DE3789919T2

DE3789919T2 - Verfahren zur Steuerung eines führerlosen Fahrzeuges.

Info

Publication number: DE3789919T2
Application number: DE3789919T
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Hosoi; Tomoo Matsuda; Yohkichi Nishi; Eiji Yoshikawa
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1986-07-11
Filing date: 1987-03-26
Publication date: 1994-09-08
Anticipated expiration: 2007-03-27
Also published as: US4866617A; EP0252219A2; JP2665738B2; EP0252219A3; EP0252219B1; JPS6319011A; DE3789919D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines führerlosen Fahrzeuges.
Zur Steuerung eines führerlosen Fahrzeuges ist es erforderlich, die Position zu kennen, an der sich das Fahrzeug auf einer Bahn, entlang der es sich bewegt, befindet. Die Japanische Patentanmeldung Nr. 93406/1982 offenbart ein technisches Konzept, daß darin besteht, daß mehrere Bodenmarkierungen auf der Bahn an geeigneten Stellen angeordnet sind und die korrekte Position des Fahrzeugs durch deren Erfassen vom Fahrzeug aus gemessen werden kann.
Bei diesem herkömmlichen Verfahren besteht jedoch die Schwierigkeit, daß für die Einrichtung zum Erfassen der Bodenmarkierungen ein breites Sehfeld erforderlich ist, und die Herstellung einer solchen Erfassungseinrichtung ist kostspielig.
Andererseits wurde bis lang bei einem Flugzeug oder einem Schiff ein sogenanntes Navigationssteuerverfahren zur Steuerung eines Fahrzeuges entlang einer zuvor gelehrten Bahn verwendet. Bei der Durchführung dieses Navigationssteuerverfahrens werden eine Richtungsdetektoreinrichtung und eine Wegstreckendetektoreinrichtung verwendet, um die gegenwärtige Position eines führerlosen Fahrzeugs zu veranschlagen, doch sammeln sich aufgrund von Rutschen des Fahrzeugs, Bodenunebenheiten und dergleichen Faktoren immer mehr Fehler in dem veranschlagten Positionswert an. Dementsprechend wird die gegenwärtige korrekte Position des Fahrzeugs errechnet und der veranschlagte Wert wird dann in bezug auf die gegenwärtige korrekte Position korrigiert.
In diesem Fall ist es selbstverständlich notwendig, zuvor die Position der Bodenmarkierungen zu lehren.
Um die Position jeder Bodenmarkierung und bestimmter Punkte auf der Bahn zu lehren, müssen diese Positionen zuvor gemessen werden. Eine derartige Messung jedoch erfordert viel Zeit und viele Arbeitsstunden. Insbesondere dann, wenn die Notwendigkeit eines häufigen Änderns der Bahn besteht, ist die Durchführung einer solchen Messung sehr schwierig.
Bei dem Navigationssteuervorgang wird die Position jeder Bodenmarkierung auf der Bahn sukzessive als Zielposition für das Fahrzeug angegeben, doch dabei entsteht die Schwierigkeit, daß aufgrund von unkorrekten Zeiten beim Angeben der Zielpunkte Fehlfunktionen auftreten können, wie beispielsweise verzögertes Steuern oder dergleichen.
Ferner wird bei dem herkömmlichen Navigationssteuervorgang eine Steuerung zur Orientierung der Vorderräder, in Bewegungsrichtung gesehen, auf den Zielpunkt hin durchgeführt. Wenn jedoch ein Fahrzeug, dessen Leiträder sich vorne befinden, betrieben wird oder wenn ein Fahrzeug, dessen Leiträder sich hinten befinden, in Rückwärtsrichtung angetrieben wird, funktioniert der Navigationssteuervorgang nicht korrekt.
EP-A-0 219 066, die als Teil des Standes der Technik gemäß Art. 54(3) EPÜ gilt, offenbart ein Verfahren zur Steuerung eines führerlosen Fahrzeugs mit den folgenden Schritten: Anordnen von mehreren Bodenmarkierungen, die jeweils eine gerichtete Orientierung aufweisen, innerhalb eines Bewegungsbereiches des Fahrzeuges; Bestimmen der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs auf der Basis der Fahrrichtung und der Fahrabstände des Fahrzeuges; sequentielles Festsetzen jeder Position der mehreren Bodenmarkierungen als Zielpositionen des Fahrzeugs; Detektieren der Position und Richtung des Fahrzeugs relativ zu jeder der auf der Bahn angeordneten Bodenmarkierungen zu dem Zeitpunkt, an dem das Fahrzeug jede Markierung passiert; Identifizieren einer bestimmten der auf der Bahn angeordneten Markierungen, die das Fahrzeug passiert, auf der Basis einer gegenwärtigen Position des Fahrzeugs zu dem Zeitpunkt, an dem das Fahrzeug die bestimmte der Markierungen passiert; und Steuern des Steuermechanismus des Fahrzeugs derart, daß sich die gegenwärtige Position dies Fahrzeuges der Zielposition nähert.
GB-A-2 143 969 offenbart eine Fahrzeugsteuerung, die aus einer Reihe von auf dem Boden eines Bewegungsbereiches angeordneten Bodenmarkierungen besteht. Die Bodenmarkierungen sind Dreiecke oder Rechtecke und Zeichen für das Fahrzeug, wenn dieses die Markierung passiert.
Eine Abweichung vom Idealkurs kann von zwei Sensoren detektiert werden, die die von einer passierten Markierung an zurückgelegte Entfernung registrieren und berechnete Werte als Ergebnisse liefern. Anhand dieser berechneten Werte wird der Kursfehler durch entsprechendes Steuern des Fahrzeuges korrigiert. Bodenmarkierungen können auch als Strichcodes angeordnet sein, und somit auch andere Informationen als die Kursrichtung enthalten.
Die Verwendung dieser Fahrzeugsteuerung ist nur beschränkt. Die rechteckigen Bodenmarkierungen lassen keine exakte Positionierung und exakte Bestimmung des Fahrzeugkurses zu. Die dreieckigen Bodenmarkierungen können nur in einer Richtung verwendet werden, weil die Kenntnis ihrer Ausrichtung zur Berechnung des Kursabweichungswinkels wichtig ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung eines führerlosen Fahrzeuges zu schaffen, das gewährleistet, daß das kehren einer Bahn auf einfache Weise durchgeführt wird und darüber hinaus die Veränderung des Bewegungswegs auf einfache Weise ausgeführt wird.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Steuerung eines führerlosen Fahrzeuges, das gewährleistet, daß sich das Fahrzeug auf einer Bahn mit komplizierten kurvigen Abschnitten bewegt, ohne daß ein verzögertes Steuern auftritt.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines führerlosen Fahrzeugs, das gewährleistet, daß das Verfahren unter Verwendung kostengünstiger Bodenmarkierungsdetektoreinrichtungen ausgeübt werden kann.
Ferner besteht ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, daß das Steuern eines führerlosen Fahrzeuges gewährleistet, daß das Steuern des Fahrzeuges dann mit einem korrekten Steuerwinkel durchgeführt wird, wenn die Hinterräder, in Fahrtrichtung des Fahrzeuges gesehen, als Leitrad dienen.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen näher erläutert, welche zeigen:
Fign. 1, 7, 9 und 11 jeweils perspektivische Ansichten, die schematisch die Anordnung der Bodenmarkierung auf einer Bahn zeigen;
Fign. 2, 4, 8, 10, 12, 20 und 21 jeweils schematische Ansichten, die den Aufbau einer Bodenmarkierung und das Prinzip zum Detektieren der Position eines führerlosen Fahrzeugs unter Verwendung der Bodenmarkierung darstellen;
Fign. 3 und 5 jeweils Wellenformdiagramme, die eine Wellenform der Ausgangssignale eines Sensors zeigen, wenn eine Bodenmarkierung gemäß den Fign. 2 und 4 verwendet wird;
Fign. 6, 18 und 19 jeweils schematische Darstellungen, die einen anderen Aufbau einer Bodenmarkierung zeigen;
Fig. 13 eine schematische Darstellung, die die Anordnung von Bodenmarkierungen innerhalb des Bewegungsbereiches eines Fahrzeuges und einer durch einige der Bodenmarkierungen bestimmte Bahn zeigt;
Fig. 14 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Vorrichtung zur Ausführung eines Navigationssteuervorgangs für das Fahrzeug zeigt;
Fig. 15 ein Flußdiagramm, das den Betrieb der Vorrichtung von Fig. 14 veranschaulicht;
Fig. 16 eine schematische Darstellung, die ein Prinzip zum Veranschlagen der Position des Fahrzeuges veranschaulicht;
Fig. 17 ein Blockdiagramm, das schematisch eine Vorrichtung zeigt, die dazu dient, das Fahrzeug eine Bahn zu lehren;
Fign. 22 und 23 eine vertikale Schnittansicht und eine Seitenansicht eines Rades, in dem ein Sensor untergebracht ist;
Fig. 24 eine vertikale Schnittansicht, die die Anordnung eines Sensors in einem Rad zeigt, wobei eine Dreheinrichtung darin eingebaut ist;
Fig. 25 eine perspektivische Ansicht des Aufbaus einer Bodenmarkierung;
Fig. 26 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Detektieren dessen, daß ein Sensor den Mittelpunkt eines die Bodenmarkierung darstellenden Liniensegmentes passiert;
Fig. 27 ein Zeitdiagramm, das den Betrieb der Vorrichtung von Fig. 26 darstellt;
Fig. 28 ein Wellenformdiagramm, das die Ausgangssignale eines auf verschiedenen Ebenen angebrachten Sensors zeigt;
Fig. 29 ein Wellenformdiagramm eines Ausgangssignals mit mehreren Schwellenwerten;
Fig. 30 ein Diagramm, das ein Beispiel einer Bodenmarkierung und einer Bewegungsbahn des die Bodenmarkierung überquerenden Fahrzeugs zeigt;
Fig. 31 ein Zeitdiagramm, das die Funktion der Vorrichtung von Fig. 27 bei Verwendung der Bodenmarkierung gemäß Fig. 30 zeigt;
Fig. 32 ein Schaltbild, das ein konkretes Beispiel der Unterbrechungssignalerzeugungsschaltung von Fig. 27 zeigt;
Fig. 33 eine schematische Darstellung, die ein Prinzip-zum Errechnen eines Steuerwinkels zeigt;
Fig. 34 eine schematische Darstellung des Bereichs einer Zielbodenmarkierung;
Fig. 35 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Bestimmung dessen, ob das Fahrzeug die Zielbodenmarkierung passiert oder nicht;
Fig. 36 ein Flußdiagramm, das die Schritte zur Steuerung der Bewegung des Fahrzeugs darstellt;
Fig. 37 eine Kurve, die das Ergebnis der Steuerung der Bewegung des Fahrzeugs bei Ausführung der Schritte gemäß Fig. 36 zeigt;
Fig. 38. eine schematische Darstellung, die zeigt, wie ein Steuerwinkel in bezug auf ein Fahrzeug mit Hinterradantrieb errechnet wird; und
Fig. 39 ein Flußdiagramm, das die für den Fall anzuwendenden Schritte zeigt, daß die Bewegung des Fahrzeugs mit Hinterradantrieb gesteuert wird.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind, im einzelnen beschrieben.
In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein führerloses oder unbesetztes Fahrzeug, in dem keine Bedienperson sitzt, die Bezugszeichen 2 Bodenmarkierungen, das Bezugszeichen 3 einen Kurs (Bahn, Weg), auf der sich das führerlose Fahrzeug 1 laut Planung bewegt, das Bezugszeichen 4 eine Stelle, die das führerlose Fahrzeug 1 passiert hat, und das Bezugszeichen 5 einen an dem führerlosen Fahrzeug 1 angebrachten Sensor.
Das führerlose Fahrzeug 1 ist mit einem Richtungsdetektor und einem Wegstreckendetektor (beide in der Zeichnung nicht dargestellt) sowie mit einer automatischen Steuerung ausgestattet, um zu ermöglichen, daß sich das Fahrzeug auf dem Kurs 3 bewegen kann, indem unter Verwendung der oben erwähnten Detektoren die gegenwärtige Position, an der sich das Fahrzeug derzeit befindet, veranschlagt wird.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besteht jede Bodenmarkierung 2 aus drei Liniensegmenten 2a, 2b und 2c, die sich quer über den geplanten Kurs des Wegs 3 erstrecken. Die Liniensegmente 2a und 2c sind parallel zueinander und das Liniensegment 2b verläuft diagonal zwischen dem hinteren Ende des Liniensegmentes 2a und dem vorderen Ende des Liniensegmentes 2c. In bezug auf die Bodenmarkierung 2 wird bevorzugt, daß die Liniensegmente 2a und 2c in rechtem Winkel zum Weg 3 verlaufen und der Weg 3 verläuft durch den Mittelpunkt jedes der Liniensegmente.
Unter der Voraussetzung, daß der Boden aus Beton besteht, in den kein metallisches Material eingebettet ist, werden als Material für die Liniensegmente Metallplatten, Metallband, Metalldraht o. dgl. verwendet. Ferner wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als an dem Fahrzeug zum Detektieren der Liniensegmente 2a-2c angebrachter Sensor 5 ein Sensor aus metallischem Material, beispielsweise ein Wirbelstromsensor, verwendet. Der Einfachheit halber ist in der folgenden Tabelle ein Beispiel einer Materialkombination von Bodenmarkierung und Sensor angeführt. Abtastmedium Sensor als Bodenmarkierung verwendbares Material Magnetismus Wirbelstromsensorspule, Detektor aus metallischem Material (jeder von diesen ist derart, daß er eine Fluktuation in der Permeabilität der Leitfähigkeit detektieren kann). Stahlrahmen, Stahlpfeiler, Metalldraht, elektrisch leitfähiges Bahnmaterial, elektrisch leitfähige Beschichtung, Ferritplatten, Ferritbeschichtung, Magnetband (einschließlich Band, Draht, Stangen, Blöcken, Platten o. dgl. die metallisches Material, Ferrit oder elektrisch leitfähiges Material aufweisen). Lichtstrahl Phototransistor, Photodiode Photoröhre (Jedes von diesen ist derart, daß ein Lichtstrahl von diesen reflektiert werden kann). reflektierendes Rückstrahlungsband, Band mit weißer Linie, Metallband, Beschichtung, farbige Platten, farbige Blöcke o. dgl., die jeweils eine Farbe oder Reflexionsfähigkeit aufweisen, durch die sie von dem Boden rings herum unterscheidbar sind
Im folgenden wird der Fall beschrieben, wenn das führerlose Fahrzeug 1 die Bodenmarkierung 2 passiert und der Sensor 2 die Stelle 4, in Fig. 2 durch eine durchgezogene Linie (auch 4) repräsentiert, als Ergebnis der Bewegung des Fahrzeugs in die angezeigte Richtung aufzeichnet. Wenn ein Abstand L (L&sub1; + L&sub2;) zwischen den Liniensegmenten 2a und 2c an der Bodenmarkierung 2 ausreichend gering ist, kann angenommen werden, daß die Stelle 4 eine im wesentlichen linear verlaufende Linie ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die Beschreibung unter der Voraussetzung erfolgt, daß die Stelle 4 aufgezeichnet wird, wenn sich das Fahrzeug von der unteren Seite her zu der oberen Seite, wie in der Zeichnung, bewegt.
Zunächst schneidet die Stelle 4 das Liniensegment 2a an Punkt dann das Liniensegment 2b an Punkt P&sub2; und schließlich das Liniensegment 2c an Punkt P&sub3;. Als Ergebnis erzeugt der Sensor 5 Signale, die darüber informieren, daß der Sensor 5 die Liniensegmente 2a, 2b und 2c an den Punkten P&sub1;, P&sub2; und P&sub3; detektiert (siehe Fig. 3).
Wenn angenommen wird, daß sich das Fahrzeug 1 mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, ist das Verhältnis des Abstands L&sub1; zwischen den Punkten P&sub1; und P&sub2; zu dem Abstand L&sub2; zwischen den Punkten P&sub2; und P&sub3; gleich einem Verhältnis eines Zeitintervalls T&sub1; zu einem Zeitintervall T&sub2; in Fig. 3 und darüber hinaus gleich einem Verhältnis einer Länge l&sub1; zu einer Länge l&sub2;.
Dementsprechend kann der Betrag der Kursabweichung l des Fahrzeugs von der Mittellinie an der Bodenmarkierung 2 (die identisch mit dem Weg 3 ist) durch Empfang der Ausgangssignale des Sensors 5 und Messen der Zeitintervalle T&sub1; und T&sub2; bestimmt werden. Dies liegt daran, daß der Betrag der Kursabweichung l wie folgt ausgedrückt werden kann:
wobei V die Breite der Markierung 2 ist.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem das Fahrzeug mit einem einzigen Sensor 5 ausgestattet ist, definiert die Breite der Bodenmarkierung, das heißt, (l&sub1; + l&sub2;), den Erfassungsbereich. Wenn das Fahrzeug mit zwei in Querrichtung voneinander beabstandeten Sensoren ausgestattet ist, führt dies dazu, daß der Erfassungsbereich um den Abstand zwischen den Sensoren erweitert werden kann.
Im folgenden wird beschrieben, wie das Auftreten eines falschen Wahrnehmens der Bodenmarkierung verhindert wird.
Wenn für die Liniensegmente 2a bis 2c metallisches Material verwendet wird, kann der Sensor 5 die Bodenmarkierung 2 falsch wahrnehmen, wenn sich auf dem Boden ein bestimmter Gegenstand aus metallischem Material befindet. In gleicher Weise kann eine falsche Wahrnehmung erfolgen, wenn für die Liniensegmente 2a bis 2c weiße Linien verwendet werden, falls der Boden einen mit weißer Farbe überzogenen Fleck aufweist.
Um das Auftreten von falschen Wahrnehmungen zu verhindern, empfiehlt es sich, an einer Position vor oder hinter der Bodenmarkierung 2 ein oder mehrere zusätzliche Liniensegmente vorzusehen.
Fig. 4 zeigt den Fall, in dem der Bodenmarkierung 2, die Liniensegmente 2a, 2b und 2c aufweist, neue Liniensegmente 2d und 2e hinzugefügt worden sind. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, verlaufen die Liniensegmente 2d und 2e parallel zu den Liniensegmenten 2a und 2c. In diesem Fall sind die fünf Sensorausgangssignale, die die Bewegung des Sensors 5 an der Stelle 4 anzeigen, wie die in Fig. 5 gezeigten.
Fig. 5 zeigt, daß, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 konstant gehalten wird, das Verhältnis von Zeitintervall T&sub3; zu Zeitintervall T&sub4; oder T&sub5; relativ zu den Ausgangssignalen des Sensors nicht variiert, ungeachtet dessen, in welcher Weise das Fahrzeug vom korrekten Kurs abweicht, doch das Verhältnis des Zeitintervalls T&sub1; zum Zeitintervall T&sub2; variiert abhängig von dem Betrag der Kursabweichung des Fahrzeugs. D.h. die Sensorsignale treten bei den Zeitintervallen T&sub4;, T&sub5; und T&sub3; auf, solange die von dem Sensor 5 ausgegebenen Signale kein Rauschen enthalten. Dementsprechend kann in bezug auf die Verhältnisse relativ zu den Zeitintervallen festgestellt werden, wie bereits oben erwähnt, ob durch ein Liniensegment ein Detektorsignal des Sensors oder Rauschen erzeugt worden ist oder nicht.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit stark variiert, empfiehlt es sich, für jedes der Zeitintervalle die Wegstrecke zu messen, anstatt die Zeitintervalle des Sensors zu verwenden.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel sind an der Position unterhalb des Liniensegmentes 2a zwei zusätzliche Liniensegmente 2e und 2d vorgesehen. Selbstverständlich lassen sich dieselben vorteilhaften Wirkungen erzielen, wenn ein oder mehr zusätzliche Liniensegmente an der Position vor dem Liniensegment 2a oder hinter dem Liniensegment 2c vorgesehen werden.
Die Form der Bodenmarkierung 2 sollte nicht bloß auf die in Fig. 2 dargestellte beschränkt sein. Alternativ kann eine Bodenmarkierung 2' mit Liniensegmenten 2'a, 2'b und 2'c verwendet werden, deren beide Seiten, wie in Fig. 6 gezeigt, abgeschnitten sind. Ferner können auch Bodenmarkierungen verwendet werden, deren Form umgekehrt zu der der in den Fign. 2 und 6 dargestellten ist.
Ferner ist es durch Anordnen der Bodenmarkierung 2 an einer bekannten Position auf der Bahn 3 möglich, die korrekte gegenwärtige Position des Fahrzeuges zu detektieren, wenn dieses die Bodenmarkierung 2 passiert. Da die korrekte Position auf diese Weise wahrgenommen werden kann, kann die gegenwärtige Position des Fahrzeugs, die kontinuierlich von einem Richtungsdetektor 43 und einem an dem Fahrzeug 1 angebrachten Wegstreckendetektor 44 detektiert wird, wie im folgenden im Zusammenhang mit Fig. 14 beschrieben wird, jedesmal, wenn die Bodenmarkierung detektiert ist, zu der oben erwähnten korrekten gegenwärtigen Position korrigiert werden.
Wenn der Abstand zwischen beiden Liniensegmenten 2a und 2c, die die Bodenmarkierung 2 bilden, oder die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges konstant gehalten wird und vorher bekannt ist, kann ein Eintrittswinkel des Fahrzeugs in die Bodenmarkierung durch Messen des zum Zurücklegen des eingangs erwähnten Abstandes erforderlichen Zeitabschnitts erhalten werden.
Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwei Bodenmarkierungen 6, die jeweils aus zwei Liniensegmenten 6a und 6b bestehen, wie in Fig. 8 gezeigt, voneinander beabstandet auf der Bewegungsbahn angeordnet sind und ein unbesetztes Fahrzeug zur Steuerung seiner Bewegung mit zwei Sensoren 5 und 5' ausgestattet ist.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Liniensegmente 6a und 6b nicht parallel zueinander. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind sie so angeordnet, daß das Liniensegment 6a in rechtem Winkel relativ zu der geplanten Bewegungsbahn 3 verläuft und das Liniensegment 6b das Liniensegment 6a am einen Ende (Schnittpunkt O) des Liniensegments 6a unter einem Neigungswinkel von R schneidet.
Es sei angenommen, daß das führerlose Fahrzeug 1 die Bodenmarkierung 6 passiert und dadurch die Stellen 7 und 8 gemäß Fig. 8 durch die Sensoren 5 und 5, aufgezeichnet werden; dann schneidet die Stelle 7 zunächst das Liniensegment 6a an dem auf dem Liniensegment 6a befindlichen Punkt P&sub1;&sub1; und dann das Liniensegment 6b an dem auf dem Liniensegment 6b angeordneten Punkt P&sub1;&sub2;. Gleichermaßen schneidet die Stelle 8 zunächst das Liniensegment 6a an dem auf dem Liniensegment 6a befindlichen Punkt P&sub1;&sub1;' und dann das Liniensegment 6b an dem auf dem Liniensegment 6b befindlichen Punkt P&sub1;&sub2;'. Dementsprechend werden Signale erzeugt, die darüber informieren, daß der Sensor 5 die Liniensegmente durch die Schnittpunkte P&sub1;&sub1; und P&sub1;&sub2; detektiert und der Sensor 5' die Liniensegmente durch die Schnittpunkte P&sub1;&sub1;' und P&sub1;&sub2;'.
Im folgenden wird das Prinzip beschrieben, nach dem der Winkel R erhalten wird, der zwischen dem Liniensegment 6a und der Fahrtrichtung des unbesetzten Fahrzeuges 1 (die Richtung der Erstreckung der Stellen 7 und 8) gebildet ist.
Gemäß Fig. 8 repräsentiert der Punkt P&sub0; die Position, an der sich der Sensor 5 befindet, wenn der Sensor 5' den Punkt P&sub1;&sub1;' erreicht. Da ein durch die Schnittpunkte P&sub1;&sub1; und P&sub1;&sub1;' und die Position P&sub0; gebildetes Dreieck P&sub1;&sub1;, P&sub1;&sub1;', P&sub0; ein rechtwinkliges Dreieck ist, wird der Winkel R durch die folgende Formel (1) repräsentiert.
wobei L den Abstand zwischen den beiden Sensoren 5 und 5' angibt.
Dementsprechend kann der vorgenannte Winkel R entsprechend der Formel (1) durch Messen der Strecke der Bewegung des Fahrzeugs 1 von dem Zeitpunkt an, an dem der Sensor 5' den Schnittpunkt P&sub1;&sub1;' erreicht, bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Sensor 5 den Schnittpunkt P&sub1;&sub1; erreicht, erhalten werden, wobei die Messung unter Verwendung einer Einrichtung, beispielsweise eines Längenmeßrings oder dergleichen, durchgeführt wird.
Im folgenden wird beschrieben, wie die Position der Schnittpunkte P&sub1;&sub1; und P&sub1;&sub1;' erhalten wird. Der Abstand OP&sub1;&sub1; zwischen dem Schnittpunkt O (Bezugspunkt) der Liniensegmente 6a und 6b und dem Schnittpunkt P&sub1;&sub1; sowie der Abstand OP&sub1;&sub1;' zwischen dem Schnittpunkt O und dem Schnittpunkt P&sub1;&sub1;' werden durch die folgenden Formeln (2) repräsentiert.
wobei Φ den von den Liniensegmenten 6a und 6b gebildeten Winkel angibt.
Dementsprechend kann durch Messen des Abstands von dem Zeitpunkt an, an dem der Sensor 5 das Liniensegment 6a detektiert, bis zu dem Zeitpunkt, an dem er das Liniensegment 6b detektiert, sowie des Abstands P&sub1;&sub1;'P&sub1;&sub2;' von dem Zeitpunkt an, an dem der Sensor 5' das Liniensegment 6a detektiert, bis zu dem Zeitpunkt, an dem er das Liniensegment 6b detektiert, unter Verwendung einer Einrichtung, beispielsweise einem Längenmeßring oder dergleichen, die Position der Sensoren 5 und 5', in Querrichtung relativ zu dem Liniensegment 6a gesehen, unter Bezugnahme auf die vorgenannten Abstände, den Winkel R und den Winkel Φ erhalten werden.
Wenn angenommen wird, daß die Position, an der der Mittelpunkt zwischen den beiden Sensoren 5 und 5' das Liniensegment 6a überquert, mit Q bezeichnet wird, wird die vom Referenzpunkt O zu dem vorgenannten Punkt Q gemessene Entfernung OQ durch die folgende Formel repräsentiert.
Wenn ferner angenommen wird, daß die Position, an der der Weg 4 über das Liniensegment 6a verlauft, mit R bezeichnet ist, wird der Betrag der Kursabweichung RQ des Fahrzeugs 1 von dem vorgenannten Punkt R durch die folgende Formel (4) repräsentiert.
Es sei darauf hingewiesen, daß OR in der obigen Formel vorher bekannt ist.
Der Betrag der Kursabweichung, der auf die oben beschriebene Weise errechnet wird, wird üblicherweise als Information zum Steuern der Steuerung des Fahrzeugs verwendet, um diesen Kursabweichungsbetrag auszugleichen. Ferner kann er zur Korrektur der veranschlagten Position des Fahrzeugs verwendet werden, wenn die später zu beschreibende Navigationssteuerung durchgeführt wird. Da die genaue Koordinatenposition des Fahrzeugs unter Bezugnahme auf die Koordinatenpositionen, an denen die Bodenmarkierungen 2 oder 6 angeordnet sind, detektiert werden kann, kann die gegenwärtige Position des Fahrzeugs, die kontinuierlich von einem Richtungsdetektor 43 und einem Wegstreckendetektor 44, der an dem Fahrzeug 1 angebracht ist, wie im folgenden im Zusammenhang mit Fig. 14 zu beschreiben, detektiert wird, unter Bezugnahme auf die oben erwähnte tatsächliche Koordinatenposition korrigiert werden.
Aufgrund der Tatsache, daß die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 entsprechend der Formel (1) detektiert werden kann, können verschiedene Induktionen, einschließlich Stellungswinkel des Fahrzeugs 1, erreicht werden. Wenn die Navigationsinduktion in der oben beschriebenen Weise ausgeführt wird, wird die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs unter Verwendung eines Meß-Wende-Kreisels oder einer ähnlichen Einrichtung gemessen. Zu diesem Zeitpunkt können die unter Verwendung des Kreisels oder einer ähnlichen Vorrichtung erhaltenen Meßergebnisse unter Bezugnahme auf die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs, die entsprechend dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel detektiert wird, in geeigneter Weise korrigiert werden.
Wenn die in Fig 10 dargestellten Bodenmarkierungen 10 verwendet werden, können sowohl die Position des Fahrzeugs 1 als auch die Bewegungsrichtung desselben unter Verwendung eines einzigen Sensors 5 detektiert werden.
Wie aus Fig. 10 hervorgeht, besteht jede der Bodenmarkierungen 10 aus zwei Liniensegmenten 10a und 10d, die parallel zueinander sind, und weiteren zwei Liniensegmenten 10b und 10c, die zwischen den beiden Liniensegmenten 10a und 10d derart angeordnet sind, daß sie nicht parallel zu diesen sind. Bei der Anordnung des dargestellten Ausführungsbeispiels verlaufen die Liniensegmente 10a und 10d unter einem rechten Winkel relativ zu dem planmäßigen Bewegungsweg 3 oder das Fahrzeug 1 und die Liniensegmente 10b und 10c schneiden den planmäßigen Weg 3 wenigstens.
Wenn angenommen wird, daß das unbesetzte Fahrzeug 1 die Bodenmarkierung 10 passiert und dadurch der Sensor 5 eine in Fig. 10 durch eine gestrichelte Linie repräsentierte Stelle 4 aufzeichnet, schneidet die Stelle 4 zunächst das Liniensegment 10a am Punkt m&sub1; und dann das Liniensegment 10b am Punkt m&sub2;. Ferner schneidet es das Liniensegment 10c am Punkt m&sub3; und schließlich das Liniensegment 10d am Punkt m&sub4;. Die Koordinaten (x&sub2;, y&sub2;) des Schnittpunktes m&sub2; und die Koordinaten (x&sub3;, y&sub3;) des Schnittpunkts m&sub3; können durch Messen der vier Abstände zwischen den Schnittpunkten erhalten werden, d. h. , , und .
Insbesondere dann, wenn ein derartiges x-y-Koordinatensystem wie das in Fig. 10 auf die Z-förmige Bodenmarkierung 2 von Fig. 2 angewandt wird, können von den drei Schnittpunkten P&sub1;, P&sub2; und P&sub3;, an denen die Stelle 4 des Sensors 5 die Bodenmarkierung 2 schneidet, die Koordinaten (x, y) des Schnittpunktes P&sub2; gemäß den folgenden Formeln unter Verwendung der Abstände L&sub1; und L&sub2; zwischen den Schnittpunkten erhalten werden.
Bei den oben angeführten Formeln gibt V die Breite der Bodenmarkierung, in x-Richtung gesehen, wieder, während Y den Abstand zwischen den Liniensegmenten, in y-Richtung gesehen, bezeichnet.
Auch die Koordinaten (x&sub2;, y&sub2;) des Schnittpunktes m&sub2; und die Koordinaten (x&sub3;, y&sub3;) in dem x-y-Koordinatensystem in Fig. 10 können gemäß dem oben erwähnten Schritt des Errechnens der Koordinaten (x&sub3;, x&sub2;) des Punktes P&sub2; unter Verwendung der Abstände zwischen den Schnittpunkten , und , errechnet werden.
Ein von der Bodenmarkierung 10 und dem Liniensegment 10d gebildeter Winkel R&sub3; wird gemäß der folgenden Formel (6) angegeben.
Wenn eine Referenzkoordinatenposition der Bodenmarkierung 10 durch Zo (yz0, yz0) angegeben wird, werden die Koordinaten (x&sub4;, y&sub4;) der Schnittpunkte m&sub4; entsprechend den folgenden Formeln bestimmt.
Dementsprechend kann durch Detektieren der Schnittpunkte m&sub1; bis m&sub4; unter Verwendung des Sensors 5 und der zwischen den Schnittpunkten gemessenen Abstände, d. h. , und unter Verwendung der Bewegungslängendetektoreinrichtung, wie beispielsweise einem Längenmeßring o. dgl., ein Winkel R&sub1; gemäß Formel (6) errechnet werden. Ferner kann, nachdem der Winkel R&sub1; in dieser Weise errechnet worden ist, die Position, an der sich das Fahrzeug 1 befindet, gemäß Formel (7) erhalten werden. Die Liniensegmente 10b und 10c müssen nicht unbedingt parallel zueinander sein.
Im folgenden wird der Fall beschrieben, in dem die Bodenmarkierungen gemäß Fig. 2 mittels zweier Sensoren 5 und 5' in der in Fig. 11 dargestellten Weise detektiert werden.
Wie aus Fig. 12 hervorgeht, werden die Stellen der Sensoren 5 und 5', die, nachdem das Fahrzeug 1 die Bodenmarkierung 2 passiert hat, aufgezeichnet werden, mit den Bezugszeichen 4 und 4' belegt, ein Schnittpunkt, an dem der Sensor 5' das Liniensegment 2b schneidet, wird mit dem Bezugszeichen T belegt, die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges 1 mit dem Bezugszeichen Φ, die von dem Fahrzeug 1 zurückgelegte Entfernung, gemessen von dem Zeitpunkt an, an dem der Sensor 5 das Liniensegment 2a schneidet, bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Sensor 5' das Liniensegment 2a schneidet, mit Δl, die von dem Fahrzeug zurückgelegte Entfernung, gemessen von dem Zeitpunkt an, wenn der Sensor 5' das Liniensegment 2a schneidet, bis zu dem Zeitpunkt, wenn er das Liniensegment 2b schneidet, mit l&sub1;, die von dem Fahrzeug zurückgelegte Entfernung, gemessen von dem Zeitpunkt an, wenn der Sensor 5, das Liniensegment 2b schneidet, bis zu dem Zeitpunkt, an dem-er das Liniensegment 2c schneidet, mit l&sub2;, die Länge des Liniensegments 2b mit U, die jeweilige Länge der Liniensegmente 2a und 2c mit V und der Abstand zwischen den Liniensegmenten 2a und 2c mit W.
Eine Entfernung e zwischen der Referenzposition z&sub0; (xz0, Yz0) der Bodenmarkierung 2 und der Position T, an der der Sensor das Liniensegment 2b schneidet, kann gemäß der folgenden Formel (8) repräsentiert werden.
Ferner kann ein Winkel R&sub3;, der von dem Winkel Φz0, der die Verlaufsrichtung der Bodenmarkierung 2 angibt, und dem Winkel Φ, der die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 1 angibt, gebildet wird, entsprechend der folgenden Formel (9) repräsentiert werden.
wobei L den Abstand zwischen den beiden Sensoren 5 und 5' repräsentiert. Ferner kann der Winkel Φz0, der die Verlaufsrichtung der Bodenmarkierung 2 angibt, gemäß der folgenden Formel (10) repräsentiert werden.
Φz0 = R&sub3; + Φ (10)
Ferner können die Koordinaten der Referenzposition z&sub0; (x&sub2;&sub0;, Yz0) entsprechend den folgenden Formeln (11) repräsentiert werden.
xz0 = xt - e · cos (Φz0 - R&sub2;)
yz0 = yt - e · sin (Φz0 - R&sub2;) (11)
Es sei darauf hingewiesen, daß die Bedingung R&sub2; = const = tan&supmin;¹ (c/b) auf die obigen Formeln anwendbar ist und xt und yt die Koordinaten der Position T repräsentieren.
Dementsprechend kann der Winkel Φ, der die Richtung des Fahrzeugs 1 angibt, durch Messen von Δl anhand der Formel (10) unter Bezugnahme auf den oben angeführten Winkel Δl und den die Verlaufsrichtung der Bodenmarkierung 2 anzeigenden Winkel Φ&sub2;&sub0; erhalten werden. Ferner ist es möglich, wenn die Koordinaten (xz0, yz0) der Referenzposition der Bodenmarkierung 2 und der die Verlaufsrichtung der Bodenmarkierung 2 angebende Winkel Φz0 gegeben sind und die Entfernung e unser Verwendung der Längenmeßeinrichtung gemessen wird, die Koordinaten (xt, yt) der Position T, d. h. der Koordinaten, die die Position repräsentieren, an der sich das Fahrzeug 1 befindet, anhand der Formel (11) zu erhalten.
Wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges 1 konstant gehalten wird, ist es möglich, die Abstände Δl, Δ&sub1; und Δ&sub2; unter Bezugnahme auf den Zeitintervall der Erzeugung der Ausgangssignale des Sensors 5' zu messen.
Im folgenden erfolgt die Beschreibung eines Verfahrens, das dazu dient, das Fahrzeug die Bewegungsbahn zu lehren, sowie eines Verfahrens zur Steuerung der Bewegung desselben gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie aus Fig. 13 hervorgeht, sind zunächst innerhalb eines Bewegungsbereiches des führerlosen Fahrzeuges 1 mehrere Bodenmarkierungen Z&sub1;&sub2; bis Z&sub7;&sub6; angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, daß jede der oben erwähnten Bodenmarkierungen an einer vorbestimmten Position angeordnet ist, wobei sie in eine vorbestimmte Richtung verläuft.
Fig. 14 zeigt schematisch ein Beispiel einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zum Lehren des unbemannten Fahrzeugs hinsichtlich des Bewegungsweges sowie das Verfahren zur Steuerung der Bewegung desselben. Die Position aller Bodenmarkierungen Z&sub1;&sub2; bis Z&sub7;&sub6; und die Verlaufsrichtung derselben sind in einem Speicher 30 für die Koordinaten aller Bodenmarkierungen gespeichert. Eine Wegeinstellvorrichtung 31 wird von Hand bedient, wenn ein Bewegungsweg bestimmt wird, und ein erforderlicher Bewegungsweg wird durch sukzessives Wählen und Zuordnen der Bodenmarkierungen Z&sub1;&sub2; bis Z&sub7;&sub6; bestimmt. Wenn beispielsweise ein Bewegungsweg, wie er in Fig. 13 durch eine durchgezogene Linie 50 repräsentiert ist, einzustellen ist, werden mehrere Bodenmarkierungen gemäß der Reihenfolge Z&sub2;&sub1; → Z&sub4;&sub1; → Z&sub6;&sub1; → Z&sub7;&sub2; → Z&sub7;&sub4; → Z&sub6;&sub5; → Z&sub5;&sub4; → Z&sub4;&sub3; → Z&sub2;&sub3; → Z&sub1;&sub2; → Z&sub2;&sub1; zugewiesen, wobei die Bodenmarkierung Z&sub2;&sub1; als Anfangs- und Endpunkt dient.
Ein Weglehrcomputer 32 liest sukzessive die Positionskoordinaten und Richtung jeder Bodenmarkierung, die von der Wegeinstellvorrichtung 31 zugewiesen worden ist, aus dem Speicher 30 für alle Markierungskoordinaten aus und erhält dadurch die Positionskoordinaten jedes Bodenpunkts zwischen den benachbarten Bodenmarkierungen durch lineare Interpolation oder Bogeninterpolation. Dann werden die Daten, die die Positionskoordinaten und Richtung relativ zu jeder der Bodenmarkierungen angeben sowie die Daten, die die durch Interpolation in dieser Form erhaltenen Positionskoordinaten relativ zu jedem der Bodenpunkte angeben, über einen Sender 33 übertragen.
Im folgenden werden die von dem Weglehrcomputer 32 oder dergleichen auszuführenden Verarbeitungsschritte unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 15 beschrieben. Wenn eine Bodenmarkierung Z&sub1; (im Fall von Bahn 50 Z&sub2;&sub1;), die als Startpunkt dient, bei Schritt 100 eingegeben wird, werden die Daten, die ihre Koordinaten (xz1, yz1) angeben, und die Daten, die die Richtung Φz1 angeben, von dem Sender 33 (Schritt 101) übertragen. Als nächstes wird i in 2 umgeschrieben (Schritt 102) und die die Koordinaten (xzi, yzi) und Richtung (Φzi) in bezug auf die zugewiesene Bodenmarkierung zi angebenden Daten werden eingegeben (Schritt 103).
Wenn diese Eingabe nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode durchgeführt wird, ist dieser Vorgang abgeschlossen. Wenn andererseits die Eingabe innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode abgeschlossen worden ist, geht das Programm zu Schritt 105 (Schritt 104) über. Bei Schritt 105 wird zwischen der Richtung Φzi der Bodenmarkierung, die dieses Mal eingegeben worden ist, und der Richtung Φzi-1 der Bodenmarkierung, die beim Mal vorher eingegeben wurde, ein Vergleich vorgenommen. Wenn sich herausstellt, daß erstere mit letzterer identisch ist, geht das Programm zu Schritt 106 über. Falls nicht, geht das Programm zu Schritt 107 über.
Bei Schritt 106 wird eine zwischen den Bodenmarkierungen zi und Zi-1 verlaufende lineare Linie durch eine Reihe von Bodenpunkten interpoliert, während bei Schritt 107 beide Bodenmarkierungen zi und zi-1 durch einen zugewiesenen Bogen miteinander verbunden und dann durch eine Reihe von Bodenpunkten interpoliert werden.
Insbesondere, wenn z. B. angenommen wird, daß die Bodenmarkierungen Zi und Zi-1 die Bodenmarkierungen Z&sub6;&sub1; und Z&sub4;&sub1; in Fig. 13 sind, wird der zwischen den beiden Bodenmarkierungen liegende Bereich durch eine Reihe von Bodenpunkten interpoliert, und die Positionskoordinaten relativ zu jedem Bodenpunkt unter der Reihe von Bodenpunkten werden in Schritt 106 erhalten.
In ähnlicher Weise wird in dem Fall, daß die Bodenmarkierungen Z&sub1; und Zi-1 die Bodenmarkierungen Z&sub7;&sub2; und Z&sub6;&sub1; in Fig. 13 sind, der zwischen den Bodenmarkierungen liegende Bereich durch einen Bogen mit einer Reihe von Bodenpunkten interpoliert und die Positionskoordinaten relativ zu jedem Bodenpunkt an dem auf diese Weise interpolierten Bogen werden in Schritt 107 erhalten.
Die Koordinatendaten, die die Position jedes Bodenpunktes unter der Reihe von Bodenpunkten zwischen den Bodenmarkierungen Zi und Zi-1 wie durch Interpolation erhalten, angeben, die die Position der Bodenmarkierung Zi angebenden Koordinatendaten (xxi, yzi) und die die Richtung Φz desselben angebenden Daten werden in Schritt 108 von dem Sender 33 übertragen.
Nachdem in Schritt 109 i um 1 inkrementiert worden ist, wird veranlaßt, daß der Schritt zu Schritt 103 zurückgeht.
Auf diese Weise werden in dem Fall, in dem ein zugewiesener Bewegungsweg der Bewegungsweg 50 gemäß Fig. 15 ist, die Daten, die die Positionskoordinaten und die Richtung der Bodenmarkierungen Z&sub2;&sub1;, Z&sub4;&sub1;, Z&sub6;&sub1; --- Z&sub1;&sub2;, Z&sub2;&sub1; angeben, und die Daten, die die Positionskoordinate jedes Bodenpunktes zwischen den benachbarten Bodenmarkierungen angeben, von dem Sender 33 übertragen.
Die oben erwähnten, von dem Sender 33 gesendeten Daten werden von einem an dem Fahrzeug 1 angebrachten Empfänger 40 empfangen. Die die Koordinaten und Richtung jeder der Bodenmarkierung auf dem Bewegungsweg angebenden Bodenmarkierungen werden sukzessive in einem Markierungskoordinatenspeicher 41 gespeichert, während die Koordinatendaten, die die Position jedes Bodenpunktes zwischen den benachbarten Bodenmarkierungen angeben, sukzessive in einem Wegspeicher 42 gespeichert werden.
Somit erfolgt das Lehren bezüglich des Weges einschließlich der Position und Verlaufsrichtung jeder der Bodenmarkierungen mittels der oben erwähnten Schritte.
Im folgenden wird eine Steuerung beschrieben, die bewirkt, daß das führerlose Fahrzeug 1 sich entlang eines vorbestimmten Weges (beispielsweise des Wegs in Fig. 15) unter Verwendung der in bezug auf den Weg gespeicherten Daten bewegt.
Gemäß Fig. 14 ist ein Richtungsdetektor 43 in der Form eines Meß-Wendekreisels konstruiert, der derart ausgestaltet ist, daß er die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 1 durch Detektieren der Verschiebung (Winkelgeschwindigkeit) in Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 1 und deren Integration detektiert. Ein Wegstreckendetektor 44 detektiert die von dem sich momentan bewegenden Fahrzeug 1 zurückgelegte Entfernung unter Verwendung der Anzahl der Umdrehungen der Räder oder dergleichen. Ferner detektiert ein Markierungsdetektor 45 das Vorhandensein von die Bodenmarkierung bildenden Liniensegmenten, wenn das Fahrzeug 1 die Bodenmarkierung überquert. Dieser Detektor 45 entspricht übrigens den beiden Sensoren 5 und 5' in Fig. 11.
Eine Schaltung 46 zur Verarbeitung der veranschlagten Fahrzeugposition ist wirksam zum Veranschlagen der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs 1 auf Signale hin, die die Richtung und von dem Fahrzeug 1 zurückgelegte Entfernung angeben, welche momentan von einem Richtungsdetektor 43 und einem Fahrstreckendetektor 44 ausgegeben werden, und gibt ein Signal aus, das die veranschlagte Position des Fahrzeugs 1 angibt.
Eine Fahrzeugpositionsverarbeitungsschaltung 47 errechnet die Position des Fahrzeugs 1 relativ zu der Bodenmarkierung unter Bezugnahme auf jedes der Ausgangssignale des Fahrstreckendetektors 44 und eines Markierungsdetektors 45 und bezeichnete darüber hinaus insbesondere die von dem Bodenmarkierungsdetektor 45 erkannte Marke anhand der von der Schaltung 46 zur Verarbeitung der veranschlagten Position aus gegebenen Signale zur Angabe einer veranschlagten Position des Fahrzeugs 1. Dann werden die die Positionskoordinaten und die Verlaufsrichtung der speziell bestimmten Bodenmarkierung aus einem Speicher 41 ausgelesen und die gegenwärtige korrekte Position des Fahrzeugs 1 in einem x-y- Koordinatensystem, das dessen Weg repräsentiert, wird aus den so ausgelesenen Daten unter Bezugnahme auf die Position des Fahrzeugs 1 relativ zu der Bodenmarkierung erhalten. Danach wird die unter Zuhilfenahme der Schaltung 46 zum Verarbeiten der veranschlagten Fahrzeugposition detektierte veranschlagte Position zu der oben erwähnten korrekten Position korrigiert. Es sei darauf hingewiesen, daß diese Positionskorrektur jedesmal ausgeführt wird, wenn das Fahrzeug die Bodenmarkierung passiert.
Eine Lenkbefehlsverarbeitungsschaltung 48 liest sukzessive die Koordinatendaten relativ zu einer Reihe von Bodenpunkten auf dem in dem Wegspeicher 42 gespeicherten Weg aus, d. h. Koordinatendaten relativ zu jedem Bodenpunkt zwischen den benachbarten Bodenmarkierungen, die durch Interpolation auf Signale hin erhalten worden sind, welche von der Fahrzeugveranschlagungspositionsverarbeitungsschaltung 46 zur Anzeige der veranschlagten Position des Fahrzeugs 1 hinzuaddiert worden sind, so daß an einen Lenkmechanismus 49 ein Steuerbefehl ausgegeben wird, damit das Fahrzeug 1 der Reihe von Bodenpunkten folgt. Wenn der Abstand zwischen der veranschlagten Position und der Position der Zielpunkte (die Position der Reihe aus Bodenpunkten) unter einen vorbestimmten Abstand verringert wird oder wenn der vorgenannte Abstand zunehmend länger wird, legt die Steuerbefehlsverarbeitungsschaltung 48 als neuen Zielbodenpunkt einen neben der gespeicherten Reihe von Bodenpunkten befindlichen Bodenpunkt fest. Das Festsetzen des neuen Zielbodenpunktes wird im folgenden beschrieben.
Gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann ein erforderlicher Weg nur durch sukzessives Bestimmen von Bodenmarkierungen gelehrt werden, d. h. ohne daß eine Notwendigkeit zum Bewegen des Fahrzeuges besteht, und darüber hinaus kann der Weg auf einfache Weise verändert werden. Ferner wird die veranschlagte Position des Fahrzeugs 1 jedesmal, wenn das Fahrzeug 1 die Bodenmarkierung passiert, während der Steuerung der Bewegung des Fahrzeugs 1 zu der korrekten Position korrigiert. Dementsprechend kann die Bewegung des Fahrzeugs 1 selbst bei hoher Weglänge mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.
Im übrigen sollte die vorliegende Erfindung nicht nur auf das oben erwähnte Ausführungsbeispiel begrenzt sein, bei dem der Weg über eine Kommunikationseinrichtung gelehrt wird. Alternativ kann der Weg für das Fahrzeug 1 mit Hilfe eines Rechners oder einer ähnlichen an dem Fahrzeug 1 angebrachten Einrichtung zum Instruieren hinsichtlich seines Bewegungsweges gesteuert werden. Da ferner die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs detektiert werden kann, wenn es die Bodenmarkierung passiert, führt dies zu dem Ergebnis, daß das Detektionsausgangssignal von dem Richtungsdetektor 43 korrigiert werden kann.
Im folgenden wird ein weiteres Verfahren zum Lehren eines Weges beschrieben.
Dieses Verfahren des Lehrens eines Weges besteht darin, daß beispielsweise Z-förmige Bodenmarkierungen 2, wie in Fig. 11 dargestellt, an geeigneten Positionen in einem Bewegungsbereich des Fahrzeuges 1 angeordnet sind, die Bewegung des Fahrzeugs 1 manuell derart gesteuert wird, daß es die Bodenmarkierungen 2 passieren kann, und die Position jedes Bodenpunktes auf dem Bewegungsweg als eine Reihe von Bodenpunkten mit Bezug auf den Kurs der veranschlagten Position des Fahrzeugs 1 zu dem Zeitpunkt gespeichert wird, und daß die veranschlagten Positionskoordinaten der Bodenmarkierung, auf der das Fahrzeug sich bewegen kann, mit Bezug auf die veranschlagte Position des Fahrzeuges erhalten wird, und die so erhaltenen veranschlagten Positionskoordinaten werden als Koordinaten der Bodenmarkierung gespeichert.
Nun wird für den Fall, daß sich das Fahrzeug 1 in einem sehr kurzen Zeitabschnitt Δt von Position Pa (xa, ya) zu Position Pb (xb, yb) bewegt, die Position P&sub1; (xb, yb) durch die folgenden Formeln (12) repräsentiert, wenn angenommen wird, daß die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs an Position Pa mit Φa die Bewegungsrichtung desselben an Position Pb mit Φb und der Abstand zwischen den Positionen Pa und Pb mit l wiedergegeben werden.
Wie aus den obigen Formeln ersichtlich, kann die gegenwärtige Position dem Fahrzeugs 1 durch Summieren der Anfangsposition und der späteren veränderten Position veranschlagt werden.
An dieser Stelle wird ein Prinzip zum Veranschlagen der Position und Verlaufsrichtung der Bodenmarkierung vom Fahrzeug aus beschrieben.
Wenn beispielsweise die an dem Fahrzeug 1 gemäß Fig. 11 angebrachten Sensoren 5 und 5' die Bodenmarkierung überqueren, während die Stellen 4 und 4' aufgezeichnet werden, werden die Positionskoordinaten z&sub0; (xz0, yz0) und die Richtung Φz0 entsprechend den Formeln (10) und (11) wiedergegeben. Dementsprechend kann die Richtung Φz0 der Bodenmarkierung 2 anhand der Formel (10) veranschlagt werden, indem ein Winkel R&sub3; auf der Basis der Formel (9) errechnet wird und dann die Bewegungsrichtung Φ des Fahrzeugs von dem Fahrzeug aus detektiert wird. Ferner kann durch Errechnen der Entfernung e auf der Basis der Formel (8) und der veranschlagten Position T (xt, yt) vom Fahrzeug aus, und zwar zu dem Zeitpunkt, wenn das Fahrzeug die Bodenmarkierung passiert, die Position z&sub0; (xz0, yz0) der Bodenmarkierung 2 unter Bezugnahme auf die Formel (11) veranschlagt werden.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die Bodenmarkierungen 2 zunächst an mehreren Positionen innerhalb eines Bewegungsbereiches des Fahrzeugs 1 in der oben beschriebenen Weise angeordnet und die Bewegung des Fahrzeugs wird manuell gesteuert, um zuzulassen, daß es sie überqueren kann, wodurch die Lauforte als Bewegungsweg gelehrt werden.
Wie aus Fig. 17 hervorgeht, gibt die Schaltung 46 zur Verarbeitung der veranschlagten Position an einen Wegspeicher 60 Daten aus, die die veranschlagte Position (x, y) des Fahrzeugs angeben, dessen Bewegung manuell gesteuert wird, und daher werden die Positionskoordinaten relativ zu jedem Bodenpunkt auf dem Bewegungsweg des Fahrzeugs sukzessive in dem Speicher 60 gespeichert. D.h. die den Weg des Fahrzeugs angebenden Daten sind darin in Form einer Reihe von Bodenpunkten gespeichert.
Im Gegensatz dazu veranschlagt eine Koordinaten-Richtungs-Verarbeitungsschaltung 61 die Koordinaten (xz, yz) und die Richtung Φz0 entsprechend den Formeln (8) bis (11), so daß die Daten, die die so veranschlagten Koordinaten und Richtung angeben, an einen Markierungskoordinatenspeicher 62 ausgegeben werden. Auf diese Weise werden die Koordinatendaten und die Richtungsdaten relativ zu der Bodenmarkierung sukzessive in dem Speicher 62 in der in der Zeichnung dargestellten Weise gespeichert.
Wenn bewirkt wird, daß sich das Fahrzeug einmal auf diese Weise entlang eines erforderlichen Bewegungswegs bewegt, ist das Lehren des Bewegungsweges einschließlich der Position und Richtung der Bodenmarkierung abgeschlossen.
Nach Abschluß des Lehrens hinsichtlich des Wegs kann die Bewegung des Fahrzeugs entlang des beigebrachten Bewegungswegs in derselben Weise gesteuert werden wie beim vorgenannten Ausführungsbeispiel. D.h. die in dem Speicher 60 gespeicherten Daten (x&sub0;, y&sub0;), (x&sub1;&sub1; y&sub1;) --- werden sukzessive als Zielposition daraus ausgelesen, wodurch die Bewegung des Fahrzeugs entlang der Reihe von Bodenpunkten gesteuert ist.
Ferner wird die veranschlagte Position des Fahrzeugs unter Verwendung der Daten (xz0, yz0), (xz1, yz1) --- und der Daten Φz0, Φz0 - --, die jeweils in dem Speicher 62 gespeichert sind, korrigiert, wenn das Fahrzeug die Bodenmarkierung passiert. D.h., die Position des Fahrzeugs wird gemäß dem Prinzip nach Fig. 16 veranschlagt und ein veranschlagter Wert wird abhängig von dem Inhalt des Speichers 62 korrigiert, wenn das Fahrzeug die Bodenmarkierung passiert.
Für das in Fig. 11 dargestellte Ausführungsbeispiel werden Z-förmige Bodenmarkierungen 2 verwendet. Alternativ kann eine Bodenmarkierung gemäß Fig. 8, 10 und 18 bis 20 verwendet werden. Kurz gesagt, ist jede Bodenmarkierungskombination und ein Sensor verwendbar, mittels derer die Position eines Fahrzeugs detektiert werden kann.
Dementsprechend wird beispielsweise als Bodenmarkierung eine Landmarke verwendet, mittels derer die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs detektiert werden kann, und als Sensor wird eine Fernsehkamera zum Fotografieren der Landmarke verwendet, so daß die Position des Fahrzeugs unter Bezugnahme auf die Position und Richtung der auf dem Bildschirm des Fernsehers erscheinenden Landmarke detektiert werden kann.
An dieser Stelle werden die Bodenmarkierungen 71 und 72 gemäß den Fign. 20 und 21 kurz beschrieben. Die die Bodenmarkierung 71 bildenden Liniensegmente 71a bis 71e weisen Schnittpunkte A, B, C, D und E auf, an denen sie eine Stelle 71f eines Sensors zu ihrer Detektion schneiden. Wenn die Länge der Liniensegmente AB, BC, CD und DE zwischen den benachbarten Schnittpunkten mit d&sub1;, d&sub2;, d&sub3; und d&sub4; angegeben werden, kann die Positionsabweichung CO des Fahrzeugs und die Neigung R&sub5; gemäß den folgenden Formeln (13) erhalten werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß K in Form von d&sub2;/(d&sub1; + d&sub2;) + d&sub3;/(d&sub3; + d&sub4;) definiert ist, L&sub1; die Länge des Liniensegments 71a repräsentiert und L&sub2; den Abstand zwischen den beiden Liniensegmenten 71a und 71c.
Die Bodenmarkierung 72 gemäß Fig. 21 besteht aus vier Liniensegmenten 72a bis 72d, von denen lediglich die Liniensegmente 72a und 72c parallel zueinander sind. Die Liniensegmente 72a bis 72d weisen Schnittpunkte A, B, C und D auf, an denen sie eine Stelle 72f des zu ihrer Detektion bestimmten Sensors schneiden. Durch Messen einer Entfernung AB und einer Entfernung BC kann die Position, an der der Schnittpunkt B sich befindet, auf dieselbe Weise wie oben beschrieben errechnet werden. Ferner kann durch Messen einer Entfernung AC ein Neigungswinkel 66 des Fahrzeugs gemäß der folgenden Formel (14) errechnet werden.
Durch den auf die oben beschriebene Weise errechneten Neigungswinkel R&sub6; kann nicht im einzelnen bestimmt werden, ob das Fahrzeug relativ zu der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs nach rechts oder links geneigt ist oder nicht. Durch Messen einer Entfernung CD oder AD jedoch kann der Neigungswinkel des Fahrzeugs im einzelnen bestimmt werden.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Sensor 5 an der Seitenwand des Fahrzeugs 1 angebracht. Wenn der Sensor jedoch derart konstruiert ist, daß er die Bodenmarkierung magnetisch detektiert, kann er innerhalb eins Hohlraumes eines Rades 80, wie in den Fign. 22 und 23 gezeigt, untergebracht werden.
In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 81 eine Radflächenstruktur, die aus Gummi oder ähnlichem Material besteht und drehbar von Lagern 82 gelagert ist.
Wenn der Sensor 5 ein Wirbelstromsensor ist, besteht er aus Spulen und ist in dem Hohlraum des Rades in Abwärtsrichtung gehalten. In diesem Fall wird eine Bodenmarkierung aus metallischem Material, Ferrit oder dergleichen der Funktion des Magnetfelds unterworfen, wodurch bewirkt wird, daß Wechselstrom durch den Sensor 5 fließt. Wenn der Sensor 5 die Position erreicht, an der er sich über der Bodenmarkierung befindet, schwankt die Stärke des durch den Sensor 5 fließenden Stroms unter der Wirkung des Magnetfelds, wodurch die Tatsache, daß sich der Sensor 5 über der Bodenmarkierung befindet, detektiert werden kann.
Wenn ,die Bodenmarkierung so konstruiert ist, daß sie ein Magnetfeld erzeugt, wird als Sensor 5 eine Einrichtung zum Detektieren des Magnetfeldes verwendet.
Fig. 24 zeigt ein Rad 86, in dem ein als Antriebskraftquelle ein Motor 85 untergebracht ist. Das Rad 86 ist über eine Tragsäule 87 fest an dem Gehäuse des Fahrzeugs gesichert, doch kann es durch Verbinden mit einer (nicht dargestellten) Lenkstange an der Gehäuseseite als Leitrad verwendet werden.
Wenn das Fahrzeug mit zwei Rädern versehen ist, kann nicht nur die Beschleunigung und Verzögerung, sondern auch die Lenkung durch Steuerung der Anzahl der Umdrehungen jedes der Motoren 85 durchgeführt werden.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, wird die Drehkraft des Motors 85 über mehrere Zahnräder 90, 91 und 92 auf die Oberflächenstruktur 93 übertragen.
Auch der Sensor 5' gemäß Fig. 11 kann in derselben Weise in dem Hohlraum des Rads untergebracht sein, und selbst wenn das Rad ein sogenanntes Leitrad ist, kann der Sensor 5 in diesem Leitrad untergebracht werden. Ferner kann das Fahrzeug mit einem Rad versehen sein, das nicht mit dem Boden in Kontakt kommt, so daß ein Sensor in dem vorgenannten Rad untergebracht wird. In diesem Fall empfiehlt es sich, eine Federeinrichtung zwischen dem Rad und dem Gehäuse des Fahrzeugs anzuordnen, weil das Auftreten eines Anhebens des Rads vermieden werden kann, wenn das Rad auf eine bestimmte Erhebung auf der Bodenfläche gelangt.
Wenn der Sensor 5 in dem Hohlraum eines Rades angeordnet ist, kann ein Auftreten von auf das Vorhandensein einer Erhebung oder dergleichen auf der Bodenfläche zurückzuführenden Beschädigungen verhindert werden. Dies liegt daran, daß der Sensor 5 über die Erhebung oder dergleichen hinwegfährt, ohne zu versagen.
Im folgenden wird der Aufbau der mit den Bezugszeichen 2, 6 und 10 bezeichneten Bodenmarkierung im einzelnen beschrieben.
Im Hinblick darauf, daß das Fahrzeug die Bodenmarkierung wiederholt überquert, empfiehlt es sich, daß die Bodenmarkierung so aufgebaut ist, daß wenig oder kein Verschleiß oder Schaden auftritt.
Um ferner zu gewährleisten, daß die Bodenmarkierung auf einer rauhen Bodenfläche angeordnet ist, wird bevorzugt, daß die Bodenmarkierung flexibel ist.
Die Z-förmige Bodenmarkierung 2 gemäß den Fign. 2 und 11 ist konkret gemäß Fig. 25 aufgebaut.
Die Bodenmarkierung ist so aufgebaut, daß die aus flexiblem Material bestehenden Liniensegmente 2a, 2b und 2c in eine ebenfalls flexible Faserplatte 25 eingebettet sind, und sowohl an den Ober- als auch an den Unterseiten der Faserplatte 25 sind Gummibahnen 26 und 27 haftend angebracht.
Das für die Liniensegmente 2a, 2b und 2c verwendbare Material wird durch die Art des zu verwendenden Sensors eingeschränkt. Wenn beispielsweise der Sensor in Form eines Metalldetektors aufgebaut ist, wird als Material für die Liniensegmente eine Aluminiumlegierung oder dergleichen Material verwendet, während in dem Fall, daß der Sensor ein Wirbelstromsensor ist, rostfreier Stahl oder dergleichen Material dafür verwendet wird. Als Material für die Faserplatte 25 wird Chemie- oder Naturfaser verwendet, doch ist es erforderlich, Material für die Faserplatte 25 derart zu wählen, daß es das Detektieren der Liniensegmente 2a, 2b und 2c nicht verhindert. Wenn beispielsweise der Sensor Fluktuation in der Permeabilität detektiert, wird nichtmagnetisches Material verwendet, während als Material für die Faserplatte 25 nicht-leitfähiges Material verwendet wird, wenn der Sensor Fluktuation in der Leitfähigkeit detektiert.
Durch Aufbau von anderen Bodenmarkierungen als der Bodenmarkierung 2 in derselben Weise wie der oben erwähnten ist verbesserte Haltbarkeit gewährleistet.
Wenn das Ausgangssignal der Sensoren 5 und 5, aufgrund der Vibration des Fahrzeugs oder einem ähnlichen Faktor variiert, können sie die die Bodenmarkierung bildenden Liniensegmente nicht korrekt detektieren.
Üblicherweise entspricht der Zeitpunkt, wann die Sensoren 5 und 5' die Liniensegmente der Bodenmarkierung detektieren, dem Zeitpunkt, an dem das Ausgangssignal des Sensors einen Spitzenwert erreicht, dem Zeitpunkt, an dem das Ausgangssignal des Sensors angehoben wird oder dem Zeitpunkt, an dem das Ausgangssignal des Sensors vom Spitzenwert an absinkt.
Wenn dementsprechend das Ausgangssignal des Sensors aufgrund von Fahrzeugschwingungen variiert, hat man häufig herausgefunden, daß die Position, an der der Spitzenwert erreicht ist, gegenüber dem Mittelpunkt der Liniensegmente versetzt ist, oder die Anstiegs- oder Absinkposition ist gegenüber der korrekten Position versetzt. Somit kann der Zeitpunkt, an dem die Sensoren die Mittenposition der Liniensegmente passieren, nicht exakt detektiert werden, was dazu führt, daß die Genauigkeit beim Detektieren der Position des Fahrzeugs herabgesetzt ist.
Um ein Auftreten der oben erwähnten Fehlfunktionen zu verhindern, empfiehlt es sich, die Signalverarbeitung in der folgenden Weise durchzuführen.
Wenn sich ein fuhrerloses Fahrzeug bewegt, gibt der Sensor 5 oder 5' ein Detektionssignal aus, wie in Fig. 27(b) gezeigt, und zwar abhängig von der Positionsbeziehung relativ zu einem Liniensegment 95 gemäß Fig. 27(a). Wie aus Fig. 27(b) ersichtlich, weist das Detektionssignal eine zu der Mittenposition A des Liniensegments 95 symmetrische Wellenform auf.
Eine Signalerzeugungsschaltung 96 gemäß Fig. 26 weist einen geeigneten Schwellenwert Vs auf, wie in Fig. 27(b) gezeigt, der niedriger ist als der Spitzenwert eines von dem Sensor 5 erzeugten Detektionssignals und höher als der Ausgangssignalpegel zu dem Zeitpunkt, an dem das Liniensegment detektiert wird. Ferner gibt sie ein in Fig. 27(c) gezeigtes Signal S&sub1; zu dem Zeitpunkt aus, an dem das von dem Sensor 5 erzeugte Detektionssignal größer wird als der Schwellenwert Vs, und gibt weiterhin ein in Fig. 27(d) gezeigtes Signal S&sub2; dann aus, wenn das Detektionssignal des Sensors 5 kleiner wird als der Schwellenwert Vs.
Beide Signale S&sub1; und S&sub2; werden in eine Verarbeitungsschaltung 97 eingegeben, während ein Signal, das die von dem Fahrzeug 10 zurückgelegte Strecke angibt, von dem Entfernungsdetektor 44 gemäß den Fign. 14 und 17 dort eingegeben wird.
Die Verarbeitungsschaltung 97 empfängt Signale von dem Entfernungsdetektor 44, die die zurückgelegten Entfernungen A&sub1; und A&sub2; angeben, zu dem Zeitpunkt, an dem die Signale S&sub1; und S&sub2; dort eingegeben werden, wodurch eine Wegstrecke D des führerlosen Fahrzeugs an dem Zeitpunkt, an dem der Sensor 5 die Mittenposition des Liniensegments 95 passiert, durch die folgende Formel (15) errechnet werden kann.
Dann wird die Differenz A&sub1;-A&sub2; zwischen den Bewegungsstrecken A&sub1; und A&sub2; errechnet, und wenn sich herausstellt, daß diese Differenz mit der Breite des Liniensegmentes 95 im wesentlichen identisch ist, wird festgestellt, daß der Sensor 5 das Liniensegment 95 passiert hat. Danach wird ein die durch die Formel (15) errechnete Entfernung angebendes Signal von ihr als Bewegungsstrecke des führerlosen Fahrzeugs zu dem Zeitpunkt, wenn der Sensor 5 die Mittenposition des Liniensegments 95 passiert, ausgegeben.
In Fig. 28 bezeichnen die Bezugszeichen a, b und c ein Ausgangssignal des Sensors 5, jeweils für den Fall, in dem der Sensor 5 auf einer anderen Höhe angeordnet ist.
Die Verarbeitungsschaltung 97 führt für jedes Signal eine Verarbeitung gemäß der folgenden Formel (15) durch. Jedes der durch die Verarbeitung erhaltenen Ergebnisse repräsentiert eine Wegstrecke D, die die Mittenposition des Liniensegments 95 angibt.
Das heißt, daß die von dem Fahrzeug zurückgelegte Strecke exakt detektiert werden kann, ungeachtet der Position, an der der Sensor 5 über dem Boden angeordnet ist, d. h. die Detektionsgenauigkeit in bezug auf die Wegstrecke wird nicht durch die Fahrzeugvibration beeinträchtigt
Ferner kann durch Festlegen von n Schwellenwerten VS1, Vs2, --- Vsn, wie in Fig. 29 gezeigt, und anschließendes Errechnen eines Mittelwertes D' unter den Wegstrecken D&sub1;, D&sub2; --- Dn an der Mittenposition des Liniensegments, die in bezug auf jeden der Schwellenwerte gemäß der folgenden Formel (16) errechnet wird, die Wegstrecke an der Mittenposition des Liniensegments genau errechnet werden.
Im folgenden erfolgt eine Beschreibung hinsichtlich der konkreten Daten, die für einen Fall errechnet wurden, in dem ein Fahrzeug eine Z-förmige Bodenmarkierung gemäß Fig. 30 in die durch den Pfeil angegebene Richtung überquert.
Jedes der die in der Zeichnung dargestellten Bodenmarkierung 2 bildenden Liniensegmente 2a, 2b und 2c besteht aus Aluminiumband mit einer Breite von 5 cm, und der Abstand zwischen den beiden Liniensegmenten 2a und 2c ist auf 80 cm gesetzt. In diesem Fall wird ein Metalldetektorsensor als Sensor verwendet, und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (das beispielsweise eine Gesamtlänge von 2.130 mm aufweist) ist zu dem Zeitpunkt, an dem letzteres die Bodenmarkierung 2 passiert, auf 4 km/h eingestellt.
Die Ausgangsspannung V des Sensors variiert, wie in Fig. 31(a) dargestellt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, nimmt die Ausgangsspannung von einem Sättigungswert an (beispielsweise 10V) jedesmal, wenn das Fahrzeug die Liniensegmente 2a, 2b und 2c passiert, ab. Es sei darauf hingewiesen, daß die Wellenformen der Ausgangsspannung, die dann auftreten, wenn es sie passiert, aufgrund der Bewegung des Fahrzeugs in vertikaler Richtung und der Neigung desselben verschieden voneinander sind.
Im übrigen ist die in Fig. 26 dargestellte Signalerzeugungsschaltung 96 gemäß Fig. 32 aufgebaut. In der Signalerzeugungsschaltung 96 wird das Spannungssignal des Sensors an den minusseitigen Eingang der Subtraktionsschaltung 962 einer Schwellenwerteinstelleinheit 963 angelegt.
Die Subtraktionsschaltung 962 führt die Subtraktion mit den oben erwähnten zwei Eingangssignalen aus und das so errechnete Subtraktionssignal wird an eine Schmitt-Schaltung 964 angelegt. Diese Schmitt-Schaltung 964 unterbindet die in dem Subtraktionssignal enthaltenen feinen Brummgeräusche auf den Empfang des letzteren hin und gibt dann ein Signal gemäß Fig. 31(b) aus.
Wenn der Logikpegel des Ausgangssignals der Schmitt-Schaltung 964 sich von H auf "L" ändert, wird eine monostabile Schaltung 967 über einen Transistor 965 so getriggert, daß die monostabile Schaltung 967 ein Signal S&sub1; gemäß Fig. 30(c) ausgibt. Wenn sich das Ausgangssignal der Schmitt-Schaltung 964 im Gegensatz dazu von "L" zu "H" ändert, wird eine monostabile Schaltung 968 über Transistoren 965 und 966 so getriggert, daß die monostabile Schaltung 968 ein Signal S&sub2; ausgibt.
Bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel wird die von dem Fahrzeug zu dem Zeitpunkt, an dem der Sensor die Mittenposition 95 (2a, 2b, 2c) passiert, zurückgelegte Strecke errechnet. Alternativ kann der Zeitpunkt (die Zeit), an dem der Sensor die Mittenposition des Liniensegments 95 passiert, in dem Fall detektiert werden, wenn sich das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit ,bewegt.
Als nächstes wird der konkrete Inhalt in bezug auf die Steuerung für den Fall beschrieben, daß die Bewegung eines Fahrzeugs mit Hilfe von Lehrdaten, beispielsweise Positionsdaten in bezug auf jeden in dem Wegspeicher 42 in Fig. 14 oder dem Speicher 60 in Fig. 17 gespeicherten Punkt, gesteuert wird.
Als Richtungsdetektor 43, wie in jeder der Zeichnungen gezeigt, wird beispielsweise ein bei einem Hochseeschiff verwendbarer Kreiselkompaß verwendet. Der Streckendetektor 44 besteht üblicherweise aus einem Impulskodierer, der wirkungsmäßig mit Rädern an dem Fahrzeug 1 zusammenhängt, und einer Einrichtung zum Zählen der Ausgangsimpulse des Kodierers.
Die gegenwärtige Position (x, y) des Fahrzeugs in dem x-y-Koordinatensystem kann gemäß den folgenden Formeln (17) errechnet werden, wenn der Richtungsdetektor 43 und der Streckendetektor 44 zu diesem Zweck verwendet werden.
x = ΣcosΦ · Δs + x&sub0;
y = ΣsinΦ · Δs + y&sub0; (17)
wobei Δs den Bewegungsbetrag des Fahrzeugs pro Abtastzeit, Φ die Neigung des Fahrzeugs relativ zu der x-Koordinate (relativ zu der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs) und (x&sub0;, y&sub0;) die Koordinaten des Startpunktes des Fahrzeugs repräsentieren.
Im übrigen werden als Einrichtung zum Messen der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 1 ein Kreiselkompaß, ein Erdmagnetismusschwingungskreisel, ein Meß-Wende-Kreisel, ein Laserkreisel und eine Vorrichtung zum Abtasten der Bewegungsrichtung anhand der Differenz bei der Anzahl der Umdrehungen der linksseitigen und rechtsseitigen Räder vorgeschlagen. Ferner kann die gegenwärtige Position des Fahrzeugs direkt durch ein Radiowellenmeßverfahren gemessen werden.
Im folgenden wird für den Fall, daß der Bewegungsweg in Form einer Reihe von Bodenpunkten auf dem Bewegungsweg gelehrt wird, der Abstand zwischen den benachbarten Bodenpunkten und anderen Gegenständen geprüft.
Ein bestimmtes vierrädriges Fahrzeug weist einen Mindestwenderadius von 4,1 m bei einer Fahrgeschwindigkeit von 1 m/sec unter der Betriebsbedingung auf, daß der Körper des Fahrzeugs nicht seitwärts rutscht. Je größer die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs wird, desto größer wird der Mindestwenderadius der Drehbewegung.
Wenn der optimale Abstand zwischen den benachbarten Bodenpunkten festgelegt wird, wird er generell im Bereich von 1/50 bis zum Vierfachen des Mindestwenderadius unter Verwendung von letzterem als Referenz festgelegt. Die Bestimmung des Bereiches in dieser Weise erfolgt im Hinblick darauf, daß, wenn der vorgenannte Abstand so festgelegt wird, daß er größer als 16 in, d. h. das Vierfache des Mindestwenderadius ist, während der Kurvenfahrt an einer Ecke eine unzweckmäßige Verzögerung beim Lenken auftritt, und wenn, im Gegensatz zu diesem Fall, bestimmt wird, daß der Abstand geringer als 8 mm ist, d. h. 1/50 des Mindestwenderadius, zu viel Zeit zum Berechnen der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs erforderlich ist, wodurch eine unerwünschte Lenkverzögerung auftritt.
Daher ist bevorzugt, daß der Krümmungsradius eines Kreises, der durch die benachbarten drei Bodenpunkte von einer Reihe von Bodenpunkten gebildet wird, so bestimmt wird, daß er größer als der vorgenannte Mindestwenderadius ist, wobei der Abstand zwischen zwei benachbarten Punkten auf die oben beschriebene Weise bestimmt wird.
Da der Mindestwenderadius, mit dem sich das Fahrzeug drehen kann, ohne daß ein Seitwärtsgleiten auftritt, proportional zu einer Zunahme der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zunimmt, ist es erforderlich, den Abstand zwischen den benachbarten Bodenpunkten während der Bewegung mit hoher Geschwindigkeit im Vergleich zu dem bei einer Bewegung mit geringer Geschwindigkeit zu vergrößern. Dies trifft gleichermaßen auf den Krümmungsradius eines Kreises bei niedriger Geschwindigkeit zu. Es ist gleichermaßen erforderlich, den Krümmungsradius eines durch die benachbarten drei Bodenpunkte gebildeten Kreises während einer Bewegung mit hoher Geschwindigkeit im Vergleich zu einer Bewegung mit geringer Geschwindigkeit zu vergrößern.
Sobald der Bewegungsweg des Fahrzeugs in Form einer Reihe von Bodenpunkten, deren Abstand voneinander unter Berücksichtigung der oben erwähnten Tatsachen bestimmt wird, gelehrt worden ist, wird das Fahrzeug unter der Steuerung gemäß eines Steuerwinkelbefehls, der ausgegeben wird, während die Position der Reihe von Bodenpunkten als Zielbodenpunkt verwendet wird, gelenkt.
An dieser Stelle erfolgt die Beschreibung des vorgenannten Steuerwinkelbefehls unter Verwendung eines verbreitet verwendeten Ausdruckssystems gemäß Fig. 33, wobei das vierrädrige Fahrzeug durch ein gleichartiges Fahrzeug mit zwei Radpaaren repräsentiert wird. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 1a ein Leitrad des Fahrzeugs und das Bezugszeichen 1b ein Nicht-Leitrad desselben.
Wenn angenommen wird, daß die Koordinaten des Leitrades 1a durch S(xs, ys) und die Koordinaten des Zielbodenpunktes (ein Bodenpunkt aus einer Reihe von Bodenpunkten) durch P(Xp, yp) repräsentiert sind, ist ein zwischen der x-Koordinate und dem Liniensegment PS gebildeter Winkel Φs entsprechend der folgenden Formel (18) repräsentiert.
Wenn dementsprechend die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs durch Φ angegeben wird, wird der Steuerwinkelbefehlswinkel Φ durch die folgende Formel repräsentiert.
Somit kann der zum Ausrichten auf den Zielbodenpunkt P(xp, yp) erforderliche Steuerwinkelbefehl Φ durch Beobachten der gegenwärtigen Position S(xs, ys) und der Bewegungsrichtung Φ und unter Verwendung der Formel (19) errechnet werden.
In der Praxis kann es vorkommen, daß ein Fahrzeug den Zielpunkt nicht erreicht oder ihn in Schlangenlinien erreicht, was auf Lenkcharakteristiken, Störungen von außen oder dergleichen zurückzuführen ist. Zur Umgehung dieser Probleme werden die folgenden beiden Verfahren angewandt.
Ein erstes Verfahren besteht darin, daß für den Zielpunkt ein vorbestimmter Bereich vorgesehen ist, daß angenommen wird, daß das Fahrzeug den Zielpunkt erreicht, wenn es in diesen Bereich eindringt, wonach der nächste Punkt als Zielpunkt genommen wird. Genauer gesagt, wird, wie in Fig. 34 gezeigt, ein Bereich innerhalb eines Kreises mit einem Radius R, an dessen Mittelpunkt sich der Zielpunkt P befindet, als Bereich für den Zielpunkt bestimmt. Ein Abstand a zwischen dem Zielpunkt P und der gegenwärtigen Position S(xs, ys) des Fahrzeugs wird berechnet, und wenn sich herausstellt, daß dieser Abstand geringer ist als der Radius R, wird angenommen, daß das Fahrzeug den Zielpunkt erreicht.
Ein zweites Verfahren besteht darin, daß, wenn sich das Fahrzeug um die Wegstrecke bewegt, von der angenommen wird, daß es den Zielpunkt tatsächlich erreicht, beim Passieren des betreffenden Punktes der nächste Punkt als neuer Zielpunkt genommen wird. Somit wird der Zeitpunkt, an dem das Fahrzeug den Zielpunkt passiert, auf die folgende Weise bestimmt.
Wie aus Fig. 35 hervorgeht, wird die gegenwärtige Position des Fahrzeugs durch St repräsentiert und die Position, an der es sich vor einer bestimmten Zeiteinheit befand, mit St-1. Dann wird der Abstand at zwischen der Position S und dem Zielpunkt P und der Abstand at-1 zwischen der Position St-1 und dem Zielpunkt P berechnet, und es wird entschieden, daß der Zeitpunkt, an dem der folgende Bedingung erstellt wird, als der Zeitpunkt betrachtet wird, an dem das Fahrzeug den Zielpunkt passiert.
at > at-1 (20)
Somit ist es durch Bestimmen des neuen Zielbodenpunktes unter Anwendung des ersten und zweiten Verfahrens, wie oben erwähnt, möglich, daß das Fahrzeug zu dem planmäßigen Bewegungsweg zurückkehrt, selbst nachdem der Handgriffaufgrund von Unregelmäßigkeiten auf dem Boden nicht korrekt betätigt worden ist, oder das Fahrzeug aufgrund des Vorhandenseins eines Hindernisses einen Bögen um den planmäßigen Bewegungsweg schlägt.
Im folgenden werden die oben erwähnten Verfahren unter Verwendung eines Flußdiagramms, wie in Fig. 36 gezeigt, näher erläutert.
Zunächst werden die gegenwärtige Position St und die Richtung Φt des Fahrzeugs gemessen (Schritt 200). Ein Abstand at zwischen der gegenwärtigen Position St und dem Zielbodenpunkt P wird berechnet (Schritt 201).
Als nächstes wird festgestellt, ob der berechnete Abstand at geringer als ein vorbestimmter Radius S ist oder nicht (Schritt 202). Wenn festgestellt wird, daß at < R, geht das Programm unter dem Bedingung zu Schritt 203 über, daß angenommen wird, daß das Fahrzeug den Zielpunkt P erreicht hat. Bei Schritt 203 wird der nächste Bodenpunkt in der Reihe der Bodenpunkte auf dem planmäßigen Bewegungsweg als neuer Zielbodenpunkt genommen, und dann geht das Programm zu Schritt 200 zurück. Wenn das Ergebnis der Feststellung bei Schritt 202 at ≥ R lautet, geht das Programm zu Schritt 204 über, weil das Fahrzeug den Zielbodenpunkt P nicht erreicht.
In Schritt 204 wird festgestellt, ob der Abstand at größer ist als der vor einer bestimmten Zeiteinheit gemessene at-1 oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß at > at-1, ist das Fahrzeug dem Zielpunkt P näher gekommen. Somit geht das Programm zu Schritt 205 über. Da übrigens ein Abstand at-1 eine bestimmte Zeiteinheit zuvor nicht vorhanden ist, wenn ein Abstand at erstmalig nach der Bestimmung eines neuen Zielpunkts berechnet wird, springt das Programm zu Schritt 204.
In Schritt 205 wird ein Steuerwinkelbefehl Φ nach Formel (19) berechnet und in Schritt 216 wird der Steuerwinkelbefehl Φ ausgegeben.
Dann wird at zu at-1 umgeschrieben (Schritt 207) und nachdem Δt verstrichen ist, geht das Programm wieder auf Schritt 200.
Fig. 7 ist eine Kurve, die die Ergebnisse der in der Praxis ausgeführten Bewegung eines vierrädrigen Fahrzeugs 1 zeigt, auf das das oben erwähnte Steuerverfahren angewandt wurde. Der Weg in der Praxis, wie er in der Zeichnung durch eine durchgezogene Linie dargestellt ist, zeigt die Stelle des Mittelpunkts des Liniensegments, das zwischen beiden linksseitigen und rechtsseitigen Rädern des Fahrzeugs verläuft. Der Weg besteht aus linearen Linien und Bögen mit einem Radius von 6 m, und der Abstand zwischen den Zielpunkten ist auf 50 cm gesetzt. In der Zeichnung sind jedoch zwecks Vereinfachung alle zwei Meter Zielpunkte eingezeichnet.
Das Fahrzeug 1 ist ein vierrädriges elektrisch angetriebenes Auto mit vorderen Leiträdern und hinteren Antriebsrädern. Das Detektieren der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs wird unter Verwendung eines Kreiselkompasses durchgeführt, und die gegenwärtige Position des Fahrzeugs wird aus einer Kombination der Wegstrecke, wie von einem an einem Rad angebrachten Impulskodierer gemessen, und der Bewegungsrichtung des Fahrzeuges erhalten. Der maximale Arbeitswinkel eines Lenkhebels ist auf 30 eingestellt. Die Fahrexperimente wurden auf einem mit Bitumendecke versehenen Boden ausgeführt und die Fahrzeuggeschwindigkeit war auf 4 km/h eingestellt.
Zur Anpassung an die Antwortzeit des Lenksystems war die Abtastzeit auf 130 m sec eingestellt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, konnte bei der Steuerung der Bewegung des Fahrzeugs eine ausreichend hohe Genauigkeit erzielt werden. Die Verarbeitungszeit zur Ausführung der Schritte gemäß den Flußdiagrammen beträgt, in der Assemblersprache ausgedrückt, ungefähr 10 in sec. Dementsprechend kann die restliche Abtastzeit von 120 in sec zur Steuerung eines Hindernissensors, der Eigendiagnose, des Mensch- Maschine-Interface o. dgl. verwendet werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung nicht nur auf vierrädrige Fahrzeuge beschränkt sein sollte. Alternativ kann sie gleichermaßen bei dreirädrigen Fahrzeugen eingesetzt werden, einem Fahrzeug, dessen Radpaare unabhängig voneinander angetrieben werden, einem Raupenfahrzeug, einem in alle Richtungen bewegbaren Fahrzeug, einem sechsrädrigen Fahrzeug, einer Zweifuß-Schreitmaschine, einer Mehrfuß-Schreitmaschine oder dergleichen unbesetzten Fahrzeugen.
Im folgenden wird die Steuerung eines Fahrzeugs beschrieben, dessen Hinterrad als Leitrad dient.
In Fig. 38 ist ein vierrädriges Fahrzeug in der gleichen Weise wie in Fig. 33 als ein gleichartiges Fahrzeug mit zwei Radpaaren dargestellt. Wenn angenommen wird, daß ein imaginäres Rad 1b' an einer Position vor einem Vorderrad 1a, das ein Nicht-Leitrad ist, angeordnet ist, und zwar um einen Abstand, der gleich der Länge des Radstandes des Fahrzeugs ist, werden die Koordinaten M' (xm, ym') des Leitrades 1b' gemäß den folgenden Formeln repräsentiert, und zwar aufgrund der Annahme, daß die Koordinaten des Vorderrades Ia durch M(xm', ym) angegeben werden, die Länge des Radstands durch K und die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges mit Φ.
xm' = xm + KcosΦ
ym' = ym + KsinΦ (21)
Andererseits kann ein Steuerwinkel Φ' zum Ausrichten des imaginären Leitrades 1b' auf einen Zielpunkt P, den das Fahrzeug überqueren soll, in der folgenden Weise errechnet werden.
Wenn die Koordinaten des Zielpunktes mit P(xp, yp) angegeben werden, ward ein zwischen der x-Koordinate und einem Liniensegment PM' gebildeter Winkel Φm' durch die folgende Formel repräsentiert.
Dementsprechend wird der Steuerwinkel Φ' des imaginären Leitrades 1b' durch die folgende wiedergegeben.
Φ' = Φm - Φ (23)
Ein Steuerwinkel Φ des tatsächlichen Leitrades 1b ist ein Winkel, dessen Vorzeichen umgekehrt gegenüber dem des Steuerwinkels Φ' ist und der daher durch die folgende Formel wiedergegeben wird.
Φ = - Φ' (24)
Dementsprechend kann der Steuerwinkel Φ schließlich unter Verwendung der Formel (24) sowie der Formeln (21) bis (23) wie folgt wiedergegeben werden.
Somit kann ein zum Ausrichtung auf den Zielpunkt P (xp, yp) erforderlicher Steuerwinkel Φ durch Messen der gegenwärtigen Position M (xm, ym) des Fahrzeugs und des Ausrichtungswinkels Φ desselben und anschließendes Einsetzen der Ergebnisse in die Formel (25) errechnet werden.
Wie aus Fig. 38 ersichtlich, haben ein Fahrzeug, dessen Leitrad sich hinten befindet, bei dem das Hinterrad 1b derart gesteuert wird, daß es den Steuerwinkel Φ einnimmt, und ein Fahrzeug, dessen Leitrad sich vorne befindet, bei dem das imaginäre Leitrad 1b' derart gesteuert wird, daß es den Steuerwinkel Φ' einnimmt, denselben Mittelpunkt O der Drehbewegung und denselben Radius der Drehbewegung und darüber hinaus haben sie eine ähnliche Übergangsreaktionscharakteristik in bezug auf einen vorbestimmten Wert.
Ein Ausrichtungswinkel Φ eines Fahrzeuges kann beispielsweise mittels eines Kreiselkompasses gemessen werden, wie oben erwähnt. Ferner kann die gegenwärtige Position M(xm, ym) des Fahrzeugs anhand von Formel (17) errechnet werden.
Fig. 39 zeigt die Schritte des Steuerns eines Fahrzeugleitrades entlang eines Weges, der zuvor in Form einer Reihe von Bodenpunkten gelehrt worden ist, unter Verwendung des Steuerwinkels Φ, der auf die oben beschriebene Weise errechnet worden ist.
Die Schritte in Fig. 39 werden unter Verwendung der Position M' anstelle von Position S in Fig. 34 und darüber hinaus unter Verwendung der Positionen Mt-1 und Mt anstelle der Positionen St-1 und St in Fig. 35 ausgeführt.
Zunächst werden in Schritt 300 die gegenwärtige Position Mt' des Fahrzeugs und die Bewegungsrichtung desselben (Ausrichtungswinkel) Φt gemessen, und die imaginäre gegenwärtige Position Mt' des Fahrzeugs wird nach Formel (21) berechnet. Dann wird der Abstand at zwischen der so berechneten imaginären gegenwärtigen Position Mt' und dem Zielpunkt P berechnet (Schritt 301).
Anschließend wird bei den Schritten 302 bis 307 eine Verarbeitung durchgeführt, die dem Gehalt der Schritte 202 bis 207 in Fig. 36 ähnlich ist, doch wird bei Schritt 305 der Steuerwinkelbefehl Φ unter Bezugnahme auf Formel (25) verarbeitet.
Somit kann durch Einstellen des imaginären Leitrades 1b' und anschließendes Ausführen der Lenksteuerung ein Fahrzeug ungehindert und mit gutem Antwortverhalten in derselben Weise wie ein Fahrzeug, dessen Vorderräder gelenkt werden, auf einen Zielpunkt ausgerichtet werden.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung eines führerlosen Fahrzeugs (1) entlang einer vorbestimmten Bahn (3) innerhalb eines Bereichs, in dem sich das Fahrzeug bewegt, mit den Schritten:

Anordnen von mehreren voneinander beabstandeten Bodenmarkierungen (2; 6; 10) entlang der Bahn (3), von denen jede aus mehreren Liniensegmenten besteht, wobei wenigstens ein Liniensegment unter einem nicht-rechtwinkligen Winkel zu der Bahn (3) angeordnet ist;

Speichern der Position jeder Bodenmarkierung (2; 6; 10) und der Fahrabstände zwischen benachbarten Bodenmarkierungen (2; 6; 10) als Länge der Bahn (3) zwischen diesen;

das Fahrzeug (1) eine Fahrroute entlang der Bahn (3) lehren, wobei die Fahrroute durch ausgewählte Bodenmarkierungen (2; 6; 10) definiert ist;

Bewegen des Fahrzeugs (1) entlang der Fahrroute und Messen der von dem Fahrzeug zurückgelegten Entfernung;

sequentielles Festsetzen der nächsten ausgewählten Bodenmarkierungen (2; 6; 10) auf der Fahrroute als Zielposition des Fahrzeugs (1);

Bestimmen der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs (1) auf der Basis der von dem Fahrzeug (1) zurückgelegten Entfernung;

Identifizieren der passierten Bodenmarkierung auf der Basis der von dem Fahrzeug (1) dann zurückgelegten Entfernung, wenn das Fahrzeug (1) die Bodenmarkierung passiert;

Detektieren der Position und Orientierung des Fahrzeugs (1) relativ zu der Bahn (3) dann, wenn das Fahrzeug (1) jede der ausgewählten Bodenmarkierungen (2; 6; 10) passiert, durch Messen des Bewegungsbetrags des Fahrzeugs (1) zwischen benachbarten Liniensegmenten der ausgewählten Bodenmarkierung;

Aktualisieren der gemessenen zurückgelegten Entfernung des Fahrzeugs (1) in bezug auf die Position der identifizierten Markierung dann, wenn das Fahrzeug (1) die Bodenmarkierung passiert, und

Steuern eines Lenkmechanismus des Fahrzeugs (1) derart, daß die gegenwärtige Position des Fahrzeugs (1) sich der vorbestimmten Bahn (3) nähert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des sequentiellen Festsetzens jeder Position der mehreren Bodenmarkierungen als Zielposition des Fahrzeugs (1) die folgenden Schritte aufweist:

Detektieren des Abstands zwischen der Zielposition zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt und der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs (1); und

Festsetzen der nächsten Zielposition, wenn der Abstand einen vorbestimmten Wert unterschreitet oder wenn der Abstand allmählich zunimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Steuerns des Lenkmechanismus des Fahrzeugs (1) die folgenden Schritte aufweist:

falls sich ein Leitrad des Fahrzeugs (1) relativ zu der Fahrtrichtung des Fahrzeugs (1) hinten befindet, Berechnen eines virtuellen Steuerwinkels (Φ'), um ein virtuelles Leitrad (1b'), das so eingestellt ist, daß es sich in bezug auf ein Nicht-Leitrad (1a) des Fahrzeugs (1) um eine einer Radstandlänge (k) des Fahrzeugs (1) entsprechende Entfernung voraus befindet, zu der Zielposition zu drehen, und zwar auf der Basis einer Richtung (Φ), der gegenwärtigen Position und der Zielposition des Fahrzeugs (1);

Berechnen eines Steuerwinkels (Φ), der durch Invertieren des Vorzeichens des virtuellen Steuerwinkels (Φ') erhalten wird; und

Steuern des Lenkmechanismus so, daß der Steuerwinkel des Leitrades (1b) des Fahrzeuges (1) mit dem berechneten Steuerwinkel (Φ) übereinstimmt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lehrschritt den folgenden Schritt aufweist:

Einstellen eines Abstands zwischen den benachbarten Bodenmarkierungen auf den Bereich von 1/50 bis zum Vierfachen des Wenderadius, bei dem das Fahrzeug (1) nicht seitwärts gleitet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lehrschritt den folgenden Schritt aufweist:

Einstellen eines Abstands zwischen den benachbarten Bodenmarkierungen derart, daß ein Radius eines durch die benachbarten drei Bodenmarkierungen gebildeten Kreises größer als der Mindestwenderadius ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Anordnens der Bodenmarkierung dem folgenden Schritt aufweist:

Anordnen jeder Markierung in einer vorbestimmten Richtung an einer vorbestimmten Position des Bewegungsbereiches.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des sequentiellen Festsetzens jeder Position als Zielposition des Fahrzeugs (1) den folgenden Schritt aufweist:

sequentielles und selektives Spezifizieren jeder der Bodenmarkierungen (2).

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lehrschritt den folgenden Schritt aufweist:

Speichern der Position und Richtung jeder der selektiv spezifizierten Bodenmarkierungen (2) in der Speichereinrichtung (41).

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lehrschritt die folgenden Schritte aufweist:

Bestimmen der Position jeder der Bodenmarkierungen (2) zwischen zwei benachbarten selektiv spezifizierten Bodenmarkierungen (2) durch Interpolation; und

Speichern der auf diese Weise bestimmten Position jeder der Bodenmarkierungen in einer Speichereinrichtung (42).

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Interpolation selektiv in Form von linearer Interpolation oder Bogeninterpolation durchgeführt wird, und zwischen den zwei benachbarten Markierungen die lineare Interpolation durchgeführt wird, wenn diese dieselbe Ausrichtung aufweisen, während bei unterschiedlicher Ausrichtung der zwei benachbarten Markierungen zwischen diesen die Bogeninterpolation durchgeführt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Anordnens der Bodenmarkierungen den folgenden Schritt aufweist:

Verwenden einer Markierung (6) mit ersten und zweiten nicht zueinander parallelen und die Bahn (3) kreuzend angeordneten Liniensegmenten (6a, 6b) als Bodenmarkierung.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Detektierens der Position und Richtung des Fahrzeugs (1) die folgenden Schritte aufweist:

Anbringen von zwei mit einem vorbestimmten Abstand (L) in Richtung der Breite des Fahrzeugs (1) voneinander angeordneten Liniensegmentdetektoreinrichtungen (5, 5') an dem Fahrzeug (1);

Messen eines Bewegungsbetrags (P&sub0; P&sub1;&sub1;) des Fahrzeugs (1) von einem Zeitpunkt an, an dem eine der Detektoreinrichtungen (5, 5') das erste Liniensegment (6a) erfaßt, bis zu einem Zeitpunkt, an dem die andere der Detektoreinrichtungen (5, 5') das erste Liniensegment (6a) erfaßt;

Berechnen eines zwischen dem ersten Liniensegment (6a) und einer in Fahrtrichtung des Fahrzeugs (1) verlaufenden Linie gebildeten Winkels (G) auf der Basis des Bewegungsbetrags (P&sub0; P&sub1;&sub1;) und des vorbestimmten Abstands (L);

Messen des Bewegungsbetrags (P&sub1;&sub1; P&sub1;&sub2;) des Fahrzeugs (1) von dem Zeitpunkt an, an dem eine der Detektoreinrichtungen (5, 5') das erste Liniensegment (6a) erfaßt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die andere der Detektoreinrichtungen (5, 5') das zweite Liniensegment (6b) erfaßt; und

Berechnen der Position (Q) des Fahrzeugs (1) relativ zu einer Referenzposition (R) auf dem ersten Liniensegment (6a) auf der Basis des Winkels (e) und des Bewegungsbetrags (P&sub1;&sub1; P&sub1;&sub2;)

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Anordnens der Bodenmarkierungen den folgenden Schritt aufweist:

Verwenden einer Markierung (10) als Bodenmarkierung, die erste und zweite zueinander parallele und die Bahn (3) kreuzend angeordnete Liniensegmente (10a, 10d) und dritte und vierte zu den ersten und zweiten Liniensegmenten (10a, 10d) nicht parallele Liniensegmente (10b, 10c) aufweist, von denen (10b, 10c) mindestens eines zwischen den ersten und zweiten Liniensegmenten (10a, 10d) angeordnet ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Detektierens der Position und Richtung des Fahrzeugs (1) die folgenden Schritte aufweist:

Anbringen einer Liniensegmentdetektoreinrichtung (5) an dem Fahrzeug (1);

jeweiliges Messen eines Bewegungsbetrags (m&sub1;, m&sub2;) des Fahrzeugs (1) von einem Zeitpunkt an, an dem die Detektoreinrichtung (5) das erste Liniensegment (10a) erfaßt, bis zu einem Zeitpunkt, an dem die Detektoreinrichtung (5) das dritte Liniensegment (10b) erfaßt, eines Bewegungsbetrags (m&sub2; m&sub4;) des Fahrzeugs (1) von einem Zeitpunkt an, an dem die Detektoreinrichtung (5) das dritte Liniensegment (10b) erfaßt, bis zu einem Zeitpunkt, an dem die Detektoreinrichtung (5) das zweite Liniensegment (10d) erfaßt, eines Bewegungsbetrags (m&sub1; in&sub3;) des Fahrzeugs (1) von dem Zeitpunkt an, an dem die Detektoreinrichtung (5) das erste Liniensegment (10a) erfaßt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Detektoreinrichtung (5) das vierte Liniensegment (10c) erfaßt, und eines Bewegungsbetrags (m&sub3; in&sub4;) des Fahrzeugs (1) von dem Zeitpunkt an, an dem die Detektoreinrichtung (5) das vierte Liniensegment (10c) erfaßt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Detektoreinrichtung (5) das zweite Liniensegment (10d) erfaßt; und

Berechnen eines zwischen dem ersten Liniensegment (10a) und einer in Fahrtrichtung des Fahrzeugs (1) verlaufenden Linie gebildeten Winkels (G) und der Position des Fahrzeugs (1) relativ zu einer Referenzposition der Markierung auf der Basis der jeweiligen Bewegungsbeträge (m&sub1; m&sub2;,m&sub2; m&sub4;,m&sub1; m&sub3;,m&sub3; m&sub4;).

15. Verfahren nach Anspruch 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Schritte des Messens der Bewegungsbeträge (P&sub0; P&sub1;&sub1;,P&sub1;&sub1; P&sub1;&sub2;;m&sub1; m&sub2;,m&sub2; m&sub4;,m&sub1; m&sub3;&sub1;m&sub3; m&sub4;) die folgenden Schritte aufweist:

Messen der von dem Fahrzeug (1) zurückgelegten Entfernungen jeweils dann, wenn ein Ausgangssignal der Detektoreinrichtung (5a, 5b; 5) einen voreingestellten Wert überschreitet, und dann, wenn das Ausgangssignal der Detektoreinrichtung (5a, 5b; 5) kleiner wird als der voreingestellte Wert; und

Berechnen eines Mittelwertes der gemessenen zurückgelegten Entfernungen, wobei der Mittelwert dann als von dem Fahrzeug (1) zurückgelegte Entfernung verwendet wird, wenn die Detektoreinrichtung (5a, 5b; 5) die Mittelpunkte der Liniensegmente (6a, 6b; 10a, 10b, 10c, 10d) in Breitenrichtung passiert.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Anordnens der Bodenmarkierungen (2) den folgenden Schritt aufweist:

Anordnen jeder Markierung in einer willkürlichen Richtung an einer willkürlichen Position des Bewegungsbereiches.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des sequentiellen Festsetzens von jeder Position als Zielpositionen des Fahrzeugs (1) den folgenden Schritt aufweist:

manuelles Führen des Fahrzeugs (1), so, daß das Fahrzeug (1) jede der Bodenmarkierungen (2) passiert.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5 oder 16-17, dadurch gekennzeichnet, daß der Lehrschritt die folgenden Schritte aufweist:

Detektieren der Position und Richtung jeder Markierung (2), die das Fahrzeug (1) passiert, durch das Fahrzeug (1); und

Speichern der detektierten Position und Richtung jeder Markierung (2) in der Speichereinrichtung (62).

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5 oder 16-18, dadurch gekennzeichnet, daß der Lehrschritt den folgenden Schritt aufweist:

Verwenden einer Bodenmarkierung (2) mit ersten und zweiten zueinander parallelen und die Bahn (3) kreuzend angeordneten Liniensegmenten (2a, 2c) und einem zu den ersten und zweiten Liniensegmenten (2a, 2c) nicht parallelen und zwischen den ersten und zweiten Liniensegmenten (2a, 2c) angeordneten dritten Liniensegment (2b).

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Detektierens der Position und Richtung jeder Markierung (2) durch das Fahrzeug (1) die folgenden Schritte aufweist:

Messen eines Bewegungsbetrags (Δl) des Fahrzeugs (1) von einem Zeitpunkt an, an dem die Detektoreinrichtung (5') das erste Liniensegment (2a) erfaßt, bis zu einem Zeitpunkt, an dem die Detektoreinrichtung (5) das erste Liniensegment (2a) erfaßt;

Messen eines Bewegungsbetrags (l&sub1;) des Fahrzeugs (1) von dem Zeitpunkt an, an dem die Detektoreinrichtung (5) das erste Liniensegment (2a) erfaßt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Detektoreinrichtung (5) das dritte Liniensegment (2b) erfaßt;

Messen eines Bewegungsbetrags (12) des Fahrzeugs (1) von dem Zeitpunkt an, an dem die Detektoreinrichtung (5) das dritte Liniensegment (2b) erfaßt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Detektoreinrichtung (5) das zweite Liniensegment (2c) erfaßt;

Berechnen einer Richtung (Φz0) der Markierung (2) auf der Basis des Bewegungsbetrags (Δl) und der Fahrtrichtung (Φ) des Fahrzeugs (1); und

Berechnen einer Position Z&sub0; (Xz0, yz0) der Markierung (2) auf der Basis der Bewegungsbeträge (11, 12), einer gegenwärtigen Position T (xt, yt) des Fahrzeugs (1) zu dem Zeitpunkt, an dem das Fahrzeug (1) die Markierung (2) passiert, und der Richtung (Φz0) der Markierung (2).

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Schritte des Messens der Bewegungsbeträge (l&sub1;, l&sub2;, Δl) die folgenden Schritte aufweist:

Messen der von dem Fahrzeug (1) zurückgelegten Entfernungen zu einem Zeitpunkt, an dem ein Ausgangssignal der Detektoreinrichtung einen voreingestellten Wert überschreitet, und zu einem Zeitpunkt, an dem das Ausgangssignal der Detektoreinrichtung kleiner wird als der voreingestellte Wert; und

Berechnen eines Mittelwertes der gemessenen zurückgelegten Entfernungen, wobei der Mittelwert dann als von dem Fahrzeug (1) zurückgelegte Entfernung verwendet wird, wenn die Detektoreinrichtung die Mittelpunkte der Liniensegmente (2a, 2b, 2c) in Breitenrichtung passiert.

22. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Lehrens des Fahrzeugs (1) in bezug auf die Bahn (3) als die Positionen der Bodenmarkierungen die folgenden Schritte aufweist:

sukzessives Detektieren einer gegenwärtigen Position des Fahrzeugs (1) als Position jeder Bodenmarkierung (2) während des manuellen Führens des Fahrzeugs (1); und

Speichern der ermittelten Position jeder Bodenmarkierung in der Speichereinrichtung (60).