WO2013178423A1 - Method and device for controlling a movement of an autonomously driven vehicle - Google Patents

Method and device for controlling a movement of an autonomously driven vehicle Download PDF

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WO2013178423A1
WO2013178423A1 PCT/EP2013/059214 EP2013059214W WO2013178423A1 WO 2013178423 A1 WO2013178423 A1 WO 2013178423A1 EP 2013059214 W EP2013059214 W EP 2013059214W WO 2013178423 A1 WO2013178423 A1 WO 2013178423A1
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WO
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vehicle
configuration
autonomously
autonomous
aff
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/059214
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German (de)
French (fr)
Inventor
Merten Lipkowski
Christoph Bernhard RÖSMANN
Thomas WÖSCH
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0223—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory involving speed control of the vehicle

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling a movement of an autonomously moving vehicle along a predetermined path, in particular of an autonomously moving vehicle robot.
  • Autonomous vehicles ⁇ FF are used in many ways.
  • autonomous driving vehicles as a driver ⁇ transport vehicles in the range of warehouse logistics is ⁇ sets or as driverless service vehicles in the field of Ge ⁇ bäudecuri.
  • Such autonomously driving vehicles leave predetermined lanes in an area.
  • a web includes a series of configurations that contain In ⁇ formations on a position and orientation of the respective vehicle in space. Use the Configuratio ⁇ NEN can be completely described in a predetermined path for the autonomous driving driving ⁇ convincing.
  • search space in the course of a simulation very expensive. If the search space limited by the example ⁇ , only those speeds are considered which can also be provided within successive control cycles, but an optimum retraction according to a predetermined objective function for the predetermined path is prevented.
  • the invention accordingly provides a method for controlling a movement of an autonomously moving vehicle along a predetermined path, which has a sequence of configurations,
  • the method according to the invention makes it possible for an autonomously driving vehicle AFF to start or drive on a predetermined lane as quickly and accurately as possible, taking into account the individual driving dynamics of the respective autonomously driving vehicle AFF.
  • the invention procedural ⁇ ren for controlling a movement of an autonomous running vehicle can be used both for tracks that are constant during the period, as well as webs which are modified during run time.
  • a current configuration of the autonomously driving vehicle is compared with a target configuration of the predetermined path to determine whether the autonomously driving de vehicle has already reached the target configuration of the predetermined path. If this is the case, the procedure can be terminated.
  • a configuration indicates a position and an orientation of the autonomously driving vehicle in space.
  • the instantaneous configuration of the auto ⁇ nom moving vehicle is detected by means of sensors.
  • the instantaneous configuration of the autonomously driving vehicle is detected by sensors based on ground markings which are mounted on a floor over which the vehicle ⁇ nom moving vehicle AFF moves.
  • the manipulated variables have a translatory or rotational speed of the autonomously moving vehicle.
  • the manipulated variables have a translatory or rotational acceleration of the autonomously moving vehicle.
  • the maximum permissible manipulated variables for the autonomously driving vehicle are calculated in real time.
  • the invention further provides a control device with the features specified in claim 9.
  • the invention accordingly provides a control device for controlling a movement of an autonomous vehicle along a predetermined path, which has a sequence of configurations,
  • control device based on a current configuration of the autonomously running vehicle determines a closest configuration to be traversed predetermined path and a simulation path calculated connecting the mo ⁇ mentane configuration of the autonomous running vehicle having a target configuration of the predetermined path, wherein the control device maximum manipulated variables For calculates the autonomous vehicle for reconnaissance of the simulation ⁇ ground and controls a drive means of the autonomous running vehicle according to the calculated maximum zuläs ⁇ sigen manipulated variables of the autonomously running vehicle.
  • the invention further provides an autonomously driving vehicle having the features specified in claim 10.
  • the invention provides an autonomous running vehicle having a control device for controlling movement of the autonomously running vehicle along a predetermined path comprising a sequence of configurations, wherein the STEU ⁇ ervorides starting from a current configuration of the autonomously running vehicle, a closest Configu ⁇ ration the path to be traveled is determined and a simulation ⁇ web which connects the current configuration of the autonomous running vehicle having a target configuration of the predetermined trajectory is calculated,
  • control device calculates a maximum permissible actuating variables for the autonomous vehicle for reconnaissance of the simulation ⁇ track and drive means of the autonomous running vehicle according to the calculated maximum zuläs ⁇ sigen manipulated variables of the autonomously running vehicle controls.
  • this sensor has sensors for detecting a current configuration of the autonomously driving vehicle.
  • the predetermined path to be traveled is read from a data memory of the autonomously moving vehicle.
  • autonomously running vehicle according to the invention from the predetermined ⁇ zufahrende path is input via an input interface of the autonomously running vehicle.
  • autonomously running vehicle according to the invention from the predetermined ⁇ zufahrende web is transferred via a radio interface to a trans- ceiver of the autonomously running vehicle.
  • the autonomous vehicle is a driverless transport vehicle, in particular a transmembrane ⁇ transport vehicle, such as is used in the warehouse logistics.
  • the autonomous vehicle is a service vehicle which is used for a cleaning of buildings, in particular a Service Driving ⁇ convincing.
  • FIG. 1 shows a flowchart for illustrating a possible embodiment of the method according to the invention for controlling a movement of an autonomous vehicle along a predetermined path; a diagram illustrating the operation of the method according to the invention for controlling a movement of an autonomously driving vehicle;
  • 3 shows a further diagram for explaining the mode of operation of the method according to the invention for controlling a movement of an autonomously moving vehicle
  • 4 shows a further diagram for explaining the mode of operation of a method according to the invention for controlling a movement of an autonomously moving vehicle
  • Fig. 5 is a block diagram illustrating an embodiment of an autonomous vehicle ⁇ FF according to the invention.
  • Fig. 1 shows a flow chart of a possible embodiment of a method for controlling a movement of an autonomous vehicle along a predetermined path according to the invention.
  • a closest configuration of a predetermined path to be traveled is determined.
  • the web consists of a sequence of configurations.
  • Fig. 2 exemplifies a set of configurations describing a web.
  • the predetermined path m II configurations.
  • a configuration of the track describes a position and an orientation of the autonomous driving
  • the configuration can be represented as a vector as follows:
  • the predetermined path is described by a set of Configuratio ⁇ nen as follows:
  • an instantaneous configuration of the autonomously driving vehicle is determined by means of sensors.
  • the sensors can be detected by means of ground markings.
  • Floor markings may be mounted at predetermined intervals on a floor to be traveled by the vehicle.
  • the floor markings can be optically detected by the sensors.
  • the predetermined path comprises a desired path which is to be traveled by the autonomously driving vehicle.
  • the predetermined path can be read from a data memory of the autonomously driving vehicle.
  • the predefined path may be input via a user interface parts of the autonomously running Fahrzeu ⁇ sat. Furthermore, it is possible that the web, which is to be traveled by the autonomously driving vehicle, is transmitted via a radio interface to a radio interface or a transceiver of the autonomously driving vehicle.
  • the autonomously driving vehicle is a control device of a calculation unit, such as a microprocessor or the like, for example, based on the sensory detected instantaneous configuration of the autonomously driving vehicle and the predetermined path starting from the current configuration determines a nearest Konfigurati ⁇ on the predetermined trajectory to be traveled ,
  • the smallest Euclidean distance between the current configuration of the autonomous vehicle and the train configurations can be searched for. In a preferred embodiment, it is always assumed that the closest configuration found in the preceding cycle exists.
  • step S2 starting from the found configuration at index c from step S1, a target configuration to be approached is determined. In one possible embodiment, the variation over several configurations along the path is considered.
  • the variation allows the distance between the target configuration and the autonomous vehicle configuration to be adjusted.
  • the weighting factors k t and k r given in equation (6) can be used to determine the different units between distance and angular values.
  • the closest configuration ⁇ may be the configuration ⁇ shown in FIG. In the method shown in Fig. 1 is in a
  • Step S2 compared the current configuration with a Zielkonfigu ⁇ ration of the predetermined path to determine whether the autonomous vehicle has reached the target configuration of the predetermined path.
  • the target configuration is translated along the trajectory until it corresponds to the final configuration and is no longer moved. Does the vehicle ⁇ configuration of the final configuration, the operation can be terminated.
  • the configuration p f of the autonomously running vehicle is compared with the final configuration of the path p n p in order to determine whether the lane has already traveled completely from the autonomously driving vehicle. In this comparison, position and orientation can be considered separately. A lane is considered lost when the positional differences and the orientation differences
  • a simulation trajectory which connects the instantaneous configuration of the autonomously running vehicle to a target configuration of the given trajectory is calculated.
  • the path between the confi- guration p f of the autonomous vehicle with the configuration ⁇ is calculated.
  • the simulation trajectory C can be determined, which connects the configuration of the autonomously running vehicle to the target configuration.
  • an autonomous vehicle with a drive device in which are available as manipulated variables a speed v and a rotation speed ⁇ ⁇ .
  • a simpler model of such an autonomously driving vehicle is given by:
  • a controller with which the model described, ie, the autonomously driving vehicle, can be controlled so that a target configuration of the simulation trajectory is achieved.
  • the controller provides the manipulated variables for the drive device of the autonomously moving vehicle.
  • the manipulated variables include translational and / or rotational speeds of the autonomously moving vehicle.
  • the manipulated variables can have translational or rotational accelerations of the autonomously driving vehicle.
  • a controller supplies in step S3 as manipulated variables a translational speed v and a rotational speed ⁇ via the linear state feedback:
  • the state feedback is stable, provided that: k "0
  • the controller variables used are shown in Fig. 3, in which the current configuration of the autonomously running vehicle tool p f and the closest one of the configuration ⁇ ⁇ passed simulation run are shown.
  • the controller supplies actuating variables v and ⁇ for the drive device of the autonomously driving vehicle. Restrictions of the manipulated variables are taken into account in the following step S4.
  • Fig. 4 is a diagram showing various configurations of simulation steps performed. A simulation step results in a new AFF configuration, for which in turn the manipulated variables are determined. This process is repeated until the
  • Target configuration is reached. By using a stable regulator this is guaranteed in any case.
  • From ⁇ education 4 the intermediate steps of the performed Simu ⁇ lation are shown. The points shown each indicate an AFF configuration of a performed
  • Simulation step starting from the current current configuration p f of the autonomous vehicle ⁇ FF up to the target configuration ⁇ .
  • the result is a sequence of o t ) value pairs.
  • step S4 maximum permissible actuating ⁇ sizes for the autonomous vehicle are calculated for reconnaissance of the simulation lane C.
  • the simulation path C how quickly the autonomous vehicle can travel ⁇ did neuter.
  • the simu ⁇ lationsbahn is to a certain extent through backwards until it has arrived at the current configuration of the autonomous running vehicle.
  • the speed values are adjusted in accordance with the permissible values.
  • the maximum velocity values at the target configuration p are assumed to be zero in one possible embodiment: If velocity information is available in addition to the position-describing orbit parameters, these can be used directly as maximum velocity values for the target configuration.
  • a maximum trans latowitz speed v max of the autonomously driving Fahrzeu ges, a maximum translational acceleration a max of au tonom moving vehicle and a maximum rotational speed Ge Ge o max of the autonomous vehicle is taken into account ⁇ .
  • a drive device of the autonomously moving vehicle corresponding to the calculated maximum allowable Sigen manipulated variables are controlled by a control device of the autonomously driving vehicle in step S5.
  • the driving dynamics characteristics of the autonomously driving vehicle to control its movement are taken into account and exhausted.
  • the illustrated in Fig. 1 ⁇ control method allows a rapid and precise retraction of a trajectory or path, the driving dynamics of the autonomously running vehicle is taken into account.
  • the erfindungsge ⁇ MAESSEN method it is possible to run the same lanes with different autonomously driving vehicles.
  • the method according to the invention can be used for webs which are constant during runtime or which are changed or modified during runtime.
  • the method according to the invention is suitable both for traversing tracks and for traversing so-called trajectories. If, in addition to the information describing the path, information is given which provides information about the maximum possible speeds of the respective path configuration, one no longer speaks of a trajectory but of a trajectory. With the method according to the invention, a path or trajectory is traveled as fast as possible. The time savings compared to a slower departure of a train increases the throughput and allows the autonomously driving vehicle to perform other functions. This in turn can result in a low maintenance effort.
  • the method according to the invention allows a predetermined path to be traveled as accurately as possible.
  • corresponding floor markings must be attached to the floor in order to make visible areas in which the autonomously moving vehicle may remain.
  • areas must not be designed too large, but they must mark the space that the vehicle overruns or sweeps when leaving the train.
  • area-filling tasks an exact departure of the course allows that all desired surfaces are actually driven off by the autonomously driving vehicle. This is in ⁇ play, in cleaning jobs, especially for the Contract Cleaning, important. If further paths or trajectories incorrect or worn within a predetermined tolerance by the autonomous vehicle, the Rei ⁇ n Trentsaufgabe is done not satisfactory.
  • True-to-lane traverse of a given path leads to a complete cleaning of the surface or the floor.
  • a web-true shutdown of the web leads to low cleaning times and reduces the consumption of cleaning agents.
  • FIG. 5 shows a block diagram for illustrating an exemplary embodiment of an autonomously driving vehicle AFF according to the invention.
  • the autonomous vehicle ⁇ FF on a control or a control device 1, which controls a drive device 2 of the autonomous vehicle according to calculated manipulated variables.
  • the autonomously driving vehicle AFF has a data memory 3 for storing a predetermined path.
  • the autonomous vehicle AFF in the illustrated example may comprise an interface 4 to a ⁇ administration of webs.
  • the interface 4 may include an input interface for manually inputting a predetermined path.
  • the interface may be a data interface or radio interface which receives a predetermined path via a wireless connection.
  • the control device illustrated in FIG. 5 essentially carries out the method illustrated in FIG. 1 for controlling a movement of the autonomously driving vehicle by means of corresponding calculation steps.
  • the autonomously driving vehicle AEFF sensors 5 for He ⁇ mediation of a current configuration of the autonomously moving vehicle AFFF.
  • the sensors can optically detect markings which are attached to a ground to be traveled.
  • the control device 1 initially determines, based on the current configuration of the autonomously driving vehicle, a closest configuration of the predetermined path to be traveled, which it reads, for example, from the data memory 3.
  • control device calculates a simulation trajectory which connects the current configuration of the autonomously running vehicle with a target configuration of the predetermined trajectory. Subsequent working, the controller calculates maximum manipulated variables for the autonomous vehicle for reconnaissance of the Simulati ⁇ onsbahn. Subsequently, the control device activates the drive device 2 of the autonomously moving vehicle AFF according to the calculated maximum permissible control variables.
  • An advantage of the method according to the invention is that the manipulated variables for the autonomous vehicle ⁇ FF can be determined directly taking into account the vehicle dynamics. To achieve a given target configuration at a given AFF position, the allowed manipulated values can be specified immediately. In this case, a complex search over all variables is not required. Since the manipulated variables in the method according to the invention can be derived directly from the target configuration, this target configuration can be approached exactly by the autonomously driving vehicle AEFF. A position error or a ne deviation due to a discretized search space does not exist.
  • the Ge ⁇ speeds of the autonomous running vehicle AFF may be adjusted ahead when traveling along a predetermined path.
  • the train is thus not left by the autonomously driving vehicle and a true-to-life departure of the train is given.
  • a web is determined for the connection of train configurations and AFF configurations.
  • the trajectory is there ⁇ over variable parameters. These parameters can be uniquely determined or calculated so during the life ⁇ that that the web is traversed track as faithfully as possible.
  • Another advantage of the method according to the invention is that it is not fixed to a specific regulator device, but any regulator can be used depending on the application.
  • manipulated variables can be determined to control an AFF configuration or any other target configuration. In this case, for example, even far away destinations can be approached without the presence of a train.
  • the trajectory is determined by the controller parameters.
  • the method according to the invention can be used independently of the vehicle and can be used on any autonomously driving vehicle.
  • the autonomously driving vehicle may be a vehicle robot or the like.
  • the autonomous vehicle may be a vehicle moving on a plane having two dimensions.
  • Example ⁇ example can be a building cleaning robot or a transport robot vehicle autonomous driving.
  • the autonomously driving vehicle is a vehicle which is in a three-dimensional Space moves, for example, an aircraft, in another possible embodiment, the autonomously driving vehicle is an autonomously navigating watercraft.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for controlling a movement of an autonomously driven vehicle (AFF) along a specified path which has a sequence of configurations, said method having the following steps: determining an immediately following configuration of the specified path to be traversed on the basis of a current configuration of the autonomously driven vehicle (AFF); calculating a simulated path which connects the current configuration of the autonomously driven vehicle (AFF) to a target configuration of the specified path; calculating maximally allowed controlled variables for the autonomously driven vehicle (AFF) in order to traverse the simulation path; and controlling a drive device of the autonomously driven vehicle (AFF) according to the calculated maximally allowed controlled variables of the autonomously driven vehicle (AFF).

Description

Beschreibung description
Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Bewegung eines autonom fahrenden Fahrzeuges Method and device for controlling a movement of an autonomously moving vehicle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Bewegung eines autonom fahrenden Fahrzeuges entlang einer vorgegebenen Bahn, insbesondere eines autonom fahrenden Fahrzeugroboters. The invention relates to a method and a device for controlling a movement of an autonomously moving vehicle along a predetermined path, in particular of an autonomously moving vehicle robot.
Autonom fahrende Fahrzeuge ÄFF werden vielseitig angewendet. Beispielsweise werden autonom fahrende Fahrzeuge als fahrer¬ lose Transportfahrzeuge im Bereich der Lagerlogistik einge¬ setzt oder als fahrerlose Servicefahrzeuge im Bereich der Ge¬ bäudereinigung. Derartige autonom fahrende Fahrzeuge fahren in einem Gebiet vorgegebene Bahnen ab. Autonomous vehicles ÄFF are used in many ways. For example, autonomous driving vehicles as a driver ¬ transport vehicles in the range of warehouse logistics is ¬ sets or as driverless service vehicles in the field of Ge ¬ bäudereinigung. Such autonomously driving vehicles leave predetermined lanes in an area.
Eine Bahn weist eine Folge von Konfigurationen auf, die In¬ formationen über eine Position und Orientierung des jeweiligen Fahrzeuges im Raum enthalten. Mithilfe der Konfiguratio¬ nen kann eine vorgegebene Bahn für das autonom fahrende Fahr¬ zeug vollständig beschrieben werden. A web includes a series of configurations that contain In ¬ formations on a position and orientation of the respective vehicle in space. Use the Configuratio ¬ NEN can be completely described in a predetermined path for the autonomous driving driving ¬ convincing.
Es sind Verfahren bekannt, bei denen Stellgrößen für autonom fahrende Fahrzeuge ÄFF derart bestimmt werden, dass das auto¬ nom fahrende Fahrzeug mithilfe einer durch die Stellgrößen angesteuerte Antriebseinrichtung zu einer gegebenen Zielkonfiguration gesteuert werden kann. Allerdings berücksichtigen derartige herkömmliche Verfahren nicht die individuelle Fahr¬ zeugdynamik des jeweiligen autonom fahrenden Fahrzeuges ÄFF. Dies kann speziell in Bahnkurven dazu führen, dass das auto¬ nom fahrende Fahrzeug ÄFF beim Eintreten in den Kurvenbereich die plötzlich notwendigen Drehgeschwindigkeiten bzw. rotatorischen Geschwindigkeiten zum Einhalten der vorgegebenen Bahn nicht mehr ausführen kann und die Bahn ungewollt verlässt. Um dies zu vermeiden, dass beispielsweise aufgrund einer Kurve die Antriebseinrichtung des autonom fahrenden Fahrzeuges Geschwindigkeiten aufgrund von Stellgrößen bereitstellen muss, die die Antriebseinrichtung des autonom fahrenden Fahrzeuges ÄFF nicht ausführen kann, werden daher herkömmliche Verfahren eingesetzt, welche die Stellgrößen für die Antriebseinrichtung vorausschauend berechnen bzw. ermitteln. Dabei wird innerhalb eines Suchraumes die Auswirkung verschiedener Stell¬ größen und das Verhalten des autonom fahrenden Fahrzeuges simuliert. Die Auflösung des Suchraumes bestimmt dabei, wie ex¬ akt eine Zielkonfiguration durch das autonom fahrende Fahrzeug ÄFF angefahren werden kann. There are known methods in which manipulated variables for autonomous moving vehicles AFF are determined such that the auto ¬ nom vehicle can be controlled to a given target configuration using a controlled by the manipulated variables drive means. However, such conventional methods do not consider the individual driving ¬ imaging dynamics of the respective autonomous running vehicle AFF. This may specifically result in trajectories cause the auto ¬ nom vehicle AFF may suddenly necessary rotational speeds and rotational speeds for maintaining the predetermined path not run when entering the curve area and leaves the rail unintentionally. In order to avoid this, for example because of a curve, the drive device of the autonomous vehicle has to provide speeds due to manipulated variables, Therefore, the drive device of the autonomously moving vehicle ÄFF can not perform, therefore, conventional methods are used, which predictively calculate or determine the manipulated variables for the drive device. Within a search space, the effect of different actuating variables and the behavior of the autonomously driving vehicle are simulated. The resolution of the search space determines how ex ¬ act a target configuration can be approached by the autonomous vehicle ÄFF.
Für das zuvor beschriebene Szenario, bei dem ein autonom fah¬ rendes Fahrzeug die Kurve durchfährt, bedeutet dies, dass durch das vorausschauende Fahren rechtzeitig ein Kurvenein¬ tritt des autonom fahrenden Fahrzeuges in eine Kurve detek- tiert wird und die Stellgrößen für die Antriebseinrichtung des autonom fahrenden Fahrzeuges derart angepasst werden müs¬ sen, dass die Kurve durch das autonom fahrende Fahrzeug ÄFF möglichst bahntreu durchfahren wird. Allerdings ist das For the above-described scenario, in which an autonomous fah ¬ rendes vehicle passes through the curve, this means that by the forward-looking driving time a Kurvenein ¬ enters the self-driving vehicle detek- in a curve advantage and the levers for the drive means of autonomous be propelled vehicle adapted Müs ¬ sen that the curve is traversed track as faithfully as possible by the autonomous vehicle AFF. However that is
Durchsuchen eines Suchraumes im Zuge einer Simulation sehr aufwendig. Wird der Suchraum eingeschränkt, indem beispiels¬ weise nur jene Geschwindigkeiten betrachtet werden, die innerhalb aufeinanderfolgender Regeltakte auch gestellt werden können, wird jedoch ein optimales Abfahren entsprechend einer vorgegebenen Zielfunktion für die vorgegebene Bahn verhindert . Searching a search space in the course of a simulation very expensive. If the search space limited by the example ¬, only those speeds are considered which can also be provided within successive control cycles, but an optimum retraction according to a predetermined objective function for the predetermined path is prevented.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Bewegung eines autonom fahrenden Fahrzeuges entlang einer vorgegebenen Bahn zu schaffen, bei welcher die vorgegebene Bahn durch das autonom fahrende Fahrzeug mit hoher Bahntreue und schnell ab¬ gefahren wird. It is therefore an object of the present invention to provide a method and an apparatus for controlling a movement of an autonomously moving vehicle along a predetermined path, in which the predetermined path is driven by the autonomously driving vehicle with high track fidelity and fast from ¬ .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. This object is achieved by a method having the features specified in claim 1.
Die Erfindung schafft demnach ein Verfahren zum Steuern einer Bewegung eines autonom fahrenden Fahrzeuges entlang einer vorgegebenen Bahn, die eine Folge von Konfigurationen aufweist, The invention accordingly provides a method for controlling a movement of an autonomously moving vehicle along a predetermined path, which has a sequence of configurations,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: the method comprising the following steps:
Bestimmen ausgehend von einer momentanen Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges einer nächstliegenden Konfigura tion der zu befahrenden vorgegebenen Bahn mit einem Mindestabstand zur momentanen Konfiguration, Determining, based on a current configuration of the autonomously running vehicle, a closest configuration of the predetermined path to be traveled with a minimum distance to the current configuration,
Berechnen einer Simulationsbahn, welche die momentane Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges mit der gefundenen Zielkonfiguration der vorgegebenen Bahn verbindet,  Calculating a simulation trajectory connecting the instantaneous configuration of the autonomously traveling vehicle with the found target configuration of the predetermined trajectory,
Berechnen von maximal zulässigen Stellgrößen für das autonom fahrende Fahrzeug zum Abfahren der Simulationsbahn und Calculation of maximum permissible manipulated variables for the autonomously moving vehicle for tracing the simulation track and
Ansteuern einer Antriebseinrichtung des autonom fahrenden Fahrzeuges entsprechend den berechneten maximal zulässigen Stellgrößen des autonom fahrenden Fahrzeuges. Driving a drive device of the autonomously moving vehicle according to the calculated maximum allowable manipulated variables of the autonomously driving vehicle.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es einem autonom fahrenden Fahrzeug ÄFF, eine vorgegebene Bahn möglichst schnell und genau abzufahren bzw. zu befahren, wobei die individuelle Fahrdynamik des jeweiligen autonom fahrenden Fahr zeuges ÄFF berücksichtigt wird. Das erfindungsgemäße Verfah¬ ren zum Steuern einer Bewegung eines autonom fahrenden Fahrzeuges kann sowohl für Bahnen eingesetzt werden, die während der Laufzeit konstant sind, als auch für Bahnen, die während der Laufzeit modifiziert werden. The method according to the invention makes it possible for an autonomously driving vehicle AFF to start or drive on a predetermined lane as quickly and accurately as possible, taking into account the individual driving dynamics of the respective autonomously driving vehicle AFF. The invention procedural ¬ ren for controlling a movement of an autonomous running vehicle can be used both for tracks that are constant during the period, as well as webs which are modified during run time.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine momentane Konfiguration des autonom fah renden Fahrzeuges mit einer Zielkonfiguration der vorgegebenen Bahn verglichen, um festzustellen, ob das autonom fahren de Fahrzeug die Zielkonfiguration der vorgegebenen Bahn bereits erreicht hat. Ist dies der Fall, kann das Verfahren be endet werden. In one possible embodiment of the method according to the invention, a current configuration of the autonomously driving vehicle is compared with a target configuration of the predetermined path to determine whether the autonomously driving de vehicle has already reached the target configuration of the predetermined path. If this is the case, the procedure can be terminated.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gibt eine Konfiguration eine Position und eine Orientierung des autonom fahrenden Fahrzeuges im Raum an. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die momentane Konfiguration des auto¬ nom fahrenden Fahrzeuges mittels Sensoren erfasst. In one possible embodiment of the method according to the invention, a configuration indicates a position and an orientation of the autonomously driving vehicle in space. In a further possible embodiment of the method according to the invention, the instantaneous configuration of the auto ¬ nom moving vehicle is detected by means of sensors.
Bei einer möglichen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die momentane Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges durch Sensoren anhand von Bodenmarkierungen erfasst, die auf einem Boden angebracht sind, über den sich das auto¬ nom fahrende Fahrzeug ÄFF bewegt. In one possible variant of the method according to the invention, the instantaneous configuration of the autonomously driving vehicle is detected by sensors based on ground markings which are mounted on a floor over which the vehicle ¬ nom moving vehicle AFF moves.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen die Stellgrößen eine translatorische oder rotatorische Geschwindigkeit des autonom fahrenden Fahrzeuges auf . In one possible embodiment of the method according to the invention, the manipulated variables have a translatory or rotational speed of the autonomously moving vehicle.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen die Stellgrößen eine translatorische oder rotatorische Beschleunigung des autonom fahrenden Fahrzeuges auf. In a further possible embodiment of the method according to the invention, the manipulated variables have a translatory or rotational acceleration of the autonomously moving vehicle.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die maximal zulässigen Stellgrößen für das autonom fahrende Fahrzeug in Echtzeit berechnet. In a further possible embodiment of the method according to the invention, the maximum permissible manipulated variables for the autonomously driving vehicle are calculated in real time.
Die Erfindung schafft ferner eine Steuervorrichtung mit den in Patentanspruch 9 angegebenen Merkmalen. The invention further provides a control device with the features specified in claim 9.
Die Erfindung schafft demnach eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Bewegung eines autonom fahrenden Fahrzeuges entlang einer vorgegebenen Bahn, die eine Folge von Konfigurationen aufweist, The invention accordingly provides a control device for controlling a movement of an autonomous vehicle along a predetermined path, which has a sequence of configurations,
wobei die Steuervorrichtung ausgehend von einer momentanen Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges eine nächstliegende Konfiguration der zu befahrenden vorgegebenen Bahn bestimmt und eine Simulationsbahn berechnet, welche die mo¬ mentane Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges mit einer Zielkonfiguration der vorgegebenen Bahn verbindet, wobei die Steuervorrichtung maximal zulässige Stellgrößen für das autonom fahrende Fahrzeug zum Abfahren der Simulations¬ bahn berechnet und eine Antriebseinrichtung des autonom fahrenden Fahrzeuges entsprechend den berechneten maximal zuläs¬ sigen Stellgrößen des autonom fahrenden Fahrzeuges ansteuert. wherein the control device based on a current configuration of the autonomously running vehicle determines a closest configuration to be traversed predetermined path and a simulation path calculated connecting the mo ¬ mentane configuration of the autonomous running vehicle having a target configuration of the predetermined path, wherein the control device maximum manipulated variables For calculates the autonomous vehicle for reconnaissance of the simulation ¬ ground and controls a drive means of the autonomous running vehicle according to the calculated maximum zuläs ¬ sigen manipulated variables of the autonomously running vehicle.
Die Erfindung schafft ferner ein autonom fahrendes Fahrzeug mit den in Patentanspruch 10 angegebenen Merkmalen. The invention further provides an autonomously driving vehicle having the features specified in claim 10.
Die Erfindung schafft demnach ein autonom fahrendes Fahrzeug mit einer Steuervorrichtung zum Steuern einer Bewegung des autonom fahrenden Fahrzeuges entlang einer vorgegebenen Bahn, die eine Folge von Konfigurationen aufweist, wobei die Steu¬ ervorrichtung ausgehend von einer momentanen Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges eine nächstliegende Konfigu¬ ration der zu befahrenden Bahn bestimmt und eine Simulations¬ bahn, welche die momentane Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges mit einer Zielkonfiguration der vorgegebenen Trajektorie verbindet, berechnet, Accordingly, the invention provides an autonomous running vehicle having a control device for controlling movement of the autonomously running vehicle along a predetermined path comprising a sequence of configurations, wherein the STEU ¬ ervorrichtung starting from a current configuration of the autonomously running vehicle, a closest Configu ¬ ration the path to be traveled is determined and a simulation ¬ web which connects the current configuration of the autonomous running vehicle having a target configuration of the predetermined trajectory is calculated,
wobei die Steuervorrichtung maximal zulässige Stellgrößen für das autonom fahrende Fahrzeug zum Abfahren der Simulations¬ bahn berechnet und eine Antriebseinrichtung des autonom fahrenden Fahrzeuges entsprechend den berechneten maximal zuläs¬ sigen Stellgrößen des autonom fahrenden Fahrzeuges ansteuert. wherein the control device calculates a maximum permissible actuating variables for the autonomous vehicle for reconnaissance of the simulation ¬ track and drive means of the autonomous running vehicle according to the calculated maximum zuläs ¬ sigen manipulated variables of the autonomously running vehicle controls.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen au- tonom fahrenden Fahrzeuges weist dieses Sensoren zur Erfas- sung einer momentanen Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges auf. In one possible embodiment of the autonomous vehicle according to the invention, this sensor has sensors for detecting a current configuration of the autonomously driving vehicle.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen au- tonom fahrenden Fahrzeuges wird die vorgegebene abzufahrende Bahn aus einem Datenspeicher des autonom fahrenden Fahrzeuges ausgelesen . In one possible embodiment of the autonomous vehicle according to the invention, the predetermined path to be traveled is read from a data memory of the autonomously moving vehicle.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen autonom fahrenden Fahrzeuges wird die vorgegebene ab¬ zufahrende Bahn über eine Eingabeschnittstelle des autonom fahrenden Fahrzeuges eingegeben. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen autonom fahrenden Fahrzeuges wird die vorgegebene ab¬ zufahrende Bahn über eine Funkschnittstelle an einen Trans- ceiver des autonom fahrenden Fahrzeuges übertragen. In a further possible embodiment of the autonomously running vehicle according to the invention from the predetermined ¬ zufahrende path is input via an input interface of the autonomously running vehicle. In a further possible embodiment of the autonomously running vehicle according to the invention from the predetermined ¬ zufahrende web is transferred via a radio interface to a trans- ceiver of the autonomously running vehicle.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen autonom fahrenden Fahrzeuges ist das autonom fahrende Fahrzeug ein fahrerloses Transportfahrzeug, insbesondere ein Trans¬ portfahrzeug, wie es in der Lagerlogistik eingesetzt wird. In a possible embodiment of the autonomously running vehicle according to the invention, the autonomous vehicle is a driverless transport vehicle, in particular a transmembrane ¬ transport vehicle, such as is used in the warehouse logistics.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen autonom fahrenden Fahrzeuges ist das autonom fahrende Fahrzeug ein Servicefahrzeug, insbesondere ein Servicefahr¬ zeug, welches für eine Gebäudereinigung eingesetzt wird. In a further possible embodiment of the autonomously running vehicle according to the invention, the autonomous vehicle is a service vehicle which is used for a cleaning of buildings, in particular a Service Driving ¬ convincing.
Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Steuern einer Bewegung eines autonom fahrenden Fahrzeuges entlang einer vorgegebenen Bahn unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In the following, possible embodiments of the method according to the invention and of the device according to the invention for controlling a movement of an autonomously moving vehicle along a predetermined path will be explained in more detail with reference to the attached figures.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines möglichen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern einer Bewegung eines autonom fahrenden Fahrzeuges entlang einer vorgegebenen Bahn; ein Diagramm zur Darstellung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern ei- ner Bewegung eines autonom fahrenden Fahrzeuges; 1 shows a flowchart for illustrating a possible embodiment of the method according to the invention for controlling a movement of an autonomous vehicle along a predetermined path; a diagram illustrating the operation of the method according to the invention for controlling a movement of an autonomously driving vehicle;
Fig. 3 ein weiteres Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern einer Bewegung eines autonom fahrenden Fahrzeuges ; Fig. 4 ein weiteres Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern einer Bewegung eines autonom fahrenden Fahrzeuges; 3 shows a further diagram for explaining the mode of operation of the method according to the invention for controlling a movement of an autonomously moving vehicle; 4 shows a further diagram for explaining the mode of operation of a method according to the invention for controlling a movement of an autonomously moving vehicle;
Fig. 5 ein Blockschaltbild zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines autonom fahrenden Fahrzeuges ÄFF gemäß der Erfindung. Fig. 5 is a block diagram illustrating an embodiment of an autonomous vehicle ÄFF according to the invention.
Fig. 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines möglichen Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zum Steuern einer Bewegung eines autonom fahrenden Fahrzeuges entlang einer vorgegebenen Bahn gemäß der Erfindung. Fig. 1 shows a flow chart of a possible embodiment of a method for controlling a movement of an autonomous vehicle along a predetermined path according to the invention.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in einem ersten Schritt Sl ausgehend von einer momentanen Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges eine nächstliegende Konfiguration einer zu befahrenden vorgegebenen Bahn bestimmt. Die Bahn besteht dabei aus einer Folge von Konfigurationen. Fig. 2 zeigt beispielhaft eine Menge von Konfigurationen, die eine Bahn beschreiben. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel umfasst die vorgegebene Bahn m=ll Konfigurationen. Eine Konfiguration der Bahn beschreibt eine Position und eine Orientierung des autonom fahrendenIn the method according to the invention, in a first step S1, in the illustrated exemplary embodiment, starting from a current configuration of the autonomously driving vehicle, a closest configuration of a predetermined path to be traveled is determined. The web consists of a sequence of configurations. Fig. 2 exemplifies a set of configurations describing a web. In the example shown in FIG. 2, the predetermined path m = II configurations. A configuration of the track describes a position and an orientation of the autonomous driving
Fahrzeuges im Raum. Die Konfiguration kann beispielsweise als Vektor wie folgt dargestellt werden: Vehicle in the room. For example, the configuration can be represented as a vector as follows:
Figure imgf000009_0001
Figure imgf000009_0001
(1)  (1)
Die vorgegebene Bahn wird durch eine Menge von Konfiguratio¬ nen wie folgt beschrieben: The predetermined path is described by a set of Configuratio ¬ nen as follows:
(2) Der Vektor: (2) The vector:
p p
Pn = s  Pn = s
P  P
(3) beschreibt somit die n-te Konfiguration der vorgegebenen Bahn. Die Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges ÄFF ist gegeben durch:  (3) thus describes the nth configuration of the given path. The configuration of the autonomous vehicle ÄFF is given by:
Figure imgf000010_0001
wobei die Koordinaten xf, yf die Position und die Koordinate ßf die Orientierung des autonom fahrenden Fahrzeuges ÄFF auf einer von dem Fahrzeug befahrenen Oberfläche angeben. Bei ei- ner möglichen Ausführungsform wird eine momentane bzw. aktuelle Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges mithilfe von Sensoren bestimmt. Beispielsweise können die Sensoren anhand von Bodenmarkierungen erfasst werden. Bodenmarkierungen können in vorgegebenen Abständen auf einem von dem Fahrzeug zu befahrenden Boden angebracht sein. Beispielsweise können die Bodenmarkierungen durch die Sensoren optisch erfasst werden. Die vorgegebene Bahn umfasst eine Sollbahn, die von dem autonom fahrenden Fahrzeug zu befahren ist. Die vorgegebene Bahn kann bei einer möglichen Ausführungsform aus einem Da- tenspeicher des autonom fahrenden Fahrzeuges ausgelesen werden. Bei einer weiteren Variante kann die vorgegebene Bahn über eine Nutzerschnittsteile des autonom fahrenden Fahrzeu¬ ges eingegeben werden. Weiterhin ist es möglich, dass die Bahn, welche von dem autonom fahrenden Fahrzeug zu befahren ist, über eine Funkschnittstelle an eine Funkschnittstelle bzw. einen Transceiver des autonom fahrenden Fahrzeuges übertragen wird. In dem autonom fahrenden Fahrzeug befindet sich eine Steuervorrichtung einer Berechnungseinheit, beispielsweise einen Mikroprozessor oder dergleichen, der beispielsweise anhand der sensorisch erfassten momentanen Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges und der vorgegebenen Bahn ausgehend von der momentanen Konfiguration eine nächstliegende Konfigurati¬ on der zu befahrenden vorgegebenen Trajektorie bestimmt.
Figure imgf000010_0001
wherein the coordinates x f , y f indicate the position and the coordinate β f the orientation of the autonomous vehicle ÄFF on a surface traveled by the vehicle. In one possible embodiment, an instantaneous configuration of the autonomously driving vehicle is determined by means of sensors. For example, the sensors can be detected by means of ground markings. Floor markings may be mounted at predetermined intervals on a floor to be traveled by the vehicle. For example, the floor markings can be optically detected by the sensors. The predetermined path comprises a desired path which is to be traveled by the autonomously driving vehicle. In one possible embodiment, the predetermined path can be read from a data memory of the autonomously driving vehicle. In another variant, the predefined path may be input via a user interface parts of the autonomously running Fahrzeu ¬ sat. Furthermore, it is possible that the web, which is to be traveled by the autonomously driving vehicle, is transmitted via a radio interface to a radio interface or a transceiver of the autonomously driving vehicle. In the autonomously driving vehicle is a control device of a calculation unit, such as a microprocessor or the like, for example, based on the sensory detected instantaneous configuration of the autonomously driving vehicle and the predetermined path starting from the current configuration determines a nearest Konfigurati ¬ on the predetermined trajectory to be traveled ,
Für die in Rechenzyklus Sl gefundene Konfiguration kann bei einer möglichen Ausführungsform der kleinste euklidische Abstand zwischen der momentanen Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges und den Bahnkonfigurationen gesucht werden. Dabei wird in einer vorzugsweisen Ausführung immer von der im vorhergehenden Zyklus gefundenen nächstliegenden Konfiguration ausgegangen. For the configuration found in calculation cycle S1, in one possible embodiment, the smallest Euclidean distance between the current configuration of the autonomous vehicle and the train configurations can be searched for. In a preferred embodiment, it is always assumed that the closest configuration found in the preceding cycle exists.
Figure imgf000011_0001
Figure imgf000011_0001
Im nachfolgenden Schritt S2 wird ausgehend von der gefundenen Konfiguration an Index c aus Schritt Sl eine anzufahrende Zielkonfiguration bestimmt. In einer möglichen Ausführungsform wird dazu die Variation über mehrere Konfigurationen entlang der Bahn betrachtet. In the following step S2, starting from the found configuration at index c from step S1, a target configuration to be approached is determined. In one possible embodiment, the variation over several configurations along the path is considered.
Wird beispielsweise für k=n der Schwellwert V=Vmax erreicht, ist die nächstliegende Zielkonfiguration pn p gefunden. Sind keine Konfigurationen entlang der Bahn mehr vorhanden, so entspricht die Zielkonfiguration der Endkonfiguration der Bahn ρζ = pm p . Durch die Variation kann die Entfernung zwischen der Zielkonfiguration und der Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges eingestellt werden. Die in Gleichung (6) angegebenen Gewichtungsfaktoren kt und kr können dabei die unterschiedlichen Einheiten zwischen Abstands- und Winkelin- formationen mitberücksichtigen. Beispielsweise kann die nächstliegende Konfiguration ρ die in Fig. 3 dargestellte Konfiguration ρζ sein. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren wird in einem If, for example, the threshold value V = V max is reached for k = n, the closest target configuration p n p is found. If there are no more configurations along the path, the target configuration of the final configuration of the path corresponds to ρζ = p m p . The variation allows the distance between the target configuration and the autonomous vehicle configuration to be adjusted. The weighting factors k t and k r given in equation (6) can be used to determine the different units between distance and angular values. consider formations. For example, the closest configuration ρ may be the configuration ρζ shown in FIG. In the method shown in Fig. 1 is in a
Schritt S2 die momentane Konfiguration mit einer Zielkonfigu¬ ration der vorgegebenen Bahn verglichen, um festzustellen, ob das autonom fahrende Fahrzeug die Zielkonfiguration der vorgegebenen Bahn erreicht hat. Bei Bewegung des Fahrzeugs ent- lang der Bahn wird die Zielkonfiguration entlang der Bahn verschoben, bis diese der Endkonfiguration entspricht und nicht mehr weiter verschoben wird. Entspricht die Fahrzeug¬ konfiguration der Endkonfiguration, kann der Vorgang beendet werden. Es wird somit die Konfiguration pf des autonom fah- renden Fahrzeugs mit der Endkonfiguration der Bahn pn p verglichen, um festzustellen, ob die Bahn bereits von dem autonom fahrenden Fahrzeug vollständig abgefahren ist. Bei diesem Vergleich können Position und Orientierung getrennt voneinander betrachtet werden. Eine Bahn wird als abgefahren angese- hen, wenn die Positionsdifferenzen
Figure imgf000012_0001
und die Orientierungsdifferenzen Step S2 compared the current configuration with a Zielkonfigu ¬ ration of the predetermined path to determine whether the autonomous vehicle has reached the target configuration of the predetermined path. As the vehicle travels along the trajectory, the target configuration is translated along the trajectory until it corresponds to the final configuration and is no longer moved. Does the vehicle ¬ configuration of the final configuration, the operation can be terminated. Thus, the configuration p f of the autonomously running vehicle is compared with the final configuration of the path p n p in order to determine whether the lane has already traveled completely from the autonomously driving vehicle. In this comparison, position and orientation can be considered separately. A lane is considered lost when the positional differences
Figure imgf000012_0001
and the orientation differences
(8) zwischen der Konfiguration pf des autonom fahrenden Fahrzeuges ÄFF und der Zielkonfiguration ρζ der Bahn in einem er- laubten Bereich liegen. (8) lie between the configuration p f of the autonomous vehicle ÄFF and the target configuration ρζ of the lane in a permitted range.
In einem weiteren Schritt S3 wird eine Simulationsbahn, welche die momentane Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges mit einer Zielkonfiguration der vorgegebenen Bahn ver- bindet, berechnet. Es wird somit die Bahn zwischen der Konfi- guration pf des autonom fahrenden Fahrzeuges mit der Konfiguration ρ bestimmt. Dabei kann unter Verwendung eines Reglers innerhalb der Steuervorrichtung die Simulationsbahn C ermittelt werden, welche die Konfiguration des autonom fah- renden Fahrzeuges mit der Zielkonfiguration verbindet. Bei einer möglichen Ausführungsform wird dabei von einem autonom fahrenden Fahrzeug mit einer Antriebseinrichtung ausgegangen, bei dem als Stellgrößen eine Geschwindigkeit v und eine Dreh¬ geschwindigkeit ω zur Verfügung stehen. Eine einfachere Mo- dellierung eines derartigen autonom fahrenden Fahrzeuges ist gegeben durch: In a further step S3, a simulation trajectory which connects the instantaneous configuration of the autonomously running vehicle to a target configuration of the given trajectory is calculated. Thus, the path between the confi- guration p f of the autonomous vehicle with the configuration ρ. In this case, using a controller within the control device, the simulation trajectory C can be determined, which connects the configuration of the autonomously running vehicle to the target configuration. In a possible embodiment it is assumed that an autonomous vehicle with a drive device, in which are available as manipulated variables a speed v and a rotation speed ω ¬. A simpler model of such an autonomously driving vehicle is given by:
J& = VCOsßJ & = VCOsβ
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0001
ß = m  ß = m
(9) Es ist möglich, einen Regler einzusetzen, mit dem das beschriebene Modell, d.h. das autonom fahrende Fahrzeug, derart geregelt werden kann, dass eine Zielkonfiguration der Simulationsbahn erreicht wird. Der Regler liefert die Stellgrößen für die Antriebseinrichtung des autonom fahrenden Fahrzeuges. Bei einer möglichen Ausführungsform umfassen die Stellgrößen translatorische und/oder rotatorische Geschwindigkeiten des autonom fahrenden Fahrzeuges. Weiterhin können die Stellgrößen bei einer möglichen Ausführungsform translatorische oder rotatorische Beschleunigungen des autonom fahrenden Fahrzeu- ges aufweisen. Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liefert ein Regler in Schritt S3 als Stellgrößen eine translatorische Geschwindigkeit v und eine rotatorische Geschwindigkeit ω über die lineare Zustandsrück- führung :
Figure imgf000013_0002
(9) It is possible to use a controller with which the model described, ie, the autonomously driving vehicle, can be controlled so that a target configuration of the simulation trajectory is achieved. The controller provides the manipulated variables for the drive device of the autonomously moving vehicle. In one possible embodiment, the manipulated variables include translational and / or rotational speeds of the autonomously moving vehicle. Furthermore, in one possible embodiment, the manipulated variables can have translational or rotational accelerations of the autonomously driving vehicle. In one possible embodiment of the method according to the invention, a controller supplies in step S3 as manipulated variables a translational speed v and a rotational speed ω via the linear state feedback:
Figure imgf000013_0002
Dabei ist die Zustandsrückführung stabil, sofern gilt: k„ 0 The state feedback is stable, provided that: k "0
0  0
0  0
(11)  (11)
Die dabei verwendeten Reglergrößen sind in Fig. 3 angegeben, in der die aktuelle Konfiguration des autonom fahrenden Fahr- zeuges pf und die nächstliegende Konfiguration ρζ der vorge¬ gebenen Simulationsbahn gezeigt sind. Der Regler liefert als Ergebnis zu einer Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges und einer Zielkonfiguration in dem dargestellten Beispiel Stellgrößen v und ω für die Antriebseinrichtung des au- tonom fahrenden Fahrzeuges. Beschränkungen der Stellgrößen werden im nachfolgenden Schritt S4 berücksichtigt. The controller variables used are shown in Fig. 3, in which the current configuration of the autonomously running vehicle tool p f and the closest one of the configuration ρζ ¬ passed simulation run are shown. As a result of a configuration of the autonomously driving vehicle and of a target configuration, in the illustrated example, the controller supplies actuating variables v and ω for the drive device of the autonomously driving vehicle. Restrictions of the manipulated variables are taken into account in the following step S4.
Ausgehend von einer aktuellen Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Auswirkung der ermittelten Stellgrößen bei einer Simulation getestet. Fig. 4 zeigt ein Diagramm zur Darstellung von verschiedenen Konfigurationen aus durchgeführten Simulationsschritten. Bei einem Simulationsschritt ergibt sich eine neue AFF-Konfiguration, für die wiederum die Stellgrößen ermittelt werden. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis dieBased on a current configuration of the autonomously driving vehicle, an effect of the determined manipulated variables is tested in a simulation in the method according to the invention. Fig. 4 is a diagram showing various configurations of simulation steps performed. A simulation step results in a new AFF configuration, for which in turn the manipulated variables are determined. This process is repeated until the
Zielkonfiguration erreicht ist. Durch die Verwendung eines stabilen Reglers ist dieses in jedem Fall garantiert. In Ab¬ bildung 4 sind die Zwischenschritte der durchgeführten Simu¬ lation dargestellt. Dabei kennzeichnen die dargestellten Punkte jeweils eine AFF-Konfiguration eines durchgeführtenTarget configuration is reached. By using a stable regulator this is guaranteed in any case. In From ¬ education 4 the intermediate steps of the performed Simu ¬ lation are shown. The points shown each indicate an AFF configuration of a performed
Simulationsschrittes, ausgehend von der momentanen aktuellen Konfiguration pf des autonom fahrenden Fahrzeuges ÄFF bis hin zur Zielkonfiguration ρζ . Simulation step, starting from the current current configuration p f of the autonomous vehicle ÄFF up to the target configuration ρζ.
Als Ergebnis erhält man eine Folge von ot) Werte-Paaren.The result is a sequence of o t ) value pairs.
In diesen Werte-Paaren sind noch keine Stellgrößenbeschränkungen berücksichtigt. Die Einzelwerte sind an dieser Stelle nicht von Interesse, sondern deren jeweiliges Verhältnis. Das Verhältnis : Λ ί , No value limits have been taken into account in these value pairs. The individual values are of no interest at this point, but their respective ratio. The relationship : Λ ί,
(12) beschreibt die Kurvenkrümmung in dem jeweiligen Punkt. Weiterhin beschreibt die Folge von Krümmungen den Verlauf der Bahn. Die Simulationsbahn erhält neben den positionsbeschrei¬ benden Parametern noch Angaben über die Krümmung: (12) describes the curve curvature in the respective point. Furthermore, the sequence of bends describes the course of the web. The simulation train gets besides the positionsbeschrei ¬ inputting parameters nor on the curve:
Figure imgf000015_0001
wobei χ die Kurvenkrümmung angibt
Figure imgf000015_0001
where χ indicates the curve curvature
Während die Simulationsbahn C, insbesondere deren Krümmung beschreibender Parameter χ unverändert bleiben, werden im nächsten Berechnungsschritt die entsprechenden Stellgrößen ermittelt . While the simulation trajectory C, in particular the parameters describing its curvature χ remain unchanged, the corresponding manipulated variables are determined in the next calculation step.
In einem weiteren Schritt S4 werden maximal zulässige Stell¬ größen für das autonom fahrende Fahrzeug zum Abfahren der Simulationsbahn C berechnet. Dabei wird für die Simulationsbahn C ermittelt, wie schnell das autonom fahrende Fahrzeug tat¬ sächlich fahren kann. Ausgehend von der Zielkonfiguration und der maximalen Geschwindigkeit an dieser Stelle wird die Simu¬ lationsbahn gewissermaßen rückwärts durchlaufen, bis man an der momentanen Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges angekommen ist. Die Geschwindigkeitswerte werden dabei ent¬ sprechend den zulässigen Werten angepasst. In a further step S4 maximum permissible actuating ¬ sizes for the autonomous vehicle are calculated for reconnaissance of the simulation lane C. Here is determined for the simulation path C how quickly the autonomous vehicle can travel ¬ did neuter. Based on the target configuration and the maximum speed at this point the simu ¬ lationsbahn is to a certain extent through backwards until it has arrived at the current configuration of the autonomous running vehicle. The speed values are adjusted in accordance with the permissible values.
Die maximalen Geschwindigkeitswerte an der Zielkonfiguration p werden in einer möglichen Ausführungsform als null angenommen : Wenn neben den lagebeschreibenden Bahnparametern auch Geschwindigkeitsinformationen vorhanden sind, können diese unmittelbar als maximale Geschwindigkeitswerte für die Zielkon figuration verwendet werden. The maximum velocity values at the target configuration p are assumed to be zero in one possible embodiment: If velocity information is available in addition to the position-describing orbit parameters, these can be used directly as maximum velocity values for the target configuration.
Bei einer möglichen Ausführungsform wird eine maximale trans latorische Geschwindigkeit vmax des autonom fahrenden Fahrzeu ges, eine maximale translatorische Beschleunigung amax des au tonom fahrenden Fahrzeuges und eine maximale rotatorische Ge schwindigkeit omax des autonom fahrenden Fahrzeuges berück¬ sichtigt. Weiterhin ist es möglich, Hardwarebeschränkungen, beispielsweise der an der Antriebseinrichtung des autonom fahrenden Fahrzeuges angebrachten Räder, zu berücksichtigen. In one possible embodiment, a maximum trans latorische speed v max of the autonomously driving Fahrzeu ges, a maximum translational acceleration a max of au tonom moving vehicle and a maximum rotational speed Ge Ge o max of the autonomous vehicle is taken into account ¬ . Furthermore, it is possible to take into account hardware limitations, for example the wheels attached to the drive device of the autonomously moving vehicle.
Der zurückgelegte Weg zwischen aufeinanderfolgenden Konfigurationen der simulierten bzw. Simulationsbahn C kann wie folgt angegeben werden: The distance traveled between successive simulated track configurations C can be given as follows:
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000016_0001
Demzufolge ergeben sich die Stellwerte an der Konfiguration k zu :
Figure imgf000016_0002
As a result, the control values at configuration k become:
Figure imgf000016_0002
= ΖΛ (16)  = ΖΛ (16)
Als Ergebnis erhält man somit für das autonom fahrende Fahr¬ te As a result, one obtains for the autonomous driving driving ¬ te
zeug ÄFF die Stellgrößen: 1 0 Ä° -1. AFF the manipulated variables: 1 0 Ä ° -1.
Anschließend wird eine Antriebseinrichtung des autonom fahrenden Fahrzeuges entsprechend den berechneten maximal zuläs- sigen Stellgrößen durch eine Steuervorrichtung des autonom fahrenden Fahrzeuges im Schritt S5 angesteuert. Auf diese Weise werden die fahrdynamischen Eigenschaften des autonom fahrenden Fahrzeuges zur Steuerung seiner Bewegung mitberücksichtigt und ausgeschöpft. Das in Fig. 1 dargestellte Steuer¬ verfahren erlaubt ein schnelles und genaues Abfahren einer Trajektorie bzw. Bahn, wobei die Fahrdynamik des autonom fahrenden Fahrzeuges berücksichtigt wird. Mit dem erfindungsge¬ mäßen Verfahren ist es möglich, gleiche Bahnen mit unterschiedlichen autonom fahrenden Fahrzeugen abzufahren. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren für Bahnen eingesetzt werden, die während der Laufzeit konstant sind oder die sich während der Laufzeit verändern bzw. modifiziert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich sowohl für das Abfahren von Bahnen als auch für das Abfahren von sogenannten Tra- jektorien. Sind neben den bahnbeschreibenden Informationen auch noch Informationen gegeben, die Aufschluss über die maximal möglichen Geschwindigkeiten der jeweiligen Bahnkonfiguration geben, spricht man nicht mehr von einer Bahn, sondern von einer Trajektorie. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Bahn bzw. Trajektorie möglichst schnell abgefahren. Die damit erreichte Zeitersparnis gegenüber einem langsameren Abfahren einer Bahn erhöht den Durchsatz und ermöglicht es dem autonom fahrenden Fahrzeug weitere Funktionen wahrzunehmen. Dies wiederum kann einen geringen Instandhaltungsaufwand zur Folge haben. Subsequently, a drive device of the autonomously moving vehicle corresponding to the calculated maximum allowable Sigen manipulated variables are controlled by a control device of the autonomously driving vehicle in step S5. In this way, the driving dynamics characteristics of the autonomously driving vehicle to control its movement are taken into account and exhausted. The illustrated in Fig. 1 ¬ control method allows a rapid and precise retraction of a trajectory or path, the driving dynamics of the autonomously running vehicle is taken into account. With the erfindungsge ¬ MAESSEN method, it is possible to run the same lanes with different autonomously driving vehicles. Furthermore, the method according to the invention can be used for webs which are constant during runtime or which are changed or modified during runtime. The method according to the invention is suitable both for traversing tracks and for traversing so-called trajectories. If, in addition to the information describing the path, information is given which provides information about the maximum possible speeds of the respective path configuration, one no longer speaks of a trajectory but of a trajectory. With the method according to the invention, a path or trajectory is traveled as fast as possible. The time savings compared to a slower departure of a train increases the throughput and allows the autonomously driving vehicle to perform other functions. This in turn can result in a low maintenance effort.
Weiterhin ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine vor¬ gegebene Bahn möglichst genau abzufahren. Bei Transportfunktionen im Bereich der Lagerlogistik müssen beispielsweise entsprechende Bodenmarkierungen am Boden angebracht sein, damit Bereiche sichtbar werden, in denen sich das autonom fahrende Fahrzeug aufhalten darf. Um Platz und damit Lagerkosten zu sparen, dürfen derartige Bereiche nicht zu groß ausgelegt sein, wobei sie allerdings jenen Raum kennzeichnen müssen, den das Fahrzeug beim Abfahren der Bahn überfährt bzw. überstreicht . Bei flächenfüllenden Aufgaben ermöglicht ein exaktes Abfahren der Bahn, dass alle gewünschten Flächen tatsächlich durch das autonom fahrende Fahrzeug abgefahren werden. Dies ist bei¬ spielsweise bei Reinigungsaufgaben, insbesondere zur Gebäude- reinigung, von Bedeutung. Werden hier Bahnen bzw. Trajekto- rien nicht korrekt bzw. innerhalb einer vorgegebenen Toleranz durch das autonom fahrende Fahrzeug abgefahren, wird die Rei¬ nigungsaufgabe nicht zufriedenstellend erledigt. Bahntreues Abfahren einer vorgegebenen Bahn führt zu einer vollständigen Reinigung der Fläche bzw. des Bodens. Weiterhin führt ein bahntreues Abfahren der Bahn zu geringen Reinigungszeiten und senkt den Verbrauch von Reinigungsmitteln. Furthermore, the method according to the invention allows a predetermined path to be traveled as accurately as possible. In the case of transport functions in the field of warehouse logistics, for example, corresponding floor markings must be attached to the floor in order to make visible areas in which the autonomously moving vehicle may remain. In order to save space and thus storage costs, such areas must not be designed too large, but they must mark the space that the vehicle overruns or sweeps when leaving the train. With area-filling tasks an exact departure of the course allows that all desired surfaces are actually driven off by the autonomously driving vehicle. This is in ¬ play, in cleaning jobs, especially for the Contract Cleaning, important. If further paths or trajectories incorrect or worn within a predetermined tolerance by the autonomous vehicle, the Rei ¬ nigungsaufgabe is done not satisfactory. True-to-lane traverse of a given path leads to a complete cleaning of the surface or the floor. Furthermore, a web-true shutdown of the web leads to low cleaning times and reduces the consumption of cleaning agents.
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild zur Darstellung eines Aus- führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen autonom fahrenden Fahrzeuges ÄFF. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das autonom fahrende Fahrzeug ÄFF eine Steuerung bzw. eine Steuervorrichtung 1 auf, die eine Antriebseinrichtung 2 des autonom fahrenden Fahrzeuges entsprechend berechneter Stellgrößen ansteuert. Bei dem dargestellten Ausführungsbei¬ spiel sind an der Antriebseinrichtung des autonom fahrenden Fahrzeuges ÄFF zwei Räder R angebracht. Weiterhin weist das autonom fahrende Fahrzeug ÄFF bei dem dargestellten Beispiel einen Datenspeicher 3 zum Speichern einer vorgegebenen Bahn auf. Darüber hinaus kann das autonom fahrende Fahrzeug ÄFF bei dem dargestellten Beispiel eine Schnittstelle 4 zur Ein¬ gabe von Bahnen aufweisen. Die Schnittstelle 4 kann eine Eingabeschnittstelle zur manuellen Eingabe einer vorgegebenen Bahn aufweisen. Weiterhin kann die Schnittstelle eine Daten- Schnittstelle bzw. Funkschnittstelle sein, die über eine drahtlose Verbindung eine vorgegebene Bahn empfängt. Die in Fig. 5 dargestellte Steuervorrichtung führt im Wesentlichen das in Fig. 1 dargestellte Verfahren zum Steuern einer Bewegung des autonom fahrenden Fahrzeuges durch entsprechende Be- rechnungsschritte aus. Bei einer möglichen Ausführungsform weist das autonom fahrende Fahrzeug ÄFF Sensoren 5 zur Er¬ mittlung einer momentanen Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges ÄFF auf. Beispielsweise können die Sensoren Boden- markierungen, die an einem zu befahrenden Boden angebracht sind, optisch erfassen. Die Steuervorrichtung 1 bestimmt zunächst ausgehend von der momentanen Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges eine nächstliegende Konfiguration der zu befahrenden vorgegebenen Bahn, welche sie beispielsweise aus dem Datenspeicher 3 ausliest. Weiterhin berechnet die Steuervorrichtung eine Simulationsbahn, welche die momentane Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges mit einer Zielkonfiguration der vorgegebenen Bahn verbindet. Anschließend be- rechnet die Steuervorrichtung maximal zulässige Stellgrößen für das autonom fahrende Fahrzeug zum Abfahren der Simulati¬ onsbahn. Anschießend steuert die Steuervorrichtung die Antriebseinrichtung 2 des autonom fahrenden Fahrzeuges ÄFF entsprechend den berechneten maximal zulässigen Stellgrößen an. FIG. 5 shows a block diagram for illustrating an exemplary embodiment of an autonomously driving vehicle AFF according to the invention. In the illustrated embodiment, the autonomous vehicle ÄFF on a control or a control device 1, which controls a drive device 2 of the autonomous vehicle according to calculated manipulated variables. In the illustrated Ausführungsbei ¬ game two wheels R are attached to the drive device of the autonomous moving vehicle ÄFF. Furthermore, in the example shown, the autonomously driving vehicle AFF has a data memory 3 for storing a predetermined path. In addition, the autonomous vehicle AFF in the illustrated example may comprise an interface 4 to a ¬ administration of webs. The interface 4 may include an input interface for manually inputting a predetermined path. Furthermore, the interface may be a data interface or radio interface which receives a predetermined path via a wireless connection. The control device illustrated in FIG. 5 essentially carries out the method illustrated in FIG. 1 for controlling a movement of the autonomously driving vehicle by means of corresponding calculation steps. In one possible embodiment, the autonomously driving vehicle AEFF sensors 5 for He ¬ mediation of a current configuration of the autonomously moving vehicle AFFF. For example, the sensors can optically detect markings which are attached to a ground to be traveled. The control device 1 initially determines, based on the current configuration of the autonomously driving vehicle, a closest configuration of the predetermined path to be traveled, which it reads, for example, from the data memory 3. Furthermore, the control device calculates a simulation trajectory which connects the current configuration of the autonomously running vehicle with a target configuration of the predetermined trajectory. Subsequent working, the controller calculates maximum manipulated variables for the autonomous vehicle for reconnaissance of the Simulati ¬ onsbahn. Subsequently, the control device activates the drive device 2 of the autonomously moving vehicle AFF according to the calculated maximum permissible control variables.
Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern der Bewegung eines autonom fahrenden Fahrzeuges ÄFF, wie es beispielsweise in Fig. 5 dargestellt ist, können Bahnen, die durch eine Menge von Konfigurationen beschrieben werden, durch das autonom fahrende Fahrzeug ÄFF schnellstmöglich und bahngetreu abgefahren werden. Schnellstmöglich bedeutet hierbei, dass die jeweilige Bahn mithilfe der ermittelten Stell¬ größen so schnell abgefahren wird, wie es das autonom fahrende Fahrzeug aufgrund seiner Stellgrößenbeschränkungen er- laubt. With the aid of the method according to the invention for controlling the movement of an autonomous vehicle AFF, as illustrated for example in FIG. 5, lanes which are described by a multitude of configurations can be traveled as fast as possible and true to the lane by the autonomous vehicle AFF. As fast as possible here means that each track is traced as quickly using the determined correcting ¬ sizes as a result its manipulated variable restrictions it laubt the autonomous vehicle ER.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Stellgrößen für das autonom fahrende Fahrzeug ÄFF unter Berücksichtigung der Fahrzeugdynamik direkt ermittelt werden können. Zum Erreichen einer gegebenen Zielkonfiguration bei einer gegebenen AFF-Position können die erlaubten Stellwerte unmittelbar angegeben werden. Dabei ist eine aufwendige Suche über alle Stellgrößen nicht erforderlich. Da sich die Stellgrößen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren direkt aus der Zielkonfiguration ableiten lassen, kann diese Zielkonfiguration durch das autonom fahrende Fahrzeug ÄFF exakt angefahren werden. Dabei ist ein Positionsfehler bzw. ei- ne Abweichung aufgrund eines diskretisierten Suchraumes nicht vorhanden . An advantage of the method according to the invention is that the manipulated variables for the autonomous vehicle ÄFF can be determined directly taking into account the vehicle dynamics. To achieve a given target configuration at a given AFF position, the allowed manipulated values can be specified immediately. In this case, a complex search over all variables is not required. Since the manipulated variables in the method according to the invention can be derived directly from the target configuration, this target configuration can be approached exactly by the autonomously driving vehicle AEFF. A position error or a ne deviation due to a discretized search space does not exist.
Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Ge¬ schwindigkeiten des autonom fahrenden Fahrzeuges ÄFF beim Abfahren einer vorgegebenen Bahn vorausschauend angepasst werden. Die Bahn wird somit durch das autonom fahrende Fahrzeug nicht verlassen und ein bahntreues Abfahren der Bahn ist gegeben . Using the inventive method, the Ge ¬ speeds of the autonomous running vehicle AFF may be adjusted ahead when traveling along a predetermined path. The train is thus not left by the autonomously driving vehicle and a true-to-life departure of the train is given.
Für die Verbindung von Bahnkonfigurationen und AFF-Konfi- gurationen wird eine Bahn ermittelt. Der Bahnverlauf ist da¬ bei über Parameter veränderbar. Diese Parameter können einmalig bestimmt bzw. während der Laufzeit derart berechnet wer¬ den, dass die Bahn möglichst bahntreu abgefahren wird. A web is determined for the connection of train configurations and AFF configurations. The trajectory is there ¬ over variable parameters. These parameters can be uniquely determined or calculated so during the life ¬ that that the web is traversed track as faithfully as possible.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass es nicht auf eine bestimmte Reglereinrichtung festgelegt ist, sondern beliebige Regler anwendungsabhängig verwendet werden können. Another advantage of the method according to the invention is that it is not fixed to a specific regulator device, but any regulator can be used depending on the application.
Durch die Verwendung eines Reglers können Stellgrößen ermittelt werden, um eine AFF-Konfiguration oder eine beliebige andere Zielkonfiguration zu regeln. Dabei können beispielsweise auch weit entfernte Ziele ohne Vorhandensein einer Bahn angefahren werden. Die zurückgelegte Bahn wird dabei von den Reglerparametern bestimmt. By using a controller, manipulated variables can be determined to control an AFF configuration or any other target configuration. In this case, for example, even far away destinations can be approached without the presence of a train. The trajectory is determined by the controller parameters.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist fahrzeugunabhängig einsetzbar und kann auf jedem autonom fahrenden Fahrzeug eingesetzt werden. Bei dem autonom fahrenden Fahrzeug kann es sich um einen Fahrzeugroboter oder dergleichen handeln. Weiterhin kann das autonom fahrende Fahrzeug ein Fahrzeug sein, das sich auf einer Ebene mit zwei Dimensionen bewegt. Beispiels¬ weise kann das autonom fahrende Fahrzeug ein Gebäudereinigungsroboter oder ein Transportroboter sein. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform ist das autonom fahrende Fahrzeug ein Fahrzeug, welches sich in einem dreidimensionalen Raum bewegt, beispielsweise ein Flugzeug, Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform ist das autonom fahrende Fahrzeug ein autonom fahrendes Wasserfahrzeug. The method according to the invention can be used independently of the vehicle and can be used on any autonomously driving vehicle. The autonomously driving vehicle may be a vehicle robot or the like. Furthermore, the autonomous vehicle may be a vehicle moving on a plane having two dimensions. Example ¬ example can be a building cleaning robot or a transport robot vehicle autonomous driving. In another possible embodiment, the autonomously driving vehicle is a vehicle which is in a three-dimensional Space moves, for example, an aircraft, in another possible embodiment, the autonomously driving vehicle is an autonomously navigating watercraft.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Steuern einer Bewegung eines autonom fahrenden Fahrzeuges (ÄFF) entlang einer vorgegebenen Bahn, die eine Folge von Konfigurationen aufweist, A method of controlling movement of an autonomous vehicle (AF) along a predetermined path having a sequence of configurations,
mit den folgenden Schritten:  with the following steps:
(a) Bestimmen ausgehend von einer momentanen Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges (ÄFF) einer nächstliegenden Konfiguration der zu befahrenden vorgegebenen Bahn; (a) determining, based on a current configuration of the autonomous vehicle (UEFF), a closest configuration of the predetermined lane to be traveled;
(b) Berechnen einer Simulationsbahn, welche die momentane Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges (ÄFF) mit einer Zielkonfiguration der vorgegebenen Bahn verbindet; (b) calculating a simulation trajectory connecting the current autonomous vehicle configuration (AFFF) to a target configuration of the predetermined trajectory;
(c) Berechnen von maximal zulässigen Stellgrößen für das autonom fahrende Fahrzeug (ÄFF) zum Abfahren der Simulationsbahn; und (c) calculating maximum permissible manipulated variables for the autonomously driving vehicle (AF) for tracing the simulation trajectory; and
(d) Ansteuern einer Antriebseinrichtung des autonom fahrenden Fahrzeuges (ÄFF) entsprechend den berechneten maximal zulässigen Stellgrößen des autonom fahrenden Fahrzeuges (ÄFF) . (d) controlling a drive device of the autonomously moving vehicle (AFF) in accordance with the calculated maximum permissible manipulated variables of the autonomously moving vehicle (AFFF).
2. Verfahren nach Anspruch 1, 2. The method according to claim 1,
wobei die momentane Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges (ÄFF) mit einer Zielkonfiguration der vorgegebenen Bahn verglichen wird, um festzustellen, ob das autonom fahrende Fahrzeug (ÄFF) die Zielkonfiguration der vorgegebenen Bahn erreicht hat.  wherein the current autonomous vehicle configuration (AFFF) is compared to a target configuration of the predetermined trajectory to determine if the autonomous vehicle (AFFF) has reached the target configuration of the predetermined trajectory.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, 3. The method according to claim 1 or 2,
wobei eine Konfiguration eine Position und eine Orientie¬ rung des autonom fahrenden Fahrzeuges (ÄFF) im Raum angibt . wherein a configuration of a position and a Orientie ¬ tion of the autonomously running vehicle (AFF) indicating the room.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei eine momentane Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges (ÄFF) mittels Sensoren erfasst wird. 4. The method according to any one of the preceding claims 1 to 3, wherein an instantaneous configuration of the autonomous vehicle (ERF) is detected by means of sensors.
5. Verfahren nach Anspruch 4, 5. The method according to claim 4,
wobei die momentane Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges (ÄFF) durch Sensoren anhand von Bodenmarkie¬ rungen erfasst wird. wherein the instantaneous configuration of the autonomously moving vehicle (AEFF) is detected by sensors based on Bodenmarkie ¬ tions.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei die Stellgrößen eine translatorische oder rotatori¬ sche Geschwindigkeit des autonom fahrenden Fahrzeuges (ÄFF) aufweisen. 6. The method according to any one of the preceding claims 1 to 5, wherein the manipulated variables have a translatory or rotatory ¬ cal speed of the autonomously moving vehicle (ÄFF).
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei die Stellgrößen eine translatorische oder rotatori¬ sche Beschleunigung des autonom fahrenden Fahrzeuges (ÄFF) aufweisen. 7. The method according to any one of the preceding claims 1 to 6, wherein the manipulated variables have a translatory or rotatory ¬ cal acceleration of the autonomous vehicle (ERF).
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei die maximal zulässigen Stellgrößen für das autonom fahrende Fahrzeug (ÄFF) in Echtzeit berechnet werden. 8. The method according to any one of the preceding claims 1 to 7, wherein the maximum allowable manipulated variables for the autonomously driving vehicle (ÄFF) are calculated in real time.
9. Steuervorrichtung zum Steuern einer Berechnung eines au- tonom fahrenden Fahrzeuges (ÄFF) entlang einer vorgegebenen Bahn, die eine Folge von Konfigurationen aufweist, wobei die Steuervorrichtung ausgehend von einer momenta¬ nen Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges (ÄFF) eine nächstliegende Bahnkonfiguration der zu befahrenden vorgegebenen Trajektorie bestimmt und eine Simulations¬ bahn berechnet, welche die momentane Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges (ÄFF) mit einer Zielkonfiguration der vorgegebenen Bahn verbindet, wobei die Steuervorrichtung anschließend die maximal zulässigen Stellgrö- ßen für das autonom fahrende Fahrzeug (ÄFF) zum Abfahren der Simulationsbahn berechnet und eine Antriebseinrichtung des autonom fahrenden Fahrzeuges (ÄFF) entsprechend den berechneten maximal zulässigen Stellgrößen ansteuert. Autonom fahrendes Fahrzeug (ÄFF) mit einer Steuervorrichtung nach Anspruch 9 und mit einer Antriebseinrichtung, welche entsprechend der maximal zulässigen Stellgrößen, welche von der Steuervorrichtung ausgegeben werden, angesteuert wird. 9. Control device for controlling a calculation of an autonomous vehicle (AF) along a predetermined path, which has a sequence of configurations, wherein the control device, starting from a momenta ¬ nen configuration of the autonomously driving vehicle (ÄFF) a closest web configuration to determined driving trajectory predetermined and calculates a simulation ¬ path, which connects the current configuration of the autonomously driving vehicle (AEFF) with a target configuration of the predetermined path, the control device then the maximum allowable manipulated variables for the autonomously driving vehicle (ÄFF) to shutdown calculated the simulation track and controls a drive device of the autonomous moving vehicle (ÄFF) according to the calculated maximum allowable manipulated variables. Autonomous driving vehicle (ERF) with a control device according to claim 9 and with a drive device, which is driven in accordance with the maximum permissible manipulated variables, which are output by the control device.
Autonom fahrendes Fahrzeug (ÄFF) nach Anspruch 10, wobei das autonom fahrende Fahrzeug (ÄFF) Sensoren zur Erfassung einer momentanen Konfiguration des autonom fahrenden Fahrzeuges (ÄFF) aufweist. An autonomous vehicle (AEFF) according to claim 10, wherein the autonomous vehicle (AFOF) comprises sensors for detecting a current configuration of the autonomous vehicle (AFM).
Autonom fahrendes Fahrzeug (ÄFF) nach Anspruch 10 oder 11, Autonomous moving vehicle (ERF) according to claim 10 or 11,
wobei die vorgegebene abzufahrende Bahn aus einem Daten¬ speicher des autonom fahrenden Fahrzeuges (ÄFF) ausgelesen wird oder über eine Schnittstelle des autonom fahrenden Fahrzeuges (ÄFF) eingegeben wird. wherein the predetermined trajectory to be traveled is read out of a data memory ¬ the autonomously moving vehicle (ÄFF) or via an interface of the autonomously driving vehicle (ÄFF) is entered.
Autonom fahrendes Fahrzeug (ÄFF) nach einem der vorange¬ henden Ansprüche 10 bis 12, Autonomously running vehicle (AFF) of any of vorange ¬ Henden claims 10 to 12,
wobei das autonom fahrende Fahrzeug (ÄFF) ein fahrerloses Transportfahrzeug, insbesondere ein Transportfahrzeug der Lagerlogistik, ist. wherein the autonomously driving vehicle (AEFF) is a driverless transport vehicle, in particular a transport vehicle of the storage logistics.
Autonom fahrendes Fahrzeug (ÄFF) nach einem der vorange¬ henden Ansprüche 9 bis 12, Autonomously running vehicle (AFF) of any of vorange ¬ Henden claims 9 to 12,
wobei das autonom fahrende Fahrzeug (ÄFF) ein Service¬ fahrzeug, insbesondere ein Servicefahrzeug zur Gebäude¬ reinigung, ist. wherein the autonomous vehicle (AFF) is a service ¬ vehicle, particularly a service vehicle for building ¬ purification.
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