DE102020213186A1

DE102020213186A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels

Info

Publication number: DE102020213186A1
Application number: DE102020213186.4A
Authority: DE
Inventors: Kristin Fondahl; Marius Stephan Kling; Daniel Schütz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-10-19
Filing date: 2020-10-19
Publication date: 2022-04-21

Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ansteuerung eines elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels, welches von einem Nutzer zur Fortbewegung genutzt werden kann, indem sich dieser stehend auf dem Fortbewegungsmittel positioniert, und welches dem Nutzer durch eine Personenfolgefunktion autonom folgen kann, wenn dieser nicht auf dem Fortbewegungsmittel positioniert ist, werden der Nutzer und die Umgebung des elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels mit mindestens einem Sensor (S) des elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels erfasst (10). Die von dem mindestens einen Sensor (S) generierten Sensordaten (SD) werden ausgewertet (11), um in Abhängigkeit von der erfassten Umgebung eine relative Sollposition des elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels in Bezug auf die Position des Nutzers zu ermitteln. Basierend darauf wird der elektrische Antrieb (M) des elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels so angesteuert (12), dass das elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel die ermittelte Sollposition einnimmt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels, insbesondere eines elektrisch angetriebenen Longboards oder Skateboards. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels und ein elektrisch angetriebenes Fortbewegungsmittel, das eine elektrische Antriebseinheit und eine solche Vorrichtung aufweist.
Longboards und Skateboards sind bereits seit längerem bekannt, wobei sich in der jüngeren Vergangenheit insbesondere Longboards als alternatives Fortbewegungsmittel einer zunehmenden Beliebtheit erfreuen. Longboards und Skateboards beruhen auf dem gleichen Prinzip und bestehen typischerweise aus einem Brett, auch „Deck“ genannt, an dem zwei Achsen und vier Räder befestigt sind. Ein Nutzer kann sich dann zum Fahren des Longboards bzw. Skateboards auf diesem stehend positionieren und durch Abstoßen vom Untergrund mit einem Bein fortbewegen. Mittlerweile sind auch Longboards und Skateboards bekannt, die über einen elektrischen Antrieb verfügen.
Die US 2019/0250615 A1 beschreibt ein solches elektrisch angetriebenes Skateboard. Dieses weist ein autonomes Steuerungssystem auf, welches es dem elektrischen Skateboard ermöglicht, mithilfe von Sensoren und manuell eingegebenen Wegpunkten, autonom von einem Startpunkt zu einem Endpunkt zu fahren. Hierbei können auch Objekte in der Umgebung, die eine Kollisionsgefahr darstellen können, berücksichtigt werden.
Ein elektrisch angetriebenes Longboard wird beispielsweise in der US 2019/0031254 A1 beschrieben. Bei diesem können mehrere elektrische Räder gemäß einer Eingabe eines Nutzers angesteuert werden. Hierbei können Hindernisse vor dem Elektrofahrzeug mit einer Kamera identifizieren werden, um diesen auszuweichen. Ebenso kann das Elektrofahrzeug mit einem Folgebefehl angewiesen werden, dem Nutzer in einer bestimmten Entfernung zu folgen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Ansteuerung eines elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels und eine verbesserte Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch eine entsprechende Vorrichtung gemäß Anspruch 8 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ansteuerung eines elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels, welches von einem Nutzer zur Fortbewegung genutzt werden kann, indem sich dieser stehend auf dem Fortbewegungsmittel positioniert, und welches dem Nutzer durch eine Personenfolgefunktion autonom folgen kann, wenn dieser nicht auf dem Fortbewegungsmittel positioniert ist, ist vorgesehen, dass

- der Nutzer und die Umgebung des elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels mit mindestens einem Sensor des elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels erfasst werden;
- die von dem mindestens einen Sensor generierten Sensordaten ausgewertet werden, um in Abhängigkeit von der erfassten Umgebung eine relative Sollposition des elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels in Bezug auf die Position des Nutzers zu ermitteln; und
- der elektrische Antrieb des elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels basierend darauf so angesteuert wird, dass das elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel die ermittelte Sollposition einnimmt.

Erfindungsgemäß wird damit eine umgebungsabhängige Anpassung der Sollposition des elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels vorgenommen, die eine dynamische Personenfolgefunktion ermöglicht.
Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft angewendet werden, wenn das elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel ein Longboard oder ein Skateboard ist.
Dadurch kann sich der Nutzer eines elektrisch angetriebenen Longboards oder Skateboards nicht nur beim Fahren, sondern auch, wenn dieser das Longboard bzw. Skateboard nicht benötigt, frei im urbanen Raum bewegen. Das Longboard bzw. Skateboard kann dem Nutzer dabei sicher folgen und verhindert durch geeignete Positionierung, dass der Nutzer durch Kollisionen oder Blockierungen auf seinem Weg gestört wird. Hierbei fährt es im Sicht- und Griffbereich, wenn der Nutzer es benötigt. Der Nutzer muss das Board nicht tragen, kann Gegenstände transportieren lassen und auf diese während der Fahrt zugreifen.
Vorteilhafterweise werden bei der Auswertung der Sensordaten Hindernisse im Umfeld und/oder die Beine des Nutzers erkannt.
Vorzugsweise kann das elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel in der Personenfolgefunktion mindestens zwei unterschiedliche relative Sollpositionen in Bezug auf die Position des Nutzers einnehmen, wobei mindestens eine relative Sollposition an einer Seite des Nutzers und eine andere relative Sollposition hinter dem Nutzer angeordnet ist.
Hierbei wird vorteilhafterweise der für das elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel verfügbare Platz an den Seiten des Nutzers erfasst und ausgewertet, wobei das elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel gemäß dem Ergebnis der Auswertung zwischen einer relativen Sollposition an einer Seite des Nutzers und der relativen Sollposition hinter dem Nutzer wechselt.
Auf diese Weise kann das elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel in einer freien Umgebung an der Seite des Nutzers fahren, und ist damit im Griff- und Sichtbereich des Nutzers. In schwierigen Umgebungen kann das elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel eine Sollposition hinter dem Nutzer anfahren und befindet sich so im „Laufschatten“ des Nutzers, was eine potentielle Kollisionsgefahr mit Objekten im Umfeld niedrig hält.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn in einer sensomotorischen Regelschleife

- bei einer Fahrt an der Seite des Nutzers der vor dem elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittel verfügbare Platz ermittelt wird und das elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittel die Fahrt an der Seite des Nutzers fortsetzt solange ein für das elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel erforderlicher Platz verfügbar ist und das elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittel hinter den Nutzer fährt, wenn der erforderliche Platz nicht weiter verfügbar ist; und
- bei einer Fahrt hinter dem Nutzer der an den Seiten des Nutzers verfügbare Platz ermittelt wird und das elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittel an eine Seite des Nutzers fährt, wenn ein für das elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel erforderlicher Platz auf mindestens einer Seite verfügbar ist.

Hierbei können gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bei der Positionssteuerung von dem Nutzer definierte Verhaltensparameter für das elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel berücksichtigt werden.
Entsprechend umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels, welches von einem Nutzer zur Fortbewegung genutzt werden kann, indem sich dieser stehend auf dem Fortbewegungsmittel positioniert, und welches dem Nutzer durch eine Personenfolgefunktion autonom folgen kann, wenn dieser nicht auf dem Fortbewegungsmittel positioniert ist,

- mindestens eine Sensoreinheit zur Erfassung des Nutzers und der Umgebung des elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels; und
- eine Auswerte- und Steuereinheit, die eingerichtet ist, die von dem mindestens einen Sensor generierten Sensordaten auszuwerten, um in Abhängigkeit von der erfassten Umgebung eine relative Sollposition des elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels in Bezug auf die Position des Nutzers zu ermitteln und eine elektrische Antriebseinheit des elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels so anzusteuern, dass das elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel die ermittelte Sollposition einnimmt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die mindestens eine Sensoreinheit einen LiDAR-Sensor, der so angeordnet ist, dass der Nutzer und der in Fahrtrichtung vor dem elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittel liegende Bereich der Umgebung erfasst wird.
Ein erfindungsgemäßes elektrisch angetriebenes Fortbewegungsmittel weist eine elektrische Antriebseinheit und eine erfindungsgemäße Vorrichtung auf.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.

1 zeigt ein Flussdiagramm, das die grundlegenden Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ansteuerung eines elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels wiedergibt;
2 zeigt ein Funktionsschema der erfindungsgemäßen Positionssteuerung;
3 zeigt schematisch ein elektronisch angetriebenes Longboard mit dem Messbereich eines in der Spitze integrierten Sensors in einer Draufsicht (A) und einer Seitenansicht (B); und
4 zeigt ein Blockschaltbild der sensomotorischen Regelschleife des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.
1 zeigt schematisch die grundlegenden Schritte für das erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung eines elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels. Das Verfahren wird im Folgenden exemplarisch am Beispiel eines Longboard beschrieben, kann aber ebenso auch bei ähnlichen Fortbewegungsmitteln wie Skateboards und Abwandlungen hiervon wie Snakeboards etc. eingesetzt werden.
Das Verfahren kann beispielsweise durch den Nutzer des Longboards manuell eingeschaltet werden, wenn dieser das Longboard auf dem Boden abgestellt hat oder einen Gegenstand, welcher durch das Longboard transportiert werden soll, auf dem Longboard positioniert hat. Ebenso kann das Verfahren auch automatisch gestartet werden, wenn der Nutzer sich bisher auf dem Longboard befunden hat und dann aber von dem Longboard heruntergetreten ist.
Hierbei werden insbesondere einer oder mehrere Sensoren, die in das Longboard integriert sind, aktiviert. In Verfahrensschritt 10 wird dann mit diesen sowohl der Nutzer als auch die unmittelbare Umgebung des Longboards erfasst. Die so erzeugten Sensordaten werden dann in Verfahrensschritt 11 ausgewertet. Hierbei wird einerseits mit geeigneten Erkennungsalgorithmen der Nutzer erkannt, wobei insbesondere eine Erkennung der Beine des Nutzers erfolgen kann. Ebenso wird das sensorisch erfasste Umfeld daraufhin überprüft, ob dieses für das Longboard frei befahrbar ist oder etwa Hindernisse vor dem Longboard erkannt werden, die zu einer Kollision führen könnten. Hierbei kann es sich beispielsweise um auf der Fahrtroute befindliche Gegenstände, Gebäude, andere Verkehrsteilnehmer, oder aber auch andere elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel handeln. Ebenso können Bordsteine oder größere Bodenunebenheiten, die von dem elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittel nicht überwunden werden können, erkannt werden. In Abhängigkeit von den erfassten Sensordaten und dem Ergebnis der Auswertung dieser Sensordaten wird dann eine relative Sollposition des Longboards in Bezug auf die aktuelle Position des Nutzers ermittelt, wobei eine relative Sollposition an der Seite des Nutzers und die andere relative Sollposition hinter dem Nutzer angeordnet ist. In Verfahrensschritt 12 wird dann der elektrische Antrieb des Longboards so angesteuert, dass dieses die ermittelte Sollposition einnimmt.
2 zeigt ein Funktionsschema der erfindungsgemäßen Positionssteuerung entsprechend einem Zustandsautomaten (englisch „state machine“) mit den verschiedenen Zuständen Z₁ bis Z₈, die ein Longboard L in Bezug auf einen Nutzer N einnehmen kann, sowie den Übergang zwischen diesen verschiedenen Zuständen.
Wie jeweils dargestellt, wird durch einen oder mehrere Sensoren des Longboards einerseits die Umgebung des Longboards erfasst, um gegebenenfalls Objekte O in der Umgebung, welche die Fahrt des Longboards blockieren könnten, zu erkennen. Weiterhin wird durch die Sensoren auch der Nutzer erkannt. Zusätzlich sind in der Figur Geschwindigkeitsvektoren für das Longboard und den Nutzer dargestellt, welche die aktuelle Geh- bzw. Fahrrichtung angeben.
Im Zustand Z₁ fährt das Longboard L seitlich neben dem Nutzer N. Mittels der integrierten Sensorik erkennt das Longboard hierbei, dass sich der Nutzer links neben ihm befindet und in Fahrtrichtung vor dem Longboard zurzeit keine Hindernisse vorhanden sind. Das Longboard verbleibt nun so lange in dieser relativen Sollposition, bis im Zustand Z₂ durch die Sensorik ein Objekt vor dem Longboard erfasst wird. In diesem Fall lässt sich das Longboard nun entsprechend Zustand Z₃ hinter dem Nutzer zurückfallen und nimmt entsprechend Zustand Z₄ die relative Sollposition hinter dem Nutzer ein. Auch in diesem Zustand wird nun weiterhin sowohl der vor dem Longboard gehende Nutzer N als auch die weitere Umgebung des Longboards sensorisch erfasst und so die Umgebungssituation bewertet. Hierbei wird der zur Verfügung verstehende Platz an den Seiten des Nutzers berechnet und dabei ermittelt, ob eine, beide oder keine der Seiten frei ist.
Wird entsprechend Zustand Z₅ erkannt, dass auf keiner der beiden Seiten des Nutzers ein ausreichender Platz für das Longboard zur Verfügung steht, beispielsweise, weil auf beiden Seiten des Nutzers Umgebungsobjekte eine Fahrt des Longboards behindern, verbleibt das Longboard in dem Folgemodus, in dem es hinter dem Nutzer fährt. Ist dagegen nur eine der Seiten des Nutzers durch ein Umgebungsobjekt blockiert, entsprechend Zustand Z₆, oder stehen sogar beide Seiten neben dem Nutzer wieder zur freien Verfügung, entsprechend Zustand Z₇, so bewegt sich das Longboard entsprechend Zustand Z₈ automatisch aus dem „Laufschatten“ des Nutzers heraus. Wenn das Longboard die Position neben dem Nutzer erreicht hat, setzt es daraufhin die Fahrt neben dem Nutzer, entsprechend Zustand Z₁ so lange fort, bis erneut Hindernisse vor dem Longboard detektiert werden oder der Nutzer die automatische Fahrt des Longboards beendet.
3 zeigt schematisch ein elektronisch angetriebenes Longboard L mit dem Messbereich MB einer in der Spitze integrierten Sensoreinheit S in einer Draufsicht (A) und einer Seitenansicht (B). Die Sensoreinheit S zeichnet sich durch einen breiten Erfassungsbereich mit großem Öffnungswinkel zur Erfassung des Nutzers und des Umfelds aus und kann einen oder mehrere Sensoren aufweisen. Für die Erfassung von Objekten im Umfeld des elektronisch angetriebenen Longboards kommen hierbei verschiedene Sensortypen in Betracht.
Gut geeignet sind LiDAR-Sensoren, bei denen mit einem oder mehreren Laserstrahlen ein relevanter Bereich abgescannt bzw. abgetastet werden kann. Aufgrund der geringen Bauhöhe des Longboards ist hierfür ein 2D-LiDAR-Sensor gut geeignet. Dieser sendet Lichtimpulse in einer rotierenden Bewegung in einer horizontalen Ebene aus und berechnet basierend auf den Reflektionen bzw. Streuungen an Objekten im Umfeld den Abstand zu diesen Objekten. Auf diese Weise erhält man Entfernungswerte in einem zweidimensionalen Koordinatensystem. Insbesondere, wenn das Longboard auch Gegenstände transportieren soll und dann zusammen mit diesen eine deutlich höhere Bauhöhe aufweist, kann auch der Einsatz eines 3D-LiDAR-Sensors von Vorteil sein. Dieser funktioniert nach demselben Prinzip, wobei jedoch mehrere Laserstrahlen auf der vertikalen Achse verteilt sind und jeweils eine horizontale, rotierende Abtastung durchführen, so dass Entfernungswerte in einem Erfassungsvolumen ermittelt werden können. Die Verwendung von solcher LiDAR-Sensoren hat den Vorteil, dass einerseits die Daten schnell und mit großer Genauigkeit erfasst werden können, und andererseits die Datenmenge und damit der Verarbeitungsaufwand überschaubar ist.
Es können aber auch optische Verfahren eingesetzt werden, die auf einer Bilderfassung durch Kameras im sichtbaren oder infraroten Spektralbereich beruhen. Hierbei können neben Monoauch Stereokameras eingesetzt werden, die zusätzlich eine Tiefeninformation liefern. Ebenso erlauben TOF-Kameras mit einem Laufzeitverfahren (englisch: time of flight), bei dem ähnlich wie bei dem LiDAR-Verfahren für jeden Bildpunkt die Zeit, die das Licht eines Lichtpulses bis zum Objekt und wieder zurück braucht, gemessen wird, für jeden Bildpunkt die Entfernung des darauf abgebildeten Objektes zu bestimmen. Eine Bilderfassung mittels einer Kamera ermöglicht hierbei ggfs. durch Verfahren der Bildanalyse und Bilderkennung auch eine Erkennung der erfassten Objekte. Schließlich können auch Radarsensoren oder Ultraschallsensoren verwendet werden.
Wenn mehrere Sensoren gleichzeitig verwendet werden, können diese auch auf unterschiedlichen Verfahren beruhen. So können beispielsweise LiDAR-Sensoren mit Kamerasensoren kombiniert werden, so dass dann sowohl eine genaue Ermittlung von Abstand des reflektierenden Objekts als auch eine Erkennung des Objekts möglich ist. Insbesondere kann hierbei auch vorgesehen werden, den Nutzer einerseits und das Umfeld des Longboards andererseits durch unterschiedliche Sensoren zu erfassen. So können beispielsweise die Beine des Nutzers durch eine Kamera erfasst werden, das Umfeld dagegen durch einen LiDAR-Sensor.
In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Antriebseinheit des Longboards vier Räder bzw. Rollen R auf, die an nicht dargestellten Achsen angeordnet sind und beispielsweise durch einen Elektromotor M angetrieben werden können. Hierbei können alle vier Räder einzeln angetrieben werden, es ist aber ebenso möglich, dass nur ein Teil der Räder angetrieben wird. Ebenso können alle oder auch nur ein Teil der Räder lenkbar sein, umso die Fahrtrichtung anpassen zu können. Statt vier Rädern kann ein erfindungsgemäßes elektrisch angetriebenes Fortbewegungsmittel aber auch eine geringere oder größere Anzahl von Rädern oder ein Antrieb mit Ketten oder Beinen aufweisen. Der Elektromotor kann beispielsweise als Drehstrommotor oder Gleichstrommotor ausgestaltet sein, der mechanisch über ein nicht dargestelltes Getriebe, eine Kette oder einen Zahnriemen mit den Rädern bzw. Rollen verbunden ist und durch eine elektrische Stromversorgung in Form eines Akkumulators AK mit elektrischer Energie versorgt wird. Eine Auswerte- und Steuereinheit AS, die beispielsweise einen Mikroprozessor, einen elektronischen Speicher und eine oder mehrere elektrische Schnittstellen aufweisen kann, wertet hierbei die Sensordaten SD des Sensors S aus und steuert basierend darauf den Elektromotor M an. Die Auswerte- und Steuereinheit AS kann hierbei, ebenso wie der LiDAR-Sensor, ebenfalls von dem Akkumulator AK mit elektrischer Energie versorgt werden.
In 3B ist das Longboard L in einer Seitenansicht dargestellt. Wie ersichtlich, spannt der Messbereich MB der Sensoreinheit S eine horizontale, zum Deck D des Longboards parallele Ebene auf. Die oben beschriebenen Komponenten wie die Auswerte- und Steuereinheit AS, der Elektromotor M, der Akkumulator AK sind hierbei unterhalb des Decks angeordnet, um so die Fläche auf dem Deck für den Nutzer oder einen zu transportierenden Gegenstand freizuhalten.
Ein solcher zu transportierender Gegenstand G ist in der Figur exemplarisch wiedergegeben. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass der Gegenstand von dem Nutzer direkt auf dem Longboard abgelegt werden kann. Ebenso ist es aber auch möglich, hierfür eine an die Form des Longboards angepasste Transportbox zu verwenden, beispielsweise, wenn besonders zerbrechliche Gegenstände transportiert werden sollen. Ebenso kann es vorgesehen werden, bei dem Transport zerbrechlicher Gegenstände die automatische Fahrweise des Longboard anzupassen und beispielsweise auf starke Beschleunigungen oder Abbremsung oder enge Kurvenradien zu verzichten.
Weiterhin kann ein Nutzer des Longboards für das Longboard verschiedene Verhaltensparameter eingeben. So kann der Nutzer vorgeben, ob das Longboards in dem Seitenfahrmodus bevorzugt links oder rechts von ihm fahren soll. Beispielsweise kann von einem Rechtshänder eine Fahrt auf der rechten Seite bevorzugt werden, um so einen besonders einfachen Zugriff auf einen auf dem Longboard transportierten Gegenstand zu haben. Ebenso kann der Nutzer einen bevorzugten Abstand zwischen dem Longboard und seinen Beinen vorgeben. Die Verhaltensparameter können hierbei beispielsweise durch ein nicht dargestelltes manuelles Bedienelement des Longboards, eine Spracheingabe eines Bedienbefehls mit entsprechender Auswertung durch einen in dem Longboard integrierten Spracherkenner erfolgen. Ebenso können die Verhaltensparameter und auch andere Eingaben mittels einer Softwareanwendung zur Bedienung des Longboards auf einem mobilen Endgerät des Nutzers eingegeben werden.
4 zeigt ein Blockschaltbild einer sensomotorischen Regelschleife für eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Wie oben beschrieben, werden das Umfeld und der Nutzer von der Sensoreinheit S erfasst und erzeugen basierend hierauf Sensordaten SD, die der Auswerte- und Steuereinheit AS zugeführt werden.
In der Auswerte und Steuereinheit AS ist eine Einheit EK zur Personen- und Objekterkennung vorgesehen, in der mit einem Erkennungsalgorithmus die menschlichen Beine des Nutzers und Objekte im Umfeld des Longboards erkannt und unterschieden werden. Von dieser Erkennungseinheit EK werden einerseits die Position, Geschwindigkeit und Fortbewegungsrichtung des Nutzers (x, y, φ, v_x)_Nutzer sowie die Positionen (x, y)_Objekt,j von einem oder mehreren im Umfeld erkannten Objekten ermittelt, ggfs. bei bewegten Umfeldobjekten ergänzt durch deren jeweilige Geschwindigkeit und Fortbewegungsrichtung. Ebenso liegt dieser Einheit auch die aktuelle Istposition (x, y)_Ist des Longboards vor. Die ermittelten Nutzer- und Objektparameter werden einer Einheit PS zur Positionssteuerung zugeführt, ebenso wie die oben beschriebenen Verhaltensparameter VP. Basierend darauf bestimmt die Einheit PS mittels eines Optimierungsalgorithmus und dem beschriebenen Zustandsautomaten die aktuelle Sollposition (x, y)_Soll für das Longboard. Daraufhin wird die Abweichung (Δx, Δy) zwischen dieser Sollposition (x, y)_Soll und der aktuellen Istposition (x, y)_Ist ermittelt. Der Wert für diese Abweichung (Δx, Δy) wird einer Einheit PR zur Positionsregelung zugeführt, die daraufhin Sollwerte (v_x, ω)_Soll für die Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung des Longboards zur Erreichung der Sollposition ermittelt und an eine Einheit AR zur Antriebsregelung ausgibt. Durch diese Einheit AR werden nun die Antriebe der einzelnen Räder so geregelt, dass das Longboard die gewünschte Sollposition einnimmt.
Bezugszeichenliste

10-12: Verfahrensschritt
Z1 - Z8: Zustände
N: Nutzer
L: Longboard
O: Umfeldobjekt
S: Sensoreinheit
SD: Sensordaten
MB: Messbereich
R: Räder
AS: Auswerte- und Steuereinheit
M: Motor
AK: Akkumulator
G: transportierter Gegenstand
D: Deck
VP: Verhaltensparameter
EK: Einheit zur Personen- und Objekterkennung
PS: Einheit zur Positionssteuerung
PR: Einheit zur Positionsregelung
AR: Einheit zur Antriebsregelung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2019/0250615 A1 [0003]
US 2019/0031254 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Ansteuerung eines elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels, welches von einem Nutzer (N) zur Fortbewegung genutzt werden kann, indem sich dieser stehend auf dem Fortbewegungsmittel positioniert, und welches dem Nutzer durch eine Personenfolgefunktion autonom folgen kann, wenn dieser nicht auf dem Fortbewegungsmittel positioniert ist, bei dem - der Nutzer und die Umgebung des elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels mit mindestens einem Sensor (S) des elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels erfasst werden (10); - die von dem mindestens einen Sensor (S) generierten Sensordaten (SD) ausgewertet (11) werden, um in Abhängigkeit von der erfassten Umgebung eine relative Sollposition des elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels in Bezug auf die Position des Nutzers zu ermitteln; und - der elektrische Antrieb (M) des elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels basierend darauf so angesteuert (12) wird, dass das elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel die ermittelte Sollposition einnimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel ein Longboard (L) oder ein Skateboard ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei der Auswertung der Sensordaten (SD) Hindernisse (O) im Umfeld und/oder die Beine des Nutzers erkannt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel in der Personenfolgefunktion mindestens zwei unterschiedliche relative Sollpositionen in Bezug auf die Position des Nutzers einnehmen kann, wobei mindestens eine relative Sollposition an einer Seite des Nutzers und die andere relative Sollposition hinter dem Nutzer angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der für das elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel verfügbare Platz an den Seiten des Nutzers erfasst und ausgewertet wird und das elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel gemäß dem Ergebnis der Auswertung zwischen einer relativen Sollposition an einer Seite des Nutzers und der relativen Sollposition hinter dem Nutzer wechselt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei in einer sensomotorischen Regelschleife - bei einer Fahrt an der Seite des Nutzers der vor dem elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittel verfügbare Platz ermittelt wird und das elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittel die Fahrt an der Seite des Nutzers fortsetzt solange ein für das elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel erforderlicher Platz verfügbar ist und das elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittel hinter den Nutzer fährt, wenn der erforderliche Platz nicht weiter verfügbar ist; und - bei einer Fahrt hinter dem Nutzer der an den Seiten des Nutzers verfügbare Platz ermittelt wird und das elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittel an eine Seite des Nutzers fährt, wenn ein für das elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel erforderlicher Platz auf mindestens einer Seite verfügbar ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei bei der Positionssteuerung von dem Nutzer definierte Verhaltensparameter (VP) für das elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel berücksichtigt werden.
Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels, welches von einem Nutzer (N) zur Fortbewegung genutzt werden kann, indem sich dieser stehend auf dem Fortbewegungsmittel positioniert, und welches dem Nutzer durch eine Personenfolgefunktion autonom folgen kann, wenn dieser nicht auf dem Fortbewegungsmittel positioniert ist, mit - mindestens einer Sensoreinheit (L) zur Erfassung des Nutzers und der Umgebung des elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels; und - einer Auswerte- und Steuereinheit (10) (C), die eingerichtet ist, die von dem mindestens einen Sensor generierten Sensordaten (SD) auszuwerten, um in Abhängigkeit von der erfassten Umgebung eine relative Sollposition des elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels in Bezug auf die Position des Nutzers zu ermitteln und eine elektrische Antriebseinheit (M) des elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittels so anzusteuern, dass das elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel die ermittelte Sollposition einnimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die mindestens eine Sensoreinheit (L) einen LiDAR-Sensor umfasst, der so angeordnet ist, dass der Nutzer und der in Fahrtrichtung vor dem elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmittel liegende Bereich der Umgebung erfasst wird.
Elektrisch angetriebenes Fortbewegungsmittel, das eine elektrische Antriebseinheit (M) und eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9 aufweist.