DE3938834A1 - Verfahren zur steuerung eines fahrerlosen transportfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines fahrerlosen Transportfahrzeuges, bei welchem der Fahr­ motor und der Lenkmotor in Abhängigkeit von internen und ex­ ternen Daten gesteuert werden, sowie auf ein fahrerloses Transportfahrzeug zur Durchführung dieses Verfahrens.

Fahrerlose Transportfahrzeuge, im folgenden kurz Fahrzeug genannt, werden beispielsweise in Produktionshallen einge­ setzt, um z. B. einen herzustellenden PKW von einer Montage­ station zur nächsten zu befördern. Die Führung der Fahrzeuge erfolgt meist elektronisch gesteuert durch auf dem Boden an­ gebrachte oder im Boden verlegte Leitmarkierungen, die op­ tisch oder elektromagnetisch von Sensoren abgetastet und zu entsprechenden Steuersignalen für den Lenkmotor des Fahrzeu­ ges verarbeitet werden. Interne und externe, z. B. über An­ tennen zugeführte Daten werden in einer Steuerelektronik ver­ arbeitet und dienen z. B. als Anfahr- oder Haltebefehle bzw. als Auswahlbefehle an Weichen der Leitmarkierungen. Steuerungen von Flurförderfahrzeugen, die sich vor allem auf die Leitspur­ verfolgung beziehen, gehen beispielsweise aus den folgenden Dokumenten als bekannt hervor: DE-OS 37 38 187, DE-OS 35 13 389, GB-A-20 37 015, JP-A-59-1 94 217.

Selbstverständlich ist es wünschenswert, daß sich das Fahr­ zeug mit hoher Fahrgeschwindigkeit zwischen den einzelnen Stationen bewegt. Der Fahrgeschwindigkeit sind jedoch in Kurven Grenzen gesetzt, da das Fahrzeug bei zu hoher Ge­ schwindigkeit in Kurven schleudert, was zu Beschädigungen führen und Kosten- und Sicherheitsprobleme verursachen kann. Man versucht daher, bei Geradeausfahrt mit maximaler Ge­ schwindigkeit zu fahren, in Kurven jedoch die Geschwindig­ keit zu verringern.

Man hat versucht, ab einem bestimmten Lenkwinkel α (Geradeausfahrt: α = 0) die Fahrgeschwindigkeit v auf eine niedrigere, konstante Kurvengeschwindigkeit herabzusetzen. Dies bedeutet jedoch, daß das Fahrzeug in der Kurve auf eine niedrigere Geschwindigkeit abgebremst wird, wodurch eine zu­ sätzliche Schleudergefahr entsteht. Es müssen daher größere Kurvenradien bzw. geringere Geschwindigkeiten eingehalten werden, als auf Grund der Bodenhaftung des Fahrzeuges er­ reichbar wäre.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Steuerungs­ verfahrens für ein fahrerloses Transportfahrzeug, welches bei Vermeidung der obigen Nachteile höhere Fahrgeschwindig­ keiten ermöglicht bzw. die Schaffung eines entsprechenden Fahrzeuges.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem erfindungsgemäß die Fahrgeschwindig­ keit in Abhängigkeit von dem Absolutbetrag des Lenkwinkels α nach einer monoton fallenden Funktion geändert wird.

Weiters zeichnet sich ein fahrerloses Transportfahrzeug mit einer Steuerelektronik zur Steuerung und Regelung des Fahr­ motors und des Lenkmotors in Abhängigkeit von der Steuer­ elektronik zugeführten internen und externen Daten in Ein­ klang mit der Erfindung dadurch aus, daß dem Lenkmotor bzw. der Lenkung ein Winkelgeber zugeordnet ist, dessen Signal der Steuerelektronik zugeführt ist und die Steuerelektronik zur Steuerung der Drehzahl des Fahrmotors nach einer mit steigen­ dem Absolutbetrag des Lenkwinkels fallenden Funktion einge­ richtet ist.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß an Stelle einer abrup­ ten Geschwindigkeitsreduktion am Beginn einer Kurve dort ei­ ne kontinuierliche Reduktion erfolgt. Bei größeren Kurvenra­ dien können auch größere Geschwindigkeiten gefahren werden und auch die Geschwindigkeit bei Geradeausfahrt kann höher gehalten werden.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Unter­ ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung samt anderer Merkmale ist im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung veranschaulicht ist. In dieser zeigen

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug nach der Erfindung,

Fig. 2 in einem Blockschaltbild für die Erläuterung der Er­ findung wesentliche Teile der Steuerelektronik bzw. des Fahrzeuges,

Fig. 3 in einem Diagramm eine zweckmäßige Ab­ hängigkeit zwischen Geschwindigkeit und Lenkwinkel und

Fig. 4a, b ein Ablaufdiagramm zur Ermittlung der Sollgeschwindig­ keit.

Das in Fig. 1 bloß schematisch dargestellte fahrerlose Fahr­ zeug 1 besteht aus einem Fahrgestell 2 mit beispielsweise vier Rädern 3 bzw. 4. Im vorliegenden Fall sind die Hinter­ räder 3 über einen Fahrmotor 5 angetrieben. Die Lenkung der Vorderräder 4 kann über einen Lenkmotor 6 und ein Lenkge­ triebe 7 (siehe Fig. 2) verstellt werden.

Das Fahrzeug 1 soll beispielsweise in einer Fabrikationshal­ le längs Leitspuren 8 geführt werden, die z. B. als im Boden eingelassene, mit Wechselströmen gespeiste Induktionsdrähte ausgebildet sind. Zu diesem Zweck enthält das Fahrzeug 1 ei­ ne Steuerelektronik 9, welche den Fahrmotor 5 und den Lenk­ motor 6 steuert bzw. regelt, und zwar in Abhängigkeit von externen und internen Daten d, wobei die externen Daten z. B. über Funk von einem nicht gezeigten Zentralrechner an das Fahrzeug übertragen werden. Die internen Daten sind zum Teil in Datenspeichern der Elektronik 9 abgelegt bzw. stammen aus dem aktuellen Fahrbetrieb. Die Elektronik 9 verarbeitet die ihr zu­ geführten Daten mit Hilfe eines oder mehrerer Mikrocomputer.

Der Fahrmotor 5, im allgemeinen ein von einer im Fahrzeug 1 befindlichen Batterie gespeister Elektromotor, ist mit einem Tachogenerator 10 gekoppelt, dessen Signal einer Fahrmotor­ steuerung 11 zugeführt ist, die wiederum eine Motorendstufe 12 ansteuert.

Eine Lenkmotorsteuerung 13 wirkt auf den Lenkmotor 6 und ein mit der Lenkung bzw. dem Lenkgetriebe 7 verbundener Winkelgeber 14 liefert ein Signal sα, das dem Lenkwinkel α proportional ist. Für Geradeausfahrt gilt α = 0.

Dieses Signal sα ist der Fahrmotorsteuerung 11 zugeführt, um eine Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit v in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel α zu erhalten. Hiebei wird die in der Fahrmotorsteuerung 11 errechnete Fahrgeschwindkeit z. B. längs eines linearen Verlaufes nach Fig. 3 in der Weise begrenzt, daß die Geschwindigkeit v ab einem Minimallenkwin­ kel α_A, z. B. α_A = 4°, linear bis zu einem Maximallenkwinkel α_E, z. B. α_E = 45° vermindert wird. Dies bedeutet, daß die durch diverse Parameter festgelegte maximale Fahrgeschwin­ digkeit v_max, z. B. v_max = 0,9 m/s, bis zu einem Lenkwinkel α_A = 4° beibehalten wird, bei größerem Lenkwinkel α jedoch linear herabgesetzt wird, so daß bei einem Lenkwinkel α_E von z. B. 45°, entsprechend beispielsweise einem Kurvenradius von 0,5 m, die minimale Fahrgeschwindigkeit v_min, z. B. v_min = 0,5 m/s, erreicht wird. Entsprechend wird bei Vergrößerung des Lenkwinkels α die Fahrgeschwindigkeit v wieder angehoben.

Es versteht sich, daß die Abhängigkeit nach Fig. 3 bloß eine beispielsweise ist und daß ganz allgemein die Fahrgeschwin­ digkeit v bzw. deren Maximalwert nach einer monoton fallen­ den Funktion von dem Lenkwinkel α, genauer gesagt von dessen Absolutbetrag, abhängen kann. Als zweckmäßig muß hier auch eine logorithmische Abhängigkeit angesehen werden. Die Be­ grenzung der Fahrgeschwindigkeit v kann in der Steuerelek­ tronik nach bekannten Rechenverfahren digital, z. B. unter Verwendung einer Minimalwertauswahlstufe, gegebenenfalls aber auch analog erfolgen.

Der Fahrmotor 5 muß nicht notwendigerweise ein Elektromotor sein, es kann sich um jeden anderen bekannten Antrieb han­ deln, z. B. um eine Brennkraftmaschine, einen Hydraulikan­ trieb oder um Hybridsysteme, wobei der Ausdruck "der Fahr­ motor" selbstverständlich keine Beschränkung auf einen einzi­ gen Fahrmotor darstellen soll. Sinngemäß gleiches gilt für den Lenkmotor 6, da beispielsweise zwei Lenkmotoren für ge­ lenkte Vorder- und gelenkte Hinterräder vorhanden sein können.

Fig. 4 zeigt schließlich wie eine Sollgeschwindigkeit v_s für einen Fahrgeschwindigkeitsregler ermittelt wird, wobei auch eine berechnete Geschwindigkeit v auf Grund anderer externer und interner Daten berücksichtigt wird, als jene, die in das hier gezeigte Berechnungsschema eingehen. Wie aus dem Flußdiagramm links ersichtlich, werden zunächst die Ab­ solutwerte des Lenkwinkels vorne α_v und des Lenkwinkels hinten α_H miteinander verglichen, wobei der Wert einer Hilfsvariable, hier mit α bezeichnet, dem größeren davon gleichgesetzt wird. Liegt α in einem Bereich zwischen α_Beg und α_End so wird ein Zwischenwert für v_s nach der rechts angeführten Formel errechnet, wobei bedeuten:
α_Beg . . . Winkel bei dem mit der Geschwindigkeitsreduktion begonnen wird
α_End . . . Winkel ab dem die Geschwindigkeit nicht mehr weiter reduziert wird.
v_max . . . max. Geschwindigkeit bei Geradeausfahrt
v_min . . . Kurvengeschwindigkeit, die nicht mehr weiter re­ duziert wird.

Liegt α außerhalb des durch α_Beg und α_End bestimmten Be­ reiches, so ergibt sich v_max bzw. v_min als Zwischenwert für v_s, der sodann mit v verglichen wird. Nur wenn v < v_s, wird der auf diese Weise ermittelte Wert für v_s auf v geändert, um die kleinere der Geschwindigkeiten v, v_s als Sollge­ schwindigkeitswert für die Regelung heranzuziehen.

Claims (4)

1. Verfahren zur Steuerung eines fahrerlosen Transportfahr­ zeuges, bei welchem der Fahrmotor und der Lenkmotor in Ab­ hängigkeit von internen und externen Daten gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrgeschwindigkeit (v) in Abhängigkeit von dem Abso­ lutbetrag des Lenkwinkels (α) nach einer monoton fallenden Funktion geändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrgeschwindigkeit (v) zwischen einem Minimallenkwinkel (α_A) und einem Maximallenkwinkel (α_M) in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel (α) gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrgeschwindigkeit (v) nach einer linearen Funktion (f=k |α|) des Lenkwinkels (α) gesteuert wird.

4. Fahrerloses Transportfahrzeug mit einer Steuerelektronik (1) zur Steuerung und Regelung des Fahrmotors (5) und des Lenkmotors (6) in Abhängigkeit von der Steuerelektronik zugeführten internen und externen Daten, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lenkmotor (6) bzw. der Lenkung ein Winkelgeber (14) zugeordnet ist, dessen Signal (sα) der Steuerelektronik (9) zugeführt ist und die Steuerelektronik (9) zur Steuerung der Drehzahl des Fahrmotors (5) nach einer mit steigendem Absolut­ betrag des Lenkwinkels (α) fallenden Funktion eingerichtet ist.