WO2018060060A1 - Verfahren zum betreiben von sich autonom bewegenden plattformen und hindernisschutzsensor - Google Patents

Verfahren zum betreiben von sich autonom bewegenden plattformen und hindernisschutzsensor Download PDF

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WO2018060060A1
WO2018060060A1 PCT/EP2017/073968 EP2017073968W WO2018060060A1 WO 2018060060 A1 WO2018060060 A1 WO 2018060060A1 EP 2017073968 W EP2017073968 W EP 2017073968W WO 2018060060 A1 WO2018060060 A1 WO 2018060060A1
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WO
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Prior art keywords
platform
obstacle
speed
steering angle
protection sensor
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/073968
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Torsten Scherer
Markus Ferch
Sheung Ying Yuen-Wille
Stefan Leibold
Yorck Von Collani
Christopher Parlitz
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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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 present invention relates to a method for operating autonomously moving platforms with at least one obstacle protection sensor, in particular an embodiment with a personal protection sensor
  • Obstacle protection sensor itself and an autonomously moving platform with such an obstacle protection sensor. Furthermore, the invention relates to a computer program, a machine-readable storage medium and an electronic control unit, which are set up to carry out the method.
  • the personal safety sensor prescribed to monitor the travel of the vehicle or the platform and stop if necessary.
  • the personal protection sensor scans its surroundings with a suitable one
  • Measuring method determines the distance of objects and People in the field of view of the sensor. Internally, the sensor has the distances to the obstacles in the field of vision and the angles at which they were measured. It is known to parameterize personal protection sensors by configuring a so-called warning zone and a stop zone in the form of a polygon. Depending on the detection of an obstacle in the warning zone or in the stop zone, different actions are performed by switching different outputs (OSSDs - Output Signal Switching Devices) of the sensor. Typically, when detecting a
  • Obstacle in the stop zone a relay of the platform is switched so that the power supply is safely disconnected and thus the platform is stopped.
  • Inputs are switched, for example, by a safe angle encoder on the steering axis of the mobile platform.
  • a safe angle encoder on the steering axis of the mobile platform.
  • Protective fields are provided via a maintenance interface of the mobile platform, whereby it is not possible to modify the configuration of the protective fields during operation. Also, the number of protective fields is limited. Disclosure of the invention
  • the invention provides a method for operating autonomously moving platforms with at least one obstacle protection sensor, in particular one
  • Personal safety sensor ready, which is much more flexible compared to conventional methods.
  • the obstacle protection sensor which is set up for carrying out this method and is equipped with a corresponding computing unit, in particular from a control unit of the platform as sensor input signals information about the target speed and optionally on the target steering angle of the platform.
  • Information about the position of the obstacle in relation to the platform are derivable.
  • the distance of the obstacle to the platform and, where appropriate, the angle of the obstacle with respect to the direction of movement of the platform is important.
  • the target speed of the platform is adjusted as needed.
  • the information about this adjusted target speed is output to the control unit (controller) of the platform so that the platform can be operated accordingly.
  • Target speed is understood here as the target maximum speed.
  • the obstacle protection sensor according to the invention thus controls the limited target maximum speed and possibly the desired steering angle of the platform by adapting the requested by the motion control set speed and optionally the requested target steering angle by a suitable limit.
  • the particular advantage of the method according to the invention is that the direction of travel is taken into account when deciding whether the mobile platform has to be stopped or slowed down.
  • the speed can be adjusted almost infinitely to the distance to existing obstacles.
  • the target speed and optionally the target steering angle preferably also the actual speed and the actual steering angle flow. Both the actual speed and the actual steering angle are preferably provided for this purpose as so-called safe sensor input signals. "Safe” in this context means that the signals are available with the reliability required by applicable standards. This can
  • Steering angle transmitter for the same physical value, and that both sensors are plausible against each other, so that it can be determined whether a sensor is defective.
  • the adjustment and limitation of the target speed is preferably determined on the basis of internally available information about existing obstacles in the vicinity of the platform, which are retrieved as a function of the current sensor signals. This relates in particular to distance and angle information
  • the method of the invention takes into account the direction of movement of the platform, which is reflected in the steering angle of the platform
  • Platform reflects.
  • the problem arises that when detecting an obstacle in the stop zone, the platform indeed stops, but usually can then move autonomously again when the obstacle has disappeared from the stop zone, even if the mobile platform of the obstacle according to the
  • the target speed is adjusted and limited if necessary.
  • the required Safety requirements met.
  • the method allows a much more flexible operation of today available obstacle protection sensors or
  • just one warning zone also limits the performance of the system in conventional mobile platforms. For a safe system, it is generally not sufficient to monitor only the driving lane, but obstacles must also be considered next to the driving lane. Otherwise, it may happen that the platform passes very close to people next to the drive line, so that in the event of a malfunction, it may not be able to brake in time. If you do not want to expand the stop zone laterally more than absolutely necessary, and thus more distance to lateral obstacles would be met, only the
  • Warning zone can be used to brake the vehicle so far that it can stop in time in case of malfunction, for example in relation to the steering.
  • the maximum permissible speed for obstacles in the warning zone must inevitably be at the most unfavorable situation be interpreted, so an already very dense obstacle.
  • the removal of the obstacle to the vehicle and the driving tube can not be used in conventional methods to generate adequate
  • Method is determined during the operation of the mobile platform for all measurable or detectable obstacles in the field of view of the obstacle protection sensor, an associated collision distance.
  • a maximum speed of the platform the lowest collision distance, which for a the obstacles in the field of view of the sensor is detected, used.
  • the target speed is adjusted to the maximum
  • the adjusted target speed is made available for operation of the platform and forwarded to the control unit.
  • the adjustment of the target speed thus takes place on the basis of available distance and angle information about the existing obstacles in the sensor sight area.
  • the actual speed and the setpoint value are preferably also.
  • Obstacle protection sensor can be transferred and stored.
  • the value relationships preferably form the space around the platform and the steering angle of the platform, taking into account the platform contour.
  • position data of the respective obstacle together with the steering angle of the platform (as a third dimension) can be related in tabular fashion to a corresponding collision distance, so that the collision distance can be retrieved with knowledge of the position data and the respective steering angle.
  • space may be meant, for example, the Cartesian space or another metric space, for example a speed space.
  • Obstacle protection sensor is located and can be detected by the corresponding sensor at all.
  • the actual sensor can be in the
  • the obstacle protection sensor can resort to measurement data of an external sensor by means of a suitable interface.
  • the measuring principle of Obstacle protection sensor for example, based on the running time measurement of a reflected laser beam or an ultrasonic signal or a radar signal. Furthermore, it is possible that the measurement principle based on the triangulation of a reflected infrared beam.
  • the method according to the invention is suitable for the operation of the various conventional obstacle protection sensors and in particular personal protection sensors which are used for the operation of mobile platforms.
  • the shutdown of the drive or the motors of the platform can be done via appropriate interfaces.
  • the obstacle protection sensor can plausibilize different inputs and outputs.
  • the actual speed can be made plausible by comparison with the setpoint speed, wherein the actual speed should only deviate from the current setpoint speed by a certain amount (following error). Furthermore, it can be checked if a
  • inventive adaptation of the target speed causes a corresponding change in the actual speed by itself.
  • Steering angle can be checked in a corresponding manner, whether an adjustment of the target steering angle pulls a corresponding change in the actual steering angle by itself. In this way, malfunctions can be detected and the platform is stopped or shut down for security reasons.
  • a method according to the invention is primarily, as described, a
  • the invention further comprises an obstacle protection sensor, in particular a personal protection sensor, for use in an autonomously moving (mobile) platform.
  • the obstacle protection sensor initially comprises a
  • the obstacle protection sensor comprises an output for a customized target speed, which is determined in the arithmetic unit, and an output for switching off the platform.
  • an input for the actual speed may be present.
  • Obstacle protection sensor a device for providing information about the position of an obstacle in the field of view of the sensor.
  • a corresponding measuring device ie an actual sensor, or optionally an interface for corresponding measurement data, which are detected by an external sensor, may be provided.
  • the measurement data relating to the obstacles in the field of view of the sensor can be detected by measurement principles known per se, for example with a transit time measurement of a reflected laser beam or based on an ultrasound or radar signal or on the basis of a triangulation of a reflected infrared beam.
  • the arithmetic unit of the obstacle protection sensor is preferably set up for carrying out the described method. For this purpose, value relations and information can be stored in the arithmetic unit, which are used for the calculation of the adjusted target speed and, if appropriate, the adjusted target steering angle of the platform
  • the Maintenance interface to be transferred to the arithmetic unit.
  • a check sum is provided for a secure dubbing of the data on the arithmetic unit, so that the arithmetic unit can check with the aid of the checksum whether the corresponding data, for example the table-shaped value relationships, have been correctly transferred and stored in a memory of the arithmetic unit.
  • the invention comprises an autonomously moving platform equipped with at least one obstacle protection sensor as described above.
  • the invention comprises a computer program which is set up to carry out the steps of the method described, as well as a
  • Computer program is stored, and an electronic control unit, which is adapted to carry out the steps of the described method.
  • Computer program or by appropriate adaptation of the respective control device can also be used on existing platforms.
  • Fig. 1 shows a schematic block diagram of an obstacle protection sensor for
  • FIG. 2 shows a schematic block diagram of a further embodiment of a
  • Fig. 3 is a schematic representation of a computing unit for use in
  • FIG. 4 schematic representation of a three-wheeled platform with a
  • Steering angle not equal to 0 ° to illustrate a collision with obstacles
  • Fig. 5 is a schematic flow diagram of the method according to the invention.
  • Description of exemplary embodiments 1 shows a block diagram of an exemplary embodiment of an obstacle protection sensor according to the invention.
  • the obstacle protection sensor comprises a measuring device 10, which detects the position of obstacles, for. B. of persons, relative to the measuring device in the reference system of
  • the measuring principle of the measuring device 10 may be, for example, on the transit time measurement of a reflected laser beam
  • the measuring method may be based on the transit time measurement of an ultrasonic or a
  • the obstacle protection sensor comprises a computing unit 11, which is preferably equipped with a memory 12.
  • the memory 12 is preferably at least partially implemented as a non-volatile memory, so that the contents of this area even after turning off the
  • the arithmetic unit 11 is preferably designed as a so-called secure computing unit to the
  • a power supply interface 13 is provided. Signals from sensor inputs for the actual speed 14 and for the actual steering angle 15 flow into the arithmetic unit 11. Furthermore are
  • Fig. 2 shows an alternative embodiment of an obstacle protection sensor in the form of a
  • Measuring device 22 to integrate, so that measured data from or
  • the measuring device (s) 22 may be implemented as external sensors separate from the rest of the system.
  • the remaining components of the Obstacle protection sensor correspond to the embodiment, as explained with reference to FIG. 1, and are identified by the same reference numerals.
  • Help the measuring device 10 or via the interface 21 are detected, and adjusted taking into account the steering angle of the platform, the target speed in the computing unit 11 and output via the output 19 as a limited target speed to a control unit of the platform.
  • an associated collision distance is first of all preferably determined for all detectable obstacles.
  • a maximum speed is determined, which, if this maximum speed falls below the intended target speed, is defined as a new and limited set speed.
  • the calculation of the collision distances is preferably carried out below
  • FIG. 3 illustrates the memory 12 of
  • the tables 31 preferably also include a checksum 33. With the aid of the checksum 33, the arithmetic unit 11 can check whether the corresponding information during the commissioning of the obstacle protection sensor correctly over the
  • the transmitted information also includes the information 34 for actually calculating the adjusted target speed based on the lowest collision distance.
  • the arithmetic unit 11 calculates, for example cyclically for all detected by the measuring device 10 obstacles h the associated
  • Collision distance d n preferably a three-dimensional table (value relationships) is used, which was generated in advance in an offline step.
  • a three-dimensional table value relationships
  • the first In both dimensions of the table, the Cartesian space (x, y) around the platform in the frame of reference of the platform. For example, a 5 cm grid can be used for this purpose.
  • the third dimension forms the steering angle of the
  • Fig. 4 illustrates the consideration of the contour of the platform 40 with respect to possible obstacles 41, 42, wherein a ride is shown with a steering angle not equal to 0 °.
  • the platform 40 is assumed to be a three-wheeled vehicle with three wheels 43 and a steered front axle.
  • the obstacles must be present in the reference system of the platform 40.
  • Embodiment is considered in the calculation of the table that the obstacles 41, 42 are measured and detected during operation in the reference system of the actual sensor 10 or 22 of the obstacle protection sensor.
  • the positions of the detected obstacles 41, 42 are transformed into the reference system of the platform 40 with the aid of a transformation stored in the arithmetic unit into the platform reference system.
  • the platform 40 In the operation of the platform 40 is based on the location of the obstacles 41, 42 and the respective desired steering angle or the actual steering angle in the stored table 32, the associated distance to the platform contour 40 looked up to the
  • Collision distance dn to certain.
  • different embodiments are possible.
  • the actual steering angle is used and it is checked whether and at which distance there is a collision with this steering angle. If necessary, the speed is lowered or stopped.
  • the speed is lowered or stopped.
  • the position of the obstacle should be in the correct frame of reference.
  • the particular advantage of using pre-calculated tables is that no complex collision calculations have to be carried out during operation by the arithmetic unit 11. By looking up the corresponding table, the results of the collision distance calculations can be large
  • v Maximum speed v, v is passed to the control of the platform as the adjusted or limited set speed instead of the originally provided set speed.
  • a v can be calculated, for example, as follows:
  • s is a safety distance which is to be kept to the obstacle
  • d is the collision distance
  • v '" oll is the original set speed v °"
  • u ' is the adjusted set speed.
  • the checked and possibly corrected setpoint speed v ° " u ' is output via the output 19 to the controller of the platform.
  • step 50 the system waits for the beginning of the next cycle.
  • step 51 all obstacle positions detectable by the measuring device 10 or 22 become determined. If necessary, the obstacle positions are in the correct
  • step 52 the associated
  • step 53 the minimum
  • Collision distance determined from the determined in step 52 distances dn.
  • an adjusted setpoint speed (set maximum speed) v ° " u ' is determined in step 54, wherein the maximum speed is calculated with respect to the minimum collision distance and this maximum speed is calculated with the current setpoint speed v'".
  • oll is compared sixteenth When the maximum speed is lower than v ' "oll is v'" u replaced oll 16 by the adjusted target speed v ° "'.
  • step 55 the possibly adjusted set maximum speed v " u 'is output to the control of the platform via the corresponding output 19.
  • Various plausibility steps can be carried out in step 56.
  • the actual speed can in particular be determined with the aid of the desired speed. For example, it is checked whether a change in the target speed, which is output via the output 19, also a corresponding change in the detectable actual speed 14, taking into account

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben von sich autonom bewegenden Plattformen mit wenigstens einem Hindernisschutzsensor wird auf der Basis von Informationen über die detektierbare Position eines Hindernisses unter Berücksichtigung des Lenkwinkels der Plattform bei Bedarf eine angepasste Soll-Geschwindigkeit (19) ermittelt und an eine Steuereinheit der Plattform ausgegeben.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren zum Betreiben von sich autonom bewegenden Plattformen und Hindernisschutzsensor
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben von sich autonom bewegenden Plattformen mit wenigstens einem Hindernisschutzsensor, insbesondere einer Ausführung mit einem Personenschutzsensor, einen
Hindernisschutzsensor selbst und eine sich autonom bewegende Plattform mit einem solchen Hindernisschutzsensor. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, ein maschinenlesbares Speichermedium und ein elektronisches Steuergerät, die zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet sind.
Stand der Technik
In vielen Bereichen kommen sich autonom bewegende Plattformen zum Einsatz. Beispielsweise werden in Krankenhäusern oder anderen sozialen Einrichtungen autonome Transportroboter oder Serviceroboter eingesetzt, die sich frei innerhalb der Räumlichkeiten bewegen. In industriellen Fertigungshallen werden Transportsysteme mit beweglichen Einheiten (mobile Plattformen) eingesetzt. Man spricht auch von sich autonom bewegenden Flurförderzeugen. Zur
Vermeidung von Kollisionen mit Hindernissen und insbesondere mit Personen sind mobile Plattformen in der Regel mit einem Hindernisschutzsensor
(Personenschutzsensor) ausgerüstet. Überschreitet die mobile Plattform eine bestimmte Geschwindigkeit, beispielsweise 0,3 m/s, ist ein
Personenschutzsensor vorgeschrieben, um den Fahrschlauch des Fahrzeugs bzw. der Plattform zu überwachen und bei Bedarf anhalten zu können. Hierfür tastet der Personenschutzsensor sein Umfeld mit einem geeigneten
Messverfahren ab und bestimmt die Entfernung von Gegenständen und Personen im Sichtfeld des Sensors. Intern stehen dem Sensor die Entfernungen zu den Hindernissen im Sichtbereich und die Winkel, unter denen diese gemessen wurden, zur Verfügung. Es ist bekannt, Personenschutzsensoren zu parametrisieren, indem eine sogenannte Warnzone und eine Stoppzone in Form eines Polygons konfiguriert werden. In Abhängigkeit von der Detektion eines Hindernisses in der Warnzone oder in der Stoppzone werden unterschiedliche Aktionen durchgeführt, indem unterschiedliche Ausgänge (OSSDs - Output Signal Switching Devices) des Sensors geschaltet werden. Typischerweise wird bei der Detektion eines
Hindernisses in der Stoppzone ein Relais der Plattform so geschaltet, dass die Stromzufuhr sicher getrennt wird und damit die Plattform angehalten wird.
Weiterhin sind bereits Personenschutzsensoren bekannt, die als Erweiterung über Eingänge verfügen, mit denen zwischen mehreren vorab definierten
Schutzfeldkonfigurationen umgeschaltet werden kann. So ist es z. B. möglich, in
Abhängigkeit des Lenkwinkels der Plattform zwischen unterschiedlichen Warn- und Stoppzonen umzuschalten, um so eine besser auf die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs ausgerichtete Konfiguration einstellen zu können. Diese
Eingänge werden beispielsweise von einem sicheren Winkelgeber auf der Lenkachse der mobilen Plattform geschaltet. Die Vorab- Konfiguration der
Schutzfelder erfolgt über eine Wartungsschnittstelle der mobilen Plattform, wobei es nicht möglich ist, im laufenden Betrieb die Konfiguration der Schutzfelder zu modifizieren. Auch ist die Anzahl der Schutzfelder limitiert. Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Betreiben von sich autonom bewegenden Plattformen mit wenigstens einem Hindernisschutzsensor, insbesondere einem
Personenschutzsensor, bereit, das im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren wesentlich flexibler ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf der Basis von Informationen über die detektierbare Position eines Hindernisses unter Berücksichtigung des Lenkwinkels der Plattform bei Bedarf eine angepasste Soll- Geschwindigkeit für die Plattform ermittelt und an eine Steuereinheit der Plattform ausgegeben. Hierfür erhält der Hindernisschutzsensor, der für die Durchführung dieses Verfahrens eingerichtet ist und mit einer entsprechenden Recheneinheit ausgestattet ist, insbesondere von einer Steuereinheit der Plattform als Sensoreingangssignale Informationen über die Soll- Geschwindigkeit und gegebenenfalls über den Soll-Lenkwinkel der Plattform. Durch Sensorfunktionen wird ein Hindernis detektiert, sodass hieraus
Informationen über die Position des Hindernisses in Bezug zur Plattform ableitbar sind. Hierbei ist der Abstand des Hindernisses zur Plattform und gegebenenfalls der Winkel des Hindernisses in Bezug zur Bewegungsrichtung der Plattform wichtig. Auf der Basis von diesen Informationen wird die Soll-Geschwindigkeit der Plattform bei Bedarf angepasst. Die Informationen über diese angepasste Soll-Geschwindigkeit werden an die Steuereinheit (Steuerung) der Plattform ausgegeben, sodass die Plattform entsprechend betrieben werden kann. Unter Soll-Geschwindigkeit ist hierbei die Soll- Höchstgeschwindigkeit zu verstehen. Der erfindungsgemäße Hindernisschutzsensor steuert damit die begrenzte Soll- Höchstgeschwindigkeit und gegebenenfalls den Soll-Lenkwinkel der Plattform, indem es die von der Bewegungssteuerung angeforderte Soll-Geschwindigkeit und gegebenenfalls den angeforderten Soll-Lenkwinkel durch eine geeignete Begrenzung anpasst. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass bei der Entscheidung, ob die mobile Plattform gestoppt oder verlangsamt werden muss, die Fahrtrichtung berücksichtigt wird. Darüber hinaus kann die Geschwindigkeit nahezu stufenlos an die Entfernung zu vorhandenen Hindernissen angepasst werden. In die Berechnungen für die Anpassung der Soll-Geschwindigkeit und gegebenenfalls des Soll-Lenkwinkels fließen vorzugsweise auch die Ist-Geschwindigkeit und der Ist- Lenkwinkel ein. Sowohl die Ist-Geschwindigkeit als auch der Ist- Lenkwinkel werden hierfür vorzugsweise als sogenannte sichere Sensoreingangssignale zur Verfügung gestellt. "Sicher" in diesem Zusammenhang heißt, dass die Signale mit der durch anwendbare Normen geforderten Zuverlässigkeit zur Verfügung stehen. Dies kann
beispielsweise bedeuten, dass es zwei Sensoren, beispielsweise zwei
Lenkwinkelgeber, für denselben physikalischen Wert gibt, und dass beide Sensoren gegeneinander plausibilisiert werden, sodass feststellbar ist, ob ein Sensor defekt ist. Die Anpassung und Begrenzung der Soll-Geschwindigkeit (Soll- Höchstgeschwindigkeit) wird vorzugsweise anhand von intern verfügbaren Informationen über vorhandene Hindernisse im Umfeld der Plattform bestimmt, die in Abhängigkeit von den aktuellen Sensorsignalen abgerufen werden. Es handelt sich hierbei insbesondere um Abstands- und Winkelinformationen zu
Hindernissen im Sensorsichtbereich.
Im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren zum Betreiben von sich autonom bewegenden Plattformen wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Bewegungsrichtung der Plattform berücksichtigt, die sich in dem Lenkwinkel der
Plattform widerspiegelt. Bei herkömmlichen Betriebsverfahren, die mit einer Warn- und/oder Stoppzone in der eingangs beschriebenen Weise arbeiten, tritt das Problem auf, dass bei der Detektion eines Hindernisses in der Stoppzone die Plattform zwar anhält, sich in der Regel aber erst dann wieder autonom fortbewegen kann, wenn das Hindernis aus der Stoppzone verschwunden ist, selbst wenn sich die mobile Plattform von dem Hindernis gemäß dem
vorgesehenen Bewegungspfad entfernen wollte. Ist das Hindernis statisch und bewegt sich nicht aus der Stoppzone, so ist es für die weitere Bewegung der mobilen Plattform erforderlich, dass die mobile Plattform durch einen
menschlichen Eingriff aus dieser Situation heraus bewegt wird. Ein
selbstständiges Entfernen vom Hindernis ist nicht möglich. Prinzipiell wäre es zwar technisch möglich, durch das Schalten eines entsprechend kleineren Schutzfeldes ein Entfernen der Plattform von dem Hindernis zu ermöglichen. Ein solches Verfahren würde aber nicht die Sicherheitsanforderungen an einen Personenschutzsensor erfüllen, da die Plattformsteuerung hierfür die
Rohsensordaten, also die Entfernung zum Hindernis, sofern überhaupt verfügbar, verarbeiten müsste. Eine entsprechende Schnittstelle zu diesen Daten genügt üblicherweise nicht den Sicherheitsanforderungen an einen
Personenschutzsensor. Auch die Sicherheitsanforderungen an die Steuerung der mobilen Plattform wären in diesem Fall problematisch, da diese dann die sicherheitsrelevanten Eingänge des Personenschutzsensors schalten müsste. Das erfindungsgemäße Verfahren löst dieses Problem, indem auf der Basis von Informationen über die detektierbare Position eines Hindernisses unter
Berücksichtigung des Lenkwinkels der Plattform die Soll-Geschwindigkeit bei Bedarf angepasst und begrenzt wird. Hierbei werden die erforderlichen Sicherheitsanforderungen erfüllt. Zugleich erlaubt das Verfahren ein wesentlich flexibleren Betrieb der heute verfügbaren Hindernisschutzsensoren oder
Personenschutzsensoren, die oftmals ihren Ursprung in der Absicherung von Produktionsanlagen haben und daher im Allgemeinen prinzipiell nur bedingt für den Einbau in mobile Plattformen geeignet sind.
Auch die Konfiguration von nur einer Warnzone schränkt bei herkömmlichen mobilen Plattformen die Leistungsfähigkeit des Systems ein. Für ein sicheres System ist es im Allgemeinen nicht ausreichend, nur den Fahrschlauch zu überwachen, stattdessen müssen auch Hindernisse neben dem Fahrschlauch betrachtet werden. Ansonsten kann der Fall auftreten, dass die Plattform sehr dicht an Personen neben dem Fahrschlauch vorbeifährt, sodass sie im Fall einer Fehlfunktion unter Umständen nicht rechtzeitig bremsen kann. Will man nicht die Stoppzone seitlich mehr als unbedingt notwendig ausweiten, wobei folglich mehr Abstand zu seitlichen Hindernissen eingehalten werden würde, kann nur die
Warnzone dazu benutzt werden, das Fahrzeug soweit abzubremsen, dass es bei einer Fehlfunktion, beispielsweise in Bezug auf die Lenkung, rechtzeitig stoppen kann. Da jedoch nur eine einzige Warnzone vorgesehen ist und beim Betrieb auch nur signalisiert wird, dass sich etwas in der Warnzone befindet, aber nicht, wie nah ein Hindernis innerhalb der Warnzone ist, muss zwangsläufig die zulässige Höchstgeschwindigkeit bei Hindernissen in der Warnzone auf die ungünstigste Situation ausgelegt werden, also ein bereits sehr dichtes Hindernis. Die Entfernung des Hindernisses zum Fahrzeug und Fahrschlauch kann bei herkömmlichen Verfahren nicht zur Generierung von angemessenen
Geschwindigkeiten verwendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt der Plattform hingegen, durch eine entsprechende Anpassung der Soll- Geschwindigkeit und gegebenenfalls des Soll-Lenkwinkels unter
Berücksichtigung der messbaren Position eines Hindernisses und des
Lenkwinkels flexibel auf alle Vorkommnisse autonom zu reagieren.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird während des Betriebs der mobilen Plattform für alle messbaren bzw. detektierbaren Hindernisse im Sichtfeld des Hindernisschutzsensors eine zugehörige Kollisionsdistanz bestimmt. Für die Ermittlung einer maximalen Geschwindigkeit der Plattform wird die geringste Kollisionsdistanz, die für eines der Hindernisse im Sichtbereich des Sensors festgestellt wird, herangezogen. In dem Fall, in dem die maximale Geschwindigkeit (Höchstgeschwindigkeit) die vorgesehene Soll-Geschwindigkeit unterschreitet, erfolgt eine Anpassung der Soll-Geschwindigkeit (Höchstgeschwindigkeit) auf die maximale
Geschwindigkeit. Die Anpassung der Soll-Geschwindigkeit erfolgt also nur bei
Bedarf. Die angepasste Soll-Geschwindigkeit wird für den Betrieb der Plattform zur Verfügung gestellt und an die Steuereinheit weitergeleitet. Die Anpassung der Soll-Geschwindigkeit erfolgt also anhand von verfügbaren Abstands- und Winkelinformationen zu den vorhandenen Hindernissen im Sensorsichtbereich. Hierbei werden vorzugsweise auch die Ist-Geschwindigkeit und der Sollwert-
Lenkwinkel berücksichtigt.
In besonders bevorzugter Weise werden für die Anpassung der Soll- Geschwindigkeit und gegebenenfalls des Soll-Lenkwinkels hinterlegte
Wertebeziehungen herangezogen. Hierbei werden vorzugsweise offline berechnete Tabellen verwendet, die über eine entsprechende
Wartungsschnittstelle abgesichert in eine Recheneinheit des
Hindernisschutzsensors übertragen und abgelegt werden können. Vorzugsweise bilden die Wertebeziehungen den Raum um die Plattform und den Lenkwinkel der Plattform unter Berücksichtigung der Plattformkontur ab. Hierbei können in tabellarischer Weise Positionsdaten des jeweiligen Hindernisses zusammen mit dem Lenkwinkel der Plattform (als dritte Dimension) mit einer entsprechenden Kollisionsdistanz in Beziehung gesetzt werden, sodass bei Kenntnis der Positionsdaten und des jeweiligen Lenkwinkels die Kollisionsdistanz abgerufen werden kann. Mit dem Ausdruck "Raum" kann hierbei beispielsweise der kartesische Raum oder ein anderer metrischer Raum, beispielsweise ein Geschwindigkeitsraum, gemeint sein. Die Wertebeziehungen werden also mit besonderem Vorteil für die Bestimmung der Kollisionsdistanzen zu den detektierbaren Hindernissen herangezogen.„Detektierbar" in diesem
Zusammenhang bedeutet, dass sich das Hindernis im Sichtfeld des
Hindernisschutzsensors befindet und von dem entsprechenden Sensor überhaupt erfasst werden kann. Der eigentliche Sensor kann in den
Hindernisschutzsensor integriert sein. Weiterhin ist es möglich, dass der Hindernisschutzsensor mittels einer geeigneten Schnittstelle auf Messdaten eines externen Sensors zurückgreift. Das Messprinzip des Hindernisschutzsensors kann beispielsweise auf der Lauf Zeitmessung eines reflektierten Laserstahls oder eines Ultraschallsignals oder eines Radarsignals beruhen. Weiterhin ist es möglich, dass das Messprinzip auf der Triangulation eines reflektierten Infrarotstrahls beruht. Prinzipiell ist das erfindungsgemäße Verfahren für den Betrieb der verschiedenen üblichen Hindernisschutzsensoren und insbesondere Personenschutzsensoren, die für den Betrieb von mobilen Plattformen eingesetzt werden, geeignet.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens können verschiedene Plausibilisierungen von Soll-Werten und Ist-
Werten, insbesondere in Bezug auf die Geschwindigkeit und den Lenkwinkel der Plattform, vorgenommen werden. Bei einer nicht plausiblen Beziehung zwischen Soll-Werten und Ist-Werten erfolgt zweckmäßigerweise ein Abschalten der Plattform, da in solchen Fällen eine Fehlfunktion zu befürchten ist, die
schwerwiegende Folgen, beispielsweise eine Kollision mit Menschen, nach sich ziehen kann. Das Abschalten des Antriebs bzw. der Motoren der Plattform kann über entsprechende Schnittstellen erfolgen. Der Hindernisschutzsensor kann dabei verschiedene Ein- und Ausgänge gegeneinander plausibilisieren.
Beispielsweise kann die Ist-Geschwindigkeit durch Vergleich mit der Soll- Geschwindigkeit plausibilisiert werden, wobei die Ist-Geschwindigkeit nur um einen bestimmten Betrag von der aktuellen Soll-Geschwindigkeit abweichen sollte (Schleppabstand). Weiterhin kann überprüft werden, ob eine
erfindungsgemäße Anpassung der Soll-Geschwindigkeit eine entsprechende Änderung bei der Ist-Geschwindigkeit nach sich zieht. In Bezug auf den
Lenkwinkel kann in entsprechender Weise überprüft werden, ob eine Anpassung des Soll-Lenkwinkels eine entsprechende Änderung des Ist- Lenkwinkels nach sich zieht. Auf diese Weise können Fehlfunktionen erkannt werden und die Plattform aus Sicherheitsgründen angehalten bzw. stillgelegt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist in erster Linie, wie beschrieben, eine
Anpassung der Soll-Geschwindigkeit vorgesehen. Prinzipiell ist es auch möglich, den Soll- Lenkwinkel anzupassen. Diese Ausgestaltung ist zwar etwas komplexer, aber diese Ausgestaltung kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn sich mit dem angegebenen Soll-Lenkwinkel eine Kollision nicht mehr vermeiden ließe und daher beispielsweise der Ist- Lenkwinkel vorzuziehen wäre. Die Erfindung umfasst weiterhin einen Hindernisschutzsensor, insbesondere einen Personenschutzsensor, zum Einsatz in einer sich autonom bewegenden (mobilen) Plattform. Der Hindernisschutzsensor umfasst zunächst eine
Recheneinheit. Weiterhin sind ein Eingang für die Soll-Geschwindigkeit und ein Eingang für den Soll-Lenkwinkel und/oder den Ist- Lenkwinkel der Plattform vorgesehen. Weiterhin umfasst der Hindernisschutzsensor einen Ausgang für eine angepasste Soll-Geschwindigkeit, die in der Recheneinheit ermittelt wird, und einen Ausgang für ein Abschalten der Plattform. Zusätzlich kann ein Eingang für die Ist-Geschwindigkeit vorhanden sein. Weiterhin weist der
erfindungsgemäße Hindernisschutzsensor eine Einrichtung zur Bereitstellung von Informationen über die Position eines Hindernisses im Sichtfeld des Sensors auf. Hierfür kann insbesondere eine entsprechende Messeinrichtung, also ein eigentlicher Sensor, oder gegebenenfalls eine Schnittstelle für entsprechende Messdaten, die von einem externen Sensor erfasst werden, vorgesehen sein. Die Messdaten in Bezug auf die Hindernisse im Sichtfeld des Sensors können mit an sich bekannten Messprinzipien erfasst werden, beispielsweise mit einer Laufzeitmessung eines reflektierten Laserstrahls oder basierend auf einem Ultraschall- oder Radarsignal oder auf der Basis einer Triangulation eines reflektierten Infrarotstrahls. Die Recheneinheit des Hindernisschutzsensors ist vorzugsweise für die Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet. Hierfür können in der Recheneinheit Wertebeziehungen und Informationen hinterlegt sein, die für die Berechnung der angepassten Soll-Geschwindigkeit und gegebenenfalls des angepassten Soll-Lenkwinkels der Plattform
herangezogen werden. Bezüglich des Verfahrens zum Betreiben der Plattform, das mit Hilfe dieser Recheneinheit durchgeführt wird, wird auf die obige
Beschreibung verwiesen. Die Wertebeziehungen und weiteren Informationen für die Durchführung des Verfahrens können über eine entsprechende
Wartungsschnittstelle auf die Recheneinheit übertragen werden. Vorzugsweise ist für ein sicheres Überspielen der Daten auf die Recheneinheit eine Prüfsumme vorgesehen, sodass mit Hilfe der Prüfsumme die Recheneinheit überprüfen kann, ob die entsprechenden Daten, beispielsweise die tabellenförmigen Wertebeziehungen, korrekt übertragen und in einem Speicher der Recheneinheit abgelegt worden sind. Weiterhin umfasst die Erfindung eine sich autonom bewegende Plattform, die mit wenigstens einem Hindernisschutzsensor gemäß der obigen Beschreibung ausgestattet ist.
Schließlich umfasst die Erfindung ein Computerprogramm, das zur Durchführung der Schritte des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist, sowie ein
maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein solches
Computerprogramm gespeichert ist, und ein elektronisches Steuergerät, das zur Durchführung der Schritte des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Der Vorteil der Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens als
Computerprogramm bzw. als maschinenlesbares Speichermedium oder als elektronisches Steuergerät hat den besonderen Vorteil, dass damit die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens durch einfaches Aufspielen des
Computerprogramms oder durch entsprechende Anpassung des jeweiligen Steuergeräts auch bei bestehenden Plattformen genutzt werden können.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 schematisches Blockschaltbild eines Hindernisschutzsensors zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 schematisches Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines
Hindernisschutzsensors;
Fig. 3 schematische Darstellung einer Recheneinheit zur Verwendung in
einem Hindernisschutzsensor;
Fig. 4 schematische Darstellung einer dreirädrigen Plattform mit einem
Lenkwinkel ungleich 0° zur Illustrierung einer Kollision mit Hindernissen; und
Fig. 5 schematisches Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. Beschreibung von Ausführungsbeispielen Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild für eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hindernisschutzsensors. Der Hindernisschutzsensor umfasst eine Messeinrichtung 10, die die Position von Hindernissen, z. B. von Personen, relativ zur Messeinrichtung im Bezugssystem des
Hindernisschutzsensors erfasst. Das Messprinzip der Messvorrichtung 10 kann beispielsweise auf der Laufzeitmessung eines reflektierten Laserstrahls
(Laserscanner) basieren. Auf der Basis der gemessenen Zeit und dem Winkel, unter dem die Messung stattfindet, kann die Position des Hindernisses relativ zur Messeinrichtung 10 bestimmt werden. In anderen Ausführungsformen kann das Messverfahren auf der Laufzeitmessung eines Ultraschall- oder eines
Radarsignals oder auf der Triangulation eines reflektierten Infrarotstrahls basieren. Weiterhin umfasst der Hindernisschutzsensor eine Recheneinheit 11, die vorzugsweise mit einem Speicher 12 ausgestattet ist. Der Speicher 12 ist vorzugsweise zumindest teilweise als nicht-flüchtiger Speicher ausgeführt, sodass der Inhalt dieses Bereichs auch nach dem Ausschalten des
Hindernisschutzsensors erhalten bleibt. Die Recheneinheit 11 ist vorzugsweise als sogenannte sichere Recheneinheit ausgebildet, um den
Sicherheitsanforderungen insbesondere an einen Personenschutzsensor gerecht zu werden. Weiterhin ist eine Stromversorgungsschnittstelle 13 vorgesehen. In die Recheneinheit 11 fließen Signale aus Sensoreingängen für die Ist- Geschwindigkeit 14 und für den Ist- Lenkwinkel 15 ein. Weiterhin sind
Sensoreingänge für die Soll-Geschwindigkeit 16 und für den Soll-Lenkwinkel 17 vorgesehen. Darüber hinaus ist eine Wartungs- und Konfigurationsschnittstelle 18 vorgesehen. Wesentlich für die Erfindung ist ein Ausgang für eine angepasste und insbesondere begrenzte Soll-Geschwindigkeit 19. Weiterhin ist ein Ausgang für das sichere Abschalten 20 der Plattform vorgesehen. Fig. 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines Hindernisschutzsensors in Form eines
Blockschaltbilds, wobei statt der Messeinrichtung 10 eine Schnittstelle 21, insbesondere eine sichere Schnittstelle, vorgesehen ist, um eine externe
Messeinrichtung 22 einzubinden, sodass Messdaten von der oder
gegebenenfalls von mehreren externen Messeinrichtungen 22 einbezogen werden können. Die(se) Messeinrichtung(en) 22 können als externe Sensoren getrennt vom restlichen System realisiert sein. Die übrigen Komponenten des Hindernisschutzsensors entsprechen der Ausgestaltung, wie sie anhand der Fig. 1 erläutert wurde, und sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden auf der Basis von Informationen über die detektierbare Position eines Hindernisses, die mit
Hilfe der Messeinrichtung 10 oder über die Schnittstelle 21 erfasst werden, und unter Berücksichtigung des Lenkwinkels der Plattform die Soll-Geschwindigkeit in der Recheneinheit 11 angepasst und über den Ausgang 19 als begrenzte Soll- Geschwindigkeit an eine Steuereinheit der Plattform ausgegeben. Für die Berechnung der angepassten Soll-Geschwindigkeit wird zunächst vorzugsweise für alle detektierbaren Hindernisse eine zugehörige Kollisionsdistanz ermittelt. Für die geringste Kollisionsdistanz aller detektierbaren Hindernisse wird eine maximale Geschwindigkeit (Höchstgeschwindigkeit) ermittelt, die, sofern diese maximale Geschwindigkeit die vorgesehene Soll-Geschwindigkeit unterschreitet, als neue und begrenzte Soll-Geschwindigkeit festgelegt wird.
Die Berechnung der Kollisionsdistanzen erfolgt vorzugsweise unter
Berücksichtigung von Wertebeziehungen, die insbesondere als vorab berechnete Tabellen bereitgestellt werden. Fig. 3 illustriert den Speicher 12 der
Recheneinheit 11, wobei in dem Speicher 12 zum einen diese
Wertebeziehungen in Form einer Tabelle 31 abgelegt sind. Neben den eigentlichen Informationen 32 zur Berechnung der Kollisionsdistanzen umfassen die Tabellen 31 vorzugsweise auch eine Prüfsumme 33. Mit Hilfe der Prüfsumme 33 kann die Recheneinheit 11 überprüfen, ob die entsprechenden Informationen bei der Inbetriebnahme des Hindernisschutzsensors korrekt über die
Wartungsschnittstelle 18 geladen und übertragen und im Speicher 12 abgelegt worden sind. Darüber hinaus umfassen die übertragenen Informationen auch die Informationen 34 zur eigentlichen Berechnung der angepassten Soll- Geschwindigkeit auf der Basis der geringsten Kollisionsdistanz.
Im Betrieb berechnet die Recheneinheit 11 beispielsweise zyklisch für alle von der Messeinrichtung 10 detektierten Hindernisse h die zugehörige
Kollisionsdistanz dn. Für die Berechnung der Kollisionsdistanzen dn wird vorzugsweise eine dreidimensionale Tabelle (Wertebeziehungen) verwendet, die vorab in einem offline-Schritt erzeugt wurde. Hierbei beschreiben die ersten beiden Dimensionen der Tabelle den kartesischen Raum (x, y) um die Plattform herum in dem Bezugssystem der Plattform. Beispielsweise kann hierfür ein 5 cm- Raster eingesetzt werden. Die dritte Dimension bildet den Lenkwinkel der
Plattform ab, beispielsweise in Schritten von 3°. Unter der Annahme der
gegebenen Kontur der Plattform wird offline für jeden Tabelleneintrag (x, y, Θ) die Distanz zur Plattform bzw. zur Plattformkontur berechnet. Dies kann
beispielsweise als Schnitt eines Kreisbogens mit der Kontur realisiert werden.
Hierbei wird zweckmäßigerweise das Antriebskonzept und dessen Geometrie berücksichtigt, um den Radius des Kreisbogens aus dem Lenkwinkel zu
errechnen. Fig. 4 illustriert die Berücksichtigung der Kontur der Plattform 40 in Bezug zu möglichen Hindernissen 41, 42, wobei eine Fahrt mit einem Lenkwinkel ungleich 0° dargestellt ist. Die Plattform 40 wird als dreirädriges Fahrzeug mit drei Rädern 43 und gelenkter Vorderachse angenommen. Für die Berechnung der Kollisionsdistanzen der detektierbaren Hindernisse müssen die Hindernisse im Bezugssystem der Plattform 40 vorliegen. In einer ersten möglichen
Ausführungsform wird bei der Berechnung der Tabelle berücksichtigt, dass die Hindernisse 41, 42 während des Betriebes im Bezugssystem des eigentlichen Sensors 10 bzw. 22 des Hindernisschutzsensors gemessen und detektiert werden. In einer anderen Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass die Position der Hindernisse 41, 42 im Bezugssystem der Plattform 40 vorliegen. In diesem Fall werden im Betrieb die Positionen der detektierten Hindernisse 41, 42 in das Bezugssystem der Plattform 40 mit Hilfe einer in der Recheneinheit hinterlegten Transformation in das Plattformbezugssystem transformiert.
Im Betrieb der Plattform 40 wird anhand der Lage der Hindernisse 41, 42 und dem jeweiligen Soll-Lenkwinkel bzw. dem Ist- Lenkwinkel in der hinterlegten Tabelle 32 der zugehörige Abstand zur Plattformkontur 40 nachgeschlagen, um so die
Kollisionsdistanz dn zu bestimmten. Hierbei sind unterschiedliche Ausführungsformen möglich. In einer ersten Ausführungsform wird der Ist- Lenkwinkel herangezogen und es wird geprüft, ob und in welcher Entfernung mit diesem Lenkwinkel eine Kollision vorliegt. Gegebenenfalls wird die Geschwindigkeit gesenkt oder angehalten. In einer zweiten Ausführungsform wird zusätzlich zum Ist- Lenkwinkel auch ein neu
einzustellender Soll-Lenkwinkel überprüft. Für beide Fälle wird die Anpassung der Geschwindigkeit ermittelt und anschließend die geringere Geschwindigkeit von beiden eingestellt. In einer dritten Ausführungsform wird analog zur ersten Ausführungsform nur der Soll-Lenkwinkel betrachtet.
Je nach Ausführungsform der Tabelle sollte die Position des Hindernisses in dem richtigen Bezugssystem vorliegen. Der besondere Vorteil der Nutzung von vorab berechneten Tabellen liegt darin, dass während des laufenden Betriebs durch die Recheneinheit 11 keine aufwändigen Kollisionsberechnungen durchgeführt werden müssen. Durch das Nachschlagen in der entsprechenden Tabelle können die Ergebnisse der Kollisionsdistanzberechnungen mit großer
Geschwindigkeit bereitgestellt werden. Eine mögliche Ausführungsform von einer geeigneten Tabelle ist beispielsweise in„Christian Schlegel: Fast local obstacle avoidance under kinematic and dynamic constraints for a mobile robot. In:
Proceedings Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS), Seiten 594- 599, Victoria, Canada, 1998" beschrieben.
Das Hindernis mit der geringsten Kollisionsdistanz d = min dn (n=l...h) bestimmt die maximale Geschwindigkeit bzw. die maximale Höchstgeschwindigkeit v. Ist die aktuelle Soll-Geschwindigkeit höher als die berechnete
Höchstgeschwindigkeit v, wird v als angepasste bzw. begrenzte Soll- Geschwindigkeit anstelle der ursprünglich vorgesehenen Soll-Geschwindigkeit an die Steuerung der Plattform weitergegeben. Mit Hilfe einer konfigurierbaren Bremsbeschleunigung a lässt sich v beispielsweise wie folgt berechnen:
Figure imgf000015_0001
Dabei ist s ein Sicherheitsabstand, der zum Hindernis eingehalten werden soll, d ist die Kollisionsdistanz. v'"oll ist die ursprüngliche Soll-Geschwindigkeit. v°"u' ist die angepasste Soll-Geschwindigkeit. Die überprüfte und gegebenenfalls korrigierte Soll-Geschwindigkeit v°"u' wird über den Ausgang 19 an die Steuerung der Plattform ausgegeben.
Fig. 5 illustriert ein beispielhaftes Ablaufdiagramm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Schritt 50 wird hierbei zunächst auf den Beginn des nächsten Zyklus gewartet. Im nachfolgenden Schritt 51 werden alle durch die Messeinrichtung 10 oder 22 detektierbaren Hindernispositionen ermittelt. Gegebenenfalls werden die Hindernispositionen in das korrekte
Bezugssystem transformiert. Im Schritt 52 werden die zugehörigen
Kollisionsdistanzen dn für jede im Schritt 51 gemessene Hindernisposition unter
Berücksichtigung von dem anliegenden Ist- Lenkwinkel 15 und/oder dem geforderten Soll-Lenkwinkel 17 bestimmt. Im Schritt 53 wird die minimale
Kollisionsdistanz aus den im Schritt 52 ermittelten Distanzen dn bestimmt.
Anhand der minimalen Kollisionsdistanz wird im Schritt 54 eine angepasste Soll- Geschwindigkeit (Soll-Höchstgeschwindigkeit) v°"u' bestimmt, wobei die maximale Geschwindigkeit in Bezug auf die minimale Kollisionsdistanz errechnet wird und diese maximale Geschwindigkeit mit der aktuellen Soll-Geschwindigkeit v'"oll 16 verglichen wird. Wenn die maximale Geschwindigkeit niedriger liegt als v'"oll wird v'"oll 16 durch die angepasste Soll-Höchstgeschwindigkeit v°"u' ersetzt.
Im Schritt 55 wird die gegebenenfalls angepasste Soll-Höchstgeschwindigkeit v°"u' über den entsprechenden Ausgang 19 an die Steuerung der Plattform ausgegeben. Im Schritt 56 können verschiedene Plausibilisierungsschritte durchgeführt werden. Bei diesen Plausibilisierungsschritten kann insbesondere die Ist-Geschwindigkeit mit Hilfe der Soll-Geschwindigkeit plausibilisiert werden. Beispielsweise wird überprüft, ob bei einer Änderung der Soll-Geschwindigkeit, die über den Ausgang 19 ausgegeben wird, auch eine entsprechende Änderung der erfassbaren Ist-Geschwindigkeit 14 unter Berücksichtigung von
systemspezifischen Totzeiten folgt. Analoge Prüfungen können auch bei den Soll- und Ist- Lenkwinkeln vorgenommen werden. Eine weitere Möglichkeit der Plausibilisierung ist ein Vergleich der Soll-Geschwindigkeit 16 und der angepassten Soll-Geschwindigkeit, die über den Ausgang 19 ausgegeben wird. Sobald die über den Eingang 16 erfassbare Soll-Geschwindigkeit eine vorgebbare Zeit über der ausgegebenen angepassten Soll-Geschwindigkeit 19 liegt, kann von einer Fehlfunktion der Einheit aufgegangen werden, die den Wert für die Soll-Geschwindigkeit 16 liefert. Wenn in dem Plausibilisierungsschritt 56 ein nicht plausibles Verhalten erkannt wird und von einer Fehlfunktion auszugehen ist, wird vorzugsweise die Plattform abgeschaltet, wobei über den Ausgang 20 ein sicheres Abschalten der Motoren der Plattform vorgenommen werden kann.

Claims

Ansprüche 1. Verfahren zum Betreiben von sich autonom bewegenden Plattformen (40) mit wenigstens einem Hindernisschutzsensor, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Basis von Informationen über die detektierbare Position eines Hindernisses (41, 42) unter Berücksichtigung des Lenkwinkels der Plattform bei Bedarf eine angepasste Soll-Geschwindigkeit (19) ermittelt und an eine Steuereinheit der Plattform ausgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs für alle detektierbaren Hindernisse eine zugehörige
Kollisionsdistanz bestimmt wird, wobei die geringste Kollisionsdistanz für die Ermittlung einer maximalen Geschwindigkeit der Plattform
herangezogen wird und in dem Fall, in dem die maximale
Geschwindigkeit die Soll-Geschwindigkeit (16) unterschreitet, eine Anpassung der Soll-Geschwindigkeit (19) auf die maximale
Geschwindigkeit erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Anpassung der Soll-Geschwindigkeit (19) hinterlegte
Wertebeziehungen (32) herangezogen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
hinterlegten Wertebeziehungen (32) den Raum um die Plattform (40) und den Lenkwinkel der Plattform unter Berücksichtigung der Plattformkontur abbilden und für eine Bestimmung einer Kollisionsdistanz für ein detektierbares Hindernis (41, 42) herangezogen werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass während des Betriebs eine Plausibilisierung von Soll-Werten und Ist-Werten zur Geschwindigkeit (19, 16, 14) und/oder zum Lenkwinkel (17, 15) der Plattform erfolgt und bei einer nicht plausiblen Beziehung zwischen Soll-Werten und Ist-Werten ein
Abschalten der Plattform (40) erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist- Geschwindigkeit (14) durch Vergleich mit der Soll-Geschwindigkeit plausibilisiert wird, wobei überprüft wird, ob eine Anpassung der Soll- Geschwindigkeit (19) eine entsprechende Änderung bei der Ist- Geschwindigkeit (14) nach sich zieht.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist- Lenkwinkel (15) durch Vergleich mit dem Soll-Lenkwinkel (17) plausibilisiert wird, wobei überprüft wird, ob eine Anpassung des Soll- Lenkwinkels eine entsprechende Änderung des Ist- Lenkwinkels nach sich zieht.
8. Hindernisschutzsensor zum Einsatz in einer sich autonom bewegenden Plattform (40), wobei der Hindernisschutzsensor eine Recheneinheit (11) und einen Eingang für die Soll-Geschwindigkeit (16) und einen Eingang für den Soll-Lenkwinkel (17) und/oder den Ist- Lenkwinkel (15) der Plattform (40) und weiterhin einen Ausgang für eine angepasste Soll- Geschwindigkeit (19) und einen Ausgang für ein Abschalten (20) der Plattform aufweist und wobei der Hindernisschutzsensor eine Einrichtung (10; 21) zur Bereitstellung von Informationen zur Position eines
Hindernisses (41, 42) aufweist.
9. Hindernisschutzsensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (11) des Hindernisschutzsensors zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 eingerichtet ist.
10. Hindernisschutzsensor nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, dass in der Recheneinheit (11) Wertebeziehungen (32) hinterlegt sind, die für eine Berechnung der angepassten Soll- Geschwindigkeit (19) herangezogen werden, wobei für ein sicheres Überspielen der Wertebeziehungen (32) auf die Recheneinheit (11) eine Prüfsumme (33) vorgesehen ist.
11. Sich autonom bewegende Plattform (40) mit wenigstens einem
Hindernisschutzsensor gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10.
12. Computerprogramm, das eingerichtet ist, die Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
13. Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein
Computerprogramm nach Anspruch 12 gespeichert ist.
14. Elektronisches Steuergerät, das eingerichtet ist, die Schritte eines Verfahrens gemäß einer der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
PCT/EP2017/073968 2016-09-28 2017-09-22 Verfahren zum betreiben von sich autonom bewegenden plattformen und hindernisschutzsensor WO2018060060A1 (de)

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