WO2020001887A1 - Verfahren zum autonomen aufnehmen eines austauschbaren lastenträgers - Google Patents

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WO2020001887A1
WO2020001887A1 PCT/EP2019/063577 EP2019063577W WO2020001887A1 WO 2020001887 A1 WO2020001887 A1 WO 2020001887A1 EP 2019063577 W EP2019063577 W EP 2019063577W WO 2020001887 A1 WO2020001887 A1 WO 2020001887A1
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WO
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Prior art keywords
vehicle
load carrier
docking
trajectory
interchangeable
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/063577
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Patrick KNIESS
Alexander Banerjee
Maximilian FREIDL
Sebastian BIEHL
Alexander Häfele
Christoph Schall
Ulrich Reith
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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Filing date
Publication date
Application filed by Zf Friedrichshafen Ag filed Critical Zf Friedrichshafen Ag
Publication of WO2020001887A1 publication Critical patent/WO2020001887A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/027—Parking aids, e.g. instruction means
    • B62D15/0285—Parking performed automatically

Definitions

  • the present invention relates to a method for autonomously receiving a replaceable load carrier by a vehicle and an associated device.
  • the present invention relates to a method and a device with which a replaceable load carrier can be approached by a vehicle with increased accuracy, as a result of which a docking operation of the vehicle on the replaceable load carrier can be carried out in an optimized manner.
  • the vehicle When picking up an interchangeable load carrier, the vehicle is usually engaged in a single-track tunnel of the load carrier. In the known procedure, the vehicle is driven as linearly as possible in a straight line under the load carrier. In the case of automated steering control, in particular in the case of an autonomously operable vehicle, there are special requirements due to the existing play of the steering in the region of a steering angle for the vehicle to travel straight ahead.
  • a method for autonomously picking up an interchangeable load carrier with a vehicle that is equipped with a height-adjustable docking system for docking in a docking tunnel of the interchangeable load carrier can have the following steps:
  • the trajectory in the step of determining the trajectory, can be determined in such a way that the travel of the vehicle deviates from straight-ahead travel at least when the interchangeable load carrier is passed under.
  • the interchangeable load carrier can be designed as a swap body or the like, as long as it can be picked up by a vehicle provided for this purpose.
  • the vehicle can be equipped with a height-adjustable docking system, which can be based on a level control of the vehicle, which can regulate the level of a frame on which the docking system is provided, relative to a road surface.
  • the docking system can take any form as long as it can be retracted into the docking tunnel.
  • the docking system can in particular have single-track elements which are arranged on the frame of the vehicle.
  • the engagement elements can be attached to the vehicle in such a way that they can be engaged in the docking tunnel.
  • the height-adjustable docking system can reach a level at which the docking system and in particular the single-track elements of the docking system lie below the elements forming the docking tunnel of the exchangeable load carrier.
  • the elements forming the docking tunnel of the interchangeable load carrier can in this case be guide elements spaced apart from one another laterally, namely perpendicular to the longitudinal direction of the load carrier, in particular guide rails.
  • the distance between the guide rails can be designed such that the above-mentioned single-track elements can be arranged between the guide rails of the docking tunnel.
  • a level should be achieved in which the entirety of the elements of the docking system, in particular each of the single-track elements of the docking system, lie below the lowest point of the elements which form the docking tunnel.
  • the single-track elements should be positioned overall below the guide elements of the docking tunnel when the height-adjustable docking system is lowered to a corresponding level.
  • a starting position of the vehicle is assumed.
  • the starting position of the vehicle includes the position of at least one reference point of the vehicle and the orientation of the vehicle with respect to a reference direction.
  • the receiving position may include the position of the vehicle in which it is positioned under the interchangeable load carrier.
  • the receiving position is present when the docking system can move into the docking tunnel and in particular by lifting the height-adjustable docking system, the engagement elements of the docking system can be moved between the guide elements of the docking tunnel.
  • the trajectory for the vehicle from the starting position to the receiving position relates to the movement of at least one reference point of the vehicle, so that a motion control for the vehicle can be specified using the trajectory.
  • elements of the vehicle are automatically controlled by specifying the trajectory, so that the vehicle is moved from the starting position to the receiving position.
  • the autonomous operation of the vehicle can only be used to hold the interchangeable load carrier. Alternatively, the autonomous operation of the vehicle can be used for other modes of operation, in particular normal operation or implementation in a predetermined range.
  • the trajectory is ascertained, it is determined in such a way that the travel of the vehicle deviates from the straight-ahead travel at least when the interchangeable load carrier is passed under.
  • the deviation from driving straight ahead means that a steering angle on the steered wheels of the vehicle deviates from 0 degrees.
  • the deviation of the straight-ahead driving should be understood such that there is such a deviation of the steering angle from a steering angle of 0 degrees that negative effects that are present at a steering angle of 0 degrees occur to a reduced extent or not.
  • Such negative effects can include, for example, excessive play in the mechanics of a steering system or the like.
  • the travel of the vehicle when cornering under the exchangeable load carrier can be cornering.
  • there should be a steering angle during operation to drive under the vehicle under the load carrier the amount of which is greater than 0 degrees and is therefore to be understood as cornering.
  • the cornering of the vehicle when driving under the exchangeable load carrier can either represent continuous left-hand cornering or continuous right-hand cornering.
  • a change from a left-hand bend to a right-hand bend should be avoided while driving under the interchangeable load carrier so that negative effects can be reduced if a steering angle of 0 degrees is present.
  • the trajectory can be determined in such a way that, when the vehicle is traveling before the interchangeable load carrier is passed under it, parts of the straight-ahead travel are minimized.
  • the journey should have as few parts as possible with a steering angle of 0 degrees, in which negative effects on the accuracy on the control are possible.
  • a change from a left turn to A right-hand bend cannot be ruled out under certain circumstances, with a steering angle of 0 degrees being passed briefly.
  • the route with which the steering angle is 0 degrees should be kept as short as possible and the trajectory should be determined accordingly.
  • the trajectory can be determined such that the longitudinal axis of the vehicle and the longitudinal axis of the interchangeable load carrier are oriented substantially parallel when the vehicle is in the receiving position under the interchangeable load carrier.
  • the engagement elements of the docking system can be inserted between the guide elements of the docking tunnel after reaching the receiving position. Due to the deviation of the travel of the vehicle when driving under the load carrier from driving straight ahead, the situation in which the longitudinal axis of the vehicle and the longitudinal axis of the interchangeable load carrier are aligned in parallel should, however, only be achieved after the vehicle has completely passed underneath. However, it is also possible to carry out a section of the journey in a straight line, in particular shortly before reaching the pick-up position of the vehicle.
  • the trajectory can be determined in such a way that an angular deviation between the longitudinal axis of the vehicle and the longitudinal axis of the interchangeable load carrier is permitted before reaching the receiving position of the vehicle.
  • the angular deviation can be permitted to such an extent that the docking system is located at least in sections outside the docking tunnel in the lateral direction of the exchangeable load carrier. It is thus permitted under the interchangeable load carrier that the engagement elements of the docking system in the lateral direction with respect to the longitudinal axis of the load carrier outside the docking tunnel and in particular outside the guide elements of the docking tunnel.
  • the engagement elements of the docking system can easily be moved laterally out of the area of the docking tunnel under the guide elements of the docking tunnel without an interaction between the elements of the docking system and the guide elements of the docking tunnel.
  • the height-adjustable docking system can be raised so that the docking system enters the docking tunnel of the replaceable load carrier from below.
  • Various means can be used to determine whether the vehicle has reached the receiving position.
  • the vehicle's own sensors can detect the reaching of the recording position and provide a corresponding signal.
  • position determination systems can be used to determine the position of the vehicle in relation to the interchangeable load carrier and, if necessary, to confirm that the vehicle has reached the receiving position.
  • camera-based or GPS-based systems are possible, in which it is determined whether the vehicle has reached the recording position.
  • the engagement elements of the docking system can easily enter the docking tunnel from below, since in the pick-up position of the vehicle it is located above the engagement elements in such a way that the guide elements of the docking tunnel in the lateral direction outside the Single-track elements of the docking system are located.
  • the height-adjustable docking system is raised, for example with the aid of the level control of the vehicle, the engagement elements located below the docking tunnel are thus moved upward in the area between the guide elements of the docking tunnel.
  • the interchangeable load carrier can ultimately be picked up by the vehicle by further lifting. Further measures for locking the load carrier to the vehicle and the like are possible.
  • certain surroundings information including the position of support elements of the interchangeable laser, can be determined in advance when determining the trajectory. carrier are taken into account.
  • the support elements of the interchangeable load carrier must be taken into account.
  • the support elements of the interchangeable load carrier are regularly provided to support the load carrier with a predetermined level on the road surface.
  • the support elements can have a support width that is greater than the width of the load carrier.
  • the environment information can be made available in advance by providing appropriate data. Alternatively, the environmental information can be captured and made available by imaging methods or the like.
  • a control system for a vehicle for controlling an autonomous pick-up of an exchangeable load carrier by the vehicle is provided with a control device for autonomous operation of the vehicle.
  • the control device for autonomous operation of the vehicle can be connected in communication with a main control device of the vehicle. Furthermore, the control device is set up for autonomous operation of the vehicle for executing the method as described above.
  • the main control device can be provided for the control and operation of drive elements of the vehicle.
  • the control device for autonomous operation of the vehicle can be provided on the vehicle.
  • the control device for autonomous operation of the vehicle can have an external system component that is configured for communication with the system component of the control device for autonomous operation of the vehicle provided on the vehicle.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a vehicle and an exchangeable load carrier for explaining the concept on which the invention is based;
  • the vehicle 1 shows a vehicle 1 in a predetermined position relative to an exchangeable load carrier 2.
  • the vehicle 1 is equipped with a docking system 3a,
  • the vehicle 1 in the present embodiment has single-track rollers 3a, 3b, 3c, 3d.
  • a first pair of engagement rollers 3a, 3b is provided on the rear section of the vehicle 1
  • a second pair of engagement rollers 3c, 3d is provided on the front section of the vehicle 1.
  • the vehicle further includes a system (not shown) for regulating a level of a frame of the vehicle relative to the road surface. With this system, which is designed as a level control, the vehicle 1 can thus be lowered or raised.
  • the vehicle has a vehicle-mounted control device 5 for autonomous operation of the vehicle and a main control device 8.
  • the control device 5 for autonomous operation of the vehicle is connected to the main control device 8 of the vehicle for communication.
  • the vehicle-bound control device 5 for autonomous operation of the vehicle executes a predetermined control program with which the autonomous operation of the vehicle 1 is made possible with the aid of information supplied.
  • This information includes at least information on the position of the vehicle 1 in relation to a position of the interchangeable load carrier 2.
  • the vehicle-bound control device 5 for autonomous operation of the vehicle 1 also communicates with an external control device 6 for autonomous operation of the vehicle, which is arranged outside the vehicle 1 , Control commands can be issued by the external control device 6 for autonomous operation of the vehicle to the vehicle-bound control device 5 for autonomous operation of the vehicle 1.
  • the replaceable load carrier is shown in Fig. 1 in a parked situation.
  • the interchangeable load carrier 2 has support elements 9 with which the interchangeable load carrier 2 is supported at a predetermined distance from the road surface.
  • the support elements 9 protrude beyond the maximum width of the interchangeable load carrier 2.
  • the support width of the support elements 9 is thus wider than the actual width of the interchangeable load carrier 2.
  • the interchangeable load carrier 2 also has a docking tunnel 4.
  • the docking tunnel 4 has two guide elements 4a, 4b, which are spaced apart in parallel in the longitudinal direction of the interchangeable load carrier 2.
  • the guide elements 4a, 4b of the docking tunnel 4 are designed as guide rails which are spaced symmetrically from a longitudinal axis L2 of the load carrier 2.
  • the guide rails are attached to a lower surface of the interchangeable load carrier 2 and the docking tunnel 4 is thus open at the bottom.
  • the guide rails forming the docking tunnel 4 thus project downward from the lower surface of the interchangeable load carrier 2, so that there is between the road surface on which the interchangeable load carrier 2 is supported and the deepest sections of the docking tunnel 4 forming guide rails results in a predetermined distance.
  • the method for autonomously picking up an interchangeable load carrier is explained below using the schematic flow chart of FIG. 2.
  • the method for autonomously picking up the interchangeable load carrier is carried out in the vehicle-based control device 5 for the autonomous operation of the vehicle.
  • the vehicle-bound control device 5 for the autonomous operation of the vehicle generates control signals which are passed on to the main control device 8 of the vehicle 1, so that the vehicle 1 is controlled in accordance with the calculated specifications.
  • an instruction is given to the vehicle-bound control device 5 for autonomous operation of the vehicle at the start to initiate the autonomous pick-up of the interchangeable load carrier 2.
  • the starting position of the vehicle 1 is determined in step S1.
  • a GPS-based system is used in the present embodiment, with which the starting position of the vehicle 1 can be determined relative to a reference coordinate system.
  • the starting position which is determined in step S1, further includes the relative position and orientation of the vehicle 1 with respect to the position of the interchangeable load carrier 2.
  • the position of the interchangeable load carrier 2 is determined from information that is stored in a storage system in advance become. This information can result from a previous shutdown of the interchangeable load carrier 2.
  • the GPS-based system can also be used for the interchangeable load carrier 2, special precautions being necessary for this.
  • step S2 the level control of the vehicle 1 lowers the level of the docking system, in particular the engagement rollers 3a, 3b, 3c, 3d.
  • the lowering is carried out in such a way that the upper sections of the docking system are at a level relative to the road surface that is lower than the level of the lowest sections of the guide elements 4 a, 4 b of the interchangeable load carrier 2 forming the docking tunnel 4 relative to the road surface.
  • Corresponding detection devices are provided for this. In particular, sensor systems are used to determine the level of the docking system, which are present on the level control of the vehicle 1.
  • a trajectory (T) is determined, which has its starting point at a predetermined reference point (P) of the vehicle.
  • the end point (P1) of the trajectory (T) determined in step S3 is at a position at which the vehicle 1 is below the interchangeable load carrier 2 such that the vehicle 1 can receive the interchangeable load carrier 2.
  • the reference position (P) corresponds to the end position (P1).
  • the trajectory T is determined such that the vehicle 1 can be moved from the starting position to a receiving position, the receiving position being the position of the vehicle 1 in which the engagement rollers 3a, 3b, 3c, 3d forming the docking system are below the Docking tunnels 4 are located. Furthermore, in the receiving position of the vehicle 1, the longitudinal axis L1 of the vehicle and the longitudinal axis L2 of the interchangeable load carrier are essentially congruent.
  • step S4 the vehicle 1 is controlled such that it moves along the determined trajectory T from the starting position to the receiving position. The process then ends at END.
  • the vehicle 1 in which the vehicle 1 has reached the receiving position, the vehicle 1 can be raised via the level control, so that the engagement rollers 3a, 3b, 3c, 3d forming the docking system can enter the docking tunnel 4 between the guide rails.
  • the vehicle 1 can be raised further in the pickup position via the level control, so that picking up the interchangeable load carrier 2 can be completed.
  • the vehicle 1 is aligned in the longitudinal direction in front of the interchangeable load carrier 2 and the docking system is then engaged in a straight line backwards into the docking tunnel 4.
  • a completely different trajectory T is used. As shown in FIG. 1, the trajectory T is shown starting from the reference point P of the vehicle with a dashed line. The dashed line thus represents the course of the movement of the vehicle at the reference point P.
  • This trajectory T is continuously curved, which means that the travel of the vehicle 1 from the initial position to the receiving position continuously represents a cornering. It should be noted that in the present invention the trajectory T is determined such that the engagement rollers 3a, 3b, 3c, 3d forming the docking system intersect the guide rails of the docking tunnel 4 while the vehicle 1 is traveling from the starting position to the receiving position. For this purpose, in Step S2 lowers the vehicle 1 and thus the docking system to such an extent that there is no interaction between the engagement rollers forming the docking system and the guide rails forming the docking tunnel 4.
  • the design of support elements 9 on the interchangeable load carrier 2 is also taken into account.
  • the support elements 9 project from the exchangeable load carrier 2 in the lateral direction, so that the support width of the support elements 9 is wider than the width of the actual interchangeable load carrier 2. This configuration enables the vehicle 1 to corner when picking up the interchangeable load carrier also during a section of the journey in which the vehicle 1 is located under the interchangeable load carrier 2.
  • actuators of the vehicle are controlled by the control device.
  • the detection of the movement dynamics of the vehicle in particular controls the steering angle so that the vehicle is moved along the predetermined trajectory.
  • the steering angle deviates from 0 degrees during cornering and the play between the steerable wheels and the actuator of the steering system is then minimal due to the acting forces.
  • the regulation during a course due to the control-related interrelationships with regard to the feedback of deviations more precisely than when driving straight ahead.
  • the present invention thus pursues the concept of not driving the vehicle 1 in a straight line under the interchangeable load carrier 2, but instead using a cornering operation.
  • the method comprises lowering the height-adjustable docking system of the vehicle 1, so that the engagement rollers, which form the docking system of the vehicle, can be moved under the guide rails, which form the docking tunnel 4.
  • the travel of the vehicle 1 is taken into account in particular when the vehicle 1 is below the interchangeable load carrier 2.
  • a cornering of the vehicle is thus effected during the entire journey of the vehicle 1 below the exchangeable load carrier 2.
  • straight-ahead driving is provided at least in a section which is in the area shortly before reaching the pick-up position, since the vehicle 1 is then positioned under the exchangeable load carrier 2 with sufficient accuracy.
  • the vehicle 1 is also controlled outside the interchangeable load carrier 2 when cornering and the trajectory is selected accordingly.
  • the trajectory T it may be necessary to determine the trajectory T such that the vehicle traverses an S curve. In this case, therefore, a backward drive is started with a left turn and then a transition to a right turn is made via the intervention in the steering angle or a left turn is started and then a change is made to a right turn via the intervention in the steering angle.
  • the steering angle is traversed from 0 degrees.
  • the trajectory T is thus to be determined in such a way that the proportions of straight-ahead driving, in particular in the range of a steering angle of 0 degrees, are minimized.
  • the autonomous control of the vehicle 1 can thus be optimized overall.
  • single-track rollers are used for the docking system and guide rails are provided on the docking tunnel 4.
  • guide plates are used instead of the single-track rollers.
  • sensor systems can be provided which can detect the reaching of the pick-up position of the vehicle 1 under the interchangeable load carrier 2.
  • These sensor systems can include imaging sensors, laser sensors, or other sensors as well as a GPS-based system. If it is detected that the pick-up position of the vehicle 1 has been reached, the height-adjustable docking system is raised in the present embodiment by the level control of the vehicle 1, so that the pick-up process can be completed automatically.

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Abstract

Ein Verfahren und Steuerungssystem ist zum autonomen Aufnehmen eines austauschbaren Lastenträgers (2) mit einem Fahrzeug (1) vorgesehen, das mit einem höhenverstellbaren Andocksystem (3a, 3b, 3c, 3d) zum Andocken in einem Andocktunnel (4) des austauschbaren Lastenträgers (2) ausgestattet ist, wobei eine Trajektorie (T) für das Fahrzeug von der Ausgangsstellung zu einer Aufnahmestellung so ermittelt wird, dass das Andocksystem (3a, 3b, 3c, 3d) des Fahrzeugs (1) bei Erreichen der Aufnahmestellung in den Andocktunnel einfahren kann. Die Trajektorie (T) wird dabei so bestimmt, dass die Fahrt des Fahrzeugs (1) zumindest beim Unterfahren des austauschbaren Lastenträgers (2) von einer Geradeausfahrt abweicht.

Description

Verfahren zum autonomen Aufnehmen eines austauschbaren Lastenträgers
Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum autonomen Aufnehmen eines austauschbaren Lastenträgers durch ein Fahrzeug und eine zugehörige Vorrichtung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit denen ein austauschbarer Lastenträger durch ein Fahrzeug mit einer erhöhten Genauigkeit angefahren werden, wodurch ein Andockvorgang des Fahrzeugs an dem austauschbaren Lastenträger optimiert durchgeführt werden kann.
Stand der Technik
Verfahren zum autonomen Betrieb von Fahrzeugen sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise sind in DE 10 2009 028 261 A1 Verfahren offenbart, die zum autonomen Steuern des Betriebs eines Fahrzeugs beim Einparken durchgeführt werden. Bei solchen Verfahren wird auch eine Abweichung zwischen einem Ist-Bahn-Verlauf und einem Soll-Bahn-Verlauf berücksichtigt, der sich aus einem Fehler eines Stellglieds eines Lenkungssystems des Fahrzeugs ergeben kann. Das in diesem Stand der Technik offenbarte Verfahren verwendet daher eine Steuerung unter Berücksichtigung eines Korrekturparameters.
Beim Aufnehmen eines austauschbaren Lastenträgers wird das Fahrzeug üblicher weise in einen Einspurtunnel des Lastenträgers eingespurt. Dabei wird das Fahrzeug bei der bekannten Vorgehensweise möglichst linear in einer Geradeausfahrt unter den Lastenträger gefahren. Bei einer automatisierten Lenkungssteuerung insbesondere bei einem autonom betreibbaren Fahrzeug ergeben sich aufgrund des vorhandenen Spiels der Lenkung im Bereich eines Lenkwinkels für eine Geradeausfahrt des Fahrzeugs besondere Anforderungen.
Darstellung der Erfindung Ein Verfahren zum autonomen Aufnehmen eines austauschbaren Lastenträgers mit einem Fahrzeug, das mit einem höhenverstellbaren Andocksystem zum Andocken in einem Andocktunnel des austauschbaren Lastenträgers ausgestattet ist, kann die folgenden Schritte aufweisen:
Bestimmen einer Ausgangsstellung des Fahrzeugs in Relation zum austauschbaren Lastenträger;
Absenken des höhenverstellbaren Andocksystems auf ein Niveau, das unterhalb der den Andocktunnel des austauschbaren Lastenträger bildenden Elemente liegt;
Ermitteln einer Trajektorie für das Fahrzeug von der Ausgangsstellung zu einer Aufnahmestellung, in der das Andocksystem des Fahrzeugs sich derart unter dem Andocktunnel des austauschbaren Lastenträgers befindet, dass das Andocksystem in den Andocktunnel einfahren kann;
Steuern eines autonomen Betriebs des Fahrzeugs, so dass das Fahrzeug sich entlang der ermittelten Trajektorie von der Ausgangsstellung zu der Aufnahmestellung bewegt.
Bei dem Verfahren kann in dem Schritt des Ermittelns der Trajektorie die Trajektorie so bestimmt werden, dass die Fahrt des Fahrzeugs zumindest beim Unterfahren des austauschbaren Lastenträgers von einer Geradeausfahrt abweicht.
Der austauschbare Lastenträger kann dabei als Wechselbrücke oder Ähnliches ausgestaltet sein, solange ein Aufnehmen durch ein hierfür vorgesehenes Fahrzeug erzielt werden kann. Das Fahrzeug kann mit einem höhenverstellbaren Andocksystem ausgestattet sein, wobei dieses auf einer Niveauregulierung des Fahrzeugs basieren kann, die das Niveau eines Rahmens, an dem das Andocksystem vorgesehen ist, relativ zu einer Fahrbahnoberfläche, regulieren kann. Das Andocksystem kann jede Form annehmen, solange es in den Andocktunnel eingefahren werden kann. Das Andocksystem kann insbesondere Einspurelemente aufweisen, die an dem Rahmen des Fahrzeugs angeordnet sind. Die Einspurelemente können so an dem Fahrzeug angebracht sein, dass diese in den Andocktunnel eingespurt werden können. Das höhenverstellbare Andocksystem kann ein Niveau einnehmen, bei dem das Andocksystem und insbesondere die Einspurelemente des Andocksystems unterhalb der den Andocktunnel des austauschbaren Lastenträger bildenden Elemente liegen. Die den Andocktunnel des austauschbaren Lastenträgers bildenden Elemente können hierbei lateral, nämliche senkrecht zur Längsrichtung des Lastenträgers, voneinander be- abstandete Führungselemente, insbesondere Führungsschienen sein. Der Abstand der Führungsschienen kann dabei so gestaltet sein, dass die vorstehend genannten Einspurelemente zwischen den Führungsschienen des Andocktunnels angeordnet werden können.
Zum Absenken des höhenverstellbaren Andocksystems soll ein Niveau erzielt werden, bei dem die Gesamtheit der Elemente des Andocksystems, insbesondere jedes der Einspurelemente des Andocksystems unterhalb des tiefsten Punkts der Elemente liegen, die den Andocktunnel bilden. Dabei sollen die Einspurelemente insgesamt unterhalb der Führungselemente des Andocktunnels positioniert sein, wenn das höhenverstellbare Andocksystem auf ein entsprechendes Niveau abgesenkt ist.
Bei dem Ermitteln der Trajektorie für das Fahrzeug wird von einer Ausgangsstellung des Fahrzeugs ausgegangen. Die Ausgangsstellung des Fahrzeugs umfasst die Position von mindestens einem Referenzpunkt des Fahrzeugs sowie die Ausrichtung des Fahrzeugs bezüglich einer Referenzrichtung. Die Aufnahmestellung kann die Stellung des Fahrzeugs umfassen, in der dieses unter den austauschbaren Lastenträger positioniert ist. Insbesondere liegt die Aufnahmestellung dann vor, wenn das Andocksystem in den Andocktunnel einfahren kann und insbesondere durch Anheben des höhenverstellbaren Andocksystems die Einspurelemente des Andocksystems zwischen die Führungselemente des Andocktunnels bewegt werden können.
Die Trajektorie für das Fahrzeug von der Ausgangsstellung zu der Aufnahmestellung bezieht sich auf die Bewegung mindestens eines Referenzpunkts des Fahrzeugs, so- dass mithilfe der Trajektorie eine Bewegungssteuerung für das Fahrzeug vorgebbar ist. Bei dem Steuern des autonomen Betriebs des Fahrzeugs werden durch Vorgabe der Trajektorie Elemente des Fahrzeugs automatisiert angesteuert, so dass das Fahrzeug von der Ausgangsstellung zu der Aufnahmestellung bewegt wird. Dabei kann der autonome Betrieb des Fahrzeugs ausschließlich für das Aufnehmen des austauschbaren Lastenträgers eingesetzt werden. Alternativ kann der autonome Betrieb des Fahrzeugs für andere Betriebsweisen, insbesondere einen normalen Betrieb oder ein Umsetzen in einem vorbestimmten Bereich eingesetzt werden.
Bei dem Ermitteln der Trajektorie wird diese so bestimmt, dass die Fahrt des Fahrzeugs zumindest beim Unterfahren des austauschbaren Lastenträgers von der Geradeausfahrt abweicht. Dabei bedeutet die Abweichung von einer Geradeausfahrt, dass ein Lenkwinkel an gelenkten Rädern des Fahrzeugs von 0 Grad abweicht. Insbesondere soll das Abweichen der Geradeausfahrt so verstanden werden, dass eine solche Abweichung des Lenkwinkels von einem Lenkwinkel von 0 Grad vorliegen soll, dass negative Effekte, die bei einem Lenkwinkel von 0 Grad vorliegen, mit einem verringerten Ausmaß oder nicht auftreten. Solche negativen Effekte können beispielsweise ein übermäßiges Spiel in der Mechanik eines Lenkungssystems oder Ähnliches umfassen.
Bei dem Verfahren kann die Fahrt des Fahrzeugs beim Unterfahren des austauschbaren Lastenträgers eine Kurvenfahrt sein. Insbesondere soll ein Lenkwinkel während des Betriebs zum Unterfahren des Fahrzeugs unter den Lastenträger vorliegen, dessen Betrag größer als 0 Grad ist und somit als Kurvenfahrt zu verstehen ist.
Bei dem Verfahren kann die Kurvenfahrt des Fahrzeugs beim Unterfahren des austauschbaren Lastenträgers entweder durchgehend eine Linkskurvenfahrt oder durchgehend eine Rechtskurvenfahrt darstellen. Insbesondere soll während des Unterfahrens des Fahrzeugs unter den austauschbaren Lastenträger ein Wechsel von einer Linkskurvenfahrt zu einer Rechtskurvenfahrt vermieden werden, so dass negative Effekte bei Vorliegen eines Lenkwinkels von 0 Grad vermindert werden können.
Bei dem Verfahren kann die Trajektorie so bestimmt werden, dass bei der Fahrt des Fahrzeugs vor dem Unterfahren des austauschbaren Lastenträgers Anteile der Geradeausfahrt minimiert werden. Insbesondere soll die Fahrt möglichst wenige Anteile mit einem Lenkwinkel von 0 Grad aufweisen, bei dem negative Auswirkungen auf die Genauigkeit auf die Steuerung möglich sind. Ein Wechsel von einer Linkskurvenfahrt zu einer Rechtskurvenfahrt ist dabei unter gewissen Umständen nicht auszuschließen, wobei ein Lenkwinkel von 0 Grad kurzzeitig durchfahren wird. Hierbei soll die Fahrstrecke, mit der der Lenkwinkel von 0 Grad vorliegt, möglichst gering gehalten werden und die Trajektorie entsprechend bestimmt werden. Insbesondere ist beim Anfahren von der Ausgangsstellung des Fahrzeugs zu dem austauschbaren Lastenträger eine Fahrt entlang einer S-Kurve vorstellbar, bei der kurzzeitig ein Lenkwinkel von 0 Grad beim Wechseln von der Linkskurvenfahrt zu der Rechtskurvenfahrt vorliegt. Sofern Geradeausfahrten mit einem Lenkwinkel von 0 Grad aufgrund der Umgebungsbedingungen nicht auszuschließen ist, sind solche Fahrabschnitte hinzunehmen.
Bei dem Verfahren kann die Trajektorie so ermittelt werden, dass die Längsachse des Fahrzeugs und die Längsachse des austauschbaren Lastenträgers bei Erreichen der Aufnahmestellung des Fahrzeugs unter dem austauschbaren Lastenträger im Wesentlichen parallel ausgerichtet sind. In der Situation, in der die Längsachse des Fahrzeugs und die Längsachse des austauschbaren Lastenträgers im Wesentlichen parallel ausgerichtet sind, können nach Erreichen der Aufnahmestellung die Einspurelemente des Andocksystems zwischen die Führungselemente des Andocktunnels eingefahren werden. Aufgrund der Abweichung der Fahrt des Fahrzeugs beim Unterfahren des Lastenträgers von einer Geradeausfahrt soll die Situation, in der die Längsachse des Fahrzeugs und die Längsachse des austauschbaren Lastenträgers parallel ausgerichtet sind, jedoch erst nach vollständigem Unterfahren erreicht werden. Jedoch ist es auch möglich, einen Abschnitt der Fahrt, insbesondere kurz vor dem Erreichen der Aufnahmestellung des Fahrzeugs, mit einer Geradeausfahrt durchzuführen.
Bei dem Verfahren kann die Trajektorie so ermittelt werden, dass vor Erreichen der Aufnahmestellung des Fahrzeugs eine Winkelabweichung zwischen der Längsachse des Fahrzeugs und der Längsachse des austauschbaren Lastenträgers gestattet wird. Dabei kann die Winkelabweichung mit einem Ausmaß gestattet werden, dass das Andocksystem in lateraler Richtung des austauschbaren Lastenträgers zumindest abschnittsweise außerhalb des Andocktunnels gelegen ist. Dabei wird somit während des Unterfahrens des Fahrzeugs unter den austauschbaren Lastenträger gestattet, dass die Einspurelemente des Andocksystems in lateraler Richtung bezüglich der Längsachse des Lastenträgers außerhalb des Andocktunnels und insbesondere außerhalb der Füh- rungselemente des Andocktunnels liegen. Bei Einrichtung eines Niveaus des Andock- systems können die Einspurelemente des Andocksystems ohne Weiteres unter den Führungselementen des Andocktunnels lateral aus dem Bereich des Andocktunnels heraus bewegt werden, ohne dass eine Wechselwirkung zwischen den Elementen des Andocksystems und den Führungselementen des Andocktunnels erfolgt.
Bei dem Verfahren kann in einem weiteren Schritt ermittelt werden, ob das Fahrzeug die Aufnahmestellung erreicht hat. Wenn ermittelt wird, dass das Fahrzeug die Aufnahmestellung erreicht hat, kann das höhenverstellbare Andocksystem angehoben werden, so dass das Andocksystem von unten in den Andocktunnel des austauschbaren Lastenträgers einfährt. Bei der Ermittlung, ob das Fahrzeug die Aufnahmestellung erreicht hat, können verschiedene Mittel verwendet werden. Insbesondere können fahrzeugeigene Sensoren das Erreichen der Aufnahmestellung erfassen und ein entsprechendes Signal zur Verfügung stellen. Ferner ist es möglich, mithilfe von Positionsbestimmungssystemen die Position des Fahrzeugs in Relation zum austauschbaren Lastenträger zu bestimmen und gegebenenfalls zu bestätigen, dass das Fahrzeug die Aufnahmestellung erreicht hat. Ferner sind kameragestützte oder GPS-basierte Systeme möglich, bei denen ermittelt wird, ob das Fahrzeug die Aufnahmestellung erreicht hat.
Wenn ermittelt wird, dass das Fahrzeug die Aufnahmestellung erreicht hat, können die Einspurelemente des Andocksystems ohne Weiteres von unten in den Andocktunnel eintreten, da dieser in der Aufnahmestellung des Fahrzeugs so oberhalb der Einspurelemente gelegen ist, dass die Führungselemente des Andocktunnels in lateraler Richtung außerhalb der Einspurelemente des Andocksystems liegen. Beim Anheben des höhenverstellbaren Andocksystems beispielsweise mithilfe von der Niveauregulierung des Fahrzeugs werden somit die unterhalb des Andocktunnels gelegenen Einspurelemente in dem Bereich zwischen den Führungselementen des Andocktunnels nach oben bewegt. Durch weitergehendes Anheben kann letztendlich der austauschbare Lastenträger von dem Fahrzeug aufgenommen werden. Weitere Maßnahmen zum Verriegeln des Lastenträgers an dem Fahrzeug und dergleichen sind möglich.
Bei dem Verfahren können beim Ermitteln der Trajektorie im Voraus bestimmte Umfeldinformationen einschließlich der Stellung von Stützelementen des austauschbaren Las- tenträgers berücksichtigt werden. Zusätzlich zu möglichen Hindernissen in dem Bereich zwischen dem Fahrzeug an der Ausgangsstellung und dem austauschbaren Lastenträger an der Aufnahmestellung sind die Stützelemente des austauschbaren Lastenträgers zu berücksichtigen. Die Stützelemente des austauschbaren Lastenträgers sind regelmäßig dazu vorgesehen, den Lastenträger mit einem vorbestimmten Niveau an der Fahrbahnfläche abzustützen. Dabei können die Stützelemente eine Stützweite aufweisen, die größer als die Breite des Lastenträgers ist. Die Umfeldinformationen können im Voraus durch Bereitstellung von entsprechenden Daten verfügbar gemacht werden. Alternativ können die Umfeldinformationen durch bildgebende Verfahren oder Ähnliches erfasst und zur Verfügung gestellt werden.
Ein Steuerungssystem für ein Fahrzeug zum Steuern eines autonomen Aufnehmens eines austauschbaren Lastenträgers durch das Fahrzeug ist mit einer Steuerungseinrichtung zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs versehen. Die Steuerungseinrichtung zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs kann kommunikationsfähig mit einer Hauptsteuerungseinrichtung des Fahrzeugs verbunden sein. Ferner ist die Steuerungseinrichtung zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs zum Ausführen des Verfahrens gemäß der vorstehenden Beschreibung eingerichtet. Dabei kann die Hauptsteuerungseinrichtung für die Steuerung und den Betrieb von Antriebselementen des Fahrzeugs vorgesehen sein. Die Steuerungseinrichtung zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs kann dabei an dem Fahrzeug vorgesehen sein. Ferner kann die Steuerungseinrichtung zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs eine externe Systemkomponente aufweisen, die kommunikationsfähig mit der am Fahrzeug vorgesehenen Systemkomponente der Steuerungseinrichtung zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs eingerichtet ist.
Kurzbeschreibunq der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Fahrzeug und einen austauschbaren Lastenträger zum Erläutern des der Erfindung zugrunde liegenden Konzepts; und
Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt. Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
In Fig. 1 ist ein Fahrzeug 1 in einer vorbestimmten Stellung relativ zu einem austauschbaren Lastenträger 2 gezeigt. Dabei ist das Fahrzeug 1 mit einem Andocksystem 3a,
3b, 3c, 3d ausgestattet, das mit einem Andocktunnel 4 des austauschbaren Lastenträgers 2 Zusammenwirken kann, um eine korrekte Ausrichtung des austauschbaren Lastenträgers 2 bei der Aufnahme durch das Fahrzeug 1 zu gewährleisten.
Das Fahrzeug 1 weist als Andocksystem hierzu in der vorliegenden Ausführungsform Einspurrollen 3a, 3b, 3c, 3d auf. Dabei ist ein erstes Paar Einspurrollen 3a, 3b am hinteren Abschnitt des Fahrzeugs 1 vorgesehen, wohingegen ein zweites Paar Einspurrollen 3c, 3d am vorderen Abschnitt des Fahrzeugs 1 vorgesehen ist. Ferner weist das Fahrzeug ein (nicht gezeigtes) System zum Regulieren eines Niveaus eines Rahmens des Fahrzeugs relativ zur Fahrbahnoberfläche auf. Mit diesem System, das als Niveauregulierung ausgestaltet ist, kann das Fahrzeug 1 somit abgesenkt oder angehoben werden. Außerdem weist das Fahrzeug eine fahrzeuggebundene Steuerungseinrichtung 5 zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs und eine Hauptsteuerungseinrichtung 8 auf. Die Steuerungseinrichtung 5 zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs ist dabei kommunikationsfähig mit der Hauptsteuerungseinrichtung 8 des Fahrzeugs verbunden. Die fahrzeuggebundene Steuerungseinrichtung 5 zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs führt ein vorbestimmtes Steuerungsprogramm aus, mit dem mithilfe von zugeführten Informationen ein autonomer Betrieb des Fahrzeugs 1 ermöglicht wird. Diese Informationen umfassen zumindest Angaben zur Position des Fahrzeugs 1 in Relation zu einer Position des austauschbaren Lastenträgers 2. Die fahrzeuggebundene Steuerungseinrichtung 5 zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs 1 kommuniziert ferner mit einer externen Steuerungseinrichtung 6 zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs, die außerhalb des Fahrzeugs 1 angeordnet ist. Von der externen Steuerungseinrichtung 6 zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs können Steuerbefehle an die fahrzeuggebundene Steuerungseinrichtung 5 zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs 1 abgegeben werden. Der austauschbare Lastenträger ist in Fig. 1 in einer abgestellten Situation dargestellt. Der austauschbare Lastenträger 2 weist hierzu Stützelemente 9 auf, mit denen der austauschbare Lastenträger 2 mit einem vorbestimmten Abstand zur Fahrbahnoberfläche abgestützt wird. Die Stützelemente 9 kragen dabei über die maximale Breite des austauschbaren Lastenträgers 2 hinaus. Somit ist die Stützbreite der Stützelemente 9 breiter als die eigentliche Breite des austauschbaren Lastenträgers 2 ausgestaltet.
Der austauschbare Lastenträger 2 weist ferner einen Andocktunnel 4 auf. Der Andocktunnel 4 weist in der vorliegenden Ausführungsform zwei Führungselemente 4a, 4b auf, die in Längsrichtung des austauschbaren Lastenträgers 2 parallel beabstandet sind. Die Führungselemente 4a, 4b des Andocktunnels 4 sind als Führungsschienen ausgebildet, die symmetrisch von einer Längsachse L2 des Lastenträgers 2 beabstandet sind. Die Führungsschienen sind an einer unteren Fläche des austauschbaren Lastenträgers 2 angebracht und der Andocktunnel 4 ist somit nach unten offen.
In der in Fig. 1 gezeigten Situation ragen somit die den Andocktunnel 4 bildenden Führungsschienen nach unten von der unteren Fläche des austauschbaren Lastenträgers 2 vor, sodass sich zwischen der Fahrbahnfläche, an der der austauschbare Lastenträger 2 abgestützt ist, und den tiefsten Abschnitten der den Andocktunnel 4 bildenden Führungsschienen ein vorbestimmter Abstand ergibt.
Im Folgenden wird das Verfahren zum autonomen Aufnehmen eines austauschbaren Lastenträgers anhand des schematischen Ablaufdiagramms von Fig. 2 erläutert. Das Verfahren zum autonomen Aufnehmen des austauschbaren Lastenträgers wird in der fahrzeuggebundenen Steuerungseinrichtung 5 zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs ausgeführt. Dabei erzeugt die fahrzeuggebundene Steuerungseinrichtung 5 zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs Steuersignale, die an die Hauptsteuerungseinrichtung 8 des Fahrzeugs 1 weitergegeben werden, so dass das Fahrzeug 1 gemäß den berechneten Vorgaben gesteuert wird. In dem in Fig. 1 gezeigten Verfahren wird bei Start eine Anweisung an die fahrzeuggebundene Steuerungseinrichtung 5 zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs abgegeben, das autonome Aufnehmen des austauschbaren Lastenträgers 2 einzuleiten. Nach dem START wird in Schritt S1 wird die Ausgangsstellung des Fahrzeugs 1 bestimmt. Dazu wird in der vorliegenden Ausführungsform ein GPS-basiertes System verwendet, mit dem die Ausgangsstellung des Fahrzeugs 1 relativ zu einem Referenzkoordinatensystem bestimmt werden kann. Die Ausgangsstellung, die im Schritt S1 bestimmt wird, umfasst ferner die relative Position und Ausrichtung des Fahrzeugs 1 bezüglich der Position des austauschbaren Lastenträgers 2. Die Position des austauschbaren Lastenträgers 2 wird in der vorliegenden Ausführungsform aus Informationen ermittelt, die in einem Speichersystem im Voraus abgelegt werden. Diese Informationen können sich aus einem vorhergehenden Abstellvorgang des austauschbaren Lastenträgers 2 ergeben. Alternativ kann auch für den austauschbaren Lastenträger 2 das GPS- basierte System verwendet werden, wobei hierzu besondere Vorkehrungen erforderlich sind.
In Schritt S2 wird durch die Niveauregulierung des Fahrzeugs 1 das Niveau des Andocksystems, insbesondere der Einspurrollen 3a, 3b, 3c, 3d abgesenkt. Dabei wird die Absenkung derart vorgenommen, dass die oberen Abschnitte des Andocksystems sich auf einem Niveau relativ zur Fahrbahnoberfläche befinden, das niedriger als das Niveau der untersten Abschnitte der den Andocktunnel 4 bildenden Führungselemente 4a, 4b des austauschbaren Lastenträgers 2 relativ zur Fahrbahnoberfläche ist. Hierzu sind entsprechende Erfassungseinrichtungen vorgesehen. Insbesondere werden Sensorsysteme zur Bestimmung des Niveaus des Andocksystems eingesetzt, die an der Niveauregulierung des Fahrzeugs 1 vorhanden sind.
In Schritt S3 wird eine Trajektorie (T) ermittelt, die ihren Ausgangspunkt an einem vorbestimmten Referenzpunkt (P) des Fahrzeugs hat. Der Endpunkt (P1 ) der in Schritt S3 ermittelten Trajektorie (T) befindet sich an einer Position, bei der das Fahrzeug 1 sich unterhalb des austauschbaren Lastenträgers 2 derart befindet, dass das Fahrzeug 1 den austauschbaren Lastenträger 2 aufnehmen kann. In dieser Situation entspricht die Referenzposition (P) der Endposition (P1 ). Bei dem Ermitteln der Trajektorie (T) in Schritt S3 wird neben dem Referenzpunkt (P) am Fahrzeug auch die räumliche Ausrichtung des Fahrzeugs 1 , insbesondere ein Ausrichtungswinkel bezüglich des Referenzkoordinatensystems berücksichtigt. Erfindungsgemäß wird die Trajektorie T so bestimmt, dass das Fahrzeug 1 ausgehend von der Ausgangsstellung zu einer Aufnahmestellung bewegt werden kann, wobei die Aufnahmestellung diejenige Stellung des Fahrzeugs 1 ist, in der die das Andocksystem bildenden Einspurrollen 3a, 3b, 3c, 3d sich unterhalb des Andocktunnels 4 befinden. Ferner sind in der Aufnahmestellung des Fahrzeugs 1 die Längsachse L1 des Fahrzeugs und die Längsachse L2 des austauschbaren Lastenträgers im Wesentlichen deckungsgleich. In Schritt S4 wird das Fahrzeug 1 so gesteuert, dass es sich entlang der ermittelten Trajektorie T von der Ausgangsstellung zu der Aufnahmestellung bewegt. Danach endet das Verfahren bei ENDE.
In diesem Zustand, in dem das Fahrzeug 1 die Aufnahmestellung erreicht hat, kann das Fahrzeug 1 über die Niveauregulierung angehoben werden, so dass die das Andocksystem bildenden Einspurrollen 3a, 3b, 3c, 3d in den Andocktunnel 4 zwischen die Führungsschienen eintreten können. Zusätzlich kann das Fahrzeug 1 in der Aufnahmestellung weiter über die Niveauregulierung angehoben werden, so dass das Aufnehmen des austauschbaren Lastenträgers 2 abgeschlossen werden kann.
In der vorliegenden Ausführungsform gilt besonderes Augenmerk der Ermittlung der Trajektorie T zur Bewegung des Fahrzeugs 1 von der Ausgangsstellung zu der Aufnahmestellung. Üblicherweise wird beim Aufnehmen eines austauschbaren Lastenträgers 2 mit der in Fig. 1 gezeigten Ausgestaltung das Fahrzeug 1 in Längsrichtung ausgerichtet vor den austauschbaren Lastenträger 2 gefahren wird und wird dann das Andocksystem in einer Geradeausfahrt rückwärts in den Andocktunnel 4 eingespurt. Dagegen wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine vollkommen davon abweichende Trajektorie T verwendet. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Trajektorie T vom Referenzpunkt P des Fahrzeugs ausgehend mit einer gestrichelten Linie dargestellt. Die gestrichelte Linie stellt somit den Verlauf der Bewegung des Fahrzeugs am Referenzpunkt P dar. Diese Trajektorie T ist durchgehend gekrümmt, was bedeutet, dass die Fahrt des Fahrzeugs 1 von der Ausgangsstellung zu der Aufnahmestellung durchgehend eine Kurvenfahrt darstellt. Dabei ist zu beachten, dass bei der vorliegenden Erfindung die Trajektorie T so ermittelt wird, dass die das Andocksystem bildenden Einspurrollen 3a, 3b, 3c, 3d während der Fahrt des Fahrzeugs 1 von der Ausgangsstellung zu der Aufnahmestellung die Führungsschienen des Andocktunnels 4 schneiden. Hierzu wird in Schritt S2 das Fahrzeug 1 und somit das Andocksystem so weit abgesenkt, dass eine Wechselwirkung zwischen den das Andocksystem bildenden Einspurrollen und den den Andocktunnel 4 bildenden Führungsschienen nicht erfolgt.
Bei dem Ermitteln der Trajektorie T wird ferner die Ausgestaltung von Stützelementen 9 an dem austauschbaren Lastenträger 2 berücksichtigt. Die Stützelemente 9 kragen, wie bereits oben erläutert wurde, in lateraler Richtung aus dem austauschbaren Lastenträger 2 aus, so dass die Stützbreite der Stützelemente 9 breiter ist als die Breite des eigentlichen austauschbaren Lastenträgers 2. Diese Konfiguration ermöglicht die Kurvenfahrt des Fahrzeugs 1 beim Aufnehmen des austauschbaren Lastenträgers auch während eines Abschnitts der Fahrt, in dem das Fahrzeug 1 sich unter dem austauschbaren Lastenträger 2 befindet.
Im Folgenden werden die Vorteile der vorliegenden Erfindung erläutert. Bei Fahrzeugen, die mit einer Steuerungseinrichtung zum autonomen Betrieb ausgestattet sind, werden Aktuatoren des Fahrzeugs durch die Steuerungseinrichtung angesteuert. Durch die Erfassung der Bewegungsdynamik des Fahrzeugs wird insbesondere eine Regelung des Lenkwinkels vorgenommen, so dass das Fahrzeug entlang der vorbestimmten Trajektorie bewegt wird.
Bei Fahrzeugen, die mit lenkbaren Rädern versehen sind, ergibt sich regelmäßig ein Spiel in den mechanischen Übertragungselementen zwischen einem Aktuator des Lenkungssystems und den lenkbaren Rädern. Dieses Spiel ist bei einem Lenkwinkel von 0 Grad, das heißt bei einer Geradeausfahrt, am größten. Somit ist insbesondere bei einer Geradeausfahrt die Regelung des Lenkwinkels besonders schwierig und unter Umständen sind deutliche Regelabweichungen unvermeidbar. Da insbesondere beim geradlinigen Einspuren des Fahrzeugs 1 unter den austauschbaren Lastenträger 2 eine äußerst genaue Geradeausfahrt eingehalten werden muss, ist das Problem der Regelungsabweichungen bei der bisherigen Vorgehensweise besonders relevant.
Während einer Kurvenfahrt weicht jedoch der Lenkwinkel von 0 Grad ab und ist dann aufgrund der wirkenden Kräfte das Spiel zwischen den lenkbaren Rädern und dem Aktuator des Lenkungssystems minimal. Zusätzlich ist die Regelung während einer Kur- venfahrt aufgrund der regelungstechnischen Zusammenhänge hinsichtlich der Rückkopplung von Abweichungen genauer als bei einer Geradeausfahrt.
Somit verfolgt die vorliegende Erfindung das Konzept, das Fahrzeug 1 nicht in einer Geradeausfahrt unter den austauschbaren Lastenträger 2 einzufahren, sondern hierzu eine Kurvenfahrt zu verwenden. Zu diesem Zweck umfasst das Verfahren das Absenken des höhenverstellbaren Andocksystems des Fahrzeugs 1 , so dass die Einspurrollen, die das Andocksystem des Fahrzeugs bilden, unter den Führungsschienen, die den Andocktunnel 4 bilden, hindurch bewegt werden können.
In dieser Ausführungsform wird insbesondere die Fahrt des Fahrzeugs 1 berücksichtigt, wenn das Fahrzeug 1 sich unterhalb des austauschbaren Lastenträgers 2 befindet. Bei dieser Ausführungsform wird somit während der gesamten Fahrt des Fahrzeugs 1 unterhalb des austauschbaren Lastenträgers 2 eine Kurvenfahrt des Fahrzeugs bewirkt.
In einer abgewandelten Ausführungsform ist zumindest in einem Abschnitt, der im Bereich kurz vor dem Erreichen der Aufnahmeposition liegt, eine Geradeausfahrt vorgesehen, da dann das Fahrzeug 1 mit ausreichender Genauigkeit unter dem austauschbaren Lastenträger 2 positioniert ist.
Ferner wird in der vorliegenden Ausführungsform das Fahrzeug 1 auch außerhalb des austauschbaren Lastenträgers 2 in einer Kurvenfahrt gesteuert und wird die Trajektorie entsprechend ausgewählt. In Abhängigkeit von der Ausgangsstellung des Fahrzeugs 1 relativ zur Stellung des austauschbaren Lastenträgers 2 kann es erforderlich sein, die Trajektorie T so zu ermitteln, dass eine S-Kurve von dem Fahrzeug durchlaufen wird. In diesem Fall wird somit von einer Rückwärtsfahrt mit einer Linkskurve begonnen und wird sodann über den Eingriff in den Lenkwinkel auf eine Rechtskurve übergegangen oder es wird mit einer Linkskurve begonnen und sodann über den Eingriff in den Lenkwinkel auf eine Rechtskurve übergegangen. Dabei wird der Lenkwinkel von 0 Grad durchfahren. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform soll die Trajektorie T somit so bestimmt werden, dass die Anteile einer Geradeausfahrt, insbesondere im Bereich eines Lenkwinkels von 0 Grad, minimiert sind. Somit lässt sich insgesamt die autonome Steuerung des Fahrzeugs 1 optimieren. In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden Einspurrollen für das Andocksystem verwendet und sind Führungsschienen an dem Andocktunnel 4 vorgesehen. In einer abgewandelten Ausführungsform werden anstelle der Einspurrollen Leitbleche verwendet.
In einer abgewandelten Ausführungsform können Sensorsysteme vorgesehen sein, die das Erreichen der Aufnahmeposition des Fahrzeugs 1 unter dem austauschbaren Lastenträger 2 erfassen können. Diese Sensorsysteme können bildgebende Sensoren, Lasersensoren, oder andere Sensoren sowie ein GPS-basiertes System umfassen. Wenn erfasst wird, dass die Aufnahmeposition des Fahrzeugs 1 erreicht ist, wird in der vorliegenden Ausführungsform durch die Niveauregulierung des Fahrzeugs 1 das höhenverstellbare Andocksystem angehoben, so dass der Aufnahmevorgang automatisiert abgeschlossen werden kann.
Bezugszeichen
1 Fahrzeug
2 Lastenträger
3a, 3b, 3c, 3d Andocksystem
4 Andocktunnel
4a, 4b Führungselemente
5 (fahrzeuggebundene) Steuerungseinrichtung
6 (externe) Steuerungseinrichtung
7 Stützelemente
8 Hauptsteuerungseinrichtung des Fahrzeugs
T T rajektorie
L1 Längsachse des Fahrzeugs
L2 Längsachse des Lastenträgers
P Referenzpunkt
P1 Endpunkt
51 Bestimmen der Ausgangsstellung
52 Absenken des höhenverstellbaren Andocksystems
53 Ermitteln einer Trajektorie
54 Steuern eines autonomen Betriebs
55 Ermitteln, ob die Aufnahmestellung erreicht ist
56 Anheben des höhenverstellbaren Andocksystems

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum autonomen Aufnehmen eines austauschbaren Lastenträgers (2) mit einem Fahrzeug (1 ), das mit einem höhenverstellbaren Andocksystem (3a, 3b, 3c, 3d) zum Andocken in einem Andocktunnel (4) des austauschbaren Lastenträgers (2) ausgestattet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
(51 ) Bestimmen einer Ausgangsstellung des Fahrzeugs (1 ) in Relation zum austauschbaren Lastenträger (2);
(52) Absenken des höhenverstellbaren Andocksystems (3a, 3b, 3c, 3d) auf ein Niveau, das unterhalb der den Andocktunnel (4) des austauschbaren Lastenträgers (2) bildenden Elemente liegt;
(53) Ermitteln einer Trajektorie (T) für das Fahrzeug von der Ausgangsstellung zu einer Aufnahmestellung, in der das Andocksystem (3a, 3b, 3c, 3d) des Fahrzeugs (1) sich derart unter dem Andocktunnel (4) des austauschbaren Lastenträgers (2) befindet, dass das Andocksystem in den Andocktunnel einfahren kann;
(54) Steuern eines autonomen Betriebs des Fahrzeugs (1 ), so dass das Fahrzeug (1 ) sich entlang der ermittelten Trajektorie (T) von der Ausgangsstellung zu der Aufnahmestellung bewegt; wobei in dem Schritt (S3) des Ermittelns der Trajektorie (T) die Trajektorie (T) so bestimmt wird, dass die Fahrt des Fahrzeugs (1) zumindest beim Unterfahren des austauschbaren Lastenträgers (2) von einer Geradeausfahrt abweicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrt des Fahrzeugs (1 ) beim Unterfahren des austauschbaren Lastenträgers (2) eine Kurvenfahrt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenfahrt des Fahrzeugs (1 ) beim Unterfahren des austauschbaren Lastenträgers (2) entweder durchgehend eine Linkskurvenfahrt oder durchgehend eine Rechtskurvenfahrt darstellt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt (S3) des Ermittelns der Trajektorie (T) die Trajektorie (T) so bestimmt wird, dass bei der Fahrt des Fahrzeugs (1 ) vor dem Unterfahren des austauschbaren Lastenträgers (2) Anteile der Geradeausfahrt minimiert werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt (S3) des Ermittelns der Trajektorie die Trajektorie (T) so ermittelt wird, dass die Längsachse (L1 ) des Fahrzeugs (1 ) und die Längsachse (L2) des austauschbare Lastenträger (2) bei Erreichen der Aufnahmestellung des Fahrzeugs (1 ) unter dem austauschbaren Lastenträger (2) im Wesentlichen parallel ausgerichtet sind,
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt (S3) des Ermittelns der Trajektorie die Trajektorie (T) so ermittelt wird, dass vor Erreichen der Aufnahmestellung des Fahrzeugs (1 ) eine Winkelabweichung zwischen der Längsachse (L1 ) des Fahrzeugs (1 ) und der Längsachse (L2) des austauschbaren Lastenträgers (2) gestattet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelabweichung mit einem Ausmaß gestattet wird, dass das Andocksystem (3a, 3b, 3c, 3d) in lateraler Richtung bezüglich der Längsachse (L2) des austauschbaren Lastenträgers (2) zumindest abschnittweise außerhalb des Andocktunnels (4) liegt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
(55) Ermitteln, ob das Fahrzeug (1 ) die Aufnahmestellung erreicht hat, und
(56) wenn ermittelt wird, dass das Fahrzeug (1 ) die Aufnahmestellung erreicht hat, Anheben des höhenverstellbaren Andocksystems (3a, 3b, 3c, 3d), so dass das Andocksystem von unten in den Andocktunnel (4) des austauschbaren Lastenträgers (2) einfährt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt (S3) des Ermittelns der Trajektorie (T) im Voraus bestimmte Umfeldinformationen einschließlich der Stellung von Stützelementen (7) des austauschbaren Lastenträgers (2) berücksichtigt werden.
10. Steuerungssystem für ein Fahrzeug (1 ) zum Steuern eines autonomen Aufnehmens eines austauschbaren Lastenträgers (2) durch das Fahrzeug (1 ) mit einer Steuerungseinrichtung (5, 6) zum autonomen Betrieb des Fahrzeugs (1 ), die kommunikationsfähig mit einer Hauptsteuerungseinrichtung (8) des Fahrzeugs (1) verbunden ist und zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 -9 eingerichtet ist.
PCT/EP2019/063577 2018-06-26 2019-05-27 Verfahren zum autonomen aufnehmen eines austauschbaren lastenträgers WO2020001887A1 (de)

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