WO2025201739A1 - Verfahren zum betrieb eines autonomen fahrzeugs und autonomes fahrzeug - Google Patents
Verfahren zum betrieb eines autonomen fahrzeugs und autonomes fahrzeugInfo
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Definitions
- the invention relates to a method for operating an autonomous vehicle in an environment, wherein the autonomous vehicle has a front laser scanner and a rear laser scanner for recording laser scans to detect objects, and wherein the autonomous vehicle has a map of the environment, and wherein the autonomous vehicle has a navigation computer that determines a position of the autonomous vehicle on the map by comparing objects detected by the laser scanners with objects recorded on the map.
- the invention also relates to an autonomous vehicle that can be operated using the method according to the invention.
- the environment is, in particular, a technical facility, such as a production plant, an industrial hall, a paint shop, or a logistics center.
- Autonomous vehicles are used, for example, to transport materials within the technical facility.
- the technical facility also contains other objects, such as walls, columns, production machines, pallets, boxes, containers, or transport trolleys, as well as people and other autonomous vehicles.
- the autonomous vehicles also have sensors, particularly laser scanners for recording laser scans, for detecting such objects.
- Objects in the environment such as walls, columns, production machinery, pallets, boxes, containers, or transport trolleys, are assigned to objects that are recorded on the map. If an object in the environment is detected by a laser scanner of an autonomous vehicle, the location of the autonomous vehicle on the map can be determined by comparing the detected object with an object recorded on the map.
- DE 102023 002 384 A1 discloses a method for operating a technical system comprising multiple autonomous vehicles.
- the autonomous vehicles include laser scanners for recording laser scans to detect objects and have a map of the surrounding area. By evaluating the detected objects, the locations of the autonomous vehicles on the map are determined.
- An autonomous vehicle and a method for operating the autonomous vehicle are described in the document "MOBILE INDUSTRIAL ROBOTS: MiR 250: User Guide (en). Date: 07/2020. Revision: v.1.2.” Odense, DK, 2020. 211 pp. Company brochure.
- the invention is based on the object of developing methods for operating an autonomous vehicle in an environment and an autonomous vehicle.
- the object is achieved by a method for operating an autonomous vehicle in an environment having the features specified in claim 1.
- Advantageous embodiments and further developments are the subject of the subclaims.
- the object is also achieved by an autonomous vehicle having the features specified in claim 10.
- the autonomous vehicle has a front laser scanner and a rear laser scanner for recording laser scans to detect objects, and the autonomous vehicle has a map of the environment. Furthermore, the autonomous vehicle has a navigation computer that determines a position of the autonomous vehicle on the map by comparing objects detected by the laser scanners with objects recorded on the map.
- At least one special zone is defined on the map.
- the navigation computer determines the autonomous vehicle's position on the map exclusively by comparing objects detected by exactly one of the laser scanners with objects recorded on the map.
- Special zones are defined within the environment at locations where it is known that one of the autonomous vehicle's laser scanners has an orientation unsuitable for detecting objects. Such locations are, for example, directly in front of a wall, in front of a mirror, or on a ramp.
- in such a special zone only the laser scanner with a suitable orientation is used for position determination. This advantageously prevents incorrect detection of objects and thus an incorrect determination of the autonomous vehicle's position on the map.
- the navigation computer determines the position of the autonomous vehicle on the map by comparing objects detected by the front laser scanner and the rear laser scanner with objects recorded on the map. This improves the detection of objects and thus the determination of the autonomous vehicle's position on the map.
- At least one special zone is defined on the map as a front scanner zone.
- the navigation computer determines the position of the autonomous vehicle on the map exclusively by comparing objects detected by the front laser scanner with objects recorded on the map.
- Front scanner zones are defined within the environment at locations where it is known that the rear laser scanner of the autonomous vehicle has an orientation unsuitable for detecting objects.
- At least one special zone is defined on the map as a back-scanning zone.
- the navigation computer determines the position of the autonomous vehicle on the map exclusively by comparing objects detected by the rear laser scanner with objects recorded on the map.
- Back-scanning zones are defined within the environment at locations where the front laser scanner of the autonomous vehicle is known to have an orientation unsuitable for detecting objects.
- at least one special zone is defined on the map as a forward scan zone.
- the navigation computer determines the position of the autonomous vehicle on the map exclusively by comparing objects detected by the laser scanner that reaches the forward scan zone first with objects recorded on the map.
- Forward scan zones are defined within the environment at locations where it is known that the laser scanner that reaches the forward scan zone last—i.e., the laser scanner located at the rear in the current direction of travel—has an orientation unsuitable for detecting objects.
- At least one special zone is defined on the map as a reverse scan zone.
- the navigation computer determines the position of the autonomous vehicle on the map exclusively by comparing objects detected by the laser scanner that last reaches the reverse scan zone with objects recorded on the map.
- Reverse scan zones are defined within the environment at locations where it is known that the laser scanner that first reaches the forward scan zone—i.e., the laser scanner located at the front in the current direction of travel—has an orientation unsuitable for detecting objects.
- At least one special zone is defined in the map as a directional scanning zone.
- the navigation computer determines the position of the autonomous vehicle on the map exclusively by comparing objects detected by the laser scanner, which is offset from a center point of the autonomous vehicle in a predetermined direction, with objects recorded on the map.
- Directional scanning zones are defined within the environment at locations where it is known that the laser scanner, which is oriented in a specific direction, has an orientation unsuitable for detecting objects.
- the environment comprises a flat floor and a ramp that slopes toward the flat floor.
- the ramp is defined as a directional scan zone in the map of the environment.
- the predetermined direction in which the laser scanner is offset from the center of the autonomous vehicle is directed uphill.
- a laser scanner directed downhill has an orientation unsuitable for detecting objects. Downhill, the laser scanner only sees the ground, not objects on the ground.
- An autonomous vehicle comprises a front laser scanner and a rear laser scanner for recording laser scans to detect objects.
- the autonomous vehicle has a map of its surroundings.
- the autonomous vehicle has a navigation computer for determining a position of the autonomous vehicle on the map.
- the autonomous vehicle can be operated using the method according to the invention. In particular, the autonomous vehicle is operated using the method according to the invention.
- the laser scanner with a suitable orientation is used to determine the position in a defined special zone. This advantageously prevents incorrect detection of objects and thus incorrect determination of the autonomous vehicle's position on the map.
- Figure 1 a schematic plan view of an autonomous vehicle
- Figure 2 a schematic side view of an autonomous vehicle in an environment.
- Figure 1 shows a schematic plan view of an autonomous vehicle 1.
- the autonomous vehicle 1 is used in particular for transporting material within an environment.
- the autonomous vehicle 1 has a preferred direction of travel 3.
- the autonomous vehicle 1 is configured to move in the preferred direction of travel 3, against the preferred direction of travel 3, and also laterally to the preferred direction of travel 3.
- the autonomous vehicle 1 has a center point 15, which corresponds, for example, to a center of gravity of the autonomous vehicle 1.
- the center point 15 is, for example, a geometric center of the autonomous vehicle 1, which corresponds to an intersection point of two diagonals of a rectangle, wherein the rectangle represents a contour of the autonomous vehicle 1 viewed from above.
- the center point 15 is a center of a drive axle.
- the autonomous vehicle 1 has a drive device for driving the autonomous vehicle 1, an electrical energy storage device for supplying the drive device, and a control unit for controlling the drive device. Furthermore, the autonomous vehicle 1 has a communication device for wireless communication with other autonomous vehicles 1 and with a higher-level server.
- the communication device of the autonomous vehicle 1 is designed, for example, for data transmission via WLAN, Bluetooth, or light.
- the autonomous vehicle 1 has a front laser scanner 10 and a rear laser scanner 11.
- the laser scanners 10, 11 are mounted at opposite corners of the autonomous vehicle 1 and each detect objects within an angular range of approximately 270°.
- the front laser scanner 10 is arranged at a corner of the autonomous vehicle 1 that is located in front of the center point 15 in the preferred direction of travel 3.
- the rear laser scanner 11 is arranged at a corner of the autonomous vehicle 1, which is located behind the center point 15 in the preferred direction of travel 3.
- the front laser scanner 10 is thus positioned in front of the center point 15 in the preferred direction of travel 3, and the rear laser scanner 11 is positioned behind the center point 15 in the preferred direction of travel 3.
- the front laser scanner 10 and the rear laser scanner 11 each serve to record laser scans for detecting objects in the surrounding area. When an object is detected, the laser scanners 10, 11 record the distance to the object and the direction in which the object is located.
- the environment contains objects, such as walls, pillars, and production machines.
- Autonomous vehicle 1 has a map of the environment. These objects are each assigned to objects that are listed on the map of the environment. The positions of the objects are also listed as object positions on the map.
- the autonomous vehicle 1 has a navigation computer 13.
- the navigation computer 13 is used to localize the autonomous vehicle 1, i.e., to determine the position of the autonomous vehicle 1 on the map.
- Laser scans are recorded by the laser scanners 10, 11 of the autonomous vehicle 1.
- the navigation computer 13 evaluates the recorded laser scans.
- Objects detected in the laser scans are compared by the navigation computer 13 with objects recorded on the map.
- the autonomous vehicle 1 is localized by comparing objects detected by the laser scanners 10, 11 with objects recorded on the map.
- the position and, optionally, the orientation of the autonomous vehicle 1 on the map are determined by the navigation computer 13.
- Figure 2 shows a schematic side view of an autonomous vehicle in an environment.
- the environment could be a technical facility, such as a production plant, an industrial hall, a paint shop, or a logistics center. It is also conceivable, for example, that the environment could be part of a place or a residential area.
- the environment includes several autonomous vehicles 1. In the present illustration, only one such autonomous vehicle 1 is shown.
- the environment has a flat floor 5.
- the environment also has a ramp 7, which slopes toward the flat floor 5.
- the autonomous vehicle 1 is located on the ramp 7.
- the autonomous vehicle 1 is moving in its preferred direction of travel 3 and uphill on the ramp 7.
- the front laser scanner 10 is thus arranged offset uphill from the center point 15 of the autonomous vehicle 1.
- ramp 7 is defined on the map of the surrounding area as a directional scan zone.
- the directional scan zone represents a special zone on the map.
- the position of the autonomous vehicle 1 on the map is determined by the navigation computer 13 exclusively by comparing objects detected by exactly one of the laser scanners 10, 11 with objects recorded on the map.
- the special zone therefore, not both laser scanners 10, 11 are used to determine the position of the autonomous vehicle 1 on the map, but only one of the two laser scanners 10, 11.
- the navigation computer 13 again determines the position of the autonomous vehicle 1 on the map by comparing objects detected by the front laser scanner 10 and the rear laser scanner 11 with objects recorded on the map. Outside the special zone, both laser scanners 10, 11 are used again to determine the position of the autonomous vehicle 1 on the map.
- the position of the autonomous vehicle 1 on the map is determined by the navigation computer 13 exclusively by comparing objects detected by the laser scanner 10, 11, which is arranged offset from the center 15 of the autonomous vehicle 1 in a predetermined direction, with objects recorded on the map.
- the direction scanning zone is the ramp 7.
- the specified direction in which the laser scanner 10, 11, which is used to determine the position of the autonomous vehicle 1 in the map, is scanned from the center point 15 of the autonomous vehicle 1 is arranged offset, is directed uphill in this case.
- the front laser scanner 10 is used to determine the position of the autonomous vehicle 1 on the map.
- the position of the autonomous vehicle 1 on the map is therefore determined by the navigation computer 13 exclusively by comparing objects detected by the front laser scanner 10 with objects recorded on the map.
- I autonomous vehicle 3 preferred direction of travel
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines autonomen Fahrzeugs (1) in einer Umgebung, wobei das autonome Fahrzeug (1) einen vorderen Laserscanner (10) und einen hinteren Laserscanner (11) zur Aufnahme von Laserscans zur Erfassung von Gegenständen aufweist, und wobei das autonome Fahrzeug (1) über eine Karte der Umgebung verfügt, und wobei das autonome Fahrzeug (1) einen Navigationsrechner (13) aufweist, welcher durch Vergleichen von Gegenständen, die von den Laserscannern (10, 11) erfasst werden, mit in der Karte verzeichneten Objekten eine Position des autonomen Fahrzeugs (1) in der Karte bestimmt, wobei in der Karte mindestens eine Sonderzone definiert ist, und wobei bei Einfahrt des autonomen Fahrzeugs (1) in die Sonderzone die Position des autonomen Fahrzeugs (1) in der Karte von dem Navigationsrechner (13) ausschließlich durch Vergleichen von Gegenständen, die von genau einem der Laserscanner (10, 11) erfasst werden, mit in der Karte verzeichneten Objekten bestimmt wird. Die Erfindung betrifft auch ein autonomes Fahrzeug, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betreibbar ist.
Description
Verfahren zum Betrieb eines autonomen Fahrzeugs und autonomes Fahrzeug
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines autonomen Fahrzeugs in einer Umgebung, wobei das autonome Fahrzeug einen vorderen Laserscanner und einen hinteren Laserscanner zur Aufnahme von Laserscans zur Erfassung von Gegenständen aufweist, und wobei das autonome Fahrzeug über eine Karte der Umgebung verfügt, und wobei das autonome Fahrzeug einen Navigationsrechner aufweist, welcher durch Vergleichen von Gegenständen, die von den Laserscannern erfasst werden, mit in der Karte verzeichneten Objekten eine Position des autonomen Fahrzeugs in der Karte bestimmt. Die Erfindung betrifft auch ein autonomes Fahrzeug, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betreibbar ist.
Bei der Umgebung handelt es sich insbesondere um eine technische Anlage, beispielsweise ein Produktionswerk, eine Industriehalle, eine Lackieranlage oder ein Logistikzentrum. Autonome Fahrzeuge dienen beispielsweise zum Transport von Material innerhalb der technischen Anlage. In der technischen Anlage befinden sich auch weitere Gegenstände, beispielsweise Wände, Säulen, Produktionsmaschinen, Paletten, Kisten, Container oder Transportwagen, aber auch Personen sowie weitere autonomen Fahrzeuge. Die autonomen Fahrzeuge weisen auch Sensoren, insbesondere Laserscanner zur Aufnahme von Laserscans, zur Erfassung von solchen Gegenständen auf.
Den Gegenständen in der Umgebung, beispielsweise Wände, Säulen, Produktionsmaschinen, Paletten, Kisten, Container oder Transportwagen, oder Produktionsmaschinen, sind Objekte zugeordnet, die in der Karte verzeichnet sind. Wenn von einem Laserscanner eines autonomen Fahrzeugs ein Gegenstand in der Umgebung erkannt wird, so ist durch Vergleichen des erkannten Gegenstandes mit einem Objekt, welches in der Karte verzeichnet ist, ein Standort des autonomen Fahrzeugs in der Karte bestimmbar.
Aus der DE 102023 002 384 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer technischen Anlage bekannt, welche mehrere autonome Fahrzeuge aufweist. Die autonomen Fahrzeuge umfassen Laserscanner zur Aufnahme von Laserscans zur Erfassung von Gegenständen und verfügen über eine Karte der Umgebung. Durch Auswertung von erfassten Gegenständen werden Standorte der autonomen Fahrzeuge in der Karte bestimmt.
Aus dem Dokument "MOBILE INDUSTRIAL ROBOTS: MiR 250: User Guide (en). Date: 07/2020. Revision: v.1.2." Odense, DK, 2020. 211 S. Firmenschrift. URL:https://www.jugard- kuenstner.de/fileadmin/daten/Bilder/lntralogistik/MiR_Transportsystem/MiR100_MiR200/mir250 _user_guide_12_en.pdf sind ein autonomes Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Betrieb des autonomen Fahrzeugs bekannt.
Problematisch ist es, wenn das autonome Fahrzeug sich in einer Position befindet, in welcher einer der Laserscanner eine zur Erfassung von Gegenständen ungeeignete Orientierung aufweist. In einem solchen Fall kann es zu fehlerhaften Erfassung von Gegenständen und damit zu einer fehlerhaften Bestimmung einer Position des autonomen Fahrzeugs in der Karte kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren zum Betrieb eines autonomen Fahrzeugs in einer Umgebung sowie ein autonomes Fahrzeug weiterzubilden.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betrieb eines autonomen Fahrzeugs in einer Umgebung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Aufgabe wird auch durch ein autonomes Fahrzeug mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst.
Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines autonomen Fahrzeugs in einer Umgebung vorgeschlagen. Das autonome Fahrzeug weist einen vorderen Laserscanner und einen hinteren Laserscanner zur Aufnahme von Laserscans zur Erfassung von Gegenständen aufweist, und das autonome Fahrzeug verfügt über eine Karte der Umgebung. Ferner weist das autonome Fahrzeug einen Navigationsrechner auf, welcher durch Vergleichen von Gegenständen, die von den Laserscannern erfasst werden, mit in der Karte verzeichneten Objekten eine Position des autonomen Fahrzeugs in der Karte bestimmt.
Erfindungsgemäß ist in der Karte mindestens eine Sonderzone definiert. Bei Einfahrt des autonomen Fahrzeugs in die Sonderzone wird die Position des autonomen Fahrzeugs in der Karte von dem Navigationsrechner ausschließlich durch Vergleichen von Gegenständen, die von genau einem der Laserscanner erfasst werden, mit in der Karte verzeichneten Objekten bestimmt.
Sonderzonen werden innerhalb der Umgebung an Orten definiert, von denen bekannt ist, dass dort einer der Laserscanner des autonomen Fahrzeugs eine zur Erfassung von Gegenständen ungeeignete Orientierung aufweist. Solche Orte befinden sich beispielsweise unmittelbar vor einer Wand, vor einem Spiegel sowie auf einer Rampe. Erfindungsgemäß wird in einer solchen Sonderzone nur derjenige Laserscanner zur Positionsbestimmung genutzt, der eine dazu geeignete Orientierung aufweist. Eine fehlerhafte Erfassung von Gegenständen und damit eine fehlerhafte Bestimmung einer Position des autonomen Fahrzeugs in der Karte wird dadurch vorteilhaft vermieden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird bei der Ausfahrt des autonomen Fahrzeugs aus der Sonderzone die Position des autonomen Fahrzeugs in der Karte von dem Navigationsrechner durch Vergleichen von Gegenständen, die von dem vorderen Laserscanner und von dem hinteren Laserscanner erfasst werden, mit in der Karte verzeichneten Objekten bestimmt. Die Erfassung von Gegenständen und damit die Bestimmung der Position des autonomen Fahrzeugs in der Karte wird dadurch verbessert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in der Karte mindestens eine Sonderzone als Frontscannerzone definiert. Bei Einfahrt des autonomen Fahrzeugs in die Frontscannerzone wird die Position des autonomen Fahrzeugs in der Karte von dem Navigationsrechner ausschließlich durch Vergleichen von Gegenständen, die von dem vorderen Laserscanner erfasst werden, mit in der Karte verzeichneten Objekten bestimmt. Frontscannerzonen werden innerhalb der Umgebung an Orten definiert, von denen bekannt ist, dass dort der hintere Laserscanner des autonomen Fahrzeugs eine zur Erfassung von Gegenständen ungeeignete Orientierung aufweist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in der Karte mindestens eine Sonderzone als Backscannerzone definiert. Bei Einfahrt des autonomen Fahrzeugs in die Backscannerzone wird die Position des autonomen Fahrzeugs in der Karte von dem Navigationsrechner ausschließlich durch Vergleichen von Gegenständen, die von dem hinteren Laserscanner erfasst werden, mit in der Karte verzeichneten Objekten bestimmt. Backscannerzonen werden innerhalb der Umgebung an Orten definiert, von denen bekannt ist, dass dort der vordere Laserscanner des autonomen Fahrzeugs eine zur Erfassung von Gegenständen ungeeignete Orientierung aufweist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in der Karte mindestens eine Sonderzone als Vorwärtsscanzone definiert. Bei Einfahrt des autonomen Fahrzeugs in die Vorwärtsscanzone wird die Position des autonomen Fahrzeugs in der Karte von dem Navigationsrechner ausschließlich durch Vergleichen von Gegenständen, die von demjenigen Laserscanner erfasst werden, welcher die Vorwärtsscanzone zuerst erreicht, mit in der Karte verzeichneten Objekten bestimmt. Vorwärtsscanzonen werden innerhalb der Umgebung an Orten definiert, von denen bekannt ist, dass dort der Laserscanner, welcher die Vorwärtsscanzone zuletzt erreicht, also der in aktueller Fahrtrichtung hinten befindliche Laserscanner, eine zur Erfassung von Gegenständen ungeeignete Orientierung aufweist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in der Karte mindestens eine Sonderzone als Rückwärtsscanzone definiert. Bei Einfahrt des autonomen Fahrzeugs in die Rückwärtsscanzone wird die Position des autonomen Fahrzeugs in der Karte von dem Navigationsrechner ausschließlich durch Vergleichen von Gegenständen, die von demjenigen Laserscanner erfasst werden, welcher die Rückwärtsscanzone zuletzt erreicht, mit in der Karte verzeichneten Objekten bestimmt. Rückwärtsscanzonen werden innerhalb der Umgebung an Orten definiert, von denen bekannt ist, dass dort der Laserscanner, welcher die Vorwärtsscanzone zuerst erreicht, also der in aktueller Fahrtrichtung vorne befindliche Laserscanner, eine zur Erfassung von Gegenständen ungeeignete Orientierung aufweist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in der Karte mindestens eine Sonderzone als Richtungsscanzone definiert. Bei Einfahrt des autonomen Fahrzeugs in die Richtungsscanzone wird die Position des autonomen Fahrzeugs in der Karte von dem Navigationsrechner ausschließlich durch Vergleichen von Gegenständen, die von demjenigen Laserscanner erfasst werden, welcher von einem Mittelpunkt des autonomen Fahrzeugs in eine vorgegebene Richtung versetzt angeordnet ist, mit in der Karte verzeichneten Objekten bestimmt. Richtungsscanzonen werden innerhalb der Umgebung an Orten definiert, von denen bekannt ist, dass dort der Laserscanner, welcher in eine bestimmte Richtung ausgerichtet ist, eine zur Erfassung von Gegenständen ungeeignete Orientierung aufweist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Umgebung einen ebenen Boden und eine Rampe, welche zu dem ebenen Boden geneigt verläuft, auf. Dabei ist die Rampe in der Karte der Umgebung als Richtungsscanzone definiert.
Vorzugsweise ist dabei die vorgegebene Richtung, in welcher der Laserscanner von dem Mittelpunkt des autonomen Fahrzeugs versetzt angeordnet ist, bergauf gerichtet. Auf eine Rampe ist bekannt, dass dort der Laserscanner, welcher bergab gerichtet ist, eine zur Erfassung von Gegenständen ungeeignete Orientierung aufweist. Bergab wird von dem Laserscanner nur der Boden gesehen, nicht jedoch auf dem Boden befindliche Gegenstände.
Ein erfindungsgemäßes autonomes Fahrzeug umfasst einen vorderen Laserscanner und einen hinteren Laserscanner zur Aufnahme von Laserscans zur Erfassung von Gegenständen, wobei das autonome Fahrzeug über eine Karte der Umgebung verfügt. Das autonome Fahrzeug weist einen Navigationsrechner zur Bestimmung einer Position des autonomen Fahrzeugs in der Karte auf. Dabei ist das autonome Fahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betreibbar. Insbesondere wird das autonome Fahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben.
Bei einem erfindungsgemäßen autonomen Fahrzeug wird in einer definierten Sonderzone nur derjenige Laserscanner zur Positionsbestimmung genutzt, der eine dazu geeignete Orientierung aufweist. Eine fehlerhafte Erfassung von Gegenständen und damit eine fehlerhafte Bestimmung einer Position des autonomen Fahrzeugs in der Karte wird dadurch vorteilhaft vermieden.
Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Abbildungen stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. Es zeigen:
Figur 1 : eine schematische Draufsicht auf ein autonomes Fahrzeug und
Figur 2: eine schematische Seitenansicht eines autonomen Fahrzeugs in einer Umgebung.
Figur 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein autonomes Fahrzeug 1. Das autonome Fahrzeug 1 dient insbesondere zum Transport von Material innerhalb einer Umgebung. Das autonome Fahrzeug 1 hat eine bevorzugte Fahrtrichtung 3. Das autonomes Fahrzeug 1 ist dazu eingerichtet, sich in der bevorzugten Fahrtrichtung 3, entgegen der bevorzugten Fahrtrichtung 3 sowie auch seitlich zu der bevorzugten Fahrtrichtung 3 zu bewegen.
Das autonomes Fahrzeug 1 weist einen Mittelpunkt 15 auf, welcher beispielsweise einem Schwerpunkt des autonomen Fahrzeugs 1 entspricht. Alternativ ist der Mittelpunkt 15 beispielweise eine geometrische Mitte des autonomen Fahrzeugs 1 , welche einem Kreuzungspunkt von zwei Diagonalen eines Rechtecks entspricht, wobei das Rechteck eine Kontur des autonomen Fahrzeugs 1 von oben betrachtet, darstellt. Alternativ ist der Mittelpunkt 15 eine Mitte einer Antriebsachse.
Das autonome Fahrzeug 1 weist eine Antriebseinrichtung zum Antrieb des autonomen Fahrzeugs 1, einen elektrischen Energiespeicher zur Versorgung der Antriebseinrichtung sowie eine Steuereinheit zur Steuerung der Antriebseinrichtung auf. Ferner weist das autonome Fahrzeug 1 eine Kommunikationsvorrichtung zur drahtlosen Kommunikation mit anderen autonomen Fahrzeugen 1 sowie mit einem übergeordneten Server auf. Die Kommunikationsvorrichtung des autonomen Fahrzeugs 1 ist beispielsweise zur Datenübertragung mittels WLAN, Bluetooth oder Licht ausgebildet.
Das autonome Fahrzeug 1 weist einen vorderen Laserscanner 10 und einen hinteren Laserscanner 11 auf. Die Laserscanner 10, 11 sind an gegenüberliegenden Ecken des autonomen Fahrzeugs 1 angebracht und erfassen jeweils Gegenstände in einem Winkelbereich von etwa 270°. Der vordere Laserscanner 10 ist dabei an einer Ecke des autonomen Fahrzeugs 1 angeordnet, welche sich in der bevorzugten Fahrtrichtung 3 vor dem Mittelpunkt 15 befindet.
Der hintere Laserscanner 11 ist an einer Ecke des autonomen Fahrzeugs 1 angeordnet, welche sich in der bevorzugten Fahrtrichtung 3 hinter dem Mittelpunkt 15 befindet.
Der vordere Laserscanner 10 ist also in der bevorzugten Fahrtrichtung 3 vor dem Mittelpunkt 15 angeordnet, und der hintere Laserscanner 11 ist in der bevorzugten Fahrtrichtung 3 hinter dem Mittelpunkt 15 angeordnet. Der vordere Laserscanner 10 und der hintere Laserscanner 11 dienen jeweils zur Aufnahme von Laserscans zur Erfassung von Gegenständen in der Umgebung. Bei der Erfassung eines Gegenstandes werden von den Laserscannern 10, 11 eine Entfernung zu dem Gegenstand sowie eine Richtung, in welcher sich der Gegenstand befindet, erfasst.
In der Umgebung befinden sich Gegenstände, beispielsweise Wände, Pfeiler und Produktionsmaschinen. Das autonome Fahrzeug 1 verfügt über eine Karte der Umgebung. Den besagten Gegenständen sind jeweils Objekte zugeordnet, die in der Karte der Umgebung verzeichnet sind. Auch die Positionen, an welchen sich die Gegenstände befinden, sind als Positionen der Objekte in der Karte verzeichnet.
Das autonome Fahrzeug 1 weist einen Navigationsrechner 13 auf. Der Navigationsrechner 13 dient zur Lokalisierung des autonomen Fahrzeugs 1 , also zur Bestimmung einer Position des autonomen Fahrzeugs 1 in der Karte. Von den Laserscannern 10, 11 des autonomen Fahrzeugs 1 werden Laserscans aufgenommen. Der Navigationsrechner 13 wertet die aufgenommenen Laserscans aus.
In den Laserscans erfasste Gegenstände werden dabei von dem Navigationsrechner 13 mit Objekten verglichen, die in der Karte verzeichnet sind. Durch Vergleichen von Gegenständen, die von den Laserscannern 10, 11 erfasst werden, mit in der Karte verzeichneten Objekten erfolgt die Lokalisierung des autonomen Fahrzeugs 1. Dabei werden die Position und optional auch die Ausrichtung des autonomen Fahrzeugs 1 in der Karte von dem Navigationsrechner 13 bestimmt.
Figur 2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines autonomen Fahrzeugs in einer Umgebung. Bei der Umgebung handelt es sich beispielsweise um eine technische Anlage, beispielsweise ein Produktionswerk, eine Industriehalle, eine Lackieranlage oder ein Logistikzentrum. Es ist beispielsweise auch denkbar, dass die Umgebung einen Teil eines Ortes oder eines
Wohngebietes darstellt. Die Umgebung umfasst mehrere autonome Fahrzeuge 1. In der vorliegenden Darstellung ist lediglich ein solches autonomes Fahrzeug 1 gezeigt.
Die Umgebung weist einen ebenen Boden 5 auf. Die Umgebung weist ferner eine Rampe 7 auf, welche zu dem ebenen Boden 5 geneigt verläuft. In der hier gezeigten Darstellung befindet sich das autonome Fahrzeuge 1 auf der Rampe 7. Das autonome Fahrzeuge 1 bewegt sich vorliegend in seine bevorzugte Fahrtrichtung 3 und auf der Rampe 7 bergauf. Der vordere Laserscanner 10 ist somit von dem Mittelpunkt 15 des autonomen Fahrzeugs 1 bergauf versetzt angeordnet.
Vorliegend ist die Rampe 7 in der Karte der Umgebung als Richtungsscanzone definiert. Die Richtungsscanzone stellt eine Sonderzone in der Karte dar. Bei Einfahrt des autonomen Fahrzeugs 1 in die Sonderzone wird die Position des autonomen Fahrzeugs 1 in der Karte von dem Navigationsrechner 13 ausschließlich durch Vergleichen von Gegenständen, die von genau einem der Laserscanner 10, 11 erfasst werden, mit in der Karte verzeichneten Objekten bestimmt. Innerhalb der Sonderzone werden also nicht beide Laserscanner 10, 11 zur Bestimmung der Position des autonomen Fahrzeugs 1 in der Karte benutzt, sondern nur noch einer der beiden Laserscanner 10, 11.
Bei Ausfahrt des autonomen Fahrzeugs 1 aus der Sonderzone wird die Position des autonomen Fahrzeugs 1 in der Karte von dem Navigationsrechner 13 wieder durch Vergleichen von Gegenständen, die von dem vorderen Laserscanner 10 und von dem hinteren Laserscanner 11 erfasst werden, mit in der Karte verzeichneten Objekten bestimmt. Außerhalb der Sonderzone werden also wieder beide Laserscanner 10, 11 zur Bestimmung der Position des autonomen Fahrzeugs 1 in der Karte benutzt.
Bei Einfahrt des autonomen Fahrzeugs 1 in die Richtungsscanzone wird die Position des autonomen Fahrzeugs 1 in der Karte von dem Navigationsrechner 13 ausschließlich durch Vergleichen von Gegenständen, die von demjenigen Laserscanner 10, 11 erfasst werden, welcher von dem Mittelpunkt 15 des autonomen Fahrzeugs 1 in eine vorgegebene Richtung versetzt angeordnet ist, mit in der Karte verzeichneten Objekten bestimmt.
Im vorliegenden Fall ist die Richtungsscanzone die Rampe 7. Die vorgegebene Richtung, in welcher der Laserscanner 10, 11, welcher zur Bestimmung der Position des autonomen Fahrzeugs 1 in der Karte benutzt wird, von dem Mittelpunkt 15 des autonomen Fahrzeugs 1
versetzt angeordnet ist, ist vorliegend bergauf gerichtet. Somit wird im vorliegenden Fall der vordere Laserscanner 10 zur Bestimmung der Position des autonomen Fahrzeugs 1 in der Karte benutzt. Bei Einfahrt des autonomen Fahrzeugs 1 in der bevorzugten Fahrtrichtung 3 in die hier dargestellte Richtungsscanzone, also beim Befahren der Rampe 7 bergauf, wird somit ausschließlich der vordere Laserscanner 10 zur Bestimmung der Position des autonomen Fahrzeugs 1 in der Karte benutzt. Die Position des autonomen Fahrzeugs 1 in der Karte wird von dem Navigationsrechner 13 also ausschließlich durch Vergleichen von Gegenständen, die von dem vorderen Laserscanner 10 erfasst werden, mit in der Karte verzeichneten Objekten bestimmt.
Bezugszeichenliste
I autonomes Fahrzeug 3 bevorzugte Fahrtrichtung
5 ebener Boden
7 Rampe
10 vorderer Laserscanner
I I hinterer Laserscanner 13 Navigationsrechner
15 Mittelpunkt
Claims
1. Verfahren zum Betrieb eines autonomen Fahrzeugs (1) in einer Umgebung, wobei das autonome Fahrzeug (1) einen vorderen Laserscanner (10) und einen hinteren Laserscanner (11) zur Aufnahme von Laserscans zur Erfassung von Gegenständen aufweist, und wobei das autonome Fahrzeug (1) über eine Karte der Umgebung verfügt, und wobei das autonome Fahrzeug (1) einen Navigationsrechner (13) aufweist, welcher durch Vergleichen von Gegenständen, die von den Laserscannern (10, 11) erfasst werden, mit in der Karte verzeichneten Objekten eine Position des autonomen Fahrzeugs (1) in der Karte bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass in der Karte mindestens eine Sonderzone definiert ist, und dass bei Einfahrt des autonomen Fahrzeugs (1) in die Sonderzone die Position des autonomen Fahrzeugs (1) in der Karte von dem Navigationsrechner (13) ausschließlich durch Vergleichen von Gegenständen, die von genau einem der Laserscanner (10, 11) erfasst werden, mit in der Karte verzeichneten Objekten bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfahrt des autonomen Fahrzeugs (1) aus der Sonderzone die Position des autonomen Fahrzeugs (1) in der Karte von dem Navigationsrechner (13) durch Vergleichen von Gegenständen, die von dem vorderen Laserscanner (10) und von dem hinteren Laserscanner (11) erfasst werden, mit in der Karte verzeichneten Objekten bestimmt wird.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Karte mindestens eine Sonderzone als Frontscannerzone definiert ist, und dass bei Einfahrt des autonomen Fahrzeugs (1) in die Frontscannerzone die Position des autonomen Fahrzeugs (1) in der Karte von dem Navigationsrechner (13) ausschließlich durch Vergleichen von Gegenständen, die von dem vorderen Laserscanner (10) erfasst werden, mit in der Karte verzeichneten Objekten bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Karte mindestens eine Sonderzone als Backscannerzone definiert ist, und dass bei Einfahrt des autonomen Fahrzeugs (1) in die Backscannerzone die Position des autonomen Fahrzeugs (1) in der Karte von dem Navigationsrechner (13) ausschließlich durch Vergleichen von Gegenständen, die von dem hinteren Laserscanner (11) erfasst werden, mit in der Karte verzeichneten Objekten bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Karte mindestens eine Sonderzone als Vorwärtsscanzone definiert ist, und dass bei Einfahrt des autonomen Fahrzeugs (1) in die Vorwärtsscanzone die Position des autonomen Fahrzeugs (1) in der Karte von dem Navigationsrechner (13) ausschließlich durch Vergleichen von Gegenständen, die von demjenigen Laserscanner (10, 11) erfasst werden, welcher die Vorwärtsscanzone zuerst erreicht, mit in der Karte verzeichneten Objekten bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Karte mindestens eine Sonderzone als Rückwärtsscanzone definiert ist, und dass bei Einfahrt des autonomen Fahrzeugs (1) in die Rückwärtsscanzone die Position des autonomen Fahrzeugs (1) in der Karte von dem Navigationsrechner (13) ausschließlich durch Vergleichen von Gegenständen, die von demjenigen Laserscanner (10, 11) erfasst werden, welcher die Rückwärtsscanzone zuletzt erreicht, mit in der Karte verzeichneten Objekten bestimmt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Karte mindestens eine Sonderzone als Richtungsscanzone definiert ist, und dass bei Einfahrt des autonomen Fahrzeugs (1) in die Richtungsscanzone die Position des autonomen Fahrzeugs (1) in der Karte von dem Navigationsrechner (13) ausschließlich durch Vergleichen von Gegenständen, die von demjenigen Laserscanner (10, 11) erfasst werden, welcher von einem Mittelpunkt (15) des autonomen Fahrzeugs (1) in eine vorgegebene Richtung versetzt angeordnet ist, mit in der Karte verzeichneten Objekten bestimmt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebung einen ebenen Boden (5) und eine Rampe (7), welche zu dem ebenen Boden (5) geneigt verläuft, aufweist, und dass die Rampe (7) in der Karte der Umgebung als Richtungsscanzone definiert ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Richtung, in welcher der Laserscanner (10, 11) von dem Mittelpunkt (15) des autonomen Fahrzeugs (1) versetzt angeordnet ist, bergauf gerichtet ist.
10. Autonomes Fahrzeug (1), umfassend einen vorderen Laserscanner (10) und einen hinteren Laserscanner (11) zur Aufnahme von Laserscans zur Erfassung von Gegenständen, wobei das autonome Fahrzeug (1) über eine Karte der Umgebung verfügt, und wobei das autonome Fahrzeug (1) einen Navigationsrechner (13) zur Bestimmung einer Position des autonomen Fahrzeugs (1) in der Karte aufweist, und wobei das autonome Fahrzeug (1) mit dem Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche in der Umgebung betreibbar ist.
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