WO2020156816A1 - Verfahren und mobile transportvorrichtung zum transportieren mindestens eines transportgutes - Google Patents

Verfahren und mobile transportvorrichtung zum transportieren mindestens eines transportgutes Download PDF

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WO2020156816A1
WO2020156816A1 PCT/EP2020/050944 EP2020050944W WO2020156816A1 WO 2020156816 A1 WO2020156816 A1 WO 2020156816A1 EP 2020050944 W EP2020050944 W EP 2020050944W WO 2020156816 A1 WO2020156816 A1 WO 2020156816A1
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transport platform
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contact force
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PCT/EP2020/050944
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Rolf Kunzler
Arne Gailus
Henning Sebastian Vogt
Kay Koppenhagen
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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    • B60G2800/00—Indexing codes relating to the type of movement or to the condition of the vehicle and to the end result to be achieved by the control action
    • B60G2800/01—Attitude or posture control
    • B60G2800/019—Inclination due to load distribution or road gradient

Definitions

  • Method and mobile transport device for transporting at least one
  • the invention relates to a method and a mobile transport device for transporting at least one item to be transported.
  • micromobiles are a promising option for future transport tasks, especially in urban areas. It may be necessary in this case for the transport goods transported with the aid of such a mobile transport device to experience as little lateral acceleration as possible during a transport.
  • DE 10 2016 222 800 A1 discloses a compensation device and a method for vehicles for compensating a travel movement of the vehicle, the
  • Compensation device has a detection unit for detecting at least the direction or the acceleration of the driving movement, an evaluation unit for evaluating the detected driving movement, and an adjusting unit for positioning a regulating unit relative to the evaluated driving movement.
  • Compensating a lateral acceleration of a transport good transported by means of a mobile transport device is currently only unsatisfactorily solved.
  • the invention is based on the object of providing a method and a mobile transport device for transporting at least one item to be transported, in which one
  • Lateral acceleration of the transported goods can be compensated for in an improved manner.
  • a method for transporting at least one transport good comprising the steps: arranging the at least one transport good on a transport platform of a mobile transport device, detecting one position-resolved reference contact force of the at least one transport good arranged on the transport platform by means of at least two force sensors in an idle state of the transport device, regulating an inclination of the transport platform by means of actuators, wherein during the transport a position-resolved actual contact force of the at least one transport good arranged on the transport platform by means of the at least two
  • a mobile transport device for transporting at least one
  • Transport goods created comprising a transport platform, a means of transport to
  • At least two force sensors arranged on the transport platform for detecting a position-resolved contact force of at least one transport good arranged on the transport platform, an actuator system for setting an inclination of the transport platform, and a controller, the control being designed in such a way, the inclination of the transport platform by means of the Regulate actuators and at least as one
  • Control criterion a deviation between a position resolved during the
  • the advantage of the invention is that a transport item of any configuration with a compensated transverse acceleration, that is to say a compensated acceleration acting transversely or parallel to a surface of the transport platform, can be transported since the proposed control mechanism provides a mass distribution of the at least one transport item considered.
  • this can also take into account a change in the mass distribution during transport, for example due to a shift in the center of gravity of an unstable transport good
  • a torque occurring on the transport goods during acceleration of the mobile transport device while cornering and a resultant shift in mass or weight on the transport platform can be taken into account.
  • Such a shift in weight has, for example, a greater effect in the case of an extended object with a center of gravity far away from the transport platform, such as a standard lamp or a ceiling washer, than in the case of a transport item which is more compact in terms of expansion and weight distribution, such as for example a beverage can.
  • Mobile transport device this can be taken into account when regulating the inclination of the transport platform. Transport of transported goods can thereby be improved, in particular more securely.
  • the transport platform in particular has an essentially flat surface on which the at least one item to be transported can be arranged and transported.
  • the at least one item to be transported can be transported on the transport platform without further attachment or fixation.
  • the transport platform has a surface adapted to a shape of a transport good to be transported, for example if the transport good cannot be arranged on a flat surface without further ado.
  • additional fastening means and / or braking or fixing devices are formed on the transport platform, such as rails, clamps and / or rubber knobs etc.
  • Transport goods are goods to be transported in particular, such as boxes, containers or boxes in which goods are packed.
  • a transport good does not have to be packed, but can also be packed on the transport platform without packaging
  • the mobile transport device can therefore in principle also be used to transport one or more people.
  • a force sensor is designed in particular as a piezo force transducer or resistive force transducer. Other force sensors can also be used, such as
  • Spring body force transducers the deformation of which is detected by means of strain gauges or capacitive sensors.
  • the sensitivity of the force sensors is in particular matched to the respective specific application scenario, that is to say to the masses or the weight forces that occur of the goods to be transported. Riot forces detected by the force sensor are made available to the control as a riot force signal.
  • the mobile transport device is in particular able to drive automatically.
  • the mobile transport device comprises, in particular, a sensor system, for example a camera, a radar sensor, a lidar sensor and / or an ultrasonic sensor, which detects an environment of the mobile transport device, and an evaluation device which is carried out by the Sensor technology evaluates sensor data and feeds it, for example, to a controller which controls the means of transport in order to transport a transport item arranged on the transport platform.
  • a controller which controls the means of transport in order to transport a transport item arranged on the transport platform.
  • it can furthermore have at least one acceleration sensor and / or a navigation or one
  • the means of transport of the mobile transport device can comprise wheels, for example.
  • the means of transport can also comprise chains or legs with which locomotion is possible.
  • four contact points can be provided on the floor, at least one wheel being arranged at each of the contact points.
  • the inclination in particular denotes the angle of inclination of a surface of the transport platform with respect to a horizon.
  • the inclination is therefore zero when the surface of the transport platform is aligned horizontally. Since the surface of the transport platform has in particular two degrees of freedom of inclination with respect to the inclination (e.g. in an x direction and a y direction in Cartesian coordinates), the inclination is by specifying two degrees of freedom of inclination with respect to the inclination (e.g. in an x direction and a y direction in Cartesian coordinates), the inclination is by specifying two
  • the actuator system includes in particular actuators which can change the inclination of the transport platform.
  • the actuators are in particular connected to the means of transport in such a way that a distance between the transport platform and the means of transport can be changed at different positions and thereby an inclination of the
  • Transport platform can be changed relative to a horizon.
  • the actuators can work electrically, pneumatically and / or hydraulically. If the transport platform has a square or rectangular shape, for example, it can be provided that one actuator is arranged at one of the corners, so that the inclination can be changed in two degrees of freedom by controlling the four actuators.
  • the actuator system is regulated in such a way that the deviation between the
  • control concept is repeatedly oriented at each point in time to the respective force sensor with the greatest deviation in terms of amount between the reference riot force and the actual riot force. This means that the transport platform is inclined or lowered or raised in the correct direction in the direction in which the largest
  • Deviation from the reference riot force can be determined.
  • Weightings or mean values of the individual force sensors are taken into account.
  • a further plate to be mounted on the transport platform above the force sensors. In this way, mechanical force distribution or averaging can be achieved via the force sensors.
  • Other control criteria can also be taken into account, such as, for example, a detected or estimated acceleration of the transport platform or an anticipated distance of the mobile transport device, for example in order to set an incline in advance, for example in order to tip a transport item over an incline of the transport platform before cornering and thereby thereby to anticipatively compensate for torque acting at a center of gravity of the goods being transported.
  • the inclination is then regulated on the basis of average values of the respective contact forces.
  • regulation can also be carried out on the basis of the transport goods with the greatest contact force or on the basis of the most unstable transport goods and / or a center of gravity of the transport goods.
  • the controller can be designed as a combination of hardware and software, for example as program code, which is executed on a microcontroller or microprocessor.
  • the position-resolved reference contact force and the actual contact force are detected by means of force sensors which are arranged in the form of a matrix at regular intervals on or on the transport platform.
  • the reference contact force and the actual contact force can be determined for positions which are arranged at regular intervals from one another on the transport platform.
  • it can be provided to define an x-direction and a y-direction on the transport platform and to arrange the force sensors at regular intervals along these directions, so that a matrix-like grid is created.
  • the contact forces can then be represented as a function of these directions, that is to say in the example given by specifying x and y coordinates. If the actuators can be controlled with reference to these directions, the inclination can be regulated particularly easily.
  • the at least two force sensors are arranged in the form of a matrix at regular intervals on or on the transport platform.
  • a reference run is carried out, an acceleration being estimated and / or detected by means of at least one acceleration sensor during the reference run, and wherein by means of the at least two force sensors during the reference run a position-resolved reference contact force is detected, and wherein from the estimated and / or detected acceleration and the
  • position-resolved reference riot force a focus of at least one
  • Transport goods is estimated, and the inclination of the transport platform is regulated additionally or alternatively on the basis of the estimated center of gravity.
  • a center of gravity of a transport good can be estimated by means of the reference run carried out.
  • the reference run in particular a predetermined, that is to say known, distance is traveled, on which the at least one item to be transported experiences accelerations, which are caused, for example, by starting, braking or cornering.
  • the accelerations occurring here are determined by means of the at least one
  • Acceleration sensor in particular time-resolved, recorded or estimated on the basis of the known trajectory of the route.
  • a position-resolved contact force of the at least one transport good on the transport platform is detected by means of the at least two force sensors.
  • center of gravity of the at least one transport good relative to the transport platform can experience a torque that leads to a shift in weight on the
  • Transport platform leads. This shift in weight is detected by means of the force sensors.
  • the greater such a displacement with the same acceleration the greater the distance of the center of gravity from the surface of the transport platform.
  • the greater the distance of the center of gravity from the surface of the transport platform the more unstable the at least one item to be transported becomes during transportation or when accelerating and in
  • the shift in weight of the transported goods from a center of gravity can be determined or calculated, for example, by means of simulations for a large number of transported goods with different focuses. However, it can additionally or alternatively be provided to determine the dependency experimentally, for example with the aid of a large number of test bodies with different centers of gravity. The results of the
  • Simulation (s) and / or the experiments can, for example, in a storage device be stored in the controller and used by interpolation and / or extrapolation to estimate a center of gravity for a transport good.
  • an estimated center of gravity and a weight or a mass of a transport good are known, it can in particular be calculated which forces or lateral accelerations would act on the center of gravity or the transport good during a given cornering (or braking or approach), in the event that an inclination of the transport platform is not changed. Furthermore, it can be calculated which inclination the transport platform should have so that the calculated transverse accelerations do not occur. An inclination calculated in this way could then be set directly on the transport platform. Alternatively, the inclination can be increased continuously while the currently acting lateral acceleration is continuously being calculated. The inclination is then controlled in advance so that the calculated lateral acceleration is minimized. This is advantageous because, based on a previously known route, for example cornering, the inclination can be controlled or regulated accordingly. Lateral acceleration can thus be minimized or compensated better.
  • parameters of a transport journey are also adapted on the basis of the specific center of gravity of the at least one transport good. For example, an overall journey can be carried out at a reduced speed or reduced
  • Acceleration (s) are carried out when the center of gravity of the at least one transport good is at a large distance from the surface of the transport platform.
  • control is further configured to control the transport means in such a way that, after the at least one transport good has been arranged on the transport platform
  • Reference run is carried out, and to estimate an acceleration of the transport platform during the reference run and from a detected during the reference run
  • the mobile transport device comprises at least one acceleration sensor for detecting an acceleration of the transport platform
  • the controller furthermore is designed to additionally or alternatively estimate the center of gravity of the at least one transport good on the basis of an acceleration of the transport platform detected by the acceleration sensor during the reference run.
  • two parallel control structures are used to control the inclination, one of the control structures being
  • Control criterion minimizes a deviation between the position-resolved actual contact force and the position-resolved reference contact force by changing the inclination with respect to one of two degrees of inclination freedom, and wherein the other control structure than
  • the control criterion minimizes the deviation between the position-resolved actual contact force and the position-resolved reference contact force by changing the inclination with respect to another of the two degrees of inclination freedom.
  • the two degrees of freedom of inclination correspond to the directions of a matrix defined by an arrangement of the force sensors on the transport platform, so that the detected contact forces and the degrees of freedom of inclination have the same coordinate system as the reference system. If the degrees of inclination degrees of freedom are designated, for example, with an x direction and a y direction, then the control structures can be designed separately for the x direction and the y direction.
  • control is further configured to use two parallel control structures for controlling the inclination, one of the control structures being a control criterion
  • Deviation between the position-resolved actual contact force and the position-resolved reference contact force by changing the inclination with respect to one of two
  • Incline degrees of freedom minimized, and wherein the other control structure as a control criterion minimizes the deviation between the position-resolved actual contact force and the position-resolved reference contact force by changing the inclination with respect to another of the two inclination degrees of freedom.
  • an inclination of the transport platform is detected by means of an inclination sensor and corrected by means of the actuators.
  • a surface of the transport platform can be brought at least on average into a horizontal position, so that the position-resolved reference contact force is not falsified by an already existing inclination.
  • the inclination sensor can be designed, for example, in the form of at least one gyroscope, with which an inclination of the transport platform can be determined can.
  • other types of inclination sensors can also be used, for example microelectromechanical systems or sensors that work with the aid of a liquid level.
  • the mobile transport device provision is accordingly made for the mobile transport device to include an inclination sensor for detecting an inclination of the transport platform, the controller also being designed such that, before the reference riot force is detected, the actuator system is based on a detected inclination of the
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of the mobile
  • Fig. 2 is a schematic flow diagram of an embodiment of the method for
  • Fig. 3 is a schematic representation of an exemplary embodiment of a
  • Control structure for controlling an inclination of the transport platform.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of the mobile
  • Transport device 1 in a plan view, a side view and in the form of a
  • the mobile transport device 1 comprises a transport platform 2 on which force sensors 3 are arranged at regular intervals in the form of a two-dimensional matrix
  • Transport means 4 which comprises four wheels 5 (only two of which are visible in the illustration).
  • the transport means 4 further comprises associated drive devices (not shown), such as electric motors, and an energy store (not shown).
  • the mobile transport device further comprises an actuator system 6 which has four electrical ones
  • Linear motors 7 comprises (only two of which are visible in the illustration), and one
  • the mobile transport device 1 further comprises a sensor system (not shown) for detecting an environment of the mobile transport device 1 and an evaluation device (not shown) for evaluating the environment data recorded by the sensor system.
  • a sensor system for detecting an environment of the mobile transport device 1
  • an evaluation device for evaluating the environment data recorded by the sensor system.
  • Transport means 4 automated on the basis of the evaluated environment data
  • Control 8 can be controlled so that it can automatically drive from a starting point to a destination and for this purpose independently travels a distance.
  • the force sensors 3, on which the transport good 10 rests each detect a contact force 20, 21 acting there. Before the transport good 10 comes off the mobile
  • Transport device 1 is transported to a destination, a position-resolved reference contact force 20 of the transported goods 10 is in a rest state by means of
  • the goods to be transported 10 are then transported to the destination by actuating the transport means 4 or the individual wheels 5.
  • an actual contact force 21 of the goods to be transported 10 is recorded continuously, that is to say repeatedly at regular intervals or continuously, by means of the force sensors 3.
  • the controller 8 forms a deviation or a difference from the reference contact force 20 and the actual contact force 21.
  • the controller 8 regulates distances 11 of the transport platform 2 from the floor 12 at the respective corners, as a result of which angles of inclination with respect to a rotation axis 30 in the x direction and a rotation axis 31 in the y direction can be changed, so that overall, an inclination of the transport platform 2 can be changed or regulated in two degrees of inclination 32, 33.
  • the regulation is carried out by regulating a deflection 15 of the actuators 6 or the linear motors 7 at the respective corners of the transport platform 2.
  • the control criterion here is to minimize the deviation or the difference between the reference contact force 20 and the actual contact force 21.
  • the transport goods 10 arranged on the transport platform 2 can be transported without lateral acceleration, that is to say parallel to the surface
  • controller 8 is further configured such that
  • Transport goods 10 is carried out on the transport platform 2, and to estimate an acceleration of the transport platform 2 during the reference travel and to estimate a center of gravity 13 of the at least one transport good 10 from a position-resolved reference contact force 20 detected during the reference travel and the estimated acceleration.
  • the controller 8 then regulates the inclination of the transport platform 2 additionally or alternatively on the basis of the estimated center of gravity 13.
  • the mobile transport device 1 can have an acceleration sensor 9 for detecting an acceleration 22 of the transport platform 2.
  • the controller 8 is then designed in such a way that the center of gravity 13 of the at least one transport good 10 is additionally or alternatively based on a during the reference run by means of the
  • Acceleration sensor 9 detects acceleration 22 of transport platform 2
  • the mobile transport device 1 has a
  • Inclination sensor 14 for detecting an inclination 23 of the transport platform 2 with respect to a horizon.
  • the controller 8 is then further configured to control the actuator 6 or the linear motors 7 on the basis of the detected inclination 23 of the transport platform 2 prior to the detection of the reference contact force 20, so that the detected inclination 23 of the
  • Transport platform 2 is corrected and the transport platform 2 is oriented horizontally at least on average in the idle state.
  • FIG. 2 shows a schematic flow diagram of an embodiment of the method for transporting at least one item to be transported.
  • At least one item to be transported is arranged on a transport platform of a mobile transport device in a method step 101.
  • more than one item can be arranged on the transport platform.
  • Method step 102 detects a position-resolved reference contact force of the at least one transport good arranged on the transport platform by means of at least two force sensors in an idle state of the transport device.
  • step 200 it can be provided that before the position-resolved reference contact force is detected, an inclination of the
  • Transport platform is detected by means of an inclination sensor and corrected by means of the actuators, so that the transport platform is at least horizontally aligned and the reference contact force can be recorded in an unadulterated manner.
  • Method step 103 comprises method steps 104-106, which are carried out during the transport.
  • control controls the transport means in a method step 104, so that the mobile transport device is moved from a starting point to a destination.
  • a position-resolved actual contact force of the at least one transport good arranged on the transport platform is detected in a method step 105 by means of the at least two force sensors. This is done repeatedly so that current values for the actual riot force can always be provided to regulate the inclination.
  • an inclination of the transport platform is regulated by means of the actuators during the transport in a method step 106, a deviation, for example in the form of a difference, between the position-resolved actual contact force and the position-resolved reference contact force being minimized as a control criterion.
  • Transport device has arrived at the destination.
  • the method is then ended 107.
  • a reference run is carried out, an acceleration being estimated during the reference run and / or by means of at least one Acceleration sensor is detected, and wherein during the reference run, a position-resolved reference contact force is detected by means of the at least two force sensors, and wherein from the estimated and / or detected acceleration and the
  • position-resolved reference riot force a focus of at least one
  • Transport goods is estimated, and the inclination of the transport platform is regulated additionally or alternatively on the basis of the estimated center of gravity.
  • two parallel control structures are used to regulate the inclination in method step 106, one of the control structures as a control criterion being a deviation, for example a difference, between the
  • position-resolved actual contact force and the position-resolved reference contact force are minimized by changing the inclination with respect to one of two degrees of inclination freedom, and the other control structure as the control criterion is the deviation or the difference between the position-resolved actual contact force and the position-resolved reference contact force by changing the inclination in relation to another of the two
  • FIG. 3 is a schematic illustration of an exemplary embodiment of a
  • Control structure 40 for controlling an inclination of the transport platform is shown.
  • Control structure 40 comprises a control structure 41 for the inclination with respect to a first degree of inclination, that is to say with respect to the x-axis, and a control structure 42 for the inclination with respect to a second degree of inclination, that is with respect to the y-axis. Both control structures 41, 42 are controlled by means of a PID controller 43.
  • the actuators 44 are actuators 6-1, 6-2, 6-3, 6-4 for influencing an inclination with respect to the x-axis and actuators 6-1, 6-2, 6-3, 6-4 for influencing an inclination with respect to the y-axis.
  • Group 45 includes actuators 6-1 and 6-4, group 46 actuators 6-2 and 6-3.
  • the actuators 6-1, 6-2, 6-3, 6-4 each included in the groups 45, 46 are controlled in the same way, so that an inclination can only be regulated or changed along the x-axis.
  • Group 47 includes actuators 6-1 and 6-2, group 48 actuators 6-3 and 6-4.
  • Those in groups 47, 48 each included actuators 6-1, 6-2, 6-3, 6-4 are controlled in the same way, so that an inclination can only be regulated or changed along the y-axis.
  • a control signal 61, 62, 63, 64 is generated and provided for each group 45, 46, 47, 48.
  • Control with reference to the y-axis provided control signals 61, 62, 63, 64 for each of the actuators 6-1, 6-2, 6-3, 6-4 summed up and for controlling the individual actuators 6-1, 6-2 , 6-3, 6-4 are used.
  • the respective control paths 49, 50 of the control structures 41, 42 include the inclination 51, 52 of the transport platform with respect to the x-axis and the y-axis, with a difference 53, 54 between a reference contact force and an actual Contact force is determined in relation to the x-axis and the y-axis and is minimized as a control criterion.
  • the reference riot force and the actual riot force are determined using the
  • Transport platform arranged in matrix form force sensors 3 determined and each in
  • control concept is repeatedly oriented at each point in time to the respective force sensor 3 with the largest deviation in terms of magnitude between the reference contact force and the actual contact force. This means that the transport platform is inclined or in such a way
  • Direction is lowered or raised with the correct sign, in which the greatest deviation from the reference riot force can be determined.
  • the determined deviations 53, 54 are then fed to the PID controllers 43.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transportieren mindestens eines Transportgutes (10), umfassend die Schritte: Anordnen des mindestens einen Transportgutes (10) auf einer Transportplattform (2) einer mobilen Transportvorrichtung (1), Erfassen einer positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft (20) des mindestens einen auf der Transportplattform (2) angeordneten Transportgutes (10) mittels mindestens zwei Kraftsensoren (3) in einem Ruhezustand der Transportvorrichtung (1), Regeln einer Neigung (23) der Transportplattform (2) mittels einer Aktorik (6), wobei während des Transportierens eine positionsaufgelöste Ist-Aufstandskraft (21) des mindestens einen auf der Transportplattform (2) angeordneten Transportgutes (10) mittels der mindestens zwei Kraftsensoren (3) erfasst wird, und wobei zumindest als ein Regelkriterium eine Abweichung zwischen der positionsaufgelösten Ist-Aufstandskraft (21) und der positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft (20) minimiert wird. Ferner betrifft die Erfindung eine mobile Transportvorrichtung (1).

Description

Beschreibung
Verfahren und mobile Transportvorrichtung zum Transportieren mindestens eines
Transportgutes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine mobile Transportvorrichtung zum Transportieren mindestens eines Transportgutes.
Kleinstfahrzeuge, sogenannte Mikromobile, sind eine vielversprechende Möglichkeit, um zukünftige Transportaufgaben, insbesondere in urbanen Räumen, zu erfüllen. Es kann hierbei erforderlich sein, dass mit Hilfe einer solchen mobilen Transportvorrichtung transportierte Transportgüter während eines Transports eine möglichst geringe Querbeschleunigung erfahren.
Aus der DE 10 2016 222 800 A1 sind eine Ausgleichsvorrichtung sowie ein Verfahren für Fahrzeuge zum Ausgleichen einer Fahrbewegung des Fahrzeuges bekannt, wobei die
Ausgleichsvorrichtung eine Detektionseinheit zur Detektion zumindest der Richtung oder der Beschleunigung der Fahrbewegung, eine Auswerteeinheit zur Auswertung der detektierten Fahrbewegung, und eine Einstelleinheit zur Positionierung einer Regulierungseinheit relativ zur ausgewerteten Fahrbewegung aufweist.
Das Kompensieren einer Querbeschleunigung eines mittels einer mobilen Transportvorrichtung transportierten Transportgutes ist derzeit nur unbefriedigend gelöst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine mobile Transportvorrichtung zum Transportieren mindestens eines Transportgutes zu schaffen, bei denen eine
Querbeschleunigung des Transportgutes verbessert kompensiert werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 und eine mobile Transportvorrichtung mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Insbesondere wird ein Verfahren zum Transportieren mindestens eines Transportgutes zur Verfügung gestellt, umfassend die Schritte: Anordnen des mindestens einen Transportgutes auf einer Transportplattform einer mobilen Transportvorrichtung, Erfassen einer positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft des mindestens einen auf der Transportplattform angeordneten Transportgutes mittels mindestens zwei Kraftsensoren in einem Ruhezustand der Transportvorrichtung, Regeln einer Neigung der Transportplattform mittels einer Aktorik, wobei während des Transportierens eine positionsaufgelöste Ist-Aufstandskraft des mindestens einen auf der Transportplattform angeordneten Transportgutes mittels der mindestens zwei
Kraftsensoren erfasst wird, und wobei zumindest als ein Regelkriterium eine Abweichung zwischen der positionsaufgelösten Ist-Aufstandskraft und der positionsaufgelösten Referenz- Aufstandskraft minimiert wird.
Ferner wird eine mobile Transportvorrichtung zum Transportieren mindestens eines
Transportgutes geschaffen, umfassend eine Transportplattform, ein Transportmittel zum
Bewegen der Transportplattform, mindestens zwei an der Transportplattform angeordnete Kraftsensoren zum Erfassen einer positionsaufgelösten Aufstandskraft mindestens eines auf der Transportplattform angeordneten Transportgutes, eine Aktorik zum Einstellen einer Neigung der Transportplattform, und eine Steuerung, wobei die Steuerung derart ausgebildet ist, die Neigung der Transportplattform mittels der Aktorik zu regeln und zumindest als ein
Regelkriterium eine Abweichung zwischen einer positionsaufgelösten während des
Transportierens erfassten Ist-Aufstandskraft des mindestens einen auf der Transportplattform angeordneten Transportgutes und einer in einem Ruhezustand erfassten positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft des mindestens einen auf der Transportplattform angeordneten Transportgutes zu minimieren.
Der Vorteil der Erfindung ist, dass ein in Bezug auf eine Masseverteilung beliebig ausgebildetes Transportgut mit einer kompensierten Querbeschleunigung, das heißt einer kompensierten quer oder parallel zu einer Oberfläche der Transportplattform wirkenden Beschleunigung, transportiert werden kann, da der vorgeschlagene Regelmechanismus eine Masseverteilung des mindestens einen Transportgutes berücksichtigt. Insbesondere kann hierdurch auch eine Änderung der Masseverteilung während des Transportierens berücksichtigt werden, welche beispielsweise durch eine Schwerpunktverlagerung eines instabilen Transportgutes
hervorgerufen wird. So kann beispielsweise ein bei einer Beschleunigung während einer Kurvenfahrt der mobilen Transportvorrichtung auftretendes Drehmoment an dem Transportgut und eine hieraus resultierende Masse- bzw. Gewichtsverlagerung auf der Transportplattform berücksichtigt werden. Eine solche Gewichtsverlagerung hat beispielsweise bei einem ausgedehnten Objekt mit einem weit von der Transportplattform entfernten Schwerpunkt, wie beispielsweise einer Stehlampe oder einem Deckenfluter, einen größeren Effekt als bei einem hinsichtlich einer Ausdehnung und Gewichtverteilung kompakteren Transportgut, wie beispielsweise einer Getränkedose. Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die
erfindungsgemäße mobile Transportvorrichtung kann dies beim Regeln der Neigung der Transportplattform berücksichtigt werden. Ein Transport von Transportgütern kann hierdurch verbessert, insbesondere sicherer, durchgeführt werden.
Die Transportplattform weist insbesondere eine im Wesentlichen flache Oberfläche auf, auf der das mindestens eine Transportgut angeordnet und transportiert werden kann. Es ist hierbei insbesondere vorgesehen, dass das mindestens eine Transportgut ohne weitere Befestigung oder Fixierung auf der Transportplattform transportiert werden kann. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Transportplattform eine an eine Form eines zu transportierenden Transportgutes angepasste Oberfläche aufweist, beispielsweise wenn das Transportgut nicht ohne weiteres auf einer flachen Oberfläche angeordnet werden kann. Es kann ferner vorgesehen sein, dass auf der Transportplattform zusätzlich Befestigungsmittel und/oder Brems- oder Fixiereinrichtungen ausgebildet sind, wie beispielsweise Schienen, Klemmen und/oder Gumminoppen etc.
Transportgüter sind insbesondere zu transportierende Güter, wie beispielsweise Kisten, Container oder Kartons, in denen Waren verpackt sind. Ein Transportgut muss jedoch nicht verpackt sein, sondern kann auch ohne eine Verpackung auf der Transportplattform
transportiert werden. Beispiele für unverpackte Transportgüter sind eine Getränkedose, ein Deckenfluter mit Standfuß oder eine Wasserkiste. Ein Transportgut kann jedoch auch eine Person sein. Die mobile Transportvorrichtung kann daher prinzipiell auch zum Transport von einer oder mehreren Personen eingesetzt werden.
Ein Kraftsensor ist insbesondere als Piezo-Kraftaufnehmer oder resistiver Kraftaufnehmer ausgebildet. Auch andere Kraftsensoren können verwendet werden, wie beispielsweise
Federkörper-Kraftaufnehmer, deren Verformung mittels Dehnungsmesssteifen oder kapazitiven Sensoren erfasst wird. Eine Empfindlichkeit der Kraftsensoren ist hierbei insbesondere abgestimmt auf das jeweils konkrete Anwendungsszenario, das heißt auf die Massen bzw. die auftretenden Gewichtskräfte der zu transportierenden Transportgüter. Von dem Kraftsensor erfasste Aufstandskräfte werden der Steuerung als Aufstandskraft-Signal bereitgestellt.
Die mobile Transportvorrichtung ist insbesondere in der Lage, automatisiert zu fahren. Hierzu umfasst die mobile Transportvorrichtung insbesondere eine Sensorik, beispielsweise eine Kamera, einen Radarsensor, einen Lidarsensor und/oder einen Ultraschallsensor, welche ein Umfeld der mobilen Transportvorrichtung erfasst, und eine Auswerteeinrichtung, welche von der Sensorik erfasste Sensordaten auswertet und beispielsweise einer Steuerung zuführt, welche das Transportmittel ansteuert, um ein auf der Transportplattform angeordnetes Transportgut zu transportieren. Zum Steuern der Bewegung der mobilen Transportvorrichtung kann diese ferner mindestens einen Beschleunigungssensor und/oder eine Navigations- bzw. eine
Positionsbestimmungseinrichtung aufweisen.
Das Transportmittel der mobilen Transportvorrichtung kann beispielsweise Räder umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Transportmittel auch Ketten oder Beine umfassen, mit denen eine Fortbewegung möglich ist. Es können beispielsweise vier Aufstandspunkte auf dem Boden vorgesehen sein, wobei an jedem der Aufstandspunkte mindestens ein Rad angeordnet ist.
Die Neigung bezeichnet insbesondere Neigungswinkel einer Oberfläche der Transportplattform in Bezug auf einen Horizont. Bei horizontaler Ausrichtung der Oberfläche der Transportplattform ist die Neigung daher Null. Da die Oberfläche der Transportplattform in Bezug auf die Neigung insbesondere zwei Neigungsfreiheitsgrade aufweist (z.B. in einer x-Richtung und einer y- Richtung in kartesischen Koordinaten), ist die Neigung durch Angabe von zwei
Neigungswinkeln eindeutig definiert.
Die Aktorik umfasst insbesondere Aktoren, welche eine Neigung der Transportplattform verändern können. Die Aktoren sind hierzu insbesondere mit dem Transportmittel derart verbunden, dass ein Abstand zwischen der Transportplattform und dem Transportmittel an unterschiedlichen Positionen verändert werden kann und hierdurch eine Neigung der
Transportplattform relativ zu einem Horizont verändert werden kann. Die Aktoren können hierbei elektrisch, pneumatisch und/oder hydraulisch arbeiten. Hat die Transportplattform beispielsweise eine quadratische oder rechteckige Form, so kann vorgesehen sein, jeweils einen Aktor an einer der Ecken anzuordnen, sodass die Neigung durch Ansteuern der vier Aktoren in zwei Neigungsfreiheitsgraden verändert werden kann.
Idealerweise wird die Aktorik derart geregelt, dass die Abweichung zwischen der
positionsaufgelösten Ist-Aufstandskraft und der positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft gegen Null geht. Insbesondere orientiert sich das Regelkonzept zu jedem Zeitpunkt wiederholt an dem jeweiligen Kraftsensor mit der betragsmäßig größten Abweichung zwischen Referenz- Aufstandskraft und Ist-Aufstandskraft. Das bedeutet, dass die Transportplattform derart geneigt bzw. in der Richtung vorzeichenrichtig gesenkt bzw. angehoben wird, in der die größte
Abweichung zur Referenz-Aufstandskraft festzustellen ist. Beim Regeln können hierbei auch Gewichtungen oder Mittelwerte der einzelnen Kraftsensoren berücksichtigt werden. Weiterhin ist es möglich, dass auf der Transportplattform eine weitere Platte oberhalb der Kraftsensoren montiert wird. Hierdurch kann eine mechanische Kraftverteilung bzw. -mittelung über die Kraftsensoren erzielt werden. Es können auch weitere Regelkriterien berücksichtigt werden, wie beispielsweise eine erfasste oder geschätzte Beschleunigung der Transportplattform oder eine antizipierte Wegstrecke der mobilen Transportvorrichtung, beispielsweise um vorausschauend eine Neigung einzustellen, beispielsweise um ein Transportgut bereits vor Ausführen einer Kurvenfahrt über eine Neigung der Transportplattform anzukippen und hierdurch ein an einem Schwerpunkt des Transportgutes wirkendes Drehmoment vorausschauend zu kompensieren.
Es können prinzipiell auch mehrere Transportgüter transportiert werden. Hierbei kann vorgesehen sein, dass das Regeln der Neigung dann auf Grundlage von Mittelwerten der jeweiligen Aufstandskräfte erfolgt. Alternativ kann auch auf Grundlage des Transportgutes mit der größten Aufstandskraft oder auf Grundlage des instabilsten Transportgutes und/oder einer Schwerpunktlage der Transportgüter geregelt werden.
Die Steuerung kann als eine Kombination von Hardware und Software ausgebildet sein, beispielsweise als Programmcode, der auf einem Mikrocontroller oder Mikroprozessor ausgeführt wird.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die positionsaufgelöste Referenz-Aufstandskraft und die Ist-Aufstandskraft mittels Kraftsensoren erfasst wird, die in Form einer Matrix in regelmäßigen Abständen an oder auf der Transportplattform angeordneten sind. Auf diese Weise lässt sich die Referenz-Aufstandskraft und die Ist-Aufstandskraft für Positionen bestimmen, die in regelmäßigen Abständen zueinander auf der Transportplattform angeordnet sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, eine x-Richtung und eine y-Richtung auf der Transportplattform zu definieren und die Kraftsensoren in regelmäßigen Abständen entlang dieser Richtungen anzuordnen, sodass ein matrixförmiges Raster entsteht. Die Aufstandskräfte lassen sich dann in Abhängigkeit dieser Richtungen darstellen, das heißt im genannten Beispiel durch Angabe von x- und y-Koordinaten. Lässt sich die Aktorik mit Bezug auf diese Richtungen ansteuern, kann das Regeln der Neigung besonders einfach durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform der mobilen Transportvorrichtung ist entsprechend vorgesehen, dass die mindestens zwei Kraftsensoren in Form einer Matrix in regelmäßigen Abständen an oder auf der Transportplattform angeordnet sind. ln einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass nach dem Anordnen des mindestens einen Transportgutes auf der Transportplattform eine Referenzfahrt durchgeführt wird, wobei während der Referenzfahrt eine Beschleunigung geschätzt und/oder mittels mindestens eines Beschleunigungssensors erfasst wird, und wobei während der Referenzfahrt mittels der mindestens zwei Kraftsensoren eine positionsaufgelöste Referenz-Aufstandskraft erfasst wird, und wobei aus der geschätzten und/oder erfassten Beschleunigung und der
positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft ein Schwerpunkt des mindestens einen
Transportgutes abgeschätzt wird, und wobei das Regeln der Neigung der Transportplattform zusätzlich oder alternativ auf Grundlage des geschätzten Schwerpunkts erfolgt. Mittels der durchgeführten Referenzfahrt kann ein Schwerpunkt eines Transportguts abgeschätzt werden. Bei der Referenzfahrt wird insbesondere eine vorgegebene, das heißt bekannte Wegstrecke abgefahren, auf der das mindestens eine Transportgut Beschleunigungen erfährt, welche beispielsweise durch Anfahren, Abbremsen oder eine Kurvenfahrt hervorgerufen werden. Die hierbei auftretenden Beschleunigungen werden mittels des mindestens einen
Beschleunigungssensors, insbesondere zeitaufgelöst, erfasst bzw. auf Grundlage der bekannten Trajektorie der Wegstrecke geschätzt. Zeitgleich mit Durchführen der Referenzfahrt wird mittels der mindestens zwei Kraftsensoren eine positionsaufgelöste Aufstandskraft des mindestens einen Transportgutes auf die Transportplattform erfasst. Je nach Lage des
Schwerpunkts des mindestens einen Transportguts relativ zur Transportplattform kann der Schwerpunkt ein Drehmoment erfahren, das zu einer Gewichtsverlagerung auf der
Transportplattform führt. Diese Gewichtsverlagerung wird mittels der Kraftsensoren erfasst. Je größer eine solche Verlagerung bei gleicher Beschleunigung ausfällt, desto größer ist der Abstand des Schwerpunktes von der Oberfläche der Transportplattform. Je größer der Abstand des Schwerpunktes von der Oberfläche der Transportplattform desto instabiler wird das mindestens eine Transportgut beim Transportieren bzw. beim Beschleunigen und in
Kurvenfahrten der mobilen Transportvorrichtung. Dies wird beim Regeln der Neigung berücksichtigt. Beispielsweise kann durch Regeln der Neigung erreicht werden, dass der Schwerpunkt bei einer Fahrt der mobilen Transportvorrichtung seine Position relativ zur Transportplattform nicht oder nur unwesentlich verändert. Die Abhängigkeit einer
Gewichtsverlagerung des Transportgutes von einer Schwerpunktlage kann beispielsweise mittels Simulationen für eine Vielzahl von Transportgütern mit unterschiedlichen Schwerpunkten bestimmt oder berechnet werden. Es kann jedoch zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, die Abhängigkeit experimentell zu bestimmen, beispielsweise mit Hilfe einer Vielzahl von Testkörpern mit unterschiedlichen Schwerpunktlagen. Die erlangten Ergebnisse der
Simulation(en) und/oder der Experimente können beispielsweise in einer Speichereinrichtung der Steuerung hinterlegt sein und durch Inter- und/oder Extrapolation zum Abschätzen eines Schwerpunktes für ein Transportgut verwendet werden.
Sind ein geschätzter Schwerpunkt und ein Gewicht bzw. eine Masse eines Transportgutes bekannt, kann insbesondere berechnet werden, welche Kräfte bzw. Querbeschleunigungen bei einer gegebenen Kurvenfahrt (oder Bremsfahrt oder Anfahrt) auf den Schwerpunkt bzw. das Transportgut wirken würden, für den Fall, dass eine Neigung der Transportplattform nicht verändert wird. Weiterhin kann berechnet werden, welche Neigung die Transportplattform aufweisen müsste, damit die berechneten Querbeschleunigungen nicht auftreten. Man könnte eine auf diese Weise berechnete Neigung dann direkt an der Transportplattform einstellen. Alternativ kann die Neigung kontinuierlich erhöht werden, während fortwährend die aktuell wirkende Querbeschleunigung berechnet wird. Die Neigung wird dann vorausschauend derart geregelt, dass die berechnete Querbeschleunigung minimiert wird. Dies ist vorteilhaft, da man auf Grundlage einer vorher bekannten Fahrtstrecke, beispielsweise einer Kurvenfahrt, die Neigung entsprechend vorausschauend steuern bzw. regeln kann. Eine Querbeschleunigung lässt sich hierdurch verbessert minimieren bzw. kompensieren.
Es kann vorgesehen sein, dass auf Grundlage des bestimmten Schwerpunktes des mindestens einen Transportgutes auch Parameter einer Transportfahrt angepasst werden. Beispielsweise kann eine Fahrt insgesamt mit einer verringerten Geschwindigkeit bzw. verringerten
Beschleunigung(en) durchgeführt werden, wenn der Schwerpunkt des mindestens einen Transportgutes einen großen Abstand zur Oberfläche der Transportplattform aufweist.
In einer Ausführungsform der mobilen Transportvorrichtung ist entsprechend vorgesehen, dass die Steuerung ferner derart ausgebildet ist, das Transportmittel derart anzusteuern, dass nach dem Anordnen des mindestens einen Transportgutes auf der Transportplattform eine
Referenzfahrt durchgeführt wird, und eine Beschleunigung der Transportplattform während der Referenzfahrt zu schätzen und aus einer während der Referenzfahrt erfassten
positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft und der geschätzten Beschleunigung einen Schwerpunkt des mindestens einen Transportgutes abzuschätzen, und das Regeln der
Neigung der Transportplattform zusätzlich oder alternativ auf Grundlage des geschätzten Schwerpunkts durchzuführen.
In einer weiterbildenden Ausführungsform der mobilen Transportvorrichtung ist ferner vorgesehen, dass die mobile Transportvorrichtung mindestens einen Beschleunigungssensor zum Erfassen einer Beschleunigung der Transportplattform umfasst, wobei die Steuerung ferner derart ausgebildet ist, den Schwerpunkt des mindestens einen Transportgutes zusätzlich oder alternativ auf Grundlage einer während der Referenzfahrt mittels des Beschleunigungssensors erfassten Beschleunigung der Transportplattform abzuschätzen.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass zum Regeln der Neigung zwei parallel verlaufende Regelstrukturen verwendet werden, wobei eine der Regelstrukturen als
Regelkriterium eine Abweichung zwischen der positionsaufgelösten Ist-Aufstandskraft und der positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft durch Verändern der Neigung in Bezug auf einen von zwei Neigungsfreiheitsgraden minimiert, und wobei die andere Regelstruktur als
Regelkriterium die Abweichung zwischen der positionsaufgelösten Ist-Aufstandskraft und der positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft durch Verändern der Neigung in Bezug auf einen anderen der zwei Neigungsfreiheitsgrade minimiert. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die beiden Neigungsfreiheitsgrade mit den Richtungen einer durch eine Anordnung der Kraftsensoren definierten Matrix auf der Transportplattform korrespondieren, sodass die erfassten Aufstandskräfte und die Neigungsfreiheitsgrade als Bezugssystem das gleiche Koordinatensystem besitzen. Werden die Neigungsfreiheitsgrade beispielsweise mit einer x- Richtung und einer y-Richtung bezeichnet, so können die Regelstrukturen getrennt für die x- Richtung und die y-Richtung ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform der mobilen Transportvorrichtung ist entsprechend vorgesehen, dass die Steuerung ferner derart ausgebildet ist, zum Regeln der Neigung zwei parallel verlaufende Regelstrukturen zu verwenden, wobei eine der Regelstrukturen als Regelkriterium eine
Abweichung zwischen der positionsaufgelösten Ist-Aufstandskraft und der positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft durch Verändern der Neigung in Bezug auf einen von zwei
Neigungsfreiheitsgraden minimiert, und wobei die andere Regelstruktur als Regelkriterium die Abweichung zwischen der positionsaufgelösten Ist-Aufstandskraft und der positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft durch Verändern der Neigung in Bezug auf einen anderen der zwei Neigungsfreiheitsgrade minimiert.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass vor dem Erfassen der
positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft eine Neigung der Transportplattform mittels eines Neigungssensors erfasst wird und mittels der Aktorik korrigiert wird. Hierdurch kann eine Oberfläche der Transportplattform zumindest im Mittel in eine Horizontale gebracht werden, sodass die positionsaufgelöste Referenz-Aufstandskraft nicht durch eine bereits vorhandene Neigung verfälscht wird. Der Neigungssensor kann beispielsweise in Form mindestens eines Gyroskops ausgebildet sein, mit dem eine Neigung der Transportplattform bestimmt werden kann. Es können jedoch auch andere Arten von Neigungssensoren verwendet werden, beispielsweise mikroelektromechanisch arbeitende Systeme oder Sensoren, die mit Hilfe eines Flüssigkeitsspiegels arbeiten.
In einer Ausführungsform der mobilen Transportvorrichtung ist entsprechend vorgesehen, dass die mobile Transportvorrichtung einen Neigungssensor zum Erfassen einer Neigung der Transportplattform umfasst, wobei die Steuerung ferner derart ausgebildet ist, vor dem Erfassen der Referenz-Aufstandskraft die Aktorik auf Grundlage einer erfassten Neigung der
Transportplattform anzusteuern, sodass die erfasste Neigung der Transportplattform korrigiert wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der mobilen
T ransportvorrichtung;
Fig. 2 ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zum
Transportieren mindestens eines Transportgutes;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer
Regelstruktur zum Regeln einer Neigung der Transportplattform.
In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der mobilen
Transportvorrichtung 1 in einer Draufsicht, einer Seitenansicht und in Form eines
Signalflussdiagramms gezeigt.
Die mobile Transportvorrichtung 1 umfasst eine Transportplattform 2, an der Kraftsensoren 3 in regelmäßigen Abständen in Form einer zweidimensionalen Matrix angeordnet sind, ein
Transportmittel 4, welches vier Räder 5 umfasst (nur zwei davon sind in der Darstellung sichtbar). Das Transportmittel 4 umfasst ferner zugehörige Antriebseinrichtungen (nicht gezeigt), wie beispielsweise Elektromotoren, und einen Energiespeicher (nicht gezeigt). Die mobile Transportvorrichtung umfasst ferner eine Aktorik 6, welche vier elektrische
Linearmotoren 7 umfasst (nur zwei davon sind in der Darstellung sichtbar), und eine
Steuerung 8. Die mobile Transportvorrichtung 1 umfasst ferner eine Sensorik (nicht gezeigt) zum Erfassen eines Umfelds der mobilen Transportvorrichtung 1 und eine Auswerteeinrichtung (nicht gezeigt) zum Auswerten der von der Sensorik erfassten Umfelddaten. Insbesondere kann das
Transportmittel 4 auf Grundlage der ausgewerteten Umfelddaten automatisiert von der
Steuerung 8 gesteuert werden, sodass dieses automatisiert von einem Startort zu einem Zielort fahren kann und hierzu selbständig eine Wegstrecke abfährt.
Wird ein zu transportierendes Transportgut 10 auf der Transportplattform 2 angeordnet, so erfassen die Kraftsensoren 3, auf welchen das Transportgut 10 aufliegt, jeweils eine dort wirkende Aufstandskraft 20, 21. Bevor das Transportgut 10 von der mobilen
Transportvorrichtung 1 an einen Zielort transportiert wird, wird in einem Ruhezustand eine positionsaufgelöste Referenz-Aufstandskraft 20 des Transportgutes 10 mittels der
Kraftsensoren 3 erfasst.
Anschließend wird das Transportgut 10 durch Ansteuern des Transportmittels 4 bzw. der einzelnen Räder 5 an den Zielort transportiert. Während des Transportierens wird fortlaufend, das heißt wiederholt in regelmäßigen Abständen oder kontinuierlich, eine Ist-Aufstandskraft 21 des Transportgutes 10 mittels der Kraftsensoren 3 erfasst. Die Steuerung 8 bildet aus der Referenz-Aufstandskraft 20 und der Ist-Aufstandskraft 21 eine Abweichung bzw. eine Differenz. Auf Grundlage der Abweichung bzw. der Differenz regelt die Steuerung 8 Abstände 11 der Transportplattform 2 zum Boden 12 an den jeweiligen Ecken, wodurch Neigungswinkel in Bezug auf eine Rotationsachse 30 in x-Richtung und eine Rotationsachse 31 in y-Richtung verändert werden können, sodass insgesamt eine Neigung der Transportplattform 2 in zwei Neigungsfreiheitsgraden 32, 33 verändert bzw. geregelt werden kann. Das Regeln erfolgt durch Regeln einer Auslenkung 15 der Aktoren 6 bzw. der Linearmotoren 7 an den jeweiligen Ecken der Transportplattform 2. Als Regelkriterium ist hierbei vorgesehen, die Abweichung bzw. die Differenz aus Referenz-Aufstandskraft 20 und Ist-Aufstandskraft 21 zu minimieren.
Durch das Minimieren der Abweichung bzw. der Differenz zwischen Referenz-Aufstandskraft 20 und Ist-Aufstandskraft 21 kann das auf der Transportplattform 2 angeordnete Transportgut 10 querbeschleunigungsfrei transportiert werden, das heißt parallel zur Oberfläche ist eine
Beschleunigung des Transportobjektes 10 weitgehend kompensiert. Hierdurch kann das Transportgut 10 auch ohne eine zusätzliche Befestigung an der Transportplattform 10 sicher transportiert werden. Insbesondere können auch Transportgüter 10 mit einer für einen
Transport ungünstigen Lage des Schwerpunkts verbessert transportiert werden. Ein
aufwändiges und zeitraubendes Befestigen oder Verriegeln etc. des Transportgutes 10 kann hierdurch entfallen. Dies ermöglicht insbesondere ein schnelles Be- und Entladen der mobilen Transportvorrichtung 1 mit Transportgütern 10.
Es kann vorgesehen sein, dass die Steuerung 8 ferner derart ausgebildet ist, das
Transportmittel 4 derart anzusteuern, dass nach dem Anordnen des mindestens einen
Transportgutes 10 auf der Transportplattform 2 eine Referenzfahrt durchgeführt wird, und eine Beschleunigung der Transportplattform 2 während der Referenzfahrt zu schätzen und aus einer während der Referenzfahrt erfassten positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft 20 und der geschätzten Beschleunigung einen Schwerpunkt 13 des mindestens einen Transportgutes 10 abzuschätzen. Die Steuerung 8 regelt die Neigung der Transportplattform 2 dann zusätzlich oder alternativ auf Grundlage des geschätzten Schwerpunkts 13.
Ferner kann die mobile Transportvorrichtung 1 einen Beschleunigungssensor 9 zum Erfassen einer Beschleunigung 22 der Transportplattform 2 aufweisen. Die Steuerung 8 ist dann derart ausgebildet, den Schwerpunkt 13 des mindestens einen Transportgutes 10 zusätzlich oder alternativ auf Grundlage einer während der Referenzfahrt mittels des
Beschleunigungssensors 9 erfassten Beschleunigung 22 der Transportplattform 2
abzuschätzen.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die mobile Transportvorrichtung 1 einen
Neigungssensor 14 zum Erfassen einer Neigung 23 der Transportplattform 2 in Bezug auf einen Horizont aufweist. Die Steuerung 8 ist dann ferner derart ausgebildet, vor dem Erfassen der Referenz-Aufstandskraft 20 die Aktorik 6 bzw. die Linearmotoren 7 auf Grundlage der erfassten Neigung 23 der Transportplattform 2 anzusteuern, sodass die erfasste Neigung 23 der
Transportplattform 2 korrigiert wird und die Transportplattform 2 im Ruhezustand zumindest im Mittel horizontal ausgerichtet ist.
In Fig. 2 ist ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zum Transportieren mindestens eines Transportgutes gezeigt.
Nach dem Start 100 des Verfahrens wird in einem Verfahrensschritt 101 mindestens ein Transportgut auf einer Transportplattform einer mobilen Transportvorrichtung angeordnet. Prinzipiell können auch mehr als ein Transportgut auf der Transportplattform angeordnet werden. Vor dem Transportieren des mindestens einen Transportgutes wird in einem
Verfahrensschritt 102 eine positionsaufgelöste Referenz-Aufstandskraft des mindestens einen auf der Transportplattform angeordneten Transportgutes mittels mindestens zwei Kraftsensoren in einem Ruhezustand der Transportvorrichtung erfasst.
Es kann hierbei in einem vorausgehenden Verfahrensschritt 200 vorgesehen sein, dass vor dem Erfassen der positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft eine Neigung der
Transportplattform mittels eines Neigungssensors erfasst und mittels der Aktorik korrigiert wird, sodass die Transportplattform zumindest im Mittel horizontal ausgerichtet ist und die Referenz- Aufstandskraft unverfälscht erfasst werden kann.
Anschließend wird das mindestens eine Transportgut in einem Verfahrensschritt 103 transportiert. Der Verfahrensschritt 103 umfasst die Verfahrensschritte 104-106, welche während des Transportierens ausgeführt werden.
Zum Transportieren steuert die Steuerung in einem Verfahrensschritt 104 das Transportmittel an, sodass die mobile Transportvorrichtung von einem Startort zu einem Zielort bewegt wird.
Während des Transportierens wird in einem Verfahrensschritt 105 eine positionsaufgelöste Ist- Aufstandskraft des mindestens einen auf der Transportplattform angeordneten Transportgutes mittels der mindestens zwei Kraftsensoren erfasst. Dies erfolgt wiederholt, sodass zum Regeln der Neigung stets aktuelle Werte für die Ist-Aufstandskraft bereitgestellt werden können.
Ferner wird während des Transportierens in einem Verfahrensschritt 106 eine Neigung der Transportplattform mittels der Aktorik geregelt, wobei zumindest als ein Regelkriterium eine Abweichung, beispielsweise in Form einer Differenz, zwischen der positionsaufgelösten Ist- Aufstandskraft und der positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft minimiert wird.
Die Verfahrensschritte 104 bis 106 werden solange wiederholt, bis die mobile
Transportvorrichtung am Zielort angekommen ist.
Anschließend ist das Verfahren beendet 107.
Es kann in Verfahrensschritt 102 vorgesehen sein, dass nach dem Anordnen des mindestens einen Transportgutes auf der Transportplattform eine Referenzfahrt durchgeführt wird, wobei während der Referenzfahrt eine Beschleunigung geschätzt und/oder mittels mindestens eines Beschleunigungssensors erfasst wird, und wobei während der Referenzfahrt mittels der mindestens zwei Kraftsensoren eine positionsaufgelöste Referenz-Aufstandskraft erfasst wird, und wobei aus der geschätzten und/oder erfassten Beschleunigung und der
positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft ein Schwerpunkt des mindestens einen
Transportgutes abgeschätzt wird, und wobei das Regeln der Neigung der Transportplattform zusätzlich oder alternativ auf Grundlage des geschätzten Schwerpunkts erfolgt.
Ferner kann vorgesehen sein, dass zum Regeln der Neigung in Verfahrensschritt 106 zwei parallel verlaufende Regelstrukturen verwendet werden, wobei eine der Regelstrukturen als Regelkriterium eine Abweichung, beispielsweise eine Differenz, zwischen der
positionsaufgelösten Ist-Aufstandskraft und der positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft durch Verändern der Neigung in Bezug auf einen von zwei Neigungsfreiheitsgraden minimiert, und wobei die andere Regelstruktur als Regelkriterium die Abweichung bzw. die Differenz zwischen der positionsaufgelösten Ist-Aufstandskraft und der positionsaufgelösten Referenz- Aufstandskraft durch Verändern der Neigung in Bezug auf einen anderen der zwei
Neigungsfreiheitsgrade minimiert.
In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer
Regelstruktur 40 zum Regeln einer Neigung der Transportplattform gezeigt. Die
Regelstruktur 40 umfasst eine Regelstruktur 41 für die Neigung in Bezug auf einen ersten Neigungsfreiheitsgrad, das heißt in Bezug auf die x-Achse und eine Regelstruktur 42 für die Neigung in Bezug auf einen zweiten Neigungsfreiheitsgrad, das heißt in Bezug auf die y-Achse. Geregelt wird in beiden Regelstrukturen 41 , 42 jeweils mittels eines PID-Reglers 43. Die Stellglieder 44 sind jeweils Aktoren 6-1 , 6-2, 6-3, 6-4 zur Beeinflussung einer Neigung in Bezug auf die x-Achse und Aktoren 6-1 , 6-2, 6-3, 6-4 zur Beeinflussung einer Neigung in Bezug auf die y-Achse.
Zur Regelung der Neigung in Bezug auf die x-Achse werden jeweils zwei der Aktoren 6-1 , 6-2, 6-3, 6-4 beim Regeln paarweise zu Gruppen 45, 46 zusammengefasst. Die Gruppe 45 umfasst die Aktoren 6-1 und 6-4, die Gruppe 46 die Aktoren 6-2 und 6-3. Die in den Gruppen 45, 46 jeweils umfassten Aktoren 6-1 , 6-2, 6-3, 6-4 werden in gleicher Weise angesteuert, sodass eine Neigung ausschließlich entlang der x-Achse geregelt bzw. verändert werden kann. Zur
Regelung der Neigung in Bezug auf die y-Achse werden jeweils zwei der Aktoren 6-1 , 6-2, 6-3, 6-4 beim Regeln paarweise zu Gruppen 47, 48 zusammengefasst. Die Gruppe 47 umfasst die Aktoren 6-1 und 6-2, die Gruppe 48 die Aktoren 6-3 und 6-4. Die in den Gruppen 47, 48 jeweils umfassten Aktoren 6-1 , 6-2, 6-3, 6-4 werden in gleicher Weise angesteuert, sodass eine Neigung ausschließlich entlang der y-Achse geregelt bzw. verändert werden kann.
Für jede Gruppe 45, 46, 47, 48 wird ein Ansteuersignal 61 , 62, 63, 64 erzeugt und bereitgestellt.
Nachfolgend werden die für die Ansteuerung mit Bezug auf die x-Achse und für die
Ansteuerung mit Bezug auf die y-Achse bereitgestellten Ansteuersignale 61 , 62, 63, 64 für jeden der Aktoren 6-1 , 6-2, 6-3, 6-4 aufsummiert und zum Ansteuern der einzelnen Aktoren 6-1 , 6-2, 6-3, 6-4 verwendet.
Die jeweiligen Regelstrecken 49, 50 der Regelstrukturen 41 , 42 umfassen die Neigung 51 , 52 der Transportplattform in Bezug auf die x-Achse bzw. die y-Achse, wobei hierzu jeweils eine Abweichung 53, 54 zwischen einer Referenz-Aufstandskraft und einer Ist-Aufstandskraft in Bezug auf die x-Achse und die y-Achse bestimmt und als Regelkriterium minimiert wird. Die Referenz-Aufstandskraft und die Ist-Aufstandskraft werden mit Hilfe von an der
Transportplattform in Matrixform angeordneten Kraftsensoren 3 bestimmt und jeweils in
Referenz-Aufstandskraft und Ist-Aufstandskräfte mit Bezug auf die x-Achse und die y-Achse zerlegt.
Insbesondere orientiert sich das Regelkonzept zu jedem Zeitpunkt wiederholt an dem jeweiligen Kraftsensor 3 mit der betragsmäßig größten Abweichung zwischen Referenz-Aufstandskraft und Ist-Aufstandskraft. Das bedeutet, dass die Transportplattform derart geneigt bzw. in der
Richtung vorzeichenrichtig gesenkt bzw. angehoben wird, in der die größte Abweichung zur Referenz-Aufstandskraft festzustellen ist.
Die bestimmten Abweichungen 53, 54 werden anschließend den PID-Reglern 43 zugeführt.
Bezugszeichenliste
mobile Transportvorrichtung
T ransportplattform
Kraftsensor
Transportmittel
Rad
Aktorik
-1 Aktor
-2 Aktor
-3 Aktor
-4 Aktor
Linearmotor
Steuerung
Beschleunigungssensor
0 Transportgut
1 Abstand
2 Boden
3 Schwerpunkt
4 Neigungssensor
5 Auslenkung (Aktor)
0 Referenz-Aufstandskraft
1 Ist-Aufstandskraft
2 Beschleunigung
3 Neigung
0 Rotationsachse (x-Achse)
1 Rotationsachse (y-Achse)
2 Neigungsfreiheitsgrad
3 Neigungsfreiheitsgrad
0 Regelstruktur
1 Regelstruktur (x-Achse)
2 Regelstruktur (y-Achse)
3 PID-Regler Stellglied
Gruppe
Gruppe
Gruppe
Gruppe
Neigung
Neigung
Abweichung
Abweichung
Ansteuersignal
Ansteuersignal
Ansteuersignal
Ansteuersignal-107 Verfahrensschritte
Verfahrensschritt

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Transportieren mindestens eines Transportgutes (10), umfassend die Schritte:
Anordnen des mindestens einen Transportgutes (10) auf einer Transportplattform (2) einer mobilen Transportvorrichtung (1),
Erfassen einer positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft (20) des mindestens einen auf der Transportplattform (2) angeordneten Transportgutes (10) mittels mindestens zwei Kraftsensoren (3) in einem Ruhezustand der Transportvorrichtung (1),
Regeln einer Neigung (23) der Transportplattform (2) mittels einer Aktorik (6), wobei während des Transportierens eine positionsaufgelöste Ist-Aufstandskraft (21) des mindestens einen auf der Transportplattform (2) angeordneten Transportgutes (10) mittels der mindestens zwei Kraftsensoren (3) erfasst wird, und
wobei zumindest als ein Regelkriterium eine Abweichung zwischen der
positionsaufgelösten Ist-Aufstandskraft (21) und der positionsaufgelösten Referenz- Aufstandskraft (20) minimiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die positionsaufgelöste
Referenz-Aufstandskraft (20) und die Ist-Aufstandskraft (21) mittels Kraftsensoren (3) erfasst wird, die in Form einer Matrix in regelmäßigen Abständen an oder auf der
Transportplattform (2) angeordneten sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Anordnen des mindestens einen Transportgutes (10) auf der Transportplattform (2) eine
Referenzfahrt durchgeführt wird, wobei während der Referenzfahrt eine
Beschleunigung (22) geschätzt und/oder mittels mindestens eines
Beschleunigungssensors (9) erfasst wird, und wobei während der Referenzfahrt mittels der mindestens zwei Kraftsensoren (3) eine positionsaufgelöste Referenz- Aufstandskraft (20) erfasst wird, und wobei aus der geschätzten und/oder erfassten Beschleunigung (22) und der positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft (20) ein Schwerpunkt (13) des mindestens einen Transportgutes (10) abgeschätzt wird, und wobei das Regeln der Neigung (23) der Transportplattform (2) zusätzlich oder alternativ auf Grundlage des geschätzten Schwerpunkts (13) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Regeln der Neigung (23) zwei parallel verlaufende Regelstrukturen verwendet werden, wobei eine der Regelstrukturen als Regelkriterium eine Abweichung zwischen der positionsaufgelösten Ist-Aufstandskraft (21) und der positionsaufgelösten Referenz- Aufstandskraft (20) durch Verändern der Neigung (23) in Bezug auf einen von zwei Neigungsfreiheitsgraden (32, 33) minimiert, und wobei die andere Regelstruktur als Regelkriterium die Abweichung zwischen der positionsaufgelösten Ist-Aufstandskraft (21) und der positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft (20) durch Verändern der
Neigung (23) in Bezug auf einen anderen der zwei Neigungsfreiheitsgrade (32, 33) minimiert.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Erfassen der positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft (20) eine
Neigung (23) der Transportplattform (2) mittels eines Neigungssensors (14) erfasst wird und mittels der Aktorik (6) korrigiert wird.
6. Mobile Transportvorrichtung (1) zum Transportieren mindestens eines
Transportgutes (10), umfassend:
eine Transportplattform (2),
ein Transportmittel (4) zum Bewegen der Transportplattform (2),
mindestens zwei an der Transportplattform (2) angeordnete Kraftsensoren (3) zum Erfassen einer positionsaufgelösten Aufstandskraft (20, 21) mindestens eines auf der Transportplattform (2) angeordneten Transportgutes (10),
eine Aktorik (6) zum Einstellen einer Neigung (23) der Transportplattform (2), und eine Steuerung (8), wobei die Steuerung (8) derart ausgebildet ist, die Neigung (23) der Transportplattform (2) mittels der Aktorik (6) zu regeln und zumindest als ein
Regelkriterium eine Abweichung zwischen einer positionsaufgelösten während des Transportierens erfassten Ist-Aufstandskraft (21) des mindestens einen auf der
Transportplattform (2) angeordneten Transportgutes (10) und einer in einem Ruhezustand erfassten positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft (20) des mindestens einen auf der Transportplattform (2) angeordneten Transportgutes (10) zu minimieren.
7. Mobile Transportvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Kraftsensoren (3) in Form einer Matrix in regelmäßigen Abständen an oder auf der Transportplattform (2) angeordnet sind.
8. Mobile Transportvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (8) ferner derart ausgebildet ist, das
Transportmittel (4) derart anzusteuern, dass nach dem Anordnen des mindestens einen Transportgutes (10) auf der Transportplattform (2) eine Referenzfahrt durchgeführt wird, und eine Beschleunigung (22) der Transportplattform (2) während der Referenzfahrt zu schätzen und aus einer während der Referenzfahrt erfassten positionsaufgelösten Referenz-Aufstandskraft (20) und der geschätzten Beschleunigung (22) einen
Schwerpunkt (13) des mindestens einen Transportgutes (10) abzuschätzen, und das Regeln der Neigung (23) der Transportplattform (2) zusätzlich oder alternativ auf
Grundlage des geschätzten Schwerpunkts (13) durchzuführen.
9. Mobile Transportvorrichtung (1) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch mindestens einen Beschleunigungssensor (9) zum Erfassen einer Beschleunigung (22) der
Transportplattform (2), wobei die Steuerung (8) ferner derart ausgebildet ist, den
Schwerpunkt (13) des mindestens einen Transportgutes (10) zusätzlich oder alternativ auf Grundlage einer während der Referenzfahrt mittels des Beschleunigungssensors (9) erfassten Beschleunigung (22) der Transportplattform (2) abzuschätzen.
10. Mobile Transportvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch einen Neigungssensor (14) zum Erfassen einer Neigung (23) der Transportplattform (2), wobei die Steuerung (8) ferner derart ausgebildet ist, vor dem Erfassen der Referenz- Aufstandskraft (20) die Aktorik (6) auf Grundlage einer erfassten Neigung (23) der Transportplattform (2) anzusteuern, sodass die erfasste Neigung (23) der
Transportplattform (2) korrigiert wird.
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