WO2023198246A1 - Fahrerloses transportfahrzeug - Google Patents

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WO2023198246A1
WO2023198246A1 PCT/DE2023/100252 DE2023100252W WO2023198246A1 WO 2023198246 A1 WO2023198246 A1 WO 2023198246A1 DE 2023100252 W DE2023100252 W DE 2023100252W WO 2023198246 A1 WO2023198246 A1 WO 2023198246A1
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drive
transport vehicle
units
steering
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PCT/DE2023/100252
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Inventor
Ralf BÄR
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Bär Automation Gmbh
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    • G05D1/0246—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means
    • G05D1/0251—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means extracting 3D information from a plurality of images taken from different locations, e.g. stereo vision

Definitions

  • the present invention relates to a driverless transport vehicle for transporting objects that can be driven under, such as floor scooters, trolleys or the like, wherein the transport vehicle can be moved omnidirectionally in an X, Y plane with respect to an orthogonal coordinate system and has a lifting table that can be moved in the Z direction.
  • the wheel diameters of the floor trolley or the frame itself must be chosen to be large enough to suit the height of the vehicle.
  • AGVs are known with a flat excavation device for driving under flat floor trolleys.
  • these AGVs are not powered by surface-moving vehicles.
  • the driving characteristics for starting and aligning the AGV in relation to a floor scooter are therefore inflexible and limited.
  • One option is to position the floor rollers on the floor using a rail.
  • AGVs are known that have a base unit and a tongue unit for driving under an object.
  • these AGVs use four turntables, each of which can generate a rotational movement with two motors.
  • Two turntables are arranged below the base unit and two turntables are arranged below the tongue unit.
  • the stools rotate due to the speed difference between the motors, but the control effort is very high and a total of 8 motors are required. Since these motors are also built into the tongue unit, they can only be flat and are therefore not powerful.
  • the tongue unit is relatively wide and is therefore not suitable for trolleys measuring 400 x 600 mm.
  • the present invention is based on the technical problem or the task of specifying a driverless transport vehicle that ensures automatic material supply within a production facility, with which internal logistics processes can be optimized, and which easily ensures autonomous transport of floor rollers, trolleys or the like with relatively high loads and that an object standing in any position, even an imprecise one, can be passed under in the shortest possible way.
  • the transport vehicle according to the invention is given by the features of independent claim 1.
  • Advantageous refinements and further developments are specified in the claims that are directly or indirectly dependent on independent claim 1.
  • the transport vehicle according to the invention is therefore characterized in that there is an undercarriage/fork unit connected to the base unit, on which the lifting table is arranged, the transport vehicle is designed as an omnidirectional movable vehicle with two drive/steering roller units that can be driven via drive and steering units and a non-driven swivel castor unit, with either two drive and swivel caster units positioned in the a drive and swivel castor unit and a non-driven swivel castor unit and a drive and swivel castor unit is arranged in the Y direction in the free end area below the undercarriage/fork unit, sensory means are present which determine raw data relating to a video image, a point cloud or distance data of the object , object recognition means are present which are in communication connection with the sensor means and convert the transmitted raw data of the sensor means into current object position data, control means are present which are in communication connection with the object recognition means and the drive and steering units of the drive and steering roller units and the current
  • the driverless transport vehicle provides an omnidirectional surface-moving vehicle with object recognition, which recognizes objects such as floor scooters, trolleys or the like and can use these to align and move in a surface-moving manner and can therefore pick up and transport the object/floor trolley in a precise position.
  • the object with the components stored on it is fed to the fitters, who remove the components manually for the purpose of assembly.
  • the assembly person After assembly has been completed, in the known object feeding systems, the assembly person must then return the object, for example the floor trolley, to an exactly predetermined position so that it can be reliably picked up and transported away by a driverless transport vehicle.
  • the driverless transport vehicle according to the invention that is, the assembly person can move the object/the floor trolley into an undefined and non-disturbing position, with the driverless transport vehicle according to the invention allowing the object/the floor trolley to be picked up and transported away in this " "inaccurate" position is possible without any problems.
  • These object recognition means have an object recognition sensor system, for example a 3D camera, a scanner or the like, which provides an image or a point cloud with distance data for the individual pixels.
  • This data is transmitted to the object recognition means, which determines the position of the trolley from the transmitted data, for example a point cloud, using predetermined parameters such as the width of the object, the underpass width of the object and the height of the object or, for example, via a previously trained neural network / Determine floor rollers.
  • This position data is transmitted to the control device, which Path planning and chassis control is carried out.
  • the new approach point of the AGV results from the current position of the object.
  • This current approach point is converted by the control device into control commands for the steering and drive units and output to the controllers of the respective AGV drives.
  • a particularly preferred embodiment is characterized in that the sensor means have at least one 3D camera or at least one scanning unit.
  • a particularly advantageous embodiment is characterized in that the object recognition means have a storage unit in which individual parameters relating to the geometry and appearance of the object are stored and can be evaluated.
  • the non-driven swivel roller unit is preferably designed as a multi-bearing, transverse force-free, undriven swivel roller steering unit, in particular as a twin roller unit.
  • a particularly preferred embodiment which enables objects of different geometries to be picked up securely, is characterized in that the lifting table has a stop unit that can be driven and moved in the Y direction by means of a drive unit that can be controlled by the control device and which forms the stop for the object to be driven under .
  • An advantageous embodiment which ensures secure positioning of a picked up object on the lifting table, is characterized in that the base unit is positioned above the lifting table in the Z direction in the X direction, by means of one of the Drive unit which can be controlled by a control device and which can be moved in the
  • control device is designed in such a way that the drive units for the movement of the stop unit and the clamping units are activated accordingly depending on the geometric data of the object determined by the object recognition means, thereby ensuring overall safe positioning of the picked up object on the lifting table even during transport is guaranteed.
  • a particularly preferred embodiment of the transport vehicle according to the invention in terms of flexibility is characterized in that the vehicle has a unit for supplying energy, in particular a battery or capacitor, which provides the energy to operate the units.
  • an advantageous embodiment is characterized in that the vehicle has a charging station via which the energy supply units can be charged contactlessly.
  • a particularly advantageous development is characterized in that the vehicle has a WLAN unit, by means of which communication regarding data input and/or data query can be established with the sensor means, the object recognition means and the control device.
  • the optionally attachable height-adjustable clamping device is primarily used to secure unstable goods from tipping over.
  • the driverless transport vehicle according to the invention enables automatic material supply within a production facility in a simple manner. Thanks to the omnidirectional movement of the vehicle in conjunction with object recognition, internal logistics processes can be optimized using the driverless transport vehicle. Automatic transport of floor trolleys with large loads is possible without any problems. The transport of standard or special load carriers can also be easily implemented according to the respective undercarriage geometry of the object.
  • the vehicle is mounted on a total of three swivel castors - two driven swivel castors and one non-driven swivel castor - a three-point support of the vehicle is always guaranteed in the event of any uneven ground, so that the swivel castors are always in contact with the ground, which enables the respective route to be implemented in a precise position .
  • FIG. 1 schematic perspective view of a
  • FIG. 2 shows a schematic 2nd perspective view of a vehicle according to FIG. 1, without additional components
  • FIG. 3 shows a schematic perspective view of the vehicle according to FIG. 2 with the lifting table raised
  • FIG. 4 shows a schematic top view of a driverless transport vehicle with a spaced-apart object to be driven under
  • FIG. 5 shows a schematic top view of a driverless transport vehicle with an object driving underneath
  • FIG. 6 shows a schematic bottom view of a driverless transport vehicle with two steering roller units with a traction drive motor and a steering roller unit, which are arranged below the base unit and a non-driven steering roller unit, which are arranged below the projection unit,
  • Fig. 7 highly schematic diagram of object recognition and path planning of the driverless transport vehicle as a control loop
  • Fig. 8 schematic perspective view of a non-driven, multi-bearing, transverse force-free twin swivel castor unit.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a driverless transport vehicle 10, with additional essential components being shown in a highly schematic exploded view.
  • the driverless transport vehicle 10 has a cuboid base unit 12, to which an undercarriage unit 14 pointing forward in FIG. 1 is connected on the underside.
  • the undercarriage unit 14 is also referred to as a fork unit or tongue unit.
  • FIG. 1 an orthogonal X, Y, Z coordinate system is indicated in FIG. 1, which relates to the driverless transport vehicle 10.
  • the X direction is hereinafter referred to as the width direction
  • the Y direction is hereinafter referred to as the projection direction
  • the Z direction is hereinafter referred to as the height direction.
  • a lifting table 16 is arranged on the undercarriage unit 14 projecting in the projection direction Y, the position of which is designed to be displaceable in the height direction Z via a corresponding unit.
  • a stop unit 28 which runs in the width direction X and can be displaced in the projection direction Y via an aggregate.
  • sensor means 22 are arranged, which can be designed, for example, as a 3D camera or as a scanner.
  • a clamping unit 30 is connected to the base unit 12 on the left and right, which in their respective outer end region have a clamping jaw projecting in the projection direction Y and which are designed to be displaceable in the height direction Z and in the width direction X via aggregates.
  • the additional components of the transport vehicle 10 which are additionally shown schematically in an exploded view in FIG - and storage units, two laser scanners 32, which are arranged diagonally opposite each other on the base unit 12, for scanning the surroundings of the transport vehicle 10, a charging unit 34 for contactless charging of the energy storage unit 38 and a stop button 36 for manually stopping the movement of the transport vehicle in a dangerous situation by a third party.
  • the driverless transport vehicle is mounted on roller units on the underside.
  • steering/drive roller units 18.1, 18.2 arranged spaced apart in the width direction
  • the steering/drive roller units 18 are each in communication connection with a drive unit and a steering drive unit, which can be controlled by the control device 26.
  • FIG. 4 shows a highly schematic representation of the situation in which a driverless transport vehicle 10 is at a distance from an object 50 to be driven under, for example a floor scooter or trolley. is shown, which is to be driven under, picked up, transported and set down again by the transport vehicle 10, the transport vehicle 10 having to cover a route F in order to drive under the object 50 in order to achieve an under-travel state, which is shown very schematically in FIG .
  • the object 50 is stored on a total of 4 rollers 52.
  • the driverless transport vehicle 10 is designed as an omnidirectional surface-moving vehicle with object recognition, which recognizes an object 50 such as a floor trolley and, based on the detection, aligns itself in a surface-moving and omnidirectional manner and approaches the floor trolley in the appropriate position in order to be able to pick it up and transport it.
  • the non-driven steering roller unit 20 is designed as a double-bearing twin roller unit, which generates little or no transverse forces during an envelope as a result of a steering movement and is known as such.
  • a schematic exemplary embodiment of such a twin steering roller is shown in FIG.
  • FIG. 7 shows a highly schematic diagram of the individual processes within the transport vehicle 10 for recognizing an object 50 in order to move the vehicle 10 to the object 50 for driving under it.
  • the sensor means 22 which have, for example, at least one 3D camera or at least one scanner, which detect the raw data of the object, for example in the form of a video image or a point cloud with the distance data of the individual pixels.
  • This raw data is transmitted to the object recognition means 25, in which parameters relating to the geometry of the object 50 to be encompassed are stored in advance for reference purposes. These parameters can also be the result of an external Kl unit (artificial intelligence).
  • the object recognition means 24 evaluate the received raw data and determine the position of the object 50, for example with respect to the coordinates X, Y and the associated angle A, which represents the current relative position of the vehicle 10 to the object.
  • This current object position is transmitted to the control device 26, which carries out chassis planning based on this current data and creates control commands as part of chassis control, in particular with regard to speed and steering angle for each steering / drive roller unit 18.1, 18.2, whereby the driverless transport vehicle moves in the direction of the route F moves onto the object 50 to be driven under.
  • This AGV movement in turn has repercussions on the sensor means 22 and the resulting changed current object position. This results in a control circuit that ensures optimal, fast, precise and reliable determination of the route F of the vehicle 10 for driving under the object 50.
  • the lifting table 28 After driving under (see FIG. 5), the lifting table 28 is activated and raised to detect the object 50.
  • the stop unit 28 has previously been moved into the associated position by the control device by controlling the corresponding unit in accordance with the geometry of the object to be picked up.
  • the position of the recorded object can be secured by appropriately moving the clamping units 30 in the height direction Z and in the width direction X in order to reliably prevent the recorded object from tipping over during transport.
  • the transport vehicle 10 moves into a position that is determined via a higher-level control system in communication with the control device 26.

Abstract

Ein fahrerloses Transportfahrzeug (10) zum Transport von unterfahrbaren Objekten, wie beispielsweise Bodenroller (50), Trolleys oder dergleichen, wobei das Transportfahrzeug (10) bezogen auf ein orthogonales Koordinatensystem (X, Y, Z) in einer X, Y-Ebene omnidirektional verfahrbar ist und einen in Z-Richtung verfahrbaren Hubtisch (16) aufweist, gekennzeichnet dadurch, dass eine Basiseinheit (12) vorhanden ist, eine an die Basiseinheit (12) angeschlossene Unterfahr-/Gabeleinheit (14) vorhanden ist, auf der der Hubtisch (16) angeordnet ist, wobei entweder zwei in X-Richtung beanstandete Antriebs- und Lenkrolleneinheiten (18.1, 18.2) unterhalb der Basiseinheit (12) und eine nicht antreibbare Lenkrolleneinheit (20) in Y-Richtung beanstandet im Freien Endbereich unterhalb der Unterfahr-/Gabeleinheit angeordnet ist oder in X-Richtung beanstandet unterhalb der Basiseinheit (12) eine Antriebs- und Lenkrolleneinheit (18.1) und eine nicht angetriebene Lenkrolleneinheit (20) und in Y-Richtung beanstandet im Freien Endbereich unterhalb der Unterfahr-/Gabeleinheit (14) eine Antriebs- und Lenkrolleneinheit (18.2) angeordnet ist, Sensorikmittel (22) vorhanden sind, die Rohdaten bezüglich eines Videobildes, einer Punktewolke oder Entfernungsdaten des Objekts (50) ermitteln, Objekterkennungsmittel (24) vorhanden sind, die mit den Sensorikmitteln (22) in Kommunikationsverbindung stehen und die übermittelten Rohdaten der Sensorikmittel (22) in aktuelle Objektpositionsdaten umsetzen, Steuerungsmittel (26) vorhanden sind, die mit den Objekterkennungsmitteln (24) in Kommunikationsverbindung und den Antriebs- und Lenkaggregaten der Antriebs- und Lenkrolleneinheitenstehen und die aktuellen Objektpositionsdaten in Steuerbefehle für die Antriebs- und Lenkaggregate der Antriebs- und Lenkrolleneinheiten (18.1, 18.2) umsetzen.

Description

BESCHREIBUNG
Fahrerloses Transportfahrzeug
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein fahrerloses Transportfahrzeug zum Transport von unterf ahrbaren Objekten, wie beispielsweise Bodenroller, Trolleys oder dergleichen, wobei das Transportfahrzeug bezogen auf ein orthogonales Koordinatensystem in einer X, Y-Ebene omnidirektional verfahrbar ist und einen in Z-Richtung verfahrbaren Hubtisch aufweist.
STAND DER TECHNIK
Es werden in der innerbetrieblichen Logistik viele Waren oder gestapelte Paletten und Kisten mit Waren auf manuell verschiebbaren Bodenrollern transportiert. Um diese Bodenroller oder Dolleys oder Trolleys automatisch zu transportieren werden Anhängersysteme oder Routenzüge oder dergleichen eingesetzt.
Auch sind fahrerlose Transportsysteme bekannt, die die Bodenroller unterfahren und mitschleppen bzw. auch komplett ausheben können.
Damit die fahrerlosen Transportfahrzeuge (FTF) unter den Bodenroller unterfahren können, sind die Raddurchmesser der Bodenroller oder das Gestell selbst der Fahrzeughöhe entsprechend groß zu wählen.
Damit geht jedoch ein Speicherplatzverlust einher. Außerdem sind die Bodenroller dann speziell anzufertigen. Bodenroller können auch mit einem Staplersystem, die Zinken verwenden, unterfahren, angehoben und transportiert werden. Diese Systeme sind in der Regel für kleine Bodenrollen zum Beispiel mit dem Standardmaß 400 x 600 mm nicht geeignet, weil ein Unterfahren mit 2 Standardzinken aus Platzgründen nicht möglich ist.
Für kleine Bodenroller sind FTF mit einer flachen Aushubvorrichtung zum Unterfahren von flachen Bodenrollern bekannt. Diese FTF sind allerdings nicht flächenbeweglich angetrieben. Die Fahreigenschaften zum Anfahren und Ausrichten des FTF in Bezug zu einem Bodenroller sind deshalb unflexibel und eingeschränkt.
Eine Möglichkeit ist es, die Bodenroller anhand einer Schiene auf dem Boden zu positionieren.
Es sind FTFs bekannt, die eine Basiseinheit und eine Zungeneinheit zum Unterfahren eine Objekts aufweisen. Um die Flächenbeweglichkeit herzustellen werden bei diesen FTFs vier Drehschemel eingesetzt, die jeweils mit zwei Motoren eine Drehbewegung erzeugen können. Zwei Drehschemel sind unterhalb der Basiseinheit und zwei Drehschemel sind unterhalt der Zungeneinheit angeordnet. Durch Drehzahldifferenz der Motoren, drehen sich die Schemel, wobei der Steuerungsaufwand jedoch sehr hoch ist und man insgesamt 8 Motoren benötigt. Da diese Motoren auch in die Zungeneinheit eingebaut sind, können diese nur flach bauen und sind deshalb nicht leistungsfähig. Zudem ist die Zungeneinheit relativ breit und ist deshalb für Bodenroller mit der Maße 400 x 600 mm nicht geeignet.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem beziehungsweise die Aufgabe zugrunde, ein fahrerloses Transportfahrzeug anzugeben, das eine automatische Materialversorgung innerhalb einer Produktion gewährleistet, mit dem innerbetriebliche Logistikprozesse optimiert werden können, das problemlos einen autonomen Transport von Bodenrollen, Trolleys oder dergleichen mit relativ hohen Lasten gewährleistet und das ein in einer beliebigen auch ungenauen Position stehendes Objekt auf kürzestem Weg positionsgenau unterfahren kann. Das erfindungsgemäße Transportfahrzeug ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruch 1 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den von dem unabhängigen Anspruch 1 direkt oder indirekt abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäß Transportfahrzeug zeichnet sich demgemäß dadurch aus, dass eine an die Basiseinheit angeschlossene Unterfahr-/ Gabeleinheit vorhanden ist, auf der der Hubtisch angeordnet ist, das Transportfahrzeug als omnidirektionales verfahrbares Fahrzeug ausgebildet ist mit zwei über Antriebs- und Lenkaggregate antreibbaren Antriebs-/ Lenkrolleneinheiten und einer nicht angetriebenen Lenkrolleneinheit, wobei entweder zwei in X-Richtung beanstandete Antriebs- und Lenkrolleneinheiten unterhalb der Basiseinheit und die nicht antreibbare Lenkrolleneinheit in Y-Richtung beanstandet im Freien Endbereich unterhalb der Unterfahr-/ Gabeleinheit angeordnet ist oder in X-Richtung beanstandet unterhalb der Basiseinheit eine Antriebs- und Lenkrolleneinheit und eine nicht angetriebene Lenkrolleneinheit und in Y-Richtung beanstandet im Freien Endbereich unterhalb der Unterfahr-/ Gabeleinheit eine Antriebs- und Lenkrolleneinheit angeordnet ist, Sensorikmittel vorhanden sind, die Rohdaten bezüglich eines Videobildes, einer Punktewolke oder Entfernungsdaten des Objekts ermitteln, Objekterkennungsmittel vorhanden sind, die mit den Sensorikmitteln in Kommunikationsverbindung stehen und die übermittelten Rohdaten der Sensorikmittel in aktuelle Objektpositionsdaten umsetzen, Steuerungsmittel vorhanden sind, die mit den Objekterkennungsmitteln in Kommunikationsverbindung und den Antriebs- und Lenkaggregaten der Antriebs- und Lenkrolleneinheiten stehen und die aktuellen Objektpositionsdaten in Steuerbefehle für die Antriebs- und Lenkaggregate der Antriebs- und Lenkrolleneinheiten umsetzen, wodurch eine Bewegung des Fahrzeuges in Richtung des Objekts bezüglich Geschwindigkeit, Richtung und Lenkwinkel erfolgt, wobei die durch die Bewegung erzeugte Positionsänderung des Fahrzeugs in Relation zu dem zu erfassenden Objekt durch die Sensorikmittel aktuell wieder erfasst und ausgewertet wird, wodurch ein Regelkreis für die Fahrbewilligung des Fahrzeuges bis zum Erreichen der Unterfahrposition für das Objekt erzeugt wird.
Mit dem erfindungsgemäßen fahrerlosen Transportfahrzeug ist ein omnidirektionales flächenbewegliches Fahrzeug mit einer Objekterkennung gegeben, die Objekte wie Bodenroller, Trolleys oder dergleichen erkennt und sich anhand derer flächenbeweglich ausrichten und anfahren kann und damit das Objekt/ den Bodenroller positionsgenau aufnehmen und transportieren kann.
In vielen bekannten Produktionslinien wird das Objekt mit den darauf gelagerten Bauteilen den Monteuren zugeführt, die die Bauteile zum Zwecke der Montage händisch entnehmen. Nach Abschluss der Montage muss dann bei den bekannten Objektzuführungssystemen die Montageperson das Objekt, beispielsweise den Bodenroller, in eine exakt vorgegebene Position zurückführen, damit dieses von einem fahrerlosem Transportfahrzeug zuverlässig aufgenommen und abtransportiert werden kann. Dies ist bei dem erfindungsgemäßen fahrerlosem Transportfahrzeug nicht mehr erforderlich, das heißt die Montageperson kann das Objekt/ den Bodenroller in eine nicht definierte und nicht störende Position verschieben, wobei durch das erfindungsgemäße fahrerlose Transportfahrzeug eine Aufnahme und ein Abtransport des Objekts/ des Bodenrollers in dieser "ungenauen" Position problemlos möglich ist.
Diese Objekterkennungsmittel weisen eine Objekterkennungssensorik auf, beispielsweise eine 3D-Kamera, ein Scanner oder dergleichen, die ein Bild oder eine Punktewolke mit Entfernungsdaten der einzelnen Pixel liefert. Diese Daten werden an die Objekterkennungsmittel übermittelt, die mit Hilfe von vorgegebenen Parametern wie spielsweise die Breite des Objekts, Unterfahrbreite des Objekts und Höhe des Objekts oder zum Beispiel über ein vorher eingelerntes neuronales Netzwerk aus den übertragenen Daten, zum Beispiel Punktewolke, die Position des Trolleys/ Bodenrollers bestimmen. Diese Positionsdaten werden an die Steuereinrichtung übermittelt, die die Bahnplanung und die Fahrwerksregelung vornimmt. Mit der jeweils aktuellen Position des Objekts ergibt sich der jeweils neue Anfahrpunkt des FTFs. Dieser aktuelle Anfahrpunkt wird von der Steuereinrichtung in Steuerbefehle für die Lenk- und Antriebseinheiten umgesetzt und an die Regler der jeweiligen FTF-Antriebe ausgegeben.
Dadurch dass, das FTF in Bewegung ist und sich dadurch die Position des Objekts/ Bodenrollers relativ zum FTF permanent ändert und ständig von den Objekterkennungsmitteln aktualisiert werden, erhält man einen geschlossenen Regelkreis.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Sensorikmittel zumindest eine 3D-Kamera oder zumindest eine Scaneinheit aufweisen.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Objekterkennungsmittel eine Speichereinheit aufweisen, in der individuelle Parameter bezüglich Geometrie und Erscheinungsbild des Objekts abgespeichert sind und auswertbar sind.
Bevorzugt ist die nicht angetriebene Lenkrolleneinheit als mehrfachgelagerte, querkraftfreie, unangetriebene Lenkrollenlenkeinheit ausgebildet, insbesondere als Zwillingsrolleneinheit.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung, die eine sichere Aufnahme von Objekten unterschiedlicher Geometrie ermöglicht, zeichnet sich dadurch aus, dass der Hubtisch eine in Y-Richtung mittels eines von der Steuereinrichtung ansteuerbaren Antriebsaggregats antreibbare und verfahrbare Anschlageinheit aufweist, die den Anschlag für das zu unterfahrende Objekt bildet.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung, die eine sichere Positionierung eines aufgenommenen Objekts auf dem Hubtisch gewährleistet, zeichnet sich dadurch aus, dass die Basiseinheit in Z-Richtung oberhalb des Hubtisches zwei in X-Richtung beanstandet, mittels eines von der Steuereinrichtung ansteuerbaren Antriebsaggregat antreibbare und in X- und Y-Richtung verfahrbare Klemmeinheiten aufweist, die eine Positionssicherung bezüglich des aufgenommenen, unterfahrenen Objekts bilden.
Gemäß einer besonders vorteilhafte Weiterbildung ist die Steuereinrichtung so ausgebildet, dass die Antriebsaggregate für die Bewegung der Anschlageinheit und der Klemmeinheiten in Abhängigkeit der von den Objekterkennungsmitteln ermittelten geometrischen Daten des Objekts entsprechend ansteuert, wodurch insgesamt eine sichere Positionierung des aufgenommenen Objekts auf Hubtisch auch während des Transports gewährleistet ist.
Eine bezüglich der Flexibilität besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Transportfahrzeugs zeichnet sich dadurch aus, dass das Fahrzeug eine Einheit zur Versorgung mit Energie, insbesondere Batterie oder Kondensator, aufweist, die die Energie zum Betreiben der Aggregate zur Verfügung stellt.
Um ein dauerhaft zuverlässigen Bereitsschaftszustand des Fahrzeugs ohne große zusätzliche Maßnahmen zu gewährleisten, zeichnet sich eine vorteilhafte Ausgestaltung dadurch aus, dass das Fahrzeug eine Ladestation aufweist, über die die Einheiten zur Energieversorgung kontaktlos aufladbar ist.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass das Fahrzeug eine WLAN- Einheit aufweist, mittels derer eine Kommunikation bezüglich Dateneingabe und/ oder Datenabfrage mit den Sensorikmitteln, den Objekterkennungsmitteln und der Steuereinrichtung herstellbar ist.
Durch die verstellbare Anschlageinheit auf dem Hubtisch, können verschiedene Bodenrollergrößen detektiert werden oder auch mehrere Bodenroller gleichzeitig aufgenommen werden. Die optional anbaubare höhenverstellbare Klemmvorrichtung dient vornehmlich dazu, instabile Waren gegen Kippen zu sichern.
Durch das erfindungsgemäße fahrerlose Transportfahrzeug wird in einfacher Art und Weise eine automatische Materialversorgung innerhalb einer Produktion einer Anlage ermöglicht. Durch die omnidirekti- onale Bewegungsmöglichkeit des Fahrzeugs in Verbindung mit der Objekterkennung können durch das fahrerlose Transportfahrzeug innerbetriebliche Logistikprozesse optimiert werden. Ein automatischer Transport von Bodenrollern mit großen Lasten ist problemlos möglich, Auch der Transport von Standard oder Sonderladungsträgern kann problemlos umgesetzt werden entsprechend der jeweiligen Unterfahrgeometrie des Objekts.
Dadurch, dass das Fahrzeug auf insgesamt drei Lenkrollen gelagert ist - zwei angetriebene Lenkrollen und eine nicht angetriebene Lenkrolle - ist eine Dreipunktauflage des Fahrzeugs bei eventuell vorhandenen Bodenunebenheiten immer gewährleistet, so dass die Lenkrollen immer Bodenkontakt haben, wodurch eine Umsetzung des jeweiligen Fahrwegs positionsgenau ermöglicht wird.
Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner auf geführten Merkmale sowie durch die nachstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Die Merkmale der Ansprüche können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, insoweit sie sich nicht offensichtlich gegenseitig ausschließen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
Fig. 1 schematische Perspektivdarstellung eines
Ausführungsbeispiels eines fahrerlosen Transportfahrzeugs mit einer Basiseinheit und einer Vorsprungeinheit, auf der ein höhenverstellbarer Hubtisch vorhanden ist, mit zusätzlich explosionsartig schematisch dargestellten funktional wichtigen Bauelementen,
Fig. 2 schematische 2. Perspektivdarstellung eines Fahrzeugs gemäß Fig. 1, ohne zusätzliche Bauelemente,
Fig. 3 schematische Perspektivdarstellung des Fahrzeugs gemäß Fig. 2 bei angehobenen Hubtisch,
Fig. 4 schematische Draufsicht auf ein fahrerloses Transportfahrzeug mit einem beabstandet angeordneten zu unterfahrenden Objekt,
Fig. 5 schematische Draufsicht auf ein fahrerloses Transportfahrzeug mit einem unterfahrenden Objekt,
Fig. 6 schematische Untersicht auf ein fahrerloses Transportfahrzeug mit zwei Eenkrolleneinheiten mit Fahrantriebsmotor und Eenkantriebsmotor, die unterhalb der Basiseinheit und einer nicht angetriebenen Lenkrolleneinheit, die unterhalb der Vorsprungeinheit angeordnet sind,
Fig. 7 stark schematisiertes Schaubild der Objekterkennung und der Bahnplanung des fahrerlosen Transportfahrzeugs als Regelkreis und Fig. 8 schematische Perspektivdarstellung einer nicht angetriebenen mehrfach gelagerten, querkraftfreien Zwillingslenkrolleneinheit.
WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
In Fig. 1 ist schematisch eine Perspektivdarstellung eines fahrerlosen Transportfahrzeugs 10 dargestellt, wobei zusätzliche wesentliche Bauteile stark schematisiert in Explosionsdarstellung hierzu eingezeichnet sind. Das fahrerlose Transportfahrzeug 10 weist ein quaderförmige Basiseinheit 12 auf, an die unterseitig eine in Fig. 1 nach vorne weisende Unterfahreinheit 14 angeschlossen ist. Die Unterfahreinheit 14 wird auch als Gabeleinheit oder Zungeneinheit bezeichnet.
Weiterhin ist in Fig. 1 ein orthogonales X, Y, Z-Koordinatensystem angegeben, das sich auf das fahrerlose Transportfahrzeug 10 bezieht. Die X-Richtung wird im Folgenden als Breitenrichtung, die Y-Richtung wird im Folgenden als Vorsprungsrichtung und die Z-Richtung wird im Folgenden als Höhenrichtung bezeichnet.
Auf der in Vorsprungsrichtung Y vorspringenden Unterfahreinheit 14 ist ein Hubtisch 16 an geordnet, der über ein entsprechendes Aggregat in Höhenrichtung Z in seiner Position verschiebbar ausgebildet ist.
Auf dem Hubtisch 16 ist ein in Breitenrichtung X verlaufende Anschlageinheit 28 vorhanden, die über ein Aggregat in Vorsprungsrichtung Y verschiebbar ist.
Im vorderen Stirnendbereich der Unterfahreinheit 14 sind Sensorikmittel 22 angeordnet, die beispielsweise als 3D-Kamera oder als Scanner ausgebildet sein können.
In Höhenrichtung Z nach oben versetzt sind an der Basiseinheit 12 links und rechts jeweils eine Klemmeinheit 30 angeschlossen, die in ihrem jeweiligen äußeren Endbereich eine in Vorsprungsrichtung Y vorspringende Klemmbacke aufweisen und die über Aggregate in Höhenrichtung Z und in Breitenrichtung X verschiebbar ausgebildet sind.
Die in Fig. 1 zusätzlich in Explosionsdarstellung schematisch dargestellten weiteren Bauelemente des Transportfahrzeugs 10 bestehen aus einer Steuereinrichtung 26, Objekterkennungsmittel 24, einer Energiespeichereinheit 38 zur Energieversorgung innerhalb des Fahrzeugs vorhandenen Aggregaten, einer WLAN-Einheit 40 zur drahtlosen Kommunikation mit externen elektronischen Steuer-, Regelungs- und Speichereinheiten, zwei Laserscanner 32, die diagonal gegenüberliegend an der Basieinheit 12 angeordnet sind, zum Scannen der Umgebung des Transportfahrzeugs 10, einer Ladeeinheit 34 zum kontaktlosen Laden der Energiespeichereinheit 38 und einem Stop- Button 36 zum manuellen Stoppen der Bewegung des Transportfahrzeugs in Gefahrensituation durch einen Dritten. Es kann auch noch ein weiterer Laserscanner vorhanden sein, der im vorderen Endbereich der Unterfahrheit 14 angeordnet ist.
Gemäß Fig. 6 ist das fahrerloses Transportfahrzeug unterseitig auf Rolleneinheiten gelagert. Im konstruktiven Ausführungsbeispiel sind unterhalb der Basiseinheit 12 in Breitenrichtung X beabstandet angeordnete Lenk-/ Antriebsrolleneinheiten 18.1, 18.2 vorhanden und im Endbereich der Unterfahreinheit 14 ist eine nicht angetriebene Lenkrolleneinheit 20 angeordnet.
Die Lenk-/ Antriebsrolleneinheiten 18 stehen jeweils in Kommunikationsverbindung mit einem Antriebsaggregat und einem Lenkantriebsaggregat, die von der Steuereinrichtung 26 ansteuerbar sind.
In Fig. 4 ist stark schematisiert die Situation dargestellt, bei der ein fahrerloses Transportfahrzeug 10 beabstandet zu einem zu unterfahrenden Objekt 50, beispielsweise Bodenroller oder Trolley, dargestellt ist, das von dem Transportfahrzeug 10 zu unterfahren, aufzunehmen, zu transportieren und wieder abzusetzen ist, wobei das Transportfahrzeug 10 zum Unterfahren des Objekts 50 ein Fahrweg F zurückzulegen hat, um einen Unterfahrzustand zu erreichen, der in Fig. 5 stark schematisch dargestellt ist. Das Objekt 50 ist auf insgesamt 4 Rollen 52 gelagert.
Das fahrerlose Transportfahrzeug 10 ist erfindungsgemäß als omnidirektional flächenbewegliches Fahrzeug mit Objekterkennung ausgebildet, die ein Objekt 50 wie beispielsweise Bodenroller erkennt und sich anhand der Erkennung flächenbeweglich und omnidirektional ausrichtet und auf den Bodenroller in entsprechender Position zufährt um dieses aufzunehmen und transportieren zu können.
Die nicht angetriebene Lenkrolleneinheit 20 ist als doppelt gelagerte Zwillingsrolleneinheit ausgebildet, die bei einem Umschlag infolge einer Lenkbewegung keine beziehungsweise geringe Querkräfte erzeugt und als solches bekannt ist. Ein schematisches Ausführungsbeispiel einer derartigen Zwillingslenkrolle ist in Fig. 8 dargestellt.
In Fig. 7 ist stark schematisiert ein Schaubild der einzelnen Abläufe innerhalb des Transportfahrzeugs 10 zum Erkennen eines Objekts 50 zum Bewegen des Fahrzeugs 10 zu dem Objekt 50 zum Unterfahren dargestellt.
Zunächst erfassen die Sensorikmittel 22, die beispielsweise zumindest eine 3D-Kamera oder zumindest einen Scanner aufweisen, die die Rohdaten des Objekts, beispielsweise in Form eines Videobildes oder einer Punktewolke mit den Entfernungsdaten der einzelnen Pixel detektieren. Diese Rohdaten werden an die Objekterkennungsmittel 25 übermittelt, in denen vorab Parameter bezüglich der Geometrie des zu umfassenden Objekts 50 zu Referenzenzwecken abgelegt sind. Diese Parameter können auch Ergebnis einer externen Kl-Einheit (künstliche Intelligenz) sein. Die Objekterkennungsmittel 24 werten die empfangenen Rohdaten aus und ermitteln die Position des Objekts 50 beispielsweise in Bezug auf die Koordinaten X, Y und des zugehörigen Winkels A, der die aktuelle Relativposition des Fahrzeugs 10 zu dem Objekt darstellt. Diese aktuelle Objektposition wird an die Steuereinrichtung 26 übermittelt, die aufgrund dieser aktuellen Daten eine Fahrwerksplanung durchführt und im Rahmen einer Fahrwerksregelung Steuerbefehle erstellt, insbesondere bezüglich Geschwindigkeit und Lenkwinkel für jede Lenk-/ Antriebsrolleneinheit 18.1, 18.2, wodurch sich das fahrerlose Transportfahrzeug in Richtung des Fahrweges F auf das zu unterfahrende Objekt 50 bewegt. Diese FTF-Bewegung hat wiederum Rückwirkungen auf die Sensorikmittel 22 und die daraus resultierende geänderte aktuelle Objektposition. Dadurch ergibt sich ein Regelkreislauf, der eine optimale, schnelle, exakte und zuverlässige Ermittlung des Fahrwegs F des Fahrzeugs 10 zum Unterfahren des Objekts 50 gewährleistet.
Nach dem Unterfahren (siehe Fig. 5) wird der Hubtisch 28 aktiviert und zur Erfassung des Objekts 50 angehoben. Die Anschlageinheit 28 ist hierbei entsprechend der Geometrie des aufzunehmenden Objekts zuvor von der Steuereinrichtung über Ansteuerung des entsprechenden Aggregats in die zugehörige Position verschoben worden.
Gleichzeitig kann durch entsprechende Verschiebung der Klemmeinheiten 30 in Höhenrichtung Z und in Breitenrichtung X eine Lagesicherung des aufgenommenen Objekts vorgenommen werden, um ein Kippen des aufgenommenen Objekts während des Transports zuverlässig zu verhindern. Nachdem das aufgenommene Objekt 50 gesichert ist, verfährt das Transportfahrzeug 10 in eine Position, die über ein übergeordnetes Steuersystem, in Kommunikation mit der Steuereinrichtung 26 festgelegt wird.
Mit dem dargestellten fahrerlosen Transportfahrzeug 10 ist eine automatische Materialversorgung innerhalb der Produktion einer Produktionsanlage problemlos möglich. Innerbetriebliche Logistikprozesse können an die jeweiligen Verhältnisse angepasst und ohne großen Aufwand optimiert werden. Automatische Transporte von und hin zu vorgegebenen Positionen von Objekten wie beispielsweise Bodenrollern sind problemlos möglich.

Claims

ANSPRÜCHE
Fahrerloses Transportfahrzeug (10) zum Transport von unter fahrbar en Objekten, wie beispielsweise Bodenroller (50), Trolleys oder dergleichen, wobei das Transportfahrzeug (10) bezogen auf ein orthogonales Koordinatensystem (X, Y, Z) in einer X, Y-Ebene omnidirektional verfahrbar ist und einen in Z-Richtung verfahrbaren Hubtisch (16) aufweist,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Basiseinheit (12) vorhanden ist,
- eine an die Basiseinheit (12) angeschlossene Unterfahr-/ Gabeleinheit (14) vorhanden ist, auf der der Hubtisch (16) angeordnet ist,
- das Transportfahrzeug (10) als omnidirektionales verfahrbares Fahrzeug ausgebildet ist mit zwei über Antriebsund Lenkaggregate antreibbaren Antriebs-/Lenkrollen- einheiten (18.1,18.2) und einer nicht angetriebenen Lenkrolleneinheit (20),
- wobei entweder
- - zwei in X-Richtung beanstandete Antriebs- und Lenkrolleneinheiten (18.1,18.2) unterhalb der Basiseinheit (12) und die nicht antreibbare Lenkrolleneinheit (20) in Y-Richtung beanstandet im Freien Endbereich unterhalb der Unterfahr-/ Gabeleinheit angeordnet ist oder
- - in X-Richtung beanstandet unterhalb der Basiseinheit (12) eine Antriebs- und Lenkrolleneinheit (18.1) und eine nicht angetriebene Lenkrolleneinheit (20) und in Y-Richtung beanstandet im Freien Endbereich unterhalb der Unterfahr-/ Gabeleinheit (14) eine Antriebs- und Lenkrolleneinheit (18.2) angeordnet ist,
- Sensorikmittel (22) vorhanden sind, die Rohdaten bezüglich eines Videobildes, einer Punktewolke oder Entfernungsdaten des Objekts (50) ermitteln, - Objekterkennungsmittel (24) vorhanden sind, die mit den Sensorikmitteln (22) in Kommunikationsverbindung stehen und die übermittelten Rohdaten der Sensorikmittel (22) in aktuelle Objektpositionsdaten umsetzen,
- Steuerungsmittel (26) vorhanden sind, die mit den Objekterkennungsmitteln (24) in Kommunikationsverbindung und den Antriebs- und Lenkaggregaten der Antriebs- und Lenkrolleneinheitenstehen und die aktuellen Objektpositionsdaten in Steuerbefehle für die Antriebs- und Lenkaggregate der Antriebs- und Lenkrolleneinheiten (18.1, 18.2) umsetzen, wodurch eine Bewegung des Fahrzeuges (10) in Richtung des Objekts (50) bezüglich Geschwindigkeit, Richtung und Lenkwinkel erfolgt,
- wobei die durch die Bewegung erzeugte Positionsänderung des Fahrzeugs in Relation zu dem zu erfassenden Objekt durch die Sensorikmittel (22) aktuell wieder erfasst und ausgewertet wird, wodurch ein Regelkreis für die Fahrbewilligung des Fahrzeuges (10) bis zum Erreichen der Unterfahrposition für das Objekt (50) erzeugt wird. Transportfahrzeug nach Anspruch 1,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- die Sensorikmittel (22) zumindest eine 3D-Kamera oder zumindest eine Scaneinheit aufweisen. Transportfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- die Objekterkennungsmittel (24) eine Speichereinheit aufweisen, in der individuelle Parameter bezüglich Geometrie und Erscheinungsbild des Objekts (50) abgespeichert sind und auswertbar sind. Transportfahrzeug nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- die nicht an angetriebene drehbare Lenkrolleneinheit (20) als mehrfachgelagerte, querkraftfreie, unangetriebene Lenkrollenlenkeinheit ausgebildet ist. Transportfahrzeug nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- der Hubtisch (16) eine in Y-Richtung mittels eines von der Steuereinrichtung ansteuerbaren Antriebsaggregats antreibbare und verfahrbare Anschlageinheit (28) aufweist, die den Anschlag für das zu unterfahrende Objekt (50) bildet. Transportfahrzeug nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- die Basiseinheit (12) in Z-Richtung oberhalb des Hubtisches (16) zwei in X-Richtung beanstandet, mittels eines von der Steuereinrichtung ansteuerbaren Antriebsaggregat antreibbare und in X- und Y-Richtung verfahrbare Klemmeinheiten (30) aufweist, die eine Positionssicherung bezüglich des auf genommenen, unterfahrenen Objekts bilden. Transportfahrzeug nach nach Anspruch 5 oder 6,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- die Steuereinrichtung (26) so ausgebildet ist, dass sie die Antriebsaggregate für die Bewegung der Anschlageinheit (28) und der Klemmeinheiten (30) in Abhängigkeit der von den Objekterkennungsmitteln (24) ermittelten geometrischen Daten des Objekts (50) entsprechend ansteuert. Transportfahrzeug nach einem oder mehreren vorstehenden Ansprüchen,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- das Fahrzeug (10) eine Einheit zur Versorgung mit Energie, insbesondere Batterie oder Kondensator, aufweist, die die Energie zum Betreiben der Aggregate zur Verfügung stellt. Transportfahrzeug nach Anspruch 8,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- das Fahrzeug (10) eine Ladestation aufweist, über die die Batterieeinheit kontaktlos aufladbar ist. Transportfahrzeug nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- das Fahrzeug (10) eine WLAN- Einheit aufweist, mittels derer eine Kommunikation bezüglich Dateneingabe und/ oder Datenabfrage mit den Sensorikmitteln (22), den Objekterkennungsmitteln (24) und der Steuereinrichtung (26) herstellbar ist.
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