträger 2 erfassen können. Diese Sensorsysteme können bildgebende Sensoren, Lasersensoren, oder andere Sensoren sowie ein GPS-basiertes System umfassen. Wenn erfasst wird, dass die Aufnahmeposition des Fahrzeugs 1 erreicht ist, wird in der vorliegenden Ausführungsform durch die Niveauregulierung des Fahrzeugs 1 das höhenverstellbare Andocksystem angehoben, so dass der Aufnahmevorgang automatisiert abgeschlossen werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Lastenträger
- 3a, 3b, 3c, 3d
- Andocksystem
- 4
- Andocktunnel
- 4a, 4b
- Führungselemente
- 5
- (fahrzeuggebundene) Steuerungseinrichtung
- 6
- (externe) Steuerungseinrichtung
- 7
- Stützelemente
- 8
- Hauptsteuerungseinrichtung des Fahrzeugs
- T
- Trajektorie
- L1
- Längsachse des Fahrzeugs
- L2
- Längsachse des Lastenträgers
- P
- Referenzpunkt
- P1
- Endpunkt
- S1
- Bestimmen der Ausgangsstellung
- S2
- Absenken des höhenverstellbaren Andocksystems
- S3
- Ermitteln einer Trajektorie
- S4
- Steuern eines autonomen Betriebs
- S5
- Ermitteln, ob die Aufnahmestellung erreicht ist
- S6
- Anheben des höhenverstellbaren Andocksystems
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009028261 A1 [0002]
