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Verfahren zum selbsttätigen führerlosen Betrieb
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von Fahrzeugen von Fahrzeugen Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum selbsttätigen führerlosen Betrieb von Fahrzeugen.
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Es ist bekannt, bei der Lagerhaltung Fahrzeuge zu verwenden, die führerlos
betrieben werden und in Abhängigkeit von einer Befehlseingabe ein bestimmtes Ziel
selbsttätig anfahren. Die Fahrwege der Fahrzeuge sind hierbei durch Leitkabel markiert,
welche im Boden oder über dem Boden verlegt sind. Die Leitkabel sind von Strom durchflossen.
Am Fahrzeug ist einir.duktiver Sensor angebracht, der die Lenkung derart beeinflußt,
daß das Fahrzeug dem Verlauf des Leitkabels stets folgt.
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Bekannt sind ferner Fahrzeuge, welche Abstandsdetektoren aufweisen;
Die Fahrzeuge fahren entlang einer Randbegrenzung des Fahrweges, wobei eine mit
Ultraschall arbeitende Abstandsmeßeinrichtung dafür sorgt, daß stets ein bestimmter
Abstand zur Randbegrenzung eingehalten wird. In diesem Fall dient die Randbegrenzung
als Leiteinrichtung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art anzugeben, das keine Leiteinrichtungen zur Markierung des Fahrwegs
benötigt und daher ohne größere Investitionen eingesetzt werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß bei
einer manuell gesteuerten Musterfahrt Daten über Lenkbewegungen in Abhängigkeit
vom Fahrweg gespeichert werden und daß bei den nachfolgenden führerlosen Fahrten
diese Daten ebenfalls in Abhängigkeit vom Fahrweg ausgelesen und zur Steuerung des
Lenk- -antriebs benutzt werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine Musterfahrt
mit bemanntem Fahrzeug durchgeführt. Hierbei werden sämtliche Lenkbewegungen, die
während der Musterfahrt vom Fahrer ausgeführt werden, elektronisch gespeichert.
In dem Speicher ist also jeweils ein Wert über den Fahrweg, d.h. die Position des
Fahrzeugs und die an dieser Position eingenommene Lenkstellung der Räder, gespeichert.
Auf diese Weise wird die Stellung des Lenksystems des Fahrzeugs an jeder einzelnen
Position
des Fahrwegs festgehalten. Wenn auf diese Weise die Einspeicherung der Lenkdaten
erfolgt ist, kann das Fahrzeug anschließend denselben Weg automatisch (führerlos)
durchfahren, wobei an denselben Positionen des Fahrwegs dieselben Lenkstellungen
eingenommen werden wie bei der Musterfahrt - vorausgesetzt, daß das Fahrzeug die
Fahrt an derselben Stelle beginnt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden keine kontinuierlichen
externen Beiteinrichtungen benötigt. Die gesamte Steuereinrichtung befindet sich
am Fahrzeug, das zu diesem Zweck einen elektronischen Rechner mit entsprechender
Speicherkapazität aufweist. Es ist möglich, mehrere unterschiedliche Fahrwege in
dem elektronischen Rechner zu speichern und dem Rechner jeweils mitzuteilen, welcher
Fahrweg im Einzelfall befahren werden soll.
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Das Verfahren eignet sich insbesondere für Fahrzeugsysteme, die in
Regallagern u.dgl. eingesetzt werden, wobei die Fahrzeuge gezielt in die Gänge zwischen
zwei Lagerregalen einfahren sollen. Wenn die Fahrzeuge Hubeinrichtungen haben, mit
denen es möglich ist, Regalfächer in bestimmten Höhen gezielt anzufahren, kann auch
die Einstellung der Hubeinrichtung bzw. die Höheneinstellung der Plattform, entsprechend
der bei der Musterfahrt vorgenommenen Höheneinstellung, durchgeführt werden. Es
ist aber auch möglich, die Höheneinstellung, die die Plattform einnehmen soll um
ein bestimmtes Regalfach
anzufahren, durch manuelle Dateneingabe
vorzugeben.
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Entsprechendes gilt auch für diejenige Position des Fahrwegs, an der
das Fahrzeug stehen bleiben soll.
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Die Position kann ebenfalls dem Rechner manuell eingegeben werden.
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Während der Fahrt des Fahrzeugs können kleinere Abweichungen von dem
Fahrweg auftreten, z.B. durch Unebenheiten des Bodens o.dgl.. Um solche Abweichungen
zu eliminieren ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen,
daß während der Musterfahrt beim Passieren von Referenzmarken Soll-Abstandswerte
zwischen Fahrzeug und Referenzmarke erzeugt und gespeichert werden und daß während
der führerlosen Fahrt ebenfalls Abstandswerte ermittelt werden, die zur Erzeugung
von Korrektursignalen mit den Soll-Abstandswerten verglichen werden. Auf diese Weise
wird die Einhaltung des vorgeschriebenen Fahrweges überwacht und die Lenkung wird
erforderlichenfalls korrigiert, so daß das Fahrzeug, wenn es von dem vorgeschriebenen
Fahrweg abgewichen ist, selbsttätig wieder auf diesen zurückgeführt wird.
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Die Ermittlung der Abstandswerte kann beispielsweise mit einem Ultraschallsystem
erfolgen, wobei ein am Fahrzeug befestigter Ultraschallsender gerichtete Ultraschallwellen
aussendet, die von den Referenzmarken, bei denen es sich um Ultraschallreflektoren
handelt, reflektiert und von einem ebenfalls am Fahrzeug befestigten Empfänger aufgenommen
werden.
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Durch Messung der Laufzeit zwischen Aussenden und Empfang eines Ultraschallsignals
wird der Abstand des Fahrzeugs von der Referenzmarke ermittelt.
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Der im Fahrzeug angebrachte Rechner kann über Funk mit anderen Computern,
z.B. Lager-Computern, in Verbindung stehen, um Befehle für die einzelnen Fahrten,
die von dem Fahrzeug durchgeführt werden sollen, zu erhalten.
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Die Abstandsmessung muß nicht notwendigerweise mit Ultraschall erfolgen,
sondern hierzu können auch andere berührungslose Abtastmeßeinrichtungen verwandt
werden, wie z.B. Laser, Radar, Infrarot o.dgl.. Wenn der Abstandswert ein zulässiges
Maximum übersteigt, oder wenn am Fahrzeug ein von einer Referenzmarke ausgehendes
Signal empfangen wird, wird das Fahrzeug angehalten.
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Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs,
das für Fahrten in einem Regallager eingesetzt wird, Fig. 2 eine Draufsicht des
Regallagers mit den vorprogrammierten Fahrwegen und Fig. 3 ein Blockschaltbild der
Fahrsteuerung des Fahrzeugs.
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Gemäß Fig. 1 ist das Fahrzeug 10 mit einem Hubgerüst 11 ausgestattet,
an dem eine Plattform 12 in der Höhe verfahrbar angebracht ist. Das Fahrzeug 10
weist ein Lenkrad 13 auf, das auf die Vorderräder 14 (die Lenkräder) einwirkt. Außerdem
ist mit einem der Räder des Fahrzeugs 10 - vorzugsweise mit einem der lenkbaren
Vorderräder 14 - ein Weggeber gekoppelt, der ein elektrisches Signal erzeugt, das
der von diesem Rad zurückgelegten Wegstrecke entspricht. Dieser Weggeber kann beispielsweise
eine Kodierscheibe aufweisen, die sich zusammen mit dem Rad 14 dreht und an einem
am Fahrzeug angebrachten Sensor wegabhängig Impulssignale erzeugt, die anschließend
gezählt werden.
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In Fig. 2 sind drei Lagerregale 15 dargestellt, zwischen denen sich
Regalgänge 16 befinden. Das Fahrzeug soll von einer Ausgangsposition 17 in jeden
der Regalgänge 16 einfahren können. Die Fahrwege sind in Fig. 2 gestrichelt dargestellt,
sie sind jedoch am Einsatzort nicht markiert.
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Das Fahrzeug 10 weist die in Fig. 3 dargestellte Steuereinrichtung
auf, die einen frei programmierbaren Rechner 18 enthält. Der Rechner 18 ist mit
der Lenkung 19 des Fahrzeugs gekoppelt, so daß er von der Lenkung 19 Signale empfangen
kann, die der Lenkstellung der Räder 14 entsprechen,und andererseits an die Lenkung
19 auch Signale abgeben kann, um die Räder 14 in entsprechende Lenkstellungen bringen
zu können. In gleicher
Weise ist der Rechner 18 mit dem Antrieb
20 des Fahrzeugs gekoppelt, d.h. der Rechner 18 kann von dem Antrieb 20 Signale
über die jeweilige Fahrgeschwindigkeit empfangen und er kann andererseits den Antrieb
20 auch so steuern, daß vorgegebene Fahrgeschwindigkeiten erreicht und eingehalten
werden.
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Der zurückgelegte Fahrweg wird von einer Wegmeßeinrichtung 21 ständig
gemessen. Die Wegmeßeinrichtung 21 führt dem Rechner 18 Signale zu, die der zurückgelegten
Wegstrecke entsprechen.
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Der Rechner 18 steuert ferner die Hubeinrichtung 22, die die Plattform
12 des Fahrzeugs 10 auf eine vorgegebene Höhe einstellt.
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Schließlich ist der Rechner 18 an eine Kontrolleinrichtung 23 angeschlossen,
die jedesmal, wenn das Fahrzeug eine der Referenzmarken 24 passiert, einen entsprechenden
Abstandswert erzeugt. Die Kontrolleinrichtung 23 weist einen Ultraschall-Sender/Empfänger
auf. Die ausgesandten Ultraschallwellen werden von den Referenzmarken 24, bei denen
es sich um Ultraschallreflektoren handelt, reflektiert. Aus dem ausgesandten und
dem empfangenen Ultraschallsignal ermittelt die Kontrolleinrichtung 23 den Abstand,
den das Fahrzeug beim Passieren einer Referenzmarke 24 von dieser Referenzmarke
hat. Gleichzeitig wird der von der Wegmeßeinrichtung 23 gelieferte Entfernungswert
beim Passieren der Referenzmarke ausgewertet.
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Die in Fig. 3 dargestellte Einrichtung arbeitet wie folgt: Während
einer Musterfahrt, die am Ausgangspunkt 17 beginnt, wird das Fahrzeug 10 von einem
Fahrer entlang einer Wegstrecke gefahren. Der Fahrer steuert hierbei in üblicher
Weise die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und er lenkt das Fahrzeug durch Drehen des
Lenkrades 13. Während dieser Musterfahrt werden alle Lenk-und Geschwindigkeitsdaten
zu kurz aufeinanderfolgenden Zeitpunkten vom Rechner 18 aufgenommen und zugleich
mit den Wegdaten, d.h. den Daten über die zurückgelegte Entfernung, gespeichert.
Nach Beendigung der Musterfahrt, die beispielsweise durch einen der Regalgänge 16
führt, lenkt der Fahrer das Fahrzeug an den Ausgangsort 17 zurück.
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Im Rechner 18 sind nun sämtliche Lenkdaten des Fahrwegs gespeichert.
Das Fahrzeug kann den Fahrweg jetzt von neuem mit derselben Geschwindigkeit und
denselben Lenkbewegungen unter Steuerung durch den Rechner 18 abfahren.
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Der Rechner 18 ist mit einer Eingabeeinrichtung 25 in Form eines Tastenfeldes
verbunden. Wenn in dem Rechner mehrere Fahrwege gespeichert sind, kann durch entsprechende
Eingabe der gewünschte Fahrweg ausgewählt werden. Ferner kann an der Eingabeeinrichtung
25 eingegeben werden, an welcher Stelle innerhalb eines Regalganges 16 das Fahrzeug
anhalten soll bzw. wie tief das Fahrzeug in den Regalgang einfahren soll.
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Ferner kann eingegeben werden, auf welche Höhe die Plattform 12 gebracht
werden soll, wenn das Fahrzeug seine Endposition erreicht hat.
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Die Referenzmarkierungen 24 sind entweder nur an kritischen Stellen
der Fahrwege oder in regelmäßigen Abständen angeordnet. Wenn der Rechner 18 feststellt,
daß der Abstand des Fahrzeugs zu stark von dem Soll-Abstandswert, der bei der Musterfahrt
ermittelt wurde, abweicht, erfolgt eine der Abweichung entsprechende Lenkkorrektur.
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Es ist auch möglich, an der Eingabeeinrichtung 25 die Geschwindigkeit
einzugeben, die das Fahrzeug im führerlosen Zustand einnehmen soll. Diese Geschwindigkeit
muß nicht mit der Geschwindigkeit bei der Musterfahrt übereinstimmen.
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Die Signale, die beim Passieren der Referenzmarken 24 erzeugt werden,
können auch dazu benutzt werden, die Wegmessungssignale zu korrigieren bzw. einen
neuen Wegmessungsabschnitt einzuleiten. Die Referenzmarken 24 dienen daher nicht
ausschließlich der Abstand messung, sondern sie können auch als Markierungspunkte
für die Fahrweglänge benutzt werden.
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Die Eingabeeinrichtung 25 muß sich nicht notwendigerweise am Fahrzeug
befinden. Sie kann auch an einem ortsfesten Steuerpult vorgesehen sein, das mit
dem Rechner 18 über Funk in Verbindung steht.