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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum mindestens teilautonomen Transportieren eines Gegenstandes, wie beispielsweise eines Pakets, zu einem Zielort durch ein Fahrzeug.
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Auch betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrunterstützungssystem, das eine Einrichtung zum Ausführen der Schritte des Verfahrens aufweist.
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Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit dem Fahrunterstützung ssystem.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm mit Anweisungen, die, wenn das Programm durch einen Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen, die Schritte des Verfahrens auszuführen.
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Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Datenträgersignal, das das Computerprogramm überträgt.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein computerlesbares Medium mit Anweisungen, die, wenn sie durch einen Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen, die Schritte des Verfahrens auszuführen.
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Der Warentransport ist für die Wirtschaft von wesentlicher Bedeutung. Er steht mit Frachtverkehr in Beziehung und erfordert einen hohen Aufwand an Planung, Organisation, Sorgfalt, Qualitätsbewusstsein und verantwortungsvollem Handeln. Typische zu transportierende Waren sind Lebensmittel, Möbel, Kleidung, lebende Güter und sogar Gefahrengüter. Für alle Waren gilt, dass sie unbeschädigt und so schnell und kostengünstig wie möglich am Zielort ankommen sollen. Hierbei spielen die Transportfahrzeuge als Transportbehälter eine wichtige Rolle.
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Der Warentransport erfolgt sowohl über geringe Entfernungen vom Hersteller zum Verkäufer oder direkt zum Kunden als auch über eine ausgeklügelte Kette von Zwischenlieferanten. Innerhalb eines Landes können die Strecken in der Regel mit Lastkraftwagen, Güterzügen oder Lieferwagen oder sogar mit unbemannten Luftfahrzeugen zurückgelegt werden, wohingegen grenzüberschreitende Transporte häufig andere Logistikfahrzeuge wie Schiffe und Flugzeuge beinhalten. Die Verpackung der Waren ist sehr wichtig, da eine zum Verpacken verwendete Transportbox vor Temperaturen, Witterungseinflüssen, ruckartigen Bewegungen des Transportfahrzeugs und allen anderen äußeren Einflüssen schützen sollte. In vielen Fällen ist es notwendig, dass die Waren mit einem Isoliermaterial oder einer Schutzhülle versehen sind. Je nach Art der Ware können Kühlboxen mit Eis, Wärmeboxen mit Isolationsmaterial oder Transportboxen verwendet werden, die mit Styropor, Baumwolle, Schaumstoff, Papier und/oder ähnlichen Materialien gefüllt sind.
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Weiterhin ist es bekannt, Fahrzeuge für den autonomen oder mindestens teilautonomen Transport eines Gegenstands zu einem Zielort einzusetzen. Solche Fahrzeuge für den autonomen oder mindestens teilautonomen Verkehr sind häufig als Kleinlastwagen oder Kommissionierwagen konstruiert. Bei der letztgenannten Variante handelt es sich häufig um einen automatisierten Roboterrollwagen, der einem Lagermitarbeiter beim sogenannten „Kommissionieren“, einem gezielten Kommissionieren von Gegenständen basierend auf einem Kundenauftrag in einem Lager oder Logistikzentrum folgt, so dass der Lagermitarbeiter die ausgewählten Gegenstände im Kommissionierwagen ablegt. Sobald alle Artikel kommissioniert sind oder der Kommissionierwagen gefüllt ist, schickt der Lagermitarbeiter den beladenen Kommissionierwagen zu einer Entladestation, die den Kommissionierwagen ohne weiteres manuelles Eingreifen selbständig und automatisch steuert. Damit der Kommissionierwagen sich in einem Logistikzentrum autonom bewegen kann, weist er typischerweise mehrere Sensoren auf, wobei der Kommissionierwagen basierend auf den Sensoren die Richtung und Orientierung im Logistikzentrum findet. Besonders zerbrechliche Waren können dennoch beschädigt werden, weil die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu hoch oder ein Bremsvorgang zu hart ist. Während dies für schwere und robuste Gegenstände möglicherweise kein Problem darstellt, können Verpackungen, die nur einen leichten Gegenstand enthalten, reißen und beschädigt werden.
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Insbesondere bei Verwendung eines autonomen Fahrzeugs erfordert der Warentransport Sicherheitsvorkehrungen, um die Unversehrtheit der innerhalb des Speicherbereichs des Fahrzeugs transportierten Waren sicherzustellen. Jedes beschädigte Produkt oder auch nur ein beschädigter Karton einer Transportbox kann für das Frachtunternehmer oder das Lieferunternehmen zusätzliche Kosten verursachen.
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Die
CN 207387683 U offenbart eine schwingungsdämpfende Halterung für einen Lebensmittellieferroboter, der einen Roboter und eine Basis aufweist. Ein Roboterboden ist mit mehreren Führungswellen ausgestattet, und eine Abdeckung ist mit einer Feder auf der Führungswelle ausgestattet. Darüber hinaus ist der Roboterboden mit einem Stützkissen zur Stoßdämpfung des Roboters versehen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, ein Fahrunterstützungssystem, ein Fahrzeug, ein Computerprogramm, ein Datenträgersignal und ein computerlesbares Medium für mindestens teilautonomes Transportieren eines Gegenstands, beispielsweise eines Pakets, zu einem Zielort anzugeben, wobei der Gegenstand auf eine sichere Weise transportiert wird, um Schäden zu vermeiden, die durch den Transport des Gegenstands verursacht werden.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Daher ist durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum mindestens teilautonomen Transportieren eines Gegenstands zu einem Zielort durch ein Fahrzeug angegeben, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
- - Laden mindestens eines Gegenstands in einen Ladebereich des Fahrzeugs und Sammeln von Gegenstandeigenschaftsdaten, die mit mindestens einer Eigenschaft des Gegenstands in Beziehung stehen;
- - Bestimmen mindestens einer Fahrregel basierend auf den Gegenstandeigenschaftsdaten;
- - Starten des Fahrvorgangs des Fahrzeugs; und
- - Befolgen der Fahrregel während der Fahrt.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff „mindestens teilautonom“, dass das Fahrzeug zumindest einige Fahrmerkmale bereitstellt, gemäß denen kein Mensch als Fahrer erforderlich ist. Im Fall entsprechender Assistenzsysteme für den Fahrer trifft der Begriff „teilautonom“ für das Fahrzeug zu. Der Begriff „mindestens teilautonom“ umfasst jedoch auch Fahrzeuge, die vollständig autonom betreibbar sind.
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Daher ist ein solches Fahrzeug beispielsweise unabhängig von manuellen Interaktionen in der Lage, den Gegenstand von einem Startort zu einem Zielort zu transportieren, eine vorgegebene Entfernung zu einem Zielort zurückzulegen und/oder die Route unabhängig zu bestimmen. Das Fahrzeug kann eine Einrichtung zum manuellen Navigieren entlang der Route aufweisen, kann aber auch als ein automatisierter Roboterrollwagen ohne Kabine konfiguriert sein.
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Für die vorliegende Erfindung bezieht sich der Begriff „Fahrregel“ auf das Bereitstellen mindestens eines Parameters des tatsächlichen Fahrvorgangs des Fahrzeugs, d.h. für die Bewegung des Fahrzeugs. Solche Parameter der Bewegung des Fahrzeugs sind unter anderem die Geschwindigkeit, die Beschleunigung, die Verzögerung, der Lenkwinkel, die Änderung des Lenkwinkels, die Dämpfung des Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug mit einem einstellbaren Dämpfungssystem ausgestattet ist, und dergleichen. Ferner kann sich der Begriff „Fahrregel“ auch auf das Verhalten des Fahrzeugs in Bezug auf seine Umgebung beziehen, insbesondere in Bezug auf Fahrzeuge, die sich in der Umgebung befinden, z.B. in Bezug auf eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und den Fahrzeugen in der Umgebung, den Abstand zwischen dem Fahrzeug und den Fahrzeugen in der Umgebung und dergleichen. Alles in allem bezieht sich „Fahrregel“ auf alle Bestimmungen für alle derartigen Fahrparameter, die den Zustand des im Ladebereich des Fahrzeugs geladenen Gegenstandes hinsichtlich einer möglichen Beschädigung des Gegenstandes aufgrund von Kräften beeinflussen können, die aufgrund der Bewegung des Fahrzeugs auf den Gegenstand einwirken könnten.
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Daher ist es ein wichtiger Aspekt der Erfindung, dass das Fahrverhalten, das durch die Fahrregel bestimmt ist, auf der Eigenschaft des Gegenstands basiert. Auf diese Weise kann der Fahrstil des Fahrzeugs an die jeweiligen Anforderungen für jeden Gegenstand angepasst werden, was bedeutet, dass zerbrechlichere Gegenstände in einer ruhigeren Fahrt transportiert werden können, während sehr schwere Gegenstände durch Bereitstellen eines höheren Drehmoments für den Antrieb eines Fahrzeugs transportiert werden können, wie weiter unten näher ausgeführt wird.
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Im Allgemeinen kann die Eigenschaft des Gegenstands durch verschiedene Merkmale des Gegenstands gegeben sein. Erfindungsgemäß beinhaltet die Eigenschaft des Gegenstands jedoch mindestens einen Parameter unter dem Gewicht, der Höhe, der Breite, der Form, der Größe und der Zerbrechlichkeit des Gegenstands. Insbesondere kann die Zerbrechlichkeit durch eine von mehreren Zerbrechlichkeitsklassen angegeben werden, z.B. Zerbrechlichkeitsklassen 1, 2 und 3, wobei die Zerbrechlichkeitsklasse 1 einen weniger zerbrechlichen Gegenstand als die Zerbrechlichkeitsklasse 2 usw. bedeutet. Auf diese Weise kann im Allgemeinen jede Eigenschaft des Gegenstands berücksichtigt werden, die einen Einfluss auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs haben sollte.
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Im Allgemeinen kann das Fahrverhalten des Fahrzeugs auf verschiedene Weisen gesteuert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren dabei die folgenden Verfahrensschritte auf:
- - Bestimmen eines maximalen Beschleunigungswerts und eines maximalen Verzögerungswerts des Fahrzeugs basierend auf gesammelten Gegenstandeigenschaftsdaten als die Fahrregel;
- - Befolgen der Fahrregel während der Fahrt durch Anpassen der maximalen Beschleunigung und Verzögerung des Fahrzeugs an den bestimmten maximalen Beschleunigungswert bzw. den bestimmten maximalen Verzögerungswert während der Fahrt.
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Durch derartiges Steuern der Beschleunigung und Verzögerung des Fahrzeugs können auf den Gegenstand einwirkende Kräfte auf einem akzeptablen Niveau gehalten werden, was bedeutet, dass keine Beschädigung des Gegenstands zu erwarten ist.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beziehen sich die Begriffe „maximaler Beschleunigungswert“, „maximaler Verzögerungswert“, „maximale Beschleunigung“ und „maximale Verzögerung“ auf solche Beschleunigungen und Verzögerungen des Fahrzeugs, die sich aus einer Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit, einer Verminderung der Fahrgeschwindigkeit, insbesondere durch Bremsen oder Lenken, ergeben, d.h. aus einer Richtungsänderung des Fahrzeugs, ergeben, die zu Querbeschleunigungen oder sogar zu Horizontalbeschleunigungen im Fall eines fliegenden Fahrzeugs führen.
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Es kann bereits ausreichen, diese Beschleunigungen und Verzögerungen des Fahrzeugs auf einem akzeptablen Niveau zu halten, um Schäden am Gegenstand zu vermeiden. Darüber hinaus weist das Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung jedoch die folgenden Verfahrensschritte auf:
- - Erfassen der Bewegung des Gegenstands während der Fahrt;
- - Vermindern des bestimmten maximalen Beschleunigungswerts bzw. des bestimmten maximalen Verzögerungswerts, wenn eine Bewegung des Gegenstands erfasst wird, die einen vordefinierten Bewegungsschwellenwert überschreitet. Vorzugsweise ist der vordefinierte Bewegungsschwellenwert ein höherer Wert für einen weniger zerbrechlichen Gegenstand und ein kleinerer Wert für einen zerbrechlicheren Gegenstand. Diese Ausführungsform macht das Verfahren noch sicherer, da die tatsächliche Bewegung des Gegenstands überwacht wird und der bestimmte maximale Beschleunigungswert bzw. der bestimmte maximale Verzögerungswert sogar vermindert werden können, wenn eine nicht akzeptable Bewegung des Gegenstands erfasst wird.
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Obgleich die Bewegung des Gegenstands auf verschiedene Weisen erfasst werden kann, wird die Bewegung des Gegenstands vorzugsweise durch eine optische Kamera und/oder einen LIDAR-Sensor erfasst. Das Erfassen der Bewegung von Gegenständen durch eine optische Kamera oder einen LIDAR-Sensor hat sich als sehr genau und zuverlässig erwiesen.
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Die Gegenstandeigenschaftsdaten können auf verschiedene Weisen gesammelt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden für den Schritt zum Sammeln von Gegenstandeigenschaftsdaten, die mit mindestens einer Eigenschaft des Gegenstands in Beziehung stehen, die Gegenstandeigenschaftsdaten von Information empfangen, die durch den Gegenstand selbst getragen und/oder über eine Benutzerschnittstelle und/oder von einer Datenbank übertragen wird. Vorzugsweise kann durch den Gegenstand selbst getragene Information Strichcode- und/oder RFID-Information sein. Dies macht das Sammeln der Gegenstandeigenschaftsdaten sehr einfach, da auf diese Weise der Gegenstand nur mit einem entsprechenden Strichcode- oder RFID-Scanner gescannt werden muss, wenn er in das Fahrzeug geladen wird.
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Ein mindestens teilautonom fahrendes Auto wird typischerweise durch einen Antrieb wie beispielsweise einen Elektromotor oder einen Verbrennungsmotor angetrieben. In dieser Hinsicht weist das Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die folgenden Verfahrensschritte auf:
- - Bestimmen eines Startdrehmomentwertes für den Fahrzeugantrieb auf der Grundlage gesammelter Gegenstandeigenschaftsdaten, vorzugsweise basierend auf dem Gewicht des Gegenstands, als Fahrregel;
- - Befolgen der Fahrregel während der Fahrt durch Steuern des Drehmoments des Fahrzeugantriebs gemäß dem bestimmten Startdrehmomentwert beim Start. Auf diese Weise können insbesondere bei sehr schweren Gegenständen die Fahreigenschaften des Fahrzeugs gemäß den Eigenschaften des Gegenstands geeignet an die Erfordernisse angepasst werden.
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Das Fahrverhalten des Fahrzeugs kann jedoch auch auf andere Weise beeinflusst werden. Beispielsweise weist das Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die folgenden Verfahrensschritte auf:
- - Bestimmen eines Fahrzeugsicherheitsabstandswerts zu einem vorausfahrenden Fahrzeug basierend auf den Gegenstandeigenschaftsdaten, vorzugsweise auf dem Gewicht des Gegenstands, als Fahrregel;
- - Befolgen der Fahrregeln während der Fahrt durch Steuern des Fahrzeugsicherheitsabstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug gemäß dem bestimmten Sicherheitsabstandswert.
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Auf diese Weise wird die Verkehrssicherheit erhöht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet die Steuereinheit eine Softwareanwendung zum Verarbeiten und Analysieren der empfangenen Daten und zum Berechnen von Steuerbefehlen für das Fahrzeug.
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Vorzugsweise weist die Softwareanwendung Algorithmen auf, die künstliche Intelligenzmodelle wie künstliche neuronale Netze, Klassifizierung, Verhaltensmodellierung und Data Mining verwenden.
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Vorzugsweise wird mindestens ein Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens im Fahrzeug ausgeführt.
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Durch die vorliegende Erfindung ist auch ein Fahrunterstützungssystem angegeben, das eine Einrichtung zum Ausführen der Schritte des Verfahrens aufweist. Das Fahrunterstützungssystem weist vorzugsweise ein Fahrunterstützungssystem zum Unterstützen von mindestens teilautonomem Fahren jeweiliger Fahrzeuge und/oder ein Fahrerassistenzsystem zum Unterstützen eines Fahrers des Fahrzeugs in unterschiedlichen Fahrsituationen auf.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Fahrunterstützungssystem mindestens eine Steuereinheit, einen oder mehrere Sensoren und mindestens eine Benutzerschnittstelle auf.
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Vorzugsweise weist die Steuereinheit mindestens einen Prozessor und mindestens ein Speichermodul auf und ist mit einer Datenbank verbunden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit dem Fahrunterstützungssystem. Vorzugsweise ist das Fahrzeug ein Ego-Fahrzeug eines Fahrers.
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Durch die vorliegende Erfindung ist auch ein Computerprogramm angegeben, das Anweisungen enthält, die, wenn das Programm durch einen Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen, die Schritte des Verfahrens auszuführen. Ein Computerprogramm ist eine Sammlung von Anweisungen zum Ausführen einer bestimmten Aufgabe, die zum Lösen einer bestimmten Klasse von Problemen konzipiert ist. Die Anweisungen eines Programms sind dafür konzipiert, durch einen Computer ausgeführt zu werden, wobei es erforderlich ist, dass ein Computer Programme ausführen kann, damit er funktioniert.
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Durch die vorliegende Erfindung ist auch ein Datenträgersignal angegeben, das das Computerprogramm überträgt.
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Durch die vorliegende Erfindung ist auch ein computerlesbares Medium angegeben, das Anweisungen enthält, die, wenn sie durch einen Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen, die Schritte des Verfahrens auszuführen.
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Grundidee der Erfindung ist es, mögliche Beschädigungen an Gegenständen und Waren zu vermindern, die mindestens teilautonom durch das Fahrzeug transportiert werden. Durch Messen und Erfassen des Verhaltens von Gegenständen innerhalb eines Speicherbereichs des Fahrzeugs werden nicht nur externe Parameter, sondern auch intrinsische Parameter der transportierten Gegenstände berücksichtigt. Dies bedeutet, dass die Sicherheit des Transports erhöht werden kann, indem das Fahrverhalten des Fahrzeugs in Abhängigkeit von den Eigenschaften und Bewegungen der transportierten Gegenstände angepasst wird.
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Diese und andere Aspekte der Erfindung werden anhand der nachstehend beschriebenen Ausführungsformen ersichtlich und erläutert. Einzelne Merkmale, die in den Ausführungsformen dargestellt sind, können für sich alleine oder in Kombination einen Aspekt der vorliegenden Erfindung bilden. Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können von einer Ausführungsform auf eine andere Ausführungsform übertragen werden.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines mit einem Gegenstand beladenen Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 einen allgemeinen Überblick über ein Fahrunterstützungssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 3 ein schematisches Ablaufdiagramm zum Darstellen einer Ausführungsform eines Verfahrens; und
- 4 schematisch ein Computerprogrammprodukt gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeug 10 zum autonomen Transportieren eines Gegenstands 20 zu einem Zielort gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Grundsätzlich kann das vorgeschlagene Fahrzeug 10 ein beliebiges Fahrzeug sein, insbesondere ein Kleinlastwagen, ein Kraftfahrzeug, ein Zweirad, ein Rollwagen oder ein Kommissionierwagen, aber auch ein Luftfahrzeug, wie beispielsweise eine unbemannte Drohne, oder ein Boot.
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Vorzugsweise ist das Fahrzeug 10 in der Art eines Kommissionierwagens konstruiert und weist eine kastenförmige Basis 12 mit Rädern 11 auf. In dem Unterbau 12 sind ein Antrieb 14 und eine Steuereinheit 16 untergebracht. Die rechnergestützte Steuereinheit 16 ist derart konfiguriert, dass das Fahrzeug 10 einem Lagermitarbeiter in einem vorgegebenen Abstand von wenigen Metern folgen oder teilautonom zu einem bestimmten Zielort fahren kann.
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Ein Speicherbereich 18 kann mit Gegenständen 20 wie Stückgütern, Paketen und dergleichen beladen werden, wobei ein Ladebereich 22 vorgesehen ist, auf dem ein Lagermitarbeiter die Waren ablegen kann. Im Fall eines Kommissionierwagens ist vorzugsweise keine Fahrerkabine vorgesehen, so dass die Abmessungen für den Speicherbereich 18 und den Ladebereich 22 nahezu den gesamten Umfang des Fahrzeugs 10 einnehmen.
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Vorzugsweise ist eine Batterie 22 zum Versorgen des Antriebs 14 mit elektrischer Energie vorgesehen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, einen Verbrennungsmotor oder einen Hybridantrieb für den Antrieb 14 zu verwenden, um beispielsweise über längere Strecken teilautonom auf einer Straße entlang einer Route zu verschiedenen Orten zu fahren. Insbesondere erkennt die Steuereinheit 16 automatisch, wann die Batterie 22 wieder aufgeladen werden muss, und navigiert dann unabhängig zu einer Ladestation für eine elektrische Verbindung, um die Batterie 24 aufzuladen.
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Der Gegenstand 20 kann ein beliebiger transportabler Gegenstand sein, insbesondere ein Produkt, ein Warenstück und/oder eine Sendung. Der Gegenstand kann Alltagsgegenstände wie Verbrauchsgüter oder Lebensmittel sowie technische Gegenstände oder Ausrüstungsgegenstände umfassen. Ebenso können Sendungen wie Briefpost, Pakete und/oder Druckerzeugnisse wie Faltblätter, Broschüren oder Zeitschriften mit umfasst sein. Vorzugsweise sind der Speicherbereich 18 und der Ladebereich 22 derart ausgebildet, dass mehrere Gegenstände nebeneinander und/oder übereinander im Ladebereich 22 angeordnet werden können. Insbesondere ist der Ladebereich 22 rechteckig, er kann aber auch andere Abmessungen haben.
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Neben dem Einsatz innerhalb eines Logistikzentrums sind auch Anwendungsfälle denkbar, bei denen das Fahrzeug 10 die Gegenstände im öffentlichen Raum, beispielsweise auf einer Straße entlang einer vorgegebenen oder selbst zusammengestellten Route, zu einem oder mehreren Zielorten transportiert, ausliefert und/oder davon abholt.
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2 zeigt ein Fahrunterstützungssystem 100 für das Fahrzeug 10. Es weist einen oder mehrere Sensoren 30, 32, 34 auf, die im Speicherbereich 18 des Fahrzeugs 10 angeordnet sind. Der Sensor (die Sensoren) 30, 32, 34 kann (können) als eine Kamera, wie beispielsweise eine FLIR-Kamera, eine CMOS-Kamera, eine CCD-Kamera usw., ein LIDAR-System, ein Radarsensor, ein Beschleunigungssensor, ein Drucksensor oder ein Temperatursensor usw. konfiguriert sein. Sie empfangen Messwerte und/oder Eingabedaten von verschiedenen Datenquellen und Übertragen die Daten an die Steuereinheit 16. Zum Erfassen der Umgebung des Fahrzeugs 10 sind weitere Sensoren vorgesehen, beispielsweise ein vorderer seitlicher Sensor 40 oder ein Fahrzeugdynamiksensor 42. Insbesondere kann der vordere seitliche Sensor 42 an einem Mittenabschnitt einer Vorderfläche des Fahrzeugs 10 und/oder an einem Eckenabschnitt des Fahrzeugs 10 installiert sein. Der Fahrzeugdynamiksensor 42 kann an Vorder- und Hinterrädern, linken und rechten Rädern 11 des Fahrzeugs 10 installiert sein, so dass der Fahrzeugdynamiksensor 42 eine Fahrgeschwindigkeit, eine Beschleunigung usw. des Fahrzeugs 10 erfassen kann, und kann die erfasste Information an die Steuereinheit 16 übertragen.
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Es ist besonders bevorzugt, dass ein Sensor 30, 32, 34 als LIDAR-Sensor ausgebildet ist und/oder eine Lichtschranke aufweist, um eine Positionsänderung des Gegenstands 20, beispielsweise eines Pakets, zu erfassen. Der Sensor 30, 32, 34 kann auch als Ladebereichsensor ausgebildet sein, der eine Änderung des elektrischen Widerstandes im Ladebereich 22 oder eine Seitenbegrenzung misst.
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Außerdem kann auch einer der Sensoren 40, 42 als LIDAR-Sensor ausgebildet sein, um Hindernisse im Umgebungsbereich des Fahrzeugs 10 durch Messen eines Abstands, eines Winkels, einer Relativgeschwindigkeit, einer Relativbeschleunigung usw. zwischen dem Fahrzeug 10 und jedem peripheren Objekt zu erfassen. In diesem Fall kann ein einzelner Sensor zum Erfassen des Innenraums des Fahrzeugs 10 und des Außenraums des Fahrzeugs 10 ausreichend sein. Insbesondere können Fahrzeuge 10, falls sie bereits mit einem LIDAR-Sensor ausgestattet sind, nur durch eine Änderung der Softwareanwendung in der Steuereinheit 16 umprogrammiert werden, um das erfindungsgemäße Verfahren zu verwenden.
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Vorzugsweise weist die Steuereinheit 16 einen Prozessor 50 auf. Unter einem „Prozessor“ und/oder der „Steuereinheit“ kann im Rahmen der Erfindung beispielsweise eine Maschine oder eine elektronische Schaltung verstanden werden. Insbesondere kann ein Prozessor eine Zentraleinheit (CPU), ein Mikroprozessor oder ein Mikrocontroller sein, beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung oder ein digitaler Signalprozessor, möglicherweise in Kombination mit einer Speichereinheit zum Speichern von Programmanweisungen usw. Unter einem Prozessor kann auch ein virtualisierter Prozessor, eine virtuelle Maschine oder eine Soft-CPU verstanden werden. Er kann beispielsweise auch ein programmierbarer Prozessor sein, der mit Konfigurationsschritten zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestattet ist oder mit Konfigurationsschritten derart konfiguriert ist, dass der programmierbare Prozessor die erfindungsgemäßen Merkmale des Verfahrens, der Komponente, der Module oder andere Aspekte und/oder Teilaspekte der Erfindung realisiert.
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Ferner weist die Steuereinheit ein Speichermodul 60 auf. Im Rahmen der Erfindung kann ein „Speichermodul“ beispielsweise ein flüchtiger Speicher in Form eines Direktzugriffsspeichers (RAM) oder eines permanenten Speichers, z.B. einer Festplatte oder eines Datenträgers oder eines Wechselspeichermoduls, sein. Das Speichermodul 60 kann jedoch auch eine Cloud-basierte Speicherlösung sein.
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Im Rahmen der Erfindung sind die Steuereinheit 16 und/oder der Prozessor 50 und/oder das Speichermodul 60 zum Speichern von Programmanweisungen konfiguriert. Beispielsweise sind der Prozessor 50 und/oder die Steuereinheit 16 speziell dafür konfiguriert, die Programmbefehle derart auszuführen, dass der Prozessor 50 und/oder die Steuereinheit 16 Funktionen zum Ausführen oder Realisieren des erfindungsgemäßen Verfahrens oder eines Verfahrensschritts des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführen.
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Unter „Messwerten“ sind im Rahmen der Erfindung sowohl die Rohdaten als auch bereits verarbeitete Daten aus den Messergebnissen der Sensoren zu verstehen.
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Außerdem ist die Steuereinheit 16 mit einer Benutzerschnittstelle 70 verbunden. Die Benutzerschnittstelle 70 kann als Smartphone, Smartpad, Tablet usw. ausgeführt sein und dient zur Eingabe von Daten bezüglich der geladenen Gegenstände 20, wie beispielsweise des Gewichts, der Größe, der Zerbrechlichkeit usw. Vorzugsweise verwendet der Lagermitarbeiter die Benutzerschnittstelle 70 zum Eingeben der Gegenstandsdaten für einen geladenen Gegenstand 20. Die Daten können jedoch auch in einer externen Datenbank 80, beispielsweise in einem Cloud-Computing-System, gespeichert werden.
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Auf der Basis der von den Sensoren 30, 32, 43, 40, 42 empfangenen Daten und der Daten der Gegenstände 20 passt die Steuereinheit 16 das Fahrverhalten des Fahrzeugs 10 unter Verwendung einer Softwareanwendung an. Die Softwareanwendung kann in der Speichereinheit 60, aber auch in der externen Datenbank 80 gespeichert sein. Die Softwareanwendung zum Verarbeiten und Analysieren der empfangenen Daten und zum Berechnen eines Steuerbefehls 120 für das Fahrzeug 10 kann Algorithmen aufweisen, die künstliche Intelligenzmodelle wie künstliche neuronale Netzwerke, Klassifizierung, Verhaltensmodellierung oder Data Mining verwenden.
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3 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren von 3 wird teilweise unter Verwendung der Bezugszeichen von 2 beschrieben, obwohl das Verfahren nicht auf die in 2 beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Andererseits kann das Verfahren von 3 unter Verwendung irgendeiner der unter Bezug auf 2 beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt werden und kann dementsprechend gemäß jeglichen Variationen und Modifikationen, die vorstehend beschrieben wurden, angepasst und modifiziert werden.
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In einem Schritt S10 wird ein Gegenstand 20 in den Ladebereich 22 eines Fahrzeugs 10 geladen und werden Daten, die mit Gegenstandsinformation in Beziehung stehen, durch eine Benutzerschnittstelle 80 und/oder eine Datenbank an die Steuereinheit 16 übertragen. Die Gegenstandinformation kann das Gewicht, die Größe und die Zerbrechlichkeit des Gegenstands 20 enthalten.
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In einem Schritt S20 beginnt das Fahrzeug 10 zu fahren und sind die Sensoren 30, 32, 34, 40, 42 Sensordaten von verschiedenen Datenquellen, wie beispielsweise dem geladenen Gegenstand (den geladenen Gegenständen) 20 und der Umgebung des Fahrzeugs 10.
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In einem Schritt S30 werden die erfassten Daten an die Steuereinheit 16 übertragen.
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In einem Schritt S40 verarbeitet die Steuereinheit 16 die Daten und identifiziert jegliche Änderungen der Bewegung der Gegenstände 20 im Speicherbereich 18.
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Wenn in einem Schritt S50 die Bewegung des Gegenstands (der Gegenstände) 20 oder andere Parameter des Fahrzeugs 10 einen bestimmten Grenzwert unterschreiten, wird das Fahrverhalten des Fahrzeugs 10 beibehalten.
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In einem Schritt S60 wird für den Fall, dass die Bewegung der Gegenstände 20 oder andere Parameter des Fahrzeugs 10 einen bestimmten Grenzwert überschreiten, ein angepasster Steuerbefehl 120 zum Einstellen des Fahrverhaltens des Fahrzeugs 10 berechnet. Der Steuerbefehl 120 kann die maximale Querbeschleunigung und/oder Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 10 vermindern. Abhängig von der Art der Änderung der Position der Gegenstände 20 kann eine moderate Verminderung der Beschleunigung oder eine größere Verminderung der Beschleunigung gewählt werden. Darüber hinaus sollte die Zerbrechlichkeit des Gegenstands berücksichtigt werden. Für ein Packet, das beispielsweise wertvolle elektronische Komponenten oder Glaselemente enthält und somit als zerbrechlich eingestuft ist, kann eine große Änderung der Beschleunigung/Verzögerung erforderlich sein, während für die gleiche erfasste Bewegung, jedoch für einen nicht zerbrechlichen Gegenstand, eine moderate Änderung der Beschleunigung ausreichend ist. Werden sowohl für zerbrechliche als auch für nicht zerbrechliche Gegenstände nur geringfügige Bewegungsänderungen erfasst, ist insgesamt nur eine geringfügige Änderung der Beschleunigung erforderlich, um den Gegenstand 20 wieder in eine Ruheposition zu bringen. Ferner kann das Fahrverhalten bei der Auslieferung von Paketen 60 angepasst werden, wenn die Last des Fahrzeugs 10 vermindert wird, und kann eine Anpassung der Beschleunigung zum Aufrechterhalten der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 erforderlich sein.
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In einem Schritt S70 wird der angepasste Steuerbefehl für Beschleunigung, Verzögerung und Lenkung an den Antrieb 14 und/oder Aktuatoren des Antriebs 14 und/oder die Räder 11 des Fahrzeugs 10 für eine Änderung des Fahrverhaltens ausgegeben.
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In der vorliegenden Erfindung werden die Daten, die sich auf Gegenstandsinformation beziehen, und die Daten der Sensoren 30, 32, 34, 40, 42 zusammen berücksichtigt, um den Steuerbefehl 120 anzupassen und Beschädigungen an den Gegenständen und Waren 20 zu vermindern/zu vermeiden.
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Da die Eigenschaften der in den Speicherbereich 18 geladenen Gegenstände 20, wie das Gewicht, die Höhe, die Breite, die Form, die Zerbrechlichkeit usw., bekannt sind, kann das Fahrverhalten des teilautonomen Fahrzeugs 10 sofort angepasst werden. Wenn beispielsweise ein sehr schweres Paket 20 durch das teilautonome Lieferfahrzeug 10 befördert wird, wird die Steuereinheit 16 das Gewicht berücksichtigen und das Drehmoment des Antriebs 14 erhöhen müssen, um anzufahren und den Sicherheitsabstand bezüglich Fahrzeugen in der Umgebung zu erhöhen, um im Notfall einen sicheren Bremsvorgang zu gewährleisten. Wenn das Lieferfahrzeug 10 sehr zerbrechliche Gegenstände 20 befördert, sollten die Beschleunigung und die Verzögerung dagegen auf einen niedrigen Wert eingestellt werden.
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Außerdem empfängt die Steuereinheit 16 die Daten von den Sensoren 30, 32, 34, 40, 42. Wenn beispielsweise ein zerbrechliches Paket 20 ausgeliefert werden soll und die Warenüberwachungssensoren 30, 32, 34, 40, 42 eine Positionsänderung feststellen, die zu einer Beschädigung des Pakets 20 führen kann, kann die maximale Quer-/Längsbeschleunigung vermindert werden.
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Zum Anpassen des Fahrverhaltens des Fahrzeugs 10 sind daher mehrere Informationen und Anforderungen erforderlich. Es ist wichtig, Information über die Qualität der in das teilautonome Lieferfahrzeug 10 geladenen Waren 20 zu erhalten. Außerdem überwachen Sensoren 30, 32, 34 den Speicherbereich 18. Ein Prozessor 50 hat die volle Kontrolle über den Fahrzeugantrieb 14 und Aktuatoren und kennt die Dynamik und das Verhalten des Fahrzeugs 10. Außerdem erfassen die Sensoren 40, 42 die Umgebung des Fahrzeugs 10.
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Der Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, Schäden an zu liefernden Gegenständen und Waren 20 zu vermindern. Dadurch können der Gewinn und der Ruf des Transportunternehmens gesteigert und eine bessere Kundenzufriedenheit erreicht werden. Durch Messen und Erfassen des Verhaltens des Pakets 20 und/oder der Waren innerhalb des Speicherbereichs 18 des Fahrzeugs 10 werden nicht nur externe Parameter, sondern auch die intrinsischen Parameter der transportierten Gegenstände 20 berücksichtigt. Dies bedeutet, dass die Sicherheit des Transports erhöht werden kann und eine Reaktion gemäß „menschlichem Verhalten“ simuliert wird.
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Durch die vorliegende Erfindung kann daher das Fahrverhalten eines Lieferfahrzeugs 10 an die Eigenschaften seiner geladenen Gegenstände 20 angepasst werden, um eine Beschädigung der geladenen Gegenstände 20 zu vermeiden. Insbesondere können plötzliche Änderungen der Beschleunigung für den Fall, dass das Lieferfahrzeug 10 einen zerbrechlichen Gegenstand 20 transportiert, vermieden werden.
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Während eines Brems- oder eines Beschleunigungsvorgangs erfasst ein Überwachungssensor (erfassen Überwachungssensoren) 30, 32, 34, ob ein Paket 20 verrutscht. In einem solchen Fall wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 vermindert, was bedeutet, dass eine negative Beschleunigung angewendet wird.
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Die Steuereinheit 16 berechnet daher basierend auf den Eigenschaften des Pakets 20 und einer erfassten Bewegung des Pakets 20 eine Verminderung der Längsbeschleunigung, wenn dies unter Berücksichtigung der Verkehrssituation möglich ist. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 kann für ein Paket 20, das einen höheren Zerbrechlichkeitsgrad aufweist, gleichmäßiger verlangsamt werden. Dies bedeutet, dass eine reduzierte Beschleunigung angewendet werden soll. Infolgedessen kann das Verrutschen des Pakets 20 gestoppt werden, und das Paket 20 kann ohne Beschädigung ausgeliefert werden.
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Schließlich zeigt 4 ein Computerprogrammprodukt gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, das ein computerlesbares Medium 700 mit Anweisungen 750 enthält.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeug
- 11
- Räder
- 12
- kastenförmige Basis
- 14
- Antrieb
- 16
- Steuereinheit
- 18
- Speicherbereich
- 20
- Gegenstand
- 22
- Ladebereich
- 24
- Batterie
- 30
- Sensor
- 32
- Sensor
- 34
- Sensor
- 40
- Sensor
- 42
- Sensor
- 50
- Prozessor
- 60
- Speichermodul
- 70
- Benutzerschnittstelle
- 80
- Datenbank
- 100
- Fahrunterstützungssystem
- 120
- Steuerbefehl
- 700
- computerlesbares Medium
- 750
- Anweisungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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