DE69432565T2

DE69432565T2 - Verfahren und vorrichtung zur automatischen führung von fahrzeugen

Info

Publication number: DE69432565T2
Application number: DE69432565T
Authority: DE
Inventors: Göran NETZLER
Original assignee: Apogeum AB
Current assignee: Apogeum AB
Priority date: 1993-07-22
Filing date: 1994-07-18
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2014-07-19
Also published as: EP0739502A1; JPH09504125A; WO1995003567A1; SE501477C2; SE9302475D0; DE69432565D1; US5801506A; SE9302475L; ATE238577T1; JP3594599B2; EP0739502B1

Description

TECHNISCHER BEREICH:
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines AGV zur Auswahl einer Route von einem Arbeitsbereich bzw. -raum zu einem anderen unterschiedlichen Arbeitsbereich bzw. -raum.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG:
Es gibt einen weitverbreiteten Bedarf an Rationalisierung von beispielsweise der Handhabung von Fracht während der Umladung von einem Transportmittel auf ein anderes. Dieses bezieht sich auf das Be- und Entladen von Schiffen, Eisenbahnwaggons, Lastwagen, Container, Flugzeugen und so weiter. Zu diesem Zweck sind Versuche mit der Benutzung von Automatisch-Gesteuerten-Fahrzeugen oder AGV durchgeführt worden, die bis jetzt eine nachteilig hohe Präzision an die Positionierung des beweglichen Arbeitsbereiches stellten, welcher mit Fracht beladen werden soll oder von welchem Fracht entladen werden soll.
Im Allgemeinen ist dieses ein Problem, welches eine Anzahl von solchen bekannten Bereichen mit unbekannten relativen Positionen umfasst, und was ein Hindernis bedeutete, wenn man versuchte, die Durchführung von Aktivitäten innerhalb dieser und zwischen diesen Bereichen zu automatisieren.
Zum Beispiel ist aus WO 90/1156 vorbekannt, ein AGV zum automatischen Be- und Entladen von Frachtträgerfahrzeugen zu verwenden, welche an einer Ladeplattform öder einem anderen feststehenden Ladebereich parken, die beziehungsweise der eine Höhe aufweist, welche im Wesentlichen der des beweglichen Ladebereiches des Fahrzeugs entspricht. Wie aus der bekannten Lösung ersichtlich ist, ist es notwendig, dass das Fahrzeug mit der Ladeplattform mit einer relativ hohen Präzision in Verbindung steht. Dieses ist deshalb erforderlich, weil die bekannte Ladeplattform mit Fotodetektoren ausgerüstet ist, welche sensieren, dass Reflektoren an dem Frachtträgerfahrzeugen in einer fixierten Längen- sowie Winkelposition relativ zu der Ladeplattform stehen. Das System zeigt an, dass sich der bewegliche Ladebereich in einer vorherbestimmten Position relativ zu dem festen Ladebereich befindet, in welchem Fall ein "Fertig"-Signal an das AGV zum Entladen des beweglichen Bereiches gesendet wird. Erst wenn das AGV in den beweglichen Ladebereich kommt, wird die Navigation einschließlich der Positionsbestimmung des AGV durch eine Vielzahl von Referenzmitteln innerhalb des Ladebereiches durchgeführt.
Das vorbekannte System muss für seine Funktion den beweglichen Arbeitsbereich bzw. – raum als einen Teil des feststehenden Arbeitsbereiches bzw. -raumes betrachten, zum
Beispiel muss der bewegliche Raum zwingend eine Ausrichtung aufweisen, die relativ zu dem feststehenden Raum festgelegt ist, so dass der bewegliche Raum einen Teil des feststehenden Raumes bildet.
Das oben beschriebene vorbekannte System wird sicherlich einige kleinere Abweichungen von einer idealen Position tolerieren, aber in der Praxis fordert es, dass der bewegliche Raum mit hoher Genauigkeit positioniert wird. Eine Positionsänderung des beweglichen Raums im Verlaufe einer Be- und Entladung kann es mit sich bringen, dass dieser Raum aus den Systemtoleranzen gerät. Diese Nachteile erfordern Zeitbedarf zur Positionsanpassung und/oder Kosten für spezielle Ausrüstung zur Anpassung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren vorzusehen, durch welches die oben genannten Nachteile vermieden werden, so dass beträchtlich größere Positions- und Winkelabweichungen zwischen verschiedenen Arbeitsbereichen bzw. – räumen für AGV toleriert werden, wobei der Bedarf an spezieller Ausrüstung zur Ermöglichung automatischen Be- und Entladens eliminiert wird.
Diese Aufgabe wird erfüllt durch ein Verfahren, welches folgende Schritte beinhaltet:

a) Bestimmen der Position des AGV zur automatischen Bewegung durch einen ersten der Arbeitsbereiche bzw. -räume auf der Grundlage einer ersten Gruppe von nicht eindeutigen Navigationszielen, einschließlich mindestens zweier nicht eindeutiger Navigationsziele ohne individuelle Identitäten,
b) wobei das AGV aus dem ersten der Arbeitsbereiche bzw. -räume die Lokalisierung. einer zweiten Gruppe von nicht eindeutigen Navigationszielen, einschließlich wenigstens zweier nicht eindeutiger Navigationsziele ohne individuelle Identitäten, die in den zweiten der Arbeitsbereiche bzw. räume angeordnet sind, erfasst, wobei jedes der nicht eindeutigen Navigationsziele in der, zweiten Gruppe bezüglich des zweiten Arbeitsbereiches bzw. -raums lokalisiert ist,
c) Berechnen der Position des zweiten Arbeitsbereiches bzw. -raums relativ zu dem ersten Arbeitsbereich bzw. -raum auf der Grundlage dieser Erfassung, und
d) wobei das AGV die Grenze von dem ersten zu dem zweiten der Bereiche bzw. Räume unter Verwendung einer Route quer passiert, die in Abhängigkeit von den berechneten relativen Positionen der beiden Arbeitsbereiche bzw. -räume berechnet wird.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei
1 eine schematische Ansicht eines Terminals zur Frachtumladung darstellt, bei welchem das Verfahren und die Gerätschaft entsprechend der Erfindung verwendet wird, und
2 in einer vergrößerten Ansicht eine AGV-Einheit und eine Frachtträgereinheit im Verlaufe einer Be- oder Entladung darstellt.
Das in 1 gezeigte Beispiel ist ein Terminal zur Frachtumladung, welches in bekannter Weise ein Lagerhaus 1 zum Einlagern oder Auslagern allgemeiner Fracht und vor dem Lagerhaus, vorzugsweise auf gleicher Höhe mit dem Boden des Lagerhauses, einen feststehenden Arbeitsbereich in Form einer Ladeplattform 2 und einer Laderampe 20 umfasst, wobei diese auf einer Höhe liegen, die gegenüber dem Parkbereich 3 für bewegliche Frachtträgereinheiten 4, 5, 6, zum Beispiel Container, erhöht ist. Die letzteren sind so geparkt, dass der Ladebereich 7 eines jeden Containers im Wesentlichen auf der gleichen Höhe wie der Arbeitsbereich 2 des Terminals liegt. Die Anlage umfasst einen oder mehrere Automatisch-Gesteuerte-Fahrzeuge (AGV) 8, welche so ausgebildet sind, dass sie sich führerlos zwischen dem Lagerhaus 1 und dem zugehörigen Frachtträgerfahrzeug 5 zum Be- oder Entladen hin- und herbewegen. Das Steuer- und Navigationssystem der AGV besteht aus einer allgemein bekannten Version und verwendet Referenzpunkte ohne Identität in der Nähe der AGV für seine Navigation des AGV innerhalb seines Aktivitätsbereiches. Ein Beispiel eines solchen Systems wird in der schwedischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. 451 770 beschrieben. Das System verwendet beispielsweise einen rotierenden Laser 9, welcher auf dem AGV angeordnet ist und die Arbeitsbereiche des AGV im Wesentlichen in einer parallel zur Transportebene des AGV liegenden Ebene abtastet, wobei die Transportebene solch eine wie der feststehende Arbeitsbereich bzw. – raum 2 oder der bewegliche Arbeitsbereich bzw. -raum 7 ausmacht. Innerhalb dieser Arbeitsbereiche bzw. -räume 2, 7 kann sich das AGV somit automatisch bewegen und Beoder Entladearbeiten oder andere Aktivitäten ausführen. Sich an den feststehenden Arbeitsbereich bzw. -raum 2 anschließend, sind zum Beispiel innerhalb und außerhalb der Wand 10 des Lagerhauses 1 Referenzinstrumente mit fehlender Identität angeordnet, welche somit ohne jede eigene Identität sind, zum Beispiel in der Ausführung als einfache Reflektoren, die zur Hilfe der Navigation des AGV durch den Arbeitsbereich 2 dienen.
Für den Transfer des AGV zwischen den verschiedenen Arbeitsbereichen bzw. -räumen 2, das heißt zwischen dem Ladebereich 2 des Terminals und dem beweglichen Ladebereich 7, welcher dann be- oder entladen werden soll, wird erfindungsgemäß ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgesehen , die aus dem AGV selbst besteht, welches die Position und Ausrichtung des anderen Raums relativ zu dem Raum bestimmt, in dem sich das AGV befindet, so lange es noch innerhalb seines ersten Arbeitsbereiches 2 ist, das heißt in dem Ladebereich des Terminals, wobei diese Bestimmung mit der Hilfe von mindestens zwei nicht eindeutigen Navigationszielen 11, 12 ohne individuelle Identitäten erfolgt, welche zu dem beweglichen Frachtträgerfahrzeug 5 gehören, das heißt die in feststehenden Positionen relativ zu dem Ladebereich 7 angeordnet sind. Das ausgewählte Beispiel zeigt zwei Navigationsziele, welche im Prinzip diese Funktion ausführen; in der Praxis jedoch werden drei oder mehr Navigationsziele empfohlen. Wie in 2 deutlicher zu sehen ist, können die Navigationsziele 11, 12 in Verbindung mit den Scharnieren 13, 14 für die Türen 16, 17 des Frachtträgers angeordnet werden. Wenn die Türen geschlossen sind, werden die Navigationsziele 11, 12 verdeckt, so dass die Navigationseinrichtung des AGV 8 diese Instrumente 11, 12 nicht ermittelt. In dem gewählten Beispiel mit einem optischen Laser und Reflektoren als Navigationsziele, ist der Laser 9 auf dem AGV 8 angeordnet und sendet einen Abtaststrahl aus, wobei die Erfassung durch die Reflexion an den Instrumenten 11, 12 erfolgt, welche eine geeignete Platzierung und Ausdehnung in der Höhe aufweisen, so dass der Abtaststrahl die identitätslosen Reflektoren trifft. Der Computer des Navigationssystems führt während der Bewegung auf den beweglichen Frachtträger hin wiederkehrende Messungen der Winkel zu den Reflektoren im Augenblick der Reflexion durch, von deren Daten die Position und Ausrichtung des Frachtträgers/-raums in regelmäßigen Intervallen bestimmt wird, und das AGV in Bezug auf die jetzt bekannte Position des beweglichen Frachtträgers gesteuert wird.
Die Steuerung des AGV für den Transfer von dem feststehenden Arbeitsbereich bzw. -raum 2 zu dem beweglichen Arbeitsbereich bzw. -raum 7 hin basiert auf einer Berechnung des Navigationssystems der Position des beweglichen Arbeitsbereiches 7 relativ zu dem feststehenden Arbeitsbereich 2 bezüglich Abstand und Winkel. Das System baut die Navigation des AGV auf einem festen Koordinatensystem innerhalb des feststehenden Arbeitsbereiches 2 auf, wohingegen die Navigationsziele 11, 12 ein anderes Koordinatensystem festlegen, welches fest in Bezug auf den beweglichen Arbeitsbereich 7 ist. Mit der Kenntnis des AGV über die Position und den Winkel der Frachtträgereinheit 5 in dem Koordinatensystem des feststehenden Arbeitsbereiches, wenn die Navigationsziele 11, 12 ermittelt werden, ermöglichen die bekannte relative Position und der bekannte relative Winkel, dass beide Koordinatensysteme relativ zueinander festgelegt werden können und eine Fahrroute zu dem beweglichen Arbeitsbereich hin ausgewählt werden kann.
In dem ausgewählten Beispiel findet die Erfassung der Navigationsziele 11, 12 nur mit einem vorhandenen Frachtträger statt, und weiterhin nur mit offenen Türen 16, 17, wobei sichergestellt ist, dass sich der Container 5 an Ort und Stelle befindet.
In Übereinstimmung mit der Erfindung erfasst das AGV 8 so die Position des beweglichen Arbeitsbereiches relativ zu dem feststehenden Arbeitsbereich bevor es in den beweglichen Bereich hineinkommt, wobei dieser Zugang des AGV in Abhängigkeit von der Position des Containers und der Eigenschaft der Aufgabe vorbereitet werden kann. Folglich bedeutet dieses, dass es keine höheren Anforderungen an die Position des beweglichen Arbeitsbereiches 7 relativ zu dem feststehenden Arbeitsbereich als bei einem von Hand kontrollierten Ladevorgang gibt. In dem dargestellten Beispiel erfolgt der Transfer des AGV zu dem Container 5 während des Be- und Entladens über die Ladekante 18 des feststehenden Arbeitsbereiches hinaus, das heißt über seine Grenze hinweg, in die Richtung der Öffnung 19 des Containers 5 hin, wobei die Position des beweglichen Arbeitsbereiches der Reihe nach mittels der Navigationsziele 11, 12 erfasst wird, das heißt kontinuierlich oder in kurzen Abständen, um das AGV entlang einer geeigneten ausgewählten Route 21 zu lenken, so dass das AGV eine optimale Bewegung durch den beweglichen Arbeitsbereich 7 berechnen kann. Das AGV bewegt sich so entlang einer Route, welche durch ein Steuerprogramm in Abhängigkeit der relativen Positionen der beiden Räume festgelegt wird, in die Frachtträgereinheit 5 hinein und wieder heraus. Wenn sich das AGV 8 von dem beweglichen Arbeitsbereich 7 in den feststehenden Arbeitsbereich bewegt, kann das AGV 8 entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung eine Berechnung zur Verifizierung der relativen Positionen der Arbeitsbereiche durchführen, wenn es sich in einer Position innerhalb des beweglichen Bereiches befindet, indem es auch die Navigationsziele ohne individuelle Identitäten erfasst, welche zu dem feststehenden Bereich gehören. Auf diese Weise kann die Route des AGV jeder Änderung der relativen Positionen des beweglichen Arbeitsbereiches während des Arbeitsverlaufes angepasst werden.
Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene und in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern sie kann innerhalb des Anwendungsbereiches der beigefügten Patentansprüche variieren. Zum Beispiel können Abstandsmessungen zu mindestens zwei Navigationszielen ohne individuelle Identitäten gemacht werden, oder als Alternative eine Kombination von Winkel- und Abstandsmessung. Zum Beispiel kann die Erfindung prinzipiell in jedem Anwendungsbereich eingesetzt werden, in welchem ein AGV eine Tätigkeit ausführt, während der ein Transfer zwischen unterschiedlichen Räumen, Arbeitsbereichen oder Strukturen notwendig ist, die keine festgelegte Beziehung zueinander bezüglich Längen-, Breiten- und Winkelpositionen aufweisen. Die Tätigkeit kann zum Beispiel Überwachung, Betrieb in gefährlicher Umgebung und jede Art von Frachthandhabung in Häfen, Terminals von Eisenbahn, Straßentransport, Luftverkehr und so weiter sein. Die Anzahl der Räume kann von zwei bis zu einer beträchtlichen Anzahl von feststehenden und beweglichen Räumen variieren. Die Anzahl der AGV kann von einer Mindestzahl von eins bis zu einer Vielzahl von AGV reichen. Die Arbeitsbereiche bzw. – räume müssen nicht notwendigerweise in einem Abstand voneinander angeordnet sein, sondern können sich überschneiden, oder der zweite Arbeitsbereich (oder -bereiche) kann vollständig innerhalb der Grenzen des ersten liegen. Wie oben angeführt wird das System. prinzipiell mit zwei Referenzinstrumenten arbeiten können, aber in der Praxis wird eine verbesserte Genauigkeit durch die Verwendung von drei oder mehr Navigationszielen für jeden Arbeitsbereich erlangt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit haben wir schematisch eine einfache geradkantige Ladeplattform in den Zeichnungen dargestellt. In der Praxis kommen häufig ausziehbare balgförmige Rampen zur Anwendung, welche eine individuelle Ladekante für jedes Verladegestell aufweisen, eine Gestaltung, an welche das gezeigte Beispiel leicht angepasst werden kann.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines AGV (8) zur Auswahl einer Route von einem Arbeitsbereich bzw. -raum (2,7) zu einem anderen unterschiedlichen Arbeitsbereich bzw. -raum (2,7), innerhalb welcher Arbeitsbereiche bzw. -räume (2,7) das AGV mobil ist, wobei die Arbeitsbereiche bzw. -räume (2,79) nicht in Bezug zueinander hinsichtlich ihrer wechselgleichen Stellungen festgelegt und voneinander durch Bereichsgrenzen. (18) getrennt sind, die wenigstens zeitweise das Passieren des AGV ermöglichen, wobei zu dem Verfahren folgende Schritte gehören: a) Bestimmen der Position des AGV (8) zur automatischen Bewegung durch einen ersten der Arbeitsbereiche bzw. -räume (2, 7) auf der Grundlage einer ersten Gruppe von nicht eindeutigen Navigationszielen, einschließlich mindestens zweier nicht eindeutiger Navigationsziele ohne individuellen Identitäten, b) wobei das AGV aus dem ersten der Arbeitsbereiche bzw. -räume die Lokalisierung einer zweiten Gruppe von nicht eindeutigen Navigationszielen, einschließlich wenigstens zweier nicht eindeutiger Navigationsziele (11, 12) ohne individuelle Identitäten, die in den zweiten der Arbeitsbereiche bzw. -räume (7, 11) angeordnet sind, erfasst, wobei jedes der nicht eindeutigen Navigationsziele (11, 12) in der zweiten Gruppe bezüglich des zweiten Arbeitsbereichs bzw. -raums (2, 7) lokalisiert ist, c) Berechnen der Position des zweiten Arbeitsbereichs bzw. -raums (2, 7) relativ zu dem ersten Arbeitsbereich bzw. -raum (2, 7) auf der Grundlage dieser Ermittlung, und d) wobei das AGV die Grenze (18) von dem ersten zu dem zweiten der Bereiche bzw. Räume (2, 7) unter Verwendung einer Route (21) quer passiert, die in Abhängigkeit von den berechneten relativen Positionen der beiden Arbeitsbereiche bzw. -räume (2,7) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des zweiten Arbeitsbereichs bzw. -raums sowohl hinsichtlich Translation als auch Rotation bezüglich des ersten Arbeitsbereichs bzw. -raums berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das AGV von dem zweiten Arbeitsbereich bzw. -raum (7) zu dem ersten Arbeitsbereich bzw. -raum (2) übergeht, zur Routenauswahl eine verifizierende Bestimmung der AGV-Position und dementsprechend der relativen Lagen der beiden Arbeitsbereiche bzw. -räume vorgenommen wird, wodurch die AGV-Route für die Passage eingestellt werden kann.