EP4151585A1 - Fahrerloses transportfahrzeug und vorrichtung und verfahren zur sicheren erkennung einer fahrzeugbewegung - Google Patents

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EP4151585A1
EP4151585A1 EP22188448.9A EP22188448A EP4151585A1 EP 4151585 A1 EP4151585 A1 EP 4151585A1 EP 22188448 A EP22188448 A EP 22188448A EP 4151585 A1 EP4151585 A1 EP 4151585A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wheels
steering angle
plausibility check
steering
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22188448.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg Moddemann
Markus Mayr
Boris Schmitt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sick AG
Original Assignee
Sick AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sick AG filed Critical Sick AG
Publication of EP4151585A1 publication Critical patent/EP4151585A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/063—Automatically guided
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075—Constructional features or details
    • B66F9/0755—Position control; Position detectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075—Constructional features or details
    • B66F9/07568—Steering arrangements

Definitions

  • the invention relates to a driverless transport vehicle and a device and a method for reliably detecting a vehicle movement of the vehicle.
  • Driverless transport vehicles also called AGV, "Automated Guided Vehicle”
  • AGV Automated Guided Vehicle
  • these vehicles have safety devices that consist of on-board sensors for detecting objects and a corresponding evaluation unit.
  • An essential point for these safety devices is to reliably record the direction of movement and speed of the transport vehicle. This is done, for example, by recording the movement of the individual wheels (also called odometry) in order to be able to steer the transport vehicle safely and without collisions depending on the direction and speed of movement.
  • optical protective fields from sensors in the vehicle for example, are adapted to the movement, for example in terms of their orientation or extent.
  • omnidirectional vehicles which can move in all directions due to their kinematics.
  • the kinematics are characterized by the fact that, at least for some of the drive wheels, both the steering angle and their rotational movement can be controlled.
  • the movement of the minimum number of (drive) wheels is detected in a fail-safe manner, either with fail-safe encoders or with redundant encoders per wheel.
  • the DE 10 2012 023 999 A1 describes a transport vehicle with three wheels, in which errors are detected by means of plausibility checks, for example when a differential drive is driven over a known straight stretch for a long time and it is determined that one drive rotates faster than the other. The same applies to curves if the drives are running at different speeds than would be expected for the curve.
  • the object of the invention is to provide a failsafe device for detecting a vehicle movement, which still allows failsafe movement determination of the vehicle, for example with a minimum number of encoders that do not have to be failsafe.
  • the device also includes a steering angle detection device for detecting the steering angle of the at least two steered wheels and for outputting corresponding steering angle signals, as well as an evaluation unit to which the steering angle signals are fed.
  • the evaluation unit has a plausibility check unit which carries out a plausibility check of the steering angle signals of the at least two steered wheels relative to one another and outputs a safety signal if the plausibility check is unsuccessful.
  • 'Individual wheels' in this context does not mean the opposite of twin wheels, but 'individual wheel' means that one wheel can move essentially independently of the other.
  • failsafety is not created by complex, failsafe encoders detecting steering angle signals and rotational speed signals of a wheel or by making these signals failsafe through costly redundancy of encoders and the like. Rather, the fail-safety is created by skilful plausibility checks of signals from the individual wheels to one another, with the signals being able to be recorded in a non-fail-safe manner easily and without great effort. For this purpose, it is assumed that, in error-free operation, the wheels are controlled in such a way that there is little or no wear on the wheels, be it due to inconsistent steering angle positions or rotational speed.
  • a safety signal is output. This can, for example, initiate a stop of the vehicle.
  • the plausibility check is carried out in such a way that it is checked whether, when cornering, orthogonal axes to the rolling direction meet through the wheel center of the steered wheels in a common instantaneous center and when driving straight, all wheels are parallel.
  • This can be carried out in a simple manner, in particular in the case of four-wheeled, driverless transport systems in which all the individual wheels are often steered.
  • Every steerable wheel as a solid body moving in one plane, then every wheel moves around an instantaneous center (in the case of exclusively translational movement, this is at infinity). If two kinematic measurement variables are recorded on a line-moving transport vehicle, in this case the steering angle positions on the wheels, the movement of the vehicle on the level is determined and can be calculated using forward kinematics. If more of these variables are now recorded, the recording is overdetermined and therefore redundant and can be used for a plausibility check of the measured value recording and processing system components.
  • Such a vehicle has at least two wheels, both driven and steered, each at the same distance from a line of symmetry running between them.
  • the plausibility check is such that the intersection of the axes of rotation of these two wheels must lie on the line of symmetry when cornering.
  • a route recording device is provided, with which the routes covered by the respective wheels are recorded.
  • a plausibility check is now carried out by comparing the distances covered Travel distances of the different bikes. These routes are identical, for example, when driving straight ahead per unit of time. When cornering, the outer wheels cover longer distances.
  • the plausibility check unit checks the conditions of travel routes of different wheels. Such a plausibility check serves to further increase security.
  • speed and speed detection For the purposes of this invention, 'speed' and 'route' are to be understood as a kind of synonym.
  • the plausibility check unit is designed to take into account tolerance values with regard to the steering angle and possibly tolerance values with regard to the routes for the plausibility check. Minor deviations that occur again and again in reality can be compensated for via the tolerances.
  • the steering angle of a steered wheel is detected via an angle sensor and/or, in an even simpler way, is read directly from a steering angle controller for the steering device.
  • the travel distance detection device can detect the travel distance covered by a wheel via an encoder and/or, in the case of a driven wheel, via a drive controller.
  • a driverless transport vehicle 10 has at least three wheels, which are designed as individual wheels.
  • At least two of the wheels 12, 14, 16, 18, namely the wheels 12 and 14, are individually steered and each have a steering device.
  • the steering device includes a servo motor, not shown, for setting a steering angle ⁇ , ⁇ about a longitudinal axis 21 ( 3 ).
  • At least some of the wheels, all wheels 12 to 18 in this exemplary embodiment, are driven by a number of individual drives 20, 22, 24, 26, so that the rotational speeds of the driven wheels are controlled.
  • the vehicle 10 also includes a steering angle detection device 28 for detecting the steering angles ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ of the steered wheels 12, 14, 16, 18.
  • the steering angle detection device 28 has first encoders 30 ( 3 ) on.
  • the detected steering angles ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ are sent to an evaluation unit 32 in the form of corresponding steering angle signals.
  • Evaluation unit 32 has a plausibility check unit 34 that carries out a plausibility check on the steering angle signals and outputs a safety signal at an output 36 if the plausibility check is unsuccessful.
  • the output 36 is connected to a safety device 38 that ensures the overall safety of the transport vehicle 10 and will not be described or explained further here.
  • the safety device 38 can bring about an emergency stop of the transport vehicle 10, for example.
  • the error security of the detection of movement and direction of movement of the transport vehicle 10 is created by skillful plausibility checks of parameters of the individual wheels 12, 14, 16, 18 to one another, the parameters being detected easily and without great effort in a non-fail-safe manner.
  • the wheels 12, 14, 16, 18 are controlled in such a way that there is little or no wear on the wheels. This results in a regularity between the wheels, which can be used to check the detected movement of the individual wheels for plausibility and thus to determine a safe movement of the vehicle.
  • a first embodiment ( 1 ) the plausibility check is carried out in such a way that it is checked whether when cornering, as described in 1 is shown, the wheels 12, 14, 16, 18 move about the same instantaneous center 40.
  • This instantaneous pole is 40 common rotation point with respect to cornering of the vehicle with its four wheels. If there is no such instantaneous pole, then there must be an error, so that a safety signal is output.
  • This safety signal can indicate the error or trigger an emergency stop in an emergency.
  • all wheels 12, 14, 16, 18 must be aligned in parallel.
  • the plausibility check is basically similar, but it may be easier to evaluate.
  • the transport vehicle 100 has two drive wheels 112 and 114, both of which are steered.
  • the two drive wheels 112 and 114 are preferably located symmetrically at the same distance from a line of symmetry 142.
  • the other wheels 116 are not powered and can move freely and only serve as support wheels and can therefore follow any movement of the vehicle 100.
  • the vehicle 100 is driven and steered exclusively via the two drive wheels 112 and 114.
  • a further plausibility check can be carried out with regard to the travel distances of the wheels, which further increases safety.
  • a travel distance detection device 50 detects the travel distances of the wheels. The distances traveled by the wheels are dependent on the movement of the vehicle, and the distances traveled by two wheels have a certain relationship to one another. When driving in a straight line, the distance traveled is the same for all wheels. When cornering, the wheels on the inside of the curve cover a shorter distance than those on the outside of the curve. The ratio depends on the curve radius and the geometry of the vehicle. In the plausibility analysis, these conditions are checked whether they are in the right range. Such a plausibility check can be carried out for all wheels among themselves.
  • the driving distance detection device 50 can include encoders 44 arranged on axles 42 of the wheels ( 3 ). With such an encoder 44, the rotational movement of a wheel can be detected and the distance traveled (via the radius of the respective wheel) can be determined therefrom. It is assumed that no slip occurs.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein fahrerloses Transportfahrzeug (10) mit wenigstens drei Rädern (12, 14, 16, 18), die als Einzelräder ausgebildet sind. Wenigstens zwei der Räder sind einzeln gelenkt und weisen jeweils eine Lenkvorrichtung auf. Wenigstens ein Teil der Räder ist angetrieben, so dass deren Drehgeschwindigkeiten gesteuert sind. Weiter umfasst das Fahrzeug eine Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung (28) zur Erfassung der Lenkwinkel (α, β, γ, δ) der wenigstens zwei gelenkten Räder und zur Ausgabe von entsprechenden Lenkwinkelsignalen, sowie eine Auswerteeinheit (32), der die Lenkwinkelsignale zugeführt sind. Die Auswerteeinheit weist eine Plausibilisierungseinheit (34) auf, die eine Plausibilisierung der Lenkwinkelsignale durchführt und bei erfolgloser Plausibilisierung ein Sicherheitssignal ausgibt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein fahrerloses Transportfahrzeug und eine Vorrichtung und ein Verfahren zur sicheren Erkennung einer Fahrzeugbewegung des Fahrzeugs.
  • Fahrerlose Transportfahrzeuge (auch AGV, "Automated Guided Vehicle" genannt) werden in industriellen Umgebungen beispielsweise in der Logistik eingesetzt. Sie bewegen sich häufig auf derselben Ebene, auf der sich auch Personen bewegen. Deshalb weisen diese Fahrzeuge Sicherheitsvorrichtungen auf, die aus fahrzeugseitigen Sensoren zur Erkennung von Objekten und einer entsprechenden Auswerteeinheit bestehen. Ein wesentlicher Punkt für diese Sicherheitsvorrichtungen ist es, die Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit des Transportfahrzeuges sicher zu erfassen. Dies erfolgt zum Beispiel über die Erfassung der Bewegung der Einzelräder (auch Odometrie genannt), um abhängig von der Bewegungsrichtung und Bewegungsgeschwindigkeit des Transportfahrzeugs sicher und ohne Kollisionen steuern zu können. Das bedeutet, dass in Kenntnis der Bewegungsrichtung und der Bewegungsgeschwindigkeit zum Beispiel optische Schutzfelder von Sensoren des Fahrzeugs der Bewegung angepasst werden, zum Beispiel in ihrer Orientierung oder Ausdehnung.
  • Dies gilt insbesondere für flächenbewegliche Fahrzeuge, welche sich aufgrund ihrer Kinematik in alle Bewegungsrichtungen bewegen können. Die Kinematik zeichnet sich darin aus, dass zumindest für einen Teil der Antriebsräder sowohl der Lenkwinkel und auch deren Drehbewegung gesteuert werden kann.
  • Um die Bewegung des Fahrzeuges sicher erfassen zu können, muss auch die Bewegung einer Mindestanzahl der Räder fehlersicher erfasst werden.
  • Nach Stand der Technik wird die Bewegung der Mindestanzahl der (Antriebs-) Räder fehlersicher erfasst, entweder mit fehlersicheren Encodern oder durch redundante Encoder pro Rad. Dies gilt zumindest für die Räder, welche unabhängig gesteuert werden können. Räder, welche mit anderen Rädern mechanisch gekoppelt sind (z.B., weil sie auf einer gemeinsamen Achse sind) und sich daher nach festen Verhältnissen bewegen, müssen nicht einzeln sicher erfasst werden.
  • Aus der DE 10 2014 211 168 A1 ist ein Fahrzeug bekannt, bei dem zur Verifizierung von Positionsdaten bzw. Geschwindigkeitsdaten die Drehgeschwindigkeiten der Räder paarweise daraufhin überprüft werden, ob sie identisch sind.
  • Die DE 10 2012 023 999 A1 beschreibt ein Transportfahrzeug mit drei Rädern, bei dem mittels Plausibilitätsprüfungen Fehler aufgedeckt werden, beispielsweise wenn mit einem Differenzialantrieb längere Zeit über eine bekanntermaßen gerade Strecke gefahren wird und dabei festgestellt wird, dass der eine Antrieb schneller dreht als der andere. Entsprechendes gilt bei Kurven, wenn die Antriebe mit anderen Geschwindigkeiten laufen als für die Kurve zu erwarten wäre.
  • Aus der US 20090210113 A1 ist Fahrzeugsteuerungssystem bekannt, wobei bei dem Fahrzeug sämtliche vier Reiter unabhängig voneinander gelenkt sind und das Steuerungssystem dafür Sorge trägt, dass bei Blockierung der Lenkung eines der Räder eine unfallfreie Weiterfahrt bis zum Stillstand möglich ist. Ein ebensolches Steuerungssystem ist aus der US 5402344 bekannt.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung eine fehlersichere Vorrichtung zur Erkennung einer Fahrzeugbewegung bereitzustellen, welche zum Beispiel mit einer minimalen Anzahl von Encodern, die nicht fehlersicher sein müssen, dennoch eine fehlersichere Bewegungsbestimmung des Fahrzeugs erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur sicheren Erkennung einer Fahrzeugbewegung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
  • Ein erfindungsgemäßes Vorrichtung zur sicheren Erkennung einer Fahrzeugbewegung eines fahrerloses Transportfahrzeug umfasst einen Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung zur Erfassung der Lenkwinkel von wenigstens zwei Rädern eines Fahrzeugs, die als Einzelräder mit jeweils separater Lenkvorrichtung ausgebildet sind und über einen Lenkwinkelsteuerung gelenkt werden. Weiter umfasst die Vorrichtung eine Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung zur Erfassung der Lenkwinkel der wenigstens zwei gelenkten Räder und zur Ausgabe von entsprechenden Lenkwinkelsignalen, sowie eine Auswerteeinheit, der die Lenkwinkelsignale zugeführt sind. Die Auswerteeinheit weist eine Plausibilisierungseinheit auf, die eine Plausibilisierung der Lenkwinkelsignale der wenigstens zwei gelenkten Räder zueinander durchführt und bei erfolgloser Plausibilisierung ein Sicherheitssignal ausgibt.
  • Mit ,Einzelräder' ist in diesem Zusammenhang nicht das Gegenteil von Zwillingsräder gemeint, sondern ,Einzelrad' soll heißen, dass ein Rad sich im Wesentlichen unabhängig vom anderen bewegen kann.
  • Nach der Erfindung wird die Fehlersicherheit nicht dadurch geschaffen, dass aufwändige, fehlersichere Encoder Lenkwinkelsignale und Drehgeschwindigkeitssignale eines Rades erfassen oder diese Signale durch aufwändige Redundanz von Encodern und dergleichen fehlersicher gemacht werden. Sondern die Fehlersicherheit wird durch geschickte Plausibilisierung von Signalen der Einzelräder zueinander geschaffen, wobei die Signale einfach und ohne großen Aufwand nicht-fehlersicher erfasst werden können. Hierzu wird unterstellt, dass in fehlerfreiem Betrieb die Räder so gesteuert werden, dass es kein bzw. kaum Abrieb der Räder gibt, sei es durch inkonsistente Lenkwinkelstellungen oder Drehgeschwindigkeit. Damit ergibt sich eine Gesetzmäßigkeit der Räder zueinander, welche genutzt werden kann, um die erfasste Bewegung der Einzelräder zu plausibilisieren und somit eine Bewegung des Fahrzeuges fehlersicher zu bestimmen. Ist die Plausibilisierung erfolglos, also entweder die Lenkwinkel nicht plausibel untereinander oder die Bewegung der Räder zueinander nicht plausibel, wird ein Sicherheitssignal ausgegeben. Dies kann beispielsweise einen Stopp des Fahrzeugs initiieren.
  • Vorteilhafterweise erfolgt die Plausibilisierung derart, dass geprüft wird, ob bei Kurvenfahrt orthogonal zur Abrollrichtung liegende Achsen durch den Radmittelpunkt der gelenkten Räder sich in einem gemeinsamen Momentanpol treffen und bei gerader Fahrt alle Räder parallel stehen. Das ist insbesondere bei vierrädrigen, fahrerlosen Transportsystemen, bei denen häufig alle Einzelräder gelenkt sind, in einfacher Weise durchführbar.
  • Betrachtet man jedes lenkbare Rad als einen Festkörper, der sich in einer Ebene bewegt, so bewegt sich jedes Rad um einen Momentanpol (bei ausschließlich translatorischer Bewegung liegt dieser im Unendlichen). Werden an einem linienbeweglichen Transportfahrzeug zwei kinematische Messgrößen, hier die Lenkwinkelstellungen an den Rädern, erfasst, ist die Bewegung des Fahrzeugs in der Ebene bestimmt und kann durch eine Vorwärtskinematik berechnet werden. Werden nun weitere dieser Größen erfasst, ist die Erfassung überbestimmt, somit redundant und kann zu einer Plausibilisierung der messwerterfassenden und verarbeitenden Systemkomponenten verwendet werden.
  • Des Weiteren gibt es Fahrzeuge, welche mögliche Freiheitsgrade der Antriebe für die Fahrzeugbewegung nicht vollständig ausnutzen, sondern bestimmte Symmetrien einhalten. Ein solches Fahrzeug weist wenigstens zwei sowohl angetriebene als auch gelenkte Räder jeweils im gleichen Abstand zu einer zwischen ihnen verlaufenden Symmetrielinie auf. Die Plausibilisierung erfolgt derart, dass der Schnittpunkt der Drehachsen dieser beiden Räder bei einer Kurvenfahrt auf der Symmetrielinie liegen muss.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist eine Fahrstrecken-Erfassungsvorrichtung vorgesehen, mit der zurückgelegte Fahrstrecken von jeweiligen Rädern erfasst werden. Eine Plausibilisierung erfolgt nun über Vergleich der zurückgelegten Fahrstrecken der verschiedenen Räder. Diese Fahrstrecken sind zum Beispiel in Geradeausfahrt pro Zeiteinheit identisch. In einer Kurvenfahrt legen die äußeren Räder größere Strecken zurück. Die Plausibilisierungseinheit prüft dabei die Verhältnisse von Fahrstrecken verschiedener Räder. Eine solche Plausibilisierung dient der weiteren Erhöhung der Sicherheit. In dem Sonderfall, wenn man äquidistante Zeiteinheiten betrachtet, spricht man auch von Geschwindigkeit und Geschwindigkeitserfassung. Im Sinne dieser Erfindung sind dann ,Geschwindigkeit' und ,Fahrstrecke' quasi als Synonym zu verstehen ist.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist die Plausibilisierungseinheit ausgebildet für die Plausibilisierungsprüfung Toleranzwerte bezüglich der Lenkwinkel und gegebenenfalls Toleranzwerte bezüglich der Fahrstrecken zu berücksichtigen. Über die Toleranzen lassen sich geringfügige Abweichungen, die in der Realität immer wieder auftreten, abfangen.
  • Der Lenkwinkel eines gelenkten Rades wird in Weiterbildung der Erfindung über einen Winkelgeber erfasst und/oder in noch einfacherer Weise direkt aus einer Lenkwinkelsteuerung für die Lenkvorrichtung ausgelesen.
  • In ähnlicher Weise kann die Fahrstrecken-Erfassungsvorrichtung die von einem Rad zurückgelegte Fahrstrecke über Encoder erfassen und/oder im Falle eines angetriebenen Rades über eine Antriebssteuerung.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1
    schematische Ansicht auf ein fahrerloses Transportfahrzeug;
    Fig. 2
    eine Ansicht wie Fig. 1 auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines fahrerlosen Transportfahrzeugs;
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung eines Rades.
  • Ein erfindungsgemäßes fahrerloses Transportfahrzeug 10 weist wenigstens drei Räder auf, die als Einzelräder ausgebildet sind. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind es vier Einzelräder 12,14, 16, 18. Wenigstens zwei der Räder 12, 14, 16, 18, nämlich die Räder 12 und 14, sind einzelnen gelenkt und weisen jeweils eine Lenkvorrichtung auf. Die Lenkvorrichtung umfasst einen nicht dargestellten Stellmotor zur Einstellung eines Lenkwinkels α, β um eine Längsachse 21 (Fig. 3). Wenigstens ein Teil der Räder, in diesem Ausführungsbeispiel sind es alle Räder 12 bis 18, ist durch mehrere Einzelantriebe 20, 22, 24, 26 angetrieben, so dass die Drehgeschwindigkeiten der angetriebenen Räder gesteuert sind. Weiter umfasst das Fahrzeug 10 eine Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 28 zur Erfassung der Lenkwinkel α, β, γ, δ der gelenkten Räder 12, 14, 16, 18. Dazu weist die Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 28 an jedem gelenkten Rad erste Encoder 30 (Fig. 3) auf. Die erfassten Lenkwinkel α, β, γ, δ werden in Form von entsprechenden Lenkwinkelsignalen an eine Auswerteeinheit 32 gegeben. Die Auswerteeinheit 32 weist eine Plausibilisierungseinheit 34 auf, die eine Plausibilisierung der Lenkwinkelsignale durchführt und bei erfolgloser Plausibilisierung ein Sicherheitssignal an einem Ausgang 36 ausgibt. Der Ausgang 36 ist mit einer Sicherheitseinrichtung 38 verbunden, die die gesamte Sicherheit des Transportfahrzeugs 10 sicherstellt und hier nicht weiter beschrieben und erläutert werden soll. Die Sicherheitseinrichtung 38 kann beispielsweise einen Nothalt des Transportfahrzeugs 10 bewirken.
  • Nach der Erfindung wird die Fehlersicherheit der Erfassung von Bewegung und Bewegungsrichtung des Transportfahrzeugs 10 durch geschickte Plausibilisierung von Parametern der Einzelräder 12, 14, 16, 18 zueinander geschaffen, wobei die Parameter einfach und ohne großen Aufwand nicht-fehlersicher erfasst werden. Hierzu wird unterstellt, dass in fehlerfreien Betrieb die Räder 12, 14, 16, 18 so gesteuert werden, dass es kein bzw. kaum Abrieb der Räder gibt. Damit ergibt sich eine Gesetzmäßigkeit der Räder zueinander, welche genutzt werden kann, um die erfasste Bewegung der Einzelräder zu plausibilisieren und sich somit eine sichere Bewegung des Fahrzeuges bestimmen lässt.
  • In einer ersten Ausführungsform (Fig. 1) erfolgt die Plausibilisierung derart, dass geprüft wird, ob bei Kurvenfahrt, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, die Räder 12, 14, 16, 18 sich um den gleichen Momentanpol 40 bewegen. Dieser Momentanpol 40 ist gemeinsamer Rotationspunkt bezüglich der Kurvenfahrt des Fahrzeugs mit seinen vier Rädern. Gibt es einen solchen Momentanpol nicht, dann muss ein Fehler vorliegen, so dass ein Sicherheitssignal ausgegeben wird. Diese Sicherheitssignal kann den Fehler anzeigen oder im Notfall auch einen Nothalt auslösen. Bei gerader Fahrt, also ohne Kurven, die bezüglich dieser Plausibilitätsbetrachtung einen Sonderfall darstellt, müssen alle Räder 12, 14, 16, 18 parallel ausgerichtet sein.
  • In einer zweiten Ausführungsform (Fig. 2) erfolgt die Plausibilisierung zwar prinzipiell ähnlich, ist aber möglicherweise einfacher auszuwerten. In dieser Ausführungsform weist das Transportfahrzeug 100 zwei Antriebsräder 112 und 114 auf, die beide gelenkt werden. Die beiden Antriebsräder 112 und 114 liegen bevorzugt symmetrisch mit gleichem Abstand zu einer Symmetrielinie 142. Die weiteren Räder 116 sind antriebslos und frei beweglich und dienen lediglich als Stützräder und können somit jeder Bewegung des Fahrzeugs 100 folgen. Antrieb und Lenkung des Fahrzeugs 100 erfolgt ausschließlich über die beiden Antriebsräder 112 und 114.
  • In diesem Fall muss lediglich sichergestellt werden, dass die beiden Antriebsräder 112 und 114 spiegelsymmetrisch liegen, also betragsmäßig den gleichen Lenkeinschlag aufweisen, also |α| = |β|. Der Schnittpunkt 140 der Drehachsen dieser beiden Räder 112 und 114 muss somit bei einer Kurvenfahrt auf der Symmetrielinie 142 liegen. Bei gerader Fahrt liegt der Schnittpunkt 140 wiederum im Unendlichen, was bedeutet, dass die Räder 112 und 114 parallel ausgerichtet sein müssen.
  • Zusätzlich zu diesen Plausibilitätsbetrachtungen bezüglich der Lenkwinkel α, β, γ, δ kann eine weitere Plausibilitätsbetrachtung bezüglich der Fahrstrecken der Räder erfolgen, was die Sicherheit weiter erhöht. Dabei erfasst eine Fahrstrecken-Erfassungsvorrichtung 50 die Fahrstrecken der Räder. Die jeweiligen Fahrstrecken der Räder sind abhängig von der Fahrzeugbewegung und die Fahrstrecken zweier Räder stehen in einem bestimmten Verhältnis zueinander. So ist bei gerader Fahrt die Fahrstrecke für alle Räder gleich. Bei einer Kurvenfahrt legen die kurveninnenliegenden Räder einen kürzeren Weg zurück als die kurvenaußenliegenden. Das Verhältnis ist abhängig vom Kurvenradius und der Geometrie des Fahrzeugs. In der Plausibilitätsbetrachtung werden diese Verhältnisse geprüft, ob sie im richtigen Bereich liegen. Eine solche Plausibilitätsbetrachtung kann für alle Räder untereinander erfolgen.
  • Die Fahrstrecken-Erfassungsvorrichtung 50 kann an Achsen 42 der Räder angeordnete Encoder 44 umfassen (Fig. 3). Mit einem solchen Encoder 44 kann die Drehbewegung eines Rades erfasst werden und daraus die Fahrstrecke (über den Radius des jeweiligen Rades) ermittelt werden. Dabei wird davon ausgegangen, dass kein Schlupf auftritt.
  • In der Realität treten immer wieder geringfügige Abweichungen von gemessenen Lenkwinkelwerten oder Drehgeschwindigkeiten auf, so dass in der Plausibilisierungseinheit 34 diese Abweichungen über geeignete Toleranzwerte bezüglich der Lenkwinkel α, β, γ, δ und gegebenenfalls Toleranzwerte bezüglich der Fahrstrecken abgefangen werden.
  • Die beschriebenen Komponenten des Transportfahrzeugs 10, nämlich
    • Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung 28,
    • Fahrstrecken-Erfassungsvorrichtung 50,
    • Auswerteeinheit 32,
    • Plausibilisierungseinheit 34
    stellen eine Vorrichtung zur sicheren Erkennung einer Fahrzeugbewegung, die Teil des Fahrzeuges 10 bzw. 100 ist, dar.

Claims (11)

  1. Vorrichtung zur sicheren Erkennung einer Fahrzeugbewegung
    - mit einer Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung (28) zur Erfassung der Lenkwinkel von wenigstens zwei Rädern (12, 14) eines Fahrzeugs (10), die als Einzelräder mit jeweils separater Lenkvorrichtung ausgebildet sind und über eine Lenkwinkelsteuerung gelenkt werden
    - und die Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung (28) zur Ausgabe von entsprechenden Lenkwinkelsignalen ausgebildet ist,
    - mit einer Auswerteeinheit (32), der die Lenkwinkelsignale zugeführt sind,
    - und die Auswerteeinheit (32) eine Plausibilisierungseinheit (34) aufweist, die eine Plausibilisierung der Lenkwinkelsignale der wenigstens zwei gelenkten Räder (12, 14) zueinander durchführt,
    - und bei erfolgloser Plausibilisierung ein Sicherheitssignal ausgibt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilisierung derart erfolgt, dass geprüft wird, ob alle Räder sich um den gleichen Momentanpol bewegen und bei gerader Fahrt alle Räder den gleichen Lenkeinschlag (Lenkwinkel) haben.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilisierung derart erfolgt, dass der Schnittpunkt der Drehachsen der beiden gelenkten Räder bei einer Kurvenfahrt auf einer Symmetrielinie liegen, die zwischen den beiden Rädern verläuft.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrstrecken-Erfassungsvorrichtung vorgesehen ist, die ausgebildet ist, zurückgelegte Fahrstrecken von jeweiligen Rädern zu erfassen und die Plausibilisierungseinheit eine Plausibilisierung der zurückgelegten Fahrstrecken der verschiedenen Räder durchführt.
  5. Fahrerloses Transportfahrzeug
    - mit wenigstens drei Rädern, die als Einzelräder (12, 14, 16, 18) ausgebildet sind und wenigstens zwei der Räder (12, 14) einzelnen über eine Lenkwinkelsteuerung gelenkt sind und jeweils eine Lenkvorrichtung aufweisen,
    - und wenigstens ein Teil der Räder (16, 18) angetrieben ist, so dass deren Drehgeschwindigkeiten von einer Antriebsteuerung gesteuert sind,
    - mit einer Vorrichtung zur sicheren Erkennung einer Fehrzeugbewegung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  6. Fahrerloses Transportfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Plausibilisierungseinheit ausgebildet ist, für die Plausibilisierungsprüfung Toleranzwerte bezüglich der Lenkwinkel und gegebenenfalls Toleranzwerte bezüglich der zurückgelegten Fahrstrecken zu berücksichtigen.
  7. Fahrerloses Transportfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung einen Winkelgeber umfasst zur Erfassung der Lenkwinkel und/oder dass die Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung die Lenkwinkel von einer Lenkwinkelsteuerung erhält.
  8. Fahrerloses Transportfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrstrecken-Erfassungsvorrichtung die von einem Rad zurückgelegte Fahrstrecke über Encoder bestimmt und/oder im Falle eines angetriebene Rades von einer Antriebssteuerung erhält.
  9. Verfahren zur sicheren Erkennung einer Fahrzeugbewegung eines fahrerlosen Transportfahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten:
    - Erfassen von Lenkwinkeln von wenigstens zwei gelenkten Rädern (12, 14) mit einer Lenkwinkel-Erfassungsvorrichtung (28),
    - Ausgeben von Lenkwinkelsignalen, die den Lenkwinkeln entsprechen,
    - Auswerten der Lenkwinkelsignale in einer Auswerteeinheit (32),
    - Plausibilisieren der Lenkwinkelsignale in einer Plausibilisierungseinheit (34),
    - und bei erfolgloser Plausibilisierung Ausgeben eines Sicherheitssignals an einem Ausgang (36).
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Plausibilisieren derart erfolgt, dass geprüft wird, ob bei Kurvenfahrt die Räder sich um den gleichen Momentanpol bewegen und bei gerader Fahrt alle Räder den gleichen Lenkeinschlag (Lenkwinkel) haben.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Plausibilisierungseinheit geprüft wird, ob bei Kurvenfahrt zurückgelegte Fahrstrecken der Einzelräder entweder in dem Verhältnis des erwarteten Radius bezogen auf den anhand der Lenkwinkel ermittelten Momentanpol sind oder ob bei gerader Fahrt alle Einzelräder den gleichen zurückgelegten Fahrweg haben.
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