DE102020201785A1 - Marker to define the movement trajectory of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs (103), das mindestens einen Umfeldsensor (107) aufweist; mit den Schritten Erkennen einer oder mehrerer Markierungen (101, 301, 403), denen jeweils eine Priorität und mindestens eine Ortsangabe zugeordnet ist, in einem Sensorbild; Bestimmen der Markierung (101, 301, 403) mit der höchsten Priorität; und Steuern des Fahrzeugs in Richtung eines durch die der Markierung (101, 301, 403) mit der höchsten Priorität zugeordneten Ortsangabe bestimmten Orts (105, 303, 405).The invention relates to a method for controlling a vehicle (103) which has at least one environment sensor (107); with the steps of recognizing one or more markings (101, 301, 403), each of which is assigned a priority and at least one location, in a sensor image; Determining the marker (101, 301, 403) with the highest priority; and controlling the vehicle in the direction of a location (105, 303, 405) determined by the location information assigned to the marking (101, 301, 403) with the highest priority.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7, ein Computerprogramm nach Anspruch 8 und ein Fahrzeug nach Anspruch 9.The invention relates to a method according to claim 1, a data processing device according to claim 7, a computer program according to claim 8 and a vehicle according to claim 9.
In „Vielseitiges autonomes Transportsystem basierend auf Weltmodelldarstellung mittels Datenfusion von Deckenkameras und Fahrzeugsensoren“ (
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung eines Fahrzeugs, insbesondere eines fahrerlosen Transportfahrzeugs, zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7, ein Computerprogramm nach Anspruch 8 und ein Fahrzeug nach Anspruch 9. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung sowie den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen.The invention is based on the object of simplifying the control of a vehicle, in particular a driverless transport vehicle. This object is achieved by a method according to claim 1, a data processing device according to claim 7, a computer program according to claim 8 and a vehicle according to claim 9. Preferred developments are contained in the subclaims and result from the following description and the exemplary embodiments shown in the figures.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Steuerung eines Fahrzeugs. Es handelt sich bevorzugt um ein fahrerloses Fahrzeug, das heißt um ein Fahrzeug, das ohne Zutun eines Bedieners gesteuert wird. Insbesondere kann es sich um ein Transportfahrzeug handeln.The method according to the invention is used to control a vehicle. It is preferably a driverless vehicle, that is to say a vehicle that is controlled without the intervention of an operator. In particular, it can be a transport vehicle.
Ein Transportfahrzeug ist ein Fahrzeug zum Transport von Gütern. Zu den Transportfahrzeugen zählen Flurfördergeräte. Dies sind Mittel für den horizontalen Transport von Gütern. Die Güter werden jeweils mittels eines Flurfördergeräts von einem ersten Ort zu einem zweiten Ort transportiert. Der erste Ort und der zweite Ort unterscheiden sich durch ihre horizontale Lage. Dies schließt nicht aus, dass sich auch die vertikale Lage unterscheiden kann. Flurfördergeräte werden auf ebenem Untergrund, etwa auf einem Hallenboden, eingesetzt.A transport vehicle is a vehicle used to transport goods. The transport vehicles include floor conveyors. These are means for the horizontal transport of goods. The goods are each transported from a first location to a second location by means of a floor conveyor. The first place and the second place differ in their horizontal position. This does not rule out that the vertical position can also differ. Floor conveyors are used on a level surface, such as a hall floor.
Das oben genannte Fahrzeug weist mindestens einen Umfeldsensor auf. Dies ist ein Sensor zum Erfassen mindestens eines Teils des Umfelds des Fahrzeugs. Ein oder mehrere Abbilder des mindestens einen Teils der des Umfelds sind dabei in mindestens einem Sensorbild enthalten. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Umfeldsensor um eine optische Kamera. Insbesondere kann es sich um eine Videokamera handeln, die ein bewegtes Bild oder eine Folge statischer Einzelbilder aufnimmt.The vehicle mentioned above has at least one environment sensor. This is a sensor for detecting at least part of the surroundings of the vehicle. One or more images of the at least one part of the surroundings are contained in at least one sensor image. The environment sensor is preferably an optical camera. In particular, it can be a video camera that records a moving image or a sequence of static individual images.
In dem von dem Umfeldsensor erfassten mindestens einen Teil des Umfelds können sich ein oder mehrere Markierungen, auch Marker genannt, befinden. Abbilder der jeweiligen Markierungen sind dann in dem Sensorbild enthalten.One or more markings, also called markers, can be located in the at least part of the environment detected by the environment sensor. Images of the respective markings are then contained in the sensor image.
Ein Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, die Markierungen in dem Sensorbild zu erkennen. Zum Erkennen der Markierungen kann sich der Fachmann aus dem Stand der Technik bekannter Verfahren bedienen. So ist es etwa möglich, die Markierungen mittels eines entsprechend trainierten künstlichen neuronalen Netzes zu erkennen.One step of the method according to the invention provides for the markings to be recognized in the sensor image. The person skilled in the art can use methods known from the prior art to recognize the markings. For example, it is possible to recognize the markings by means of a suitably trained artificial neural network.
Den Markierungen ist jeweils eine Priorität zugeordnet. Die Priorität ist eine strenge Totalordnung auf der Menge der Markierungen.A priority is assigned to each of the markings. The priority is a strict total order on the amount of marks.
Vorzugsweise ist die Priorität durch ein Prioritätsmaß festgelegt. Jeder Markierung wird dabei eindeutig ein Prioritätsmaß zugeordnet. Diese Zuordnung ist injektiv. Je größer das Prioritätsmaß, desto höher ist die Priorität der entsprechenden Markierung.The priority is preferably established by a priority measure. A priority level is clearly assigned to each marking. This assignment is injective. The higher the priority level, the higher the priority of the corresponding marking.
Neben der Priorität ist den Markierungen jeweils mindestens eine Ortsangabe zugeordnet. Eine Ortsangabe ist eine Angabe zur Bestimmung eines Orts. Die Angabe beinhaltet Informationen, anhand derer sich ein Ort bestimmen lässt. Ein Ort ist ein Punkt im Raum. Als Ortsangabe eignen sich Koordinaten, die einen Punkt in einem Koordinatensystems definieren.In addition to the priority, at least one location is assigned to each of the markings. A place information is an information for determining a place. The specification contains information that can be used to determine a location. A place is a point in space. Coordinates that define a point in a coordinate system are suitable as location information.
Eine der in dem Sensorbild enthaltenen Markierungen hat die höchste Priorität. Die Priorität dieser Markierung ist höher als die Priorität jeder anderen ebenso in dem Sensorbild enthaltenen Markierung. Wird ein Prioritätsmaß verwendet, ist dieser Markierung ein größeres Prioritätsmaß zugeordnet als den übrigen Markierungen.One of the markings contained in the sensor image has the highest priority. The priority of this marking is higher than the priority of any other marking also contained in the sensor image. If a priority measure is used, this marking is assigned a higher priority measure than the other markings.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass die in dem Sensorbild enthaltene Markierung mit der höchsten Priorität bestimmt wird, um das Fahrzeug in Richtung des Orts zu steuern, der durch die der Markierung mit der höchsten Priorität zugeordneten mindestens einen Ortsangabe. Das Fahrzeug wird so gesteuert, dass sich sein Abstand zu dem Ort verringert. Vorzugsweise wird das Fahrzeug so gesteuert, dass ein Winkel, den eine Längsachse des Fahrzeugs und eine zwischen einem Mittelpunkt des Fahrzeugs und dem Ort verlaufende Verbindungslinie einschließen, verringert wird. Vorzugsweise erfolgt die Steuerung des Fahrzeugs derart, dass der Winkel zu Null wird.The method according to the invention provides that the marking with the highest priority contained in the sensor image is determined in order to steer the vehicle in the direction of the location indicated by the at least one location information assigned to the marking with the highest priority. The vehicle is controlled so that its distance from the location is reduced. The vehicle is preferably controlled in such a way that an angle which a longitudinal axis of the vehicle and a connecting line running between a center point of the vehicle and the location enclose is reduced. The vehicle is preferably controlled in such a way that the angle becomes zero.
Das erfindungsgemäße Verfahren bewirkt, dass das Fahrzeug in Richtung des Markers mit der höchsten Priorität gesteuert wird. Durch die Zuordnung der Ortsangabe ist es möglich, die Fahrroute des Fahrzeugs räumlich von der Anordnung der Markierung zu entkoppeln. Dies macht die Anordnung der Markierung flexibler. Beispielsweise ist es möglich, die Markierung an Regalen oder sonstigen Betriebseinrichtungen anzubringen, die von der Route des Fahrzeugs aus mittels des Sensors erfassbar sind.The method according to the invention has the effect that the vehicle is steered in the direction of the marker with the highest priority. By assigning the location information, it is possible to spatially decouple the route of the vehicle from the arrangement of the marking. This makes the arrangement of the marking more flexible. For example, it is possible to apply the marking to shelves or other operating equipment that can be detected by means of the sensor from the route of the vehicle.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird das Verfahren iterativ ausgeführt. Dies bedeutet, dass das Verfahren in mehreren aufeinander folgenden Iterationen ausgeführt wird. Jede Iteration beinhaltet dabei die oben beschriebenen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Weiterbildung.In a preferred development, the method is carried out iteratively. This means that the method is carried out in several successive iterations. Each iteration includes the method steps of the method according to the invention or of a preferred development described above.
Durch die iterative Ausführung konvertiert das Verfahren, das heißt das Fahrzeug wird immer weiter in Richtung des durch die der Markierung mit der höchsten Priorität zugeordneten Ortsangabe bestimmten Orts gesteuert.As a result of the iterative execution, the method converts, that is to say the vehicle is steered further and further in the direction of the location determined by the location information assigned to the marking with the highest priority.
Das Fahrzeug wird solange in Richtung des durch die Ortsangabe bestimmten Orts gesteuert, bis es den Ort erreicht. Ist die Markierung mit der höchsten Priorität noch nicht aus dem Sensorbild verschwunden, wird die ihr zugeordnete Priorität herabgesetzt, sodass nun eine neue Markierung, die höchste Priorität hat und bei fortlaufender Ausführung des Verfahrens angesteuert wird. Dadurch ergibt sich eine durch die Anordnung der Markierungen definierte Bewegungstrajektorie des Fahrzeugs.The vehicle is steered in the direction of the location determined by the location information until it reaches the location. If the marking with the highest priority has not yet disappeared from the sensor image, the priority assigned to it is reduced so that a new marking, which has the highest priority and is activated as the method continues to be carried out, is now reduced. This results in a movement trajectory of the vehicle defined by the arrangement of the markings.
In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung ist in den Markierungen ein Code enthalten. Ein Code ist eine injektive Abbildung, die jedem Zeichen einer Urbildmenge ein Element einer Bildmenge zuordnet. Die Markierungen enthalten weiterbildungsgemäß jeweils ein oder mehrere Zeichen der Urbildmenge.In a further preferred development, the markings contain a code. A code is an injective mapping that assigns an element of an image set to each character of an original image set. According to a further development, the markings each contain one or more characters from the set of original images.
Das weiterbildungsgemäße Verfahren sieht vor, diese Zeichen zu erkennen und gemäß der Abbildungsvorschrift des Codes auf die Bildmenge abzubilden. Dies bedeutet, dass in den Markierungen codierte Elemente der Bildmenge entziffert werden.The method according to the further development provides for these characters to be recognized and to be mapped onto the image set in accordance with the mapping rule of the code. This means that elements of the image set encoded in the markings are deciphered.
Bei der Bildmenge kann es sich in alternativ bevorzugten Weiterbildungen um Identifikatoren der jeweiligen Markierung oder um deren Prioritätsmaß handeln.In alternatively preferred developments, the image set can be identifiers of the respective marking or its priority measure.
Ein Identifikator ist ein der jeweiligen Markierung eindeutig zugeordnetes Zeichen bzw. eine Zeichenfolge. Unterschiedlichen Markierungen sind unterschiedliche Identifikatoren zugeordnet. Den Identifikatoren wird mittels einer weiteren Zuordnungsvorschrift das jeweilige Prioritätsmaß der Markierung zugeordnet. Diese Zuordnungsvorschrift ist injektiv.An identifier is a character or a character string that is uniquely assigned to the respective marking. Different identifiers are assigned to different markings. The respective priority level of the marking is assigned to the identifiers by means of a further assignment rule. This assignment rule is injective.
In den Markierungen ist vorzugsweise die der jeweiligen Markierung zugeordnete mindestens eine Ortsangabe kodiert ist. Diese wird in einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung mindestens für die Markierung mit der höchsten Priorität entziffert. The at least one location information assigned to the respective marking is preferably coded in the markings. In a further preferred development, this is deciphered at least for the marking with the highest priority.
Den Markierungen kann nicht nur jeweils genau eine Ortsangabe zugeordnet sein. In einer bevorzugten Weiterbildung sind stattdessen mindestens einer mehrere Ortsangaben sowie eine Reihenfolge dieser Ortsangaben zugeordnet.The markings can not only be assigned exactly one location information. In a preferred refinement, at least one multiple location information and a sequence of these location information are assigned instead.
Die Reihenfolge der Ortsangaben definiert eine Reihe mit einer ersten und einer letzten Ortsangabe. Die erste Ortsangabe hat genau eine Ortsangabe als Nachfolger. Die letzte Ortsangabe hat genau eine Ortsangabe als Vorgänger. Die übrigen Ortsangaben haben genau einen Vorgänger und einen Nachfolger. Keine Ortsangabe hat mehrere Vorgänger und/oder mehrere Nachfolger.The sequence of the location information defines a series with a first and a last location. The first location has exactly one location as a successor. The last location has exactly one location as a predecessor. The rest of the location information has exactly one predecessor and one successor. No location has more than one predecessor and / or more than one successor.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird das Fahrzeug so gesteuert, dass es die durch die Ortsangaben bestimmten Orte der Reihenfolge nach abfährt. Dies bedeutet, dass das Fahrzeug zunächst in Richtung eines durch die erste Ortsangabe der Reihe bestimmten Ortes gesteuert wird. Hat das Fahrzeug diesen Ort erreicht wir es iterativ in Richtung des durch den jeweiligen Nachfolger bestimmten Orts gesteuert, bis es diesen Ort erreicht. Bei dem Nachfolger handelt es sich um die Ortsangabe, deren Vorgänger die zuletzt erreichte Ortsangabe ist. Die Iteration endet, wenn das Fahrzeug den durch die letzte Ortangabe der Reihe definierten Ort erreicht.In a preferred development, the vehicle is controlled in such a way that it drives through the locations determined by the location information in sequence. This means that the vehicle is first steered in the direction of a location determined by the first location information in the row. Once the vehicle has reached this location, it is steered iteratively in the direction of the location determined by the respective successor until it reaches this location. The successor is the location, the predecessor of which is the last location. The iteration ends when the vehicle reaches the location defined by the last location in the series.
Durch die weiterbildungsgemäße Steuerung des Fahrzeugs gemäß einer Reihenfolge von Ortsangaben lässt sich das Fahrzeug präziser führen. Dies ist insbesondere an Engstellen und in Kurven von Vorteil.The vehicle can be guided more precisely through the further training-based control of the vehicle in accordance with a sequence of location information. This is particularly advantageous in narrow spaces and in curves.
Eine erfindungsgemäße Datenverarbeitungsvorrichtung, vorzugsweise ein Fahrzeugsteuergerät, ist ausgebildet, das erfindungsgemäße Verfahren oder eine bevorzugte Weiterbildung auszuführen.A data processing device according to the invention, preferably a vehicle control device, is designed to carry out the method according to the invention or a preferred development.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt veranlasst eine Datenverarbeitungsvorrichtung, vorzugsweise ein Fahrzeugsteuergerät, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Weiterbildung, wenn das Computerprogrammprodukt auf dem Fahrzeugsteuergerät ausgeführt wird.A computer program product according to the invention causes a data processing device, preferably a vehicle control device, to carry out the method according to the invention or a preferred development when the computer program product is executed on the vehicle control device.
Bei dem oben beschriebenen Fahrzeug handelt es sich um ein erfindungsgemäßes Fahrzeug. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass es neben dem oben beschriebenen Umfeldsensor ein erfindungsgemäßes Fahrzeugsteuergerät aufweist. Der Umfeldsensor ist signalleitend mit dem Fahrzeugsteuergerät verbunden. Dadurch erhält das Fahrzeugsteuergerät als Eingabe das oben beschriebene Sensorsignal bzw. das in diesem Signal enthaltene mindestens eine Sensorbild.The vehicle described above is a vehicle according to the invention. This is characterized by the fact that it is next to the environment sensor described above has a vehicle control device according to the invention. The environment sensor is connected to the vehicle control unit in a signal-conducting manner. As an input, the vehicle control device receives the sensor signal described above or the at least one sensor image contained in this signal.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:
-
1 einen Marker zur Navigation eines Gabelstaplers; -
2 die Vorgabe einer Bewegungstrajektorie durch Marker; -
3 einen Marker zur Kurvenführung; und -
4 ein Hindernis mit Marker.
-
1 a marker for navigating a forklift; -
2 the specification of a movement trajectory by markers; -
3 a marker for cornering; and -
4th an obstacle with a marker.
In
Der Punkt
Der Gabelstapler
Verläuft die Trajektorie
Darüber hinaus ist es notwendig, dass der Gabelstapler
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 101101
- Markermarker
- 103103
- GabelstaplerForklift
- 105105
- PunktPoint
- 107107
- UmfeldsensorEnvironment sensor
- 109109
- LängsachseLongitudinal axis
- 201201
- BetriebseinrichtungFactory equipment
- 203203
- Wegpath
- 205205
- BewegungstrajektorieMovement trajectory
- 301301
- Markermarker
- 303303
- PunktPoint
- 401401
- Hindernisobstacle
- 403403
- Markermarker
- 405405
- PunktPoint
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited
- F. Lütteke, Fertigungstechnik Erlangen, Bd. 259, Meisenbach Verlag Bamberg, 2014 [0002]F. Lütteke, Manufacturing Technology Erlangen, Vol. 259, Meisenbach Verlag Bamberg, 2014 [0002]
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