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DE102006004400A1 - Navigation system, device and navigation method - Google Patents

Navigation system, device and navigation method Download PDF

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DE102006004400A1
DE102006004400A1 DE102006004400A DE102006004400A DE102006004400A1 DE 102006004400 A1 DE102006004400 A1 DE 102006004400A1 DE 102006004400 A DE102006004400 A DE 102006004400A DE 102006004400 A DE102006004400 A DE 102006004400A DE 102006004400 A1 DE102006004400 A1 DE 102006004400A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
transponder
robot
navigation
navigation system
orientation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102006004400A
Other languages
German (de)
Inventor
Rupert Glaser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE102006004400A priority Critical patent/DE102006004400A1/en
Publication of DE102006004400A1 publication Critical patent/DE102006004400A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66FHOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/063Automatically guided
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/0206Control of position or course in two dimensions specially adapted to water vehicles

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

Das Navigationssystem weist ein matrixförmiges Netz von Ortsmarken, die eine räumliche Position angeben, und eine Navigationseinheit auf. Die Navigationseinheit weist ein Lesegerät zum Lesen der mittels der Ortsmarken angegebenen Positionen, eine Ausrichtungs-Messvorrichtung zum Bestimmen der Ausrichtung und eine Recheneinheit zum Berechnen von Fahrinformationen aus den ausgelesenen Informationen und der Ausrichtung auf.The navigation system has a matrix-shaped network of placemarks, which indicate a spatial position, and a navigation unit. The navigation unit has a reading device for reading the positions indicated by means of the placemarks, an alignment measuring device for determining the alignment and a computing unit for calculating driving information from the information read out and the alignment.

Description

Die Erfindung betrifft ein Navigationssystem, eine Vorrichtung und ein Navigationsverfahren.The The invention relates to a navigation system, a device and a Navigation procedures.

Roboter, wie sie zum Beispiel in der Lagerhaltung verwendet werden, Industrieroboter und Reinigungsroboter müssen sich in ihrer Umgebung orientieren können, um den Weg von einem gegebenen Startpunkt zu einem gegebenen Endpunkt finden zu können.Robot, as used for example in warehousing, industrial robots and cleaning robots need be able to orient oneself in their environment to the way of one given starting point to find a given endpoint.

Eine Möglichkeit, einem Roboter die Navigation im Raum, z.B. einem Zimmer oder einer Halle, zu ermöglich ist es, den Raum mit Orientierungsmarken zu versehen, so dass sich der Roboter anhand dieser Orientierungsmarken orientieren kann.A Possibility, a robot's navigation in space, e.g. a room or one Hall to enable is to provide the room with orientation marks, so that the robot can orientate on the basis of these orientation marks.

Beispielsweise kann die Ausrichtung visuell mittels einer am Roboter angeordneten Kamera verwirklicht werden, oder durch Detektieren des Erdmagnetfeldes oder eines künstlichen Magnetfeldes. Ferner könnte sich der Roboter an einem elektrischen Feld orientieren.For example The alignment can be visually arranged by means of a robot Camera be realized, or by detecting the earth's magnetic field or an artificial one Magnetic field. Furthermore, could The robot is oriented to an electric field.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Raum auf dem Boden mit Transpondern auszustatten, so dass der Roboter Positionsdaten auslesen kann, wenn er über diese Transponder hinwegfährt, und seine eigene Fahrtrichtung bestimmen kann. Zum Beispiel kann dieser Raum mit Kacheln ausgelegt sein, die Transponder aufweisen.A another possibility is to equip the room on the floor with transponders, so that the robot can read out position data when using it Transponder passes, and can determine its own direction of travel. For example, can this space be designed with tiles that have transponders.

Die Navigation von Robotern, die zur Orientierung im Boden angeordnete Transponder verwenden, ist jedoch durch ein Problem geprägt. Der Richtungsvektor des Roboters und die Orientierung, d.h. die Ausrichtung, des Transpondersystems, d.h. einem Koordinatensystem das aus einer Mehrzahl von Transpondern aufgebaut ist, im Boden sind unkorreliert. Ein Abgleich, der nötig ist, damit sich der Roboter entlang der Koordinaten-Achsen des durch Transponder gebildeten Koordinatensystems bewegt, kann nur durch Auswertung vieler aufeinander folgender Tags erfolgen. Das kann zu Schwingungsneigung des Regelsystems der Roboternavigation führen. Gerade in kleinen Räumen führt dies zu unbefriedigenden Ergebnissen bei der Navigation.The Navigation of robots arranged in the ground for orientation Using transponders, however, is characterized by a problem. Of the Direction vector of the robot and the orientation, i. the alignment, of the transponder system, i. a coordinate system that consists of a Plurality of transponders is built up, in the ground are uncorrelated. A balance that needed is to allow the robot to move along the coordinate axes of the Transponder formed coordinate system moves, can only by Evaluation of many consecutive tags done. That can lead to vibration tendency of the control system of robot navigation. Just in small rooms does this to unsatisfactory results in navigation.

Um dieses Problem zu lösen, erfolgt das Ausregeln bisher, wenn überhaupt, über viele Transponder hinweg. Dazu müssen viele Transponder ausgelesen werden. Die Informationen werden in die Richtungsbestimmung einbezogen und ein Richtungsvektor der Bewegung des Roboters, d.h. der Kurs des Roboters, wird geschätzt. Je mehr Transponder ausgelesen werden, desto genauer kann der Vektor bestimmt werden, wobei jedoch in diesem Fall von dem Roboter eine große Wegstrecke zurückgelegt werden muss, um die entsprechende Anzahl an Transpondern auslesen zu können. Ein engermaschiges Netz von Transpondern ist oft nicht möglich, da mit der Anzahl der Transponder auch die Kosten für das Transponder-Netzwerk steigen.Around to solve this problem, Upgrading is done so far, if at all, across many transponders. To do this many transponders are read out. The information will be in the direction determination included and a direction vector of the movement of the robot, i. the course of the robot is appreciated. ever more transponders are read, the more accurate the vector can be be determined, but in this case by the robot a size Distance covered must be to read out the appropriate number of transponders to be able to. A close-meshed network of transponders is often not possible because with the number of transponders also the costs for the transponder network climb.

Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, ein zuverlässiges und kostengünstiges Navigationssystem für Roboter zu schaffen, das eine Positions- und Ausrichtungsbestimmung erlaubt und eine Fahrt des Roboters auf ein vorgegebenes Ziel erlaubt.Of the Invention is based on the problem, a reliable and cost-effective Navigation system for To create robots that have a position and orientation determination allowed and allowed a ride of the robot to a given destination.

Das Problem wird durch ein Navigationssystem, eine Vorrichtung und ein Navigationsverfahren mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.The Problem is caused by a navigation system, a device and a Navigation method with the features solved according to the independent claims.

Ein Navigationssystem weist ein matrixförmiges Netz von Ortsmarken, die eine räumliche Position angeben, und eine Navigationseinheit auf. Hierbei weist die Navigationseinheit ein Lesegerät zum Lesen der mittels der Ortsmarken angegebenen Positionen, eine Ausrichtungs-Messvorrichtung zum Bestimmen der Ausrichtung, und eine Recheneinheit zum Berechnen von Fahrinformationen aus den ausgelesenen Informationen und der Ausrichtung auf.One Navigation system has a matrix-shaped network of placemarks, the one spatial Specify position and a navigation unit. Hereby points The navigation unit is a reader for reading by means of Placemarks specified positions, an alignment measuring device for determining the orientation, and a calculating unit for calculating of driving information from the information read and the Focus on.

Eine Vorrichtung weist eine Motor- und Lenkeinrichtung, eine Navigationseinheit des Navigationssystems, und eine Fortbewegungsmittel-Steuerungseinheit auf, wobei die Motor- und Lenkeinrichtung von der Fortbewegungsmittel-Steuerungseinheit mittels der von der Navigationseinheit berechneten Fahrinformation gesteuert wird.A Device has a motor and steering device, a navigation unit of the navigation system, and a transportation control unit on, with the engine and Steering of the means of locomotion control unit by means of the Navigation unit calculated driving information is controlled.

Ein Navigationsverfahren, weist die Schritte Detektieren einer Ortsmarke, Auslesen der von der Ortsmarke angegebenen Information, Bestimmen der räumlichen Ausrichtung, und Berechnen einer Richtungsinformation auf eine vorgegebene Position zu, auf.One Navigation method, comprises the steps of detecting a placemark, Reading the information given by the placemark, determining the spatial Alignment, and calculating a directional information to a given Position to, up.

Anschaulich kann ein Aspekt der Erfindung darin gesehen werden, dass für ein Navigationssystem, das ein Netz von Ortsmarken und eine Navigationseinheit aufweist, mit dessen Hilfe die Fahrt eines Roboters auf ein vorgegebenes Ziel zu gesteuert werden kann, die Berechnung der notwendigen Richtung beschleunigt wird, indem die Ausrichtung des Roboters von einer Ausrichtungs-Messvorrichtung vorgenommen wird. Beispielsweise kann das Ortsmarkennetz aus einer Mehrzahl von Funktranspondern bestehen, die matrixförmig angeordnet sind, wobei die Ortsinformationen der Funktransponder ausgelesen werden, wenn der Roboter mit der darauf montierten Navigationseinheit über den Funktransponder fährt, und wobei die Ausrichtung des Roboters mittels eines Kompasses festgestellt wird. Somit kann die aktuelle Position aus der Detektion eines der Transponder festgestellt werden und die Ausrichtung des Roboters kann parallel dazu mittels des Kompasses festgestellt werden. Daher sind die Informationen, die zum Festlegen eines "Kurses" des Roboters notwendig sind, vollständig vorhanden, sobald der Roboter mit dem darauf montierten Navigationssystem über nur eine einzige Ortsmarke gefahren ist.clear An aspect of the invention can be seen in that for a navigation system, the a network of placemarks and a navigation unit, with whose help is the movement of a robot to a given destination to be controlled, the calculation of the necessary direction is accelerated by the orientation of the robot from a Alignment measuring device is made. For example, can the local market network consist of a plurality of radio transponders, arranged in a matrix are, with the location information of the radio transponder read when the robot with the navigation unit mounted thereon over the Radio transponder is driving, and wherein the orientation of the robot is detected by means of a compass becomes. Thus, the current position from the detection of one of the transponder be determined and the orientation of the robot can be parallel be determined by means of the compass. Therefore, the information which are necessary for defining a "course" of the robot, Completely available as soon as the robot with the navigation system mounted on it a single placemark is driven.

Allgemein sind Ortsmarken derart eingerichtet, dass sie mittels optischer (z.B. bei Markierungen an Wänden und/oder auf dem Boden und/oder an der Decke), akustischer (z.B. Ultraschall), oder elektromagnetischer Vorrichtungen (z.B. Sender, die permanent ein elektromagnetisches Signal abstrahlen) detektiert werden können.Generally Placemarks are set up so that they by means of optical (e.g., markings on walls and / or on the floor and / or on the ceiling), acoustic (e.g. Ultrasound), or electromagnetic devices (e.g., transmitters, which permanently emit an electromagnetic signal) detected can be.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.further developments The invention will become apparent from the dependent claims.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Navigationssystem, Transponder auf, die als Ortsmarken vorgesehen sind. Als Transponder werden allgemein Vorrichtungen verstanden, die auf ein empfangenes Signal hin eine gespeicherte Information zum Beispiel mittels Radiowellen abstrahlen.According to one Embodiment of the invention, the navigation system, transponder on, which are intended as placemarks. Being a transponder Generally understood devices that respond to a received signal a stored information, for example by means of radio waves radiate.

Besonders vorteilhaft ist in jedem Transponder eine eindeutige Identifikationsnummer gespeichert, und die Navigationseinheit weist eine Datenbank auf, die jeder Identifikationsnummer die Position des Transponders und die Ausrichtung bezüglich einer festgelegten Hauptrichtung des Transponder-Netzes zuordnet. Somit können die Kosten für das Ortsmarken-Netzwerk reduziert werden, da diese Transponder nicht selbst die Ortsinformation speichern können müssen und somit einfachere Transponder verwendet werden können, die mittels einer eindeutigen Seriennummer identifizierbar sind. Hierbei kann zum Bestimmen der Ortsinformation die Seriennummer eines Transponders ausgelesen werden und die Ortsinformation aus einer Datenbank ermittelt werden, in der jedem Transponder die Ortsinformation zugeordnet ist. Dazu ist es notwendig, dass nach dem Verlegen der Transponder deren Position festgestellt wird und die Position jedes Transponders mit der jeweiligen Seriennummer verknüpft wird.Especially advantageous in each transponder is a unique identification number stored and the navigation unit has a database, the each identification number the position of the transponder and the orientation regarding assigns a fixed main direction of the transponder network. Consequently can the price for the placemark network can be reduced because these transponders are not even the location information must be able to store and thus simpler transponder can be used Identifiable by means of a unique serial number. in this connection For determining the location information, the serial number of a transponder can be used be read and the location information determined from a database be assigned in each transponder, the location information is. For this it is necessary that after laying the transponder whose position is detected and the position of each transponder linked to the respective serial number.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist in jedem Transponder die Ausrichtung des Transponders bezüglich einer festgelegten Hauptrichtung des Transponder-Netzes gespeichert, wobei insbesondere die festgelegte Hauptrichtung die Richtung des magnetischen Nordpols ist und die Ausrichtungs-Messvorrichtung ein Kompass ist. Anschaulich liegt der Vorteil dieser Ausgestaltung darin, dass für ein Gebäude mit einer Vielzahl von Räumen in jedem einzelnen Raum ein eigenes Netzwerk von Transpondern verlegt ist, wobei diese Netzwerke weder eine definierte Ausrichtung zu dem Erdmagnetfeld besitzen, noch diese Mehrzahl von Netzwerken untereinander definierte Ausrichtungen besitzen. Somit ist es wichtig, dass die Vorrichtung, die diese Navigationseinheit anwendet, die relative Ausrichtung zwischen zum Beispiel dem Erdmagnetfeld, das mittels eines Kompasses detektiert wird, und dem Transpondernetzwerk bestimmen kann. Somit kann eine größere Flexibilität des Navigationssystems erreicht werden, indem die Vorrichtung ohne weitere Konfiguration in diesen Räumen verwendet werden kann.According to one Embodiment of the invention is the orientation in each transponder of the transponder stored in a fixed main direction of the transponder network, in particular, the fixed main direction is the direction of the North Magnetic's is and the registration measuring device Compass is. Clearly, the advantage of this embodiment in that for a building with a variety of spaces a separate network of transponders installed in each individual room is, these networks neither a defined orientation to own the earth's magnetic field, nor this plurality of networks with each other have defined orientations. Thus, it is important that the Device that applies this navigation unit, the relative Alignment between, for example, the earth's magnetic field, which by means of a Compass is detected, and determine the transponder network can. Thus, greater flexibility of the navigation system be achieved by the device without further configuration in these rooms can be used.

Insbesondere können RFID (radio frequency identification, Funkerkennung)-Transponder verwendet werden, die eine besonders bevorzugte Form von Funktranspondern sind. RFID-Transponder sind besonders geeignet zum sichtlosen und berührungslosen Auslesen von Informationen. Ferner sind sie kostengünstig herzustellen. Außerdem können sie auf einfache Weise z.B. unter oder in einem Teppich oder in Bodenpaneelen angeordnet werden, um so ein Netzwerk von Ortsmarken zu bilden.Especially can RFID (radio frequency identification) transponder used, which is a particularly preferred form of radio transponders are. RFID transponder are particularly suitable for the sightless and contactless reading of information. Furthermore, they are inexpensive manufacture. Furthermore can in a simple way, e.g. under or in a rug or in Floor panels are arranged, so a network of placemarks to build.

Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung ein Roboter. Ein Roboter ist allgemein eine Vorrichtung, die eine Aufgabe autonom erfüllt. Insbesondere ist ein Roboter in diesem Zusammenhang eine selbstfahrende Vorrichtung, z.B. zum Durchführen von Reinigungs-, Lagerungs- und Auslieferungsaufgaben.Especially Preferably, the device is a robot. A robot is general a device that performs a task autonomously. In particular, a robot in this context, a self-propelled device, e.g. to the Carry out cleaning, storage and delivery tasks.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Wegstrecken-Messvorrichtung auf. Die Wegstrecken-Messvorrichtung dient zum Messen der von der Vorrichtung zurückgelegten Distanz. Die zurückgelegte Distanz kann von der Fortbewegungsmittel-Steuerungseinheit beim Steuern des Fahrwerks der Vorrichtung berücksichtigt werden. Beispielsweise kann eine zurückzulegende Strecke mittels der Wegstrecken-Messvorrichtung überwacht werden. Beispielsweise wird nur derjenige Transponder als Zieltransponder akzeptiert, der in einer im Voraus berechneten Entfernung von dem Transponder am Startpunkt der Fahrt angeordnet ist.According to one embodiment of the invention, the device has a distance measuring device. The distance measuring device is for measuring the distance traveled by the device. The distance covered can be controlled by the means of locomotion control of the landing gear of the Device are taken into account. For example, a distance to be covered can be monitored by means of the distance measuring device. For example, only that transponder which is arranged at a pre-calculated distance from the transponder at the starting point of the journey is accepted as the destination transponder.

Ferner ermöglicht es die Wegstrecken-Messvorrichtung, Fahrtinformationen in der Form von Anweisungen wie zum Beispiel "geradeaus, 5 Meter" zu geben. Somit sind auch Positionen präzise erreichbar, an denen kein Transponder angeordnet ist. Folglich kann die Präzision gesteigert werden und die Fehleranfälligkeit verringert werden.Further allows it the route measuring device, ride information in the form to give instructions such as "straight ahead, 5 meters". Thus, positions are also precise reachable, on which no transponder is arranged. Consequently, can the precision be increased and the susceptibility to errors are reduced.

Die oben genannten Weiterbildungen des Navigationssystems und der Vorrichtung, die eine Navigationseinheit eines entsprechenden Navigationssystems aufweist, gelten in gleicher Weise auch für das Navigationsverfahren, das auf der Navigationseinheit durchgeführt wird.The above developments of the navigation system and the device, a navigation unit of a corresponding navigation system apply in the same way to the navigation procedure, which is carried out on the navigation unit.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Weiteren näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the figures and will be discussed below explained in more detail.

1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 shows a preferred embodiment of the invention.

2 stellt ein beispielhaftes Prozessorelement dar. 2 represents an exemplary processor element.

3 zeigt schematisch einen Roboter. 3 schematically shows a robot.

4 zeigt Informationen zum Berechnen der aktuellen Fahrinformation für den Roboter. 4 shows information for calculating the current driving information for the robot.

Die beschriebenen Figuren dienen nur zur Erklärung der Erfindung und stellen insbesondere keine maßstabsgetreuen Abbildungen des Gegenstands der Erfindung dar.The Figures described only serve to explain the invention and provide in particular, not to scale Illustrations of the subject invention.

In allen Figuren sind, wo es angebracht ist, gleiche oder identische Bestandteile der Figuren mit dem jeweils gleichen Bezugszeichen bezeichnet.In all figures are the same or identical where appropriate Components of the figures with the same reference numerals designated.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 shows an embodiment of the invention.

In 1 ist eine Netzwerk aus einer Mehrzahl von matrixförmig angeordneten Prozessorelementen 100 dargestellt. Ferner ist ein Roboter 200 dargestellt, der sich zwischen diesen Prozessorelementen 100 befindet. Die Spalten und Zeilen der Matrix, in der die Prozessorelemente 100 angeordnet sind, definieren ein Bezugssystem, wobei die Richtung der Spalten der "x"-Richtung 110 entspricht und die Richtung der Zeilen der "y"-Richtung 120. Die x- und y-Richtungen sind senkrecht zueinander orientiert. Wie in 1 gezeigt, liegt der Ursprung dieses Bezugssystems in dem Prozessorelement 100, das in 1 links oben gezeigt ist. Der Pfeil der x-Richtung 110 zeigt daher in 1 von oben nach unten und der Pfeil der y-Richtung 120 zeigt in 1 von links nach rechts mit jeweils ansteigenden Werten. Somit wird ein Bezugssystem geschaffen, mit dem jeder Punkt eines zweidimensionalen Raums eindeutig mittels einer entsprechenden Koordinatenangabe (x, y) bezeichnet werden kann.In 1 is a network of a plurality of processor elements arranged in matrix form 100 shown. There is also a robot 200 represented between these processor elements 100 located. The columns and rows of the matrix in which the processor elements 100 are arranged to define a frame of reference, where the direction of the columns of the "x" direction 110 corresponds to and the direction of the lines of the "y" direction 120 , The x and y directions are oriented perpendicular to each other. As in 1 As shown, the origin of this frame of reference lies in the processor element 100 , this in 1 shown at the top left. The arrow of the x-direction 110 therefore shows in 1 from top to bottom and the arrow of the y-direction 120 shows in 1 from left to right with increasing values. Thus, a reference system is created with which each point of a two-dimensional space can be unambiguously designated by means of a corresponding coordinate specification (x, y).

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Prozessorelemente 100 in einer Halle oder einem Zimmer auf dem Boden angeordnet. Die Position von Hindernissen und Zielobjekten für den Roboter 200 können mit Hilfe dieses Koordinatensystems genau bezeichnet werden. Typischerweise besteht die Aufgabe eines Roboters 200 darin, von einem Startpunkt zu einem Objekt, z.B. einer Palette, zu fahren, die Palette aufzunehmen und anschließend mit der Palette zu einem Endpunkt zu fahren und dort die Palette abzustellen. Dabei soll sich der Roboter auf einem vorgegebenen Weg bewegen, um nicht mit Hindernissen zusammenzustoßen. Eine andere Aufgabe des Roboters 200 könnte sein, autonom Reinigungsarbeiten am Boden vorzunehmen, wobei vorgegebene Bereiche nicht befahren werden dürfen. Diese "verbotenen" Bereiche sind mittels entsprechender Koordinatenangaben gekennzeichnet.In one embodiment of the invention, the processor elements are 100 arranged in a hall or a room on the floor. The position of obstacles and targets for the robot 200 can be accurately identified using this coordinate system. Typically, there is the task of a robot 200 in driving from a starting point to an object, eg a pallet, picking up the pallet and then driving the pallet to an end point and stopping the pallet there. The robot should move in a predetermined way, so as not to collide with obstacles. Another task of the robot 200 could be to carry out autonomous cleaning work on the ground, whereby predetermined areas may not be traveled. These "forbidden" areas are identified by means of corresponding coordinates.

Wie in 1 gezeigt, weist der Roboter 200 gegenüber dem durch das Netzwerk aus Prozessorelementen 100 vorgegebenen Koordinatensystem eine Anfangs-Orientierung auf, die im Allgemeinen unbekannt ist, und die durch den Winkel α 130, der als Ausrichtungswinkel bezeichnet wird, dargestellt ist. Das heißt, die Orientierungsachse des Roboters 200 weist gegenüber einer Bezugsachse des Netzwerkes den Ausrichtungswinkel α 130 auf. Beispielhaft ist in 1 die x-Achse 110 des Netzwerkes als Bezugsachse ausgewählt. Der Ausrichtungswinkel α 130 kann anschaulich auch als der "Kurs" des Roboters 200 bezeichnet werden, der in diesem Beispiel 0° ist, wenn der Roboter nach oben fährt, 90°, wenn er nach rechts fährt, 180°, wenn er nach unten fährt, und 270°, wenn er nach links fährt.As in 1 shown, the robot points 200 opposite that through the network of processor elements 100 predetermined coordinate system to an initial orientation, which is generally unknown, and by the angle α 130 , which is called the orientation angle, is shown. That is, the orientation axis of the robot 200 indicates the orientation angle α with respect to a reference axis of the network 130 on. Exemplary is in 1 the x-axis 110 of the network selected as the reference axis. The orientation angle α 130 can also be understood as the "course" of the robot 200 be designated in In this example, 0 ° is when the robot moves up, 90 ° when it goes to the right, 180 ° when it goes down, and 270 ° when it goes to the left.

2 stellt ein beispielhaftes Prozessorelement dar. 2 represents an exemplary processor element.

Wie in 2 gezeigt, weist ein Prozessorelement 100, das beispielhaft für die in 1 gezeigten Prozessorelemente ist, eine Steuereinheit 101, eine Speichervorrichtung 102 und eine Antenne 103 auf, die auf einem Substrat angeordnet sind. Das Prozessorelement 100 kann ferner eine nicht dargestellte Batterie aufweisen.As in 2 shows a processor element 100 that exemplifies the in 1 shown processor elements is a control unit 101 , a storage device 102 and an antenna 103 on, which are arranged on a substrate. The processor element 100 may further comprise a battery, not shown.

Die Steuereinheit 101 kann ein Mikrocontroller oder ähnliches sein, und ist zum Steuern des Prozessorelements 100 eingerichtet. Insbesondere liest die Steuereinheit 101 aus der Speichervorrichtung 102 Informationen aus und gibt sie mittels der Antenne 103 aus, wenn mittels der Antenne 103 ein Lesesignal des Roboters 200 empfangen wird.The control unit 101 may be a microcontroller or the like, and is for controlling the processor element 100 set up. In particular, the control unit reads 101 from the storage device 102 Information and gives it by means of the antenna 103 off, if by means of the antenna 103 a read signal from the robot 200 Will be received.

Besonders vorteilhaft ist das Prozessorelement 100 ein RFID-Transponder, wobei die Energie zum Auslesen und Ausgeben der in dem Transponder gespeicherten Informationen aus dem Lesesignal des Roboters 200 gewonnen wird.Particularly advantageous is the processor element 100 an RFID transponder, wherein the energy for reading out and outputting the information stored in the transponder from the read signal of the robot 200 is won.

Die Speichervorrichtung 102 weist Ortskoordinaten des Prozessorelements 100 auf. Die Ortskoordinaten des Prozessorelements 100 können x- und y-Koordinaten bezüglich des in 1 gezeigten Bezugssystems sein und die Nummer des Raums, in dem das Prozessorelemente-Netzwerk angeordnet ist, so dass die Position eines jeden Prozessorelements 100 eindeutig gekennzeichnet ist. Die Nummer des Raums kann Informationen zum Stockwerk und/oder zum Gebäude aufweisen. Somit wird erreicht, dass sich ein Roboter 200 auch auf der gesamten Fläche eines großen Geländes mit mehreren Gebäuden, die jeweils mehrere Stockwerke mit mehreren Räumen aufweisen, orientieren kann. Alternativ kann in der Speichervorrichtung 102 eine individuelle Seriennummer des jeweiligen Prozessorelements 100 gespeichert sein, wobei eine Datenbank vorgesehen ist, die mittels der Seriennummer jedem Prozessorelement 100 die genaue Position zuordnet. Zum Erstellen der Datenbank muss in diesem Fall die Seriennummer jedes Prozessorelements 100 einmal nach dem Verlegen der Prozessorelemente ausgelesen werden und die Seriennummer der Position des entsprechenden Prozessorelements 100 in einer Datenbank gespeichert werden. Auf einen Schreibprozess nach dem Verlegen der Prozessorelemente zum Speichern der Ortskoordinaten in den Prozessorelementen 100 kann folglich verzichtet werden.The storage device 102 has location coordinates of the processor element 100 on. The location coordinates of the processor element 100 can x and y coordinates with respect to in 1 and the number of the space in which the processor element network is arranged so that the position of each processor element 100 is clearly identified. The number of the room may include information about the floor and / or the building. Thus it is achieved that a robot 200 also on the entire surface of a large area with several buildings, each of which has several floors with several rooms, can orient. Alternatively, in the storage device 102 an individual serial number of the respective processor element 100 stored, wherein a database is provided, which by means of the serial number each processor element 100 assigns the exact position. To create the database in this case must be the serial number of each processor element 100 once after the laying of the processor elements are read out and the serial number of the position of the corresponding processor element 100 stored in a database. Upon a write process after laying the processor elements to store the location coordinates in the processor elements 100 can therefore be dispensed with.

3 zeigt schematisch einen Roboter. 3 schematically shows a robot.

Der Roboter 200 weist eine Motor- und Lenkeinrichtung 210 und eine Navigationseinheit 250 auf, wobei die Motor- und Lenkeinrichtung 210 zum Bewegen des Roboters auf einem vorgebbaren Pfad eingerichtet ist. Anschaulich erlaubt die Motor- und Lenkeinrichtung 210 das Vorwärts- und Rückwärtsfahren des Roboters 200 und ein Drehen des Roboters 200, so dass der Roboter 200 auf einen vorgebbaren Zielpunkt hin bewegt werden kann.The robot 200 has a motor and steering device 210 and a navigation unit 250 on, with the engine and steering device 210 is set up to move the robot on a predeterminable path. Clearly allows the engine and steering device 210 the forward and reverse drive of the robot 200 and a turning of the robot 200 so the robot 200 can be moved to a predetermined destination point.

Die Navigationseinheit 250 ermöglicht eine Orientierung des Roboters 200 im Raum und steuert die Motor- und Lenkeinrichtung 210 entsprechend zum Erreichen eines vorgegebenen Zielpunkts.The navigation unit 250 allows orientation of the robot 200 in the room and controls the engine and steering device 210 according to reaching a predetermined destination.

Die Navigationseinheit 250 weist eine Empfangs- und Sendevorrichtung 251, eine Ausrichtungs-Messvorrichtung 252, eine Recheneinheit 253 und eine Steuerungseinheit 254 auf.The navigation unit 250 has a receiving and transmitting device 251 , an alignment measuring device 252 , a computing unit 253 and a control unit 254 on.

Die Empfangs- und Sendevorrichtung 251 ist zum Auslesen von Informationen, die in den Prozessorelementen 100 gespeichert sind, eingerichtet. Insbesondere besteht die Empfangs- und Sendevorrichtung 251 im Wesentlichen aus einer Antenne zum Aussenden eines Lesesignals und zum Empfangen der von dem Prozessorelement 100 ausgesendeten Informationen.The receiving and transmitting device 251 is used to read out information contained in the processor elements 100 are stored, set up. In particular, there is the receiving and transmitting device 251 essentially an antenna for transmitting a read signal and receiving it from the processor element 100 sent out information.

Die Ausrichtungs-Messvorrichtung 252 dient zum Erkennen der Ausrichtung des Roboters 200, d.h. zum Messen des Ausrichtungswinkels α 130 bzw. des Kurs des Roboters 200 bezüglich einer vorgegebenen Hauptrichtung des Bezugssystems. Die Ausrichtungs-Messvorrichtung 252 kann ein Kompass sein, wobei die Hauptrichtung des Bezugssystems die Richtung des magnetischen Nordpols ist. Alternativ kann ein Bezugssystem auch durch künstliche elektrische, elektro-magnetische oder magnetische Felder oder durch Schallwellen, wie z.B. Ultraschall, erzeugt werden, wobei die Ausrichtungs-Messvorrichtung 252 entsprechende Sensoren aufweist. Alternativ können auf dem Boden oder an den Wänden optisch detektierbare Symbole angeordnet sein, wobei die Ausrichtungs-Messvorrichtung 252 einen optischen Sensor, d.h. eine Kamera aufweist. Anschaulich ist dieses System mit bekannten Funkfeuern vergleichbar.The alignment measuring device 252 serves to detect the orientation of the robot 200 ie for measuring the orientation angle α 130 or the course of the robot 200 with respect to a given main direction of the frame of reference. The alignment measuring device 252 may be a compass, the main direction of the reference system being the direction of the magnetic north pole. Alternatively, a reference system can also be generated by artificial electrical, electromagnetic or magnetic fields or by sound waves, such as ultrasound, wherein the alignment measuring device 252 having corresponding sensors. Alternatively, optically detectable symbols can be placed on the floor or on the walls be net, with the alignment measuring device 252 an optical sensor, that has a camera. Clearly, this system is comparable to known radio beacons.

Die Recheneinheit 253 weist einen Mikroprozessor und eventuell ein nicht dargestelltes Speicherelement auf. Die Recheneinheit 253 ist mit der Empfangs- und Sendevorrichtung 251 gekoppelt und empfängt die von der Empfangs- und Sendevorrichtung 251 ausgelesenen Informationen der Transponder, d.h. der Prozessorelemente 100. Ferner ist die Recheneinheit 253 mit der Ausrichtungs-Messvorrichtung 252 gekoppelt, um den Ausrichtungswinkel α 130 zu empfangen. Aus dem gemessenen Ausrichtungswinkel α 130 des Roboters 200 und den Ortskoordinaten des Prozessorelements 100, die beim Fahren des Roboters 200 über das Prozessorelement 100 mittels der Empfangs- und Sendevorrichtung 251 ausgelesen werden, berechnet die Recheneinheit 253 den Kurs, den der Roboter 200 zu einem vorgegebenen Zielpunkt zu fahren hat.The arithmetic unit 253 has a microprocessor and possibly an unillustrated storage element. The arithmetic unit 253 is with the receiving and transmitting device 251 coupled and receives the from the receiving and transmitting device 251 read information of the transponder, ie the processor elements 100 , Furthermore, the arithmetic unit 253 with the alignment measuring device 252 coupled to the orientation angle α 130 to recieve. From the measured orientation angle α 130 of the robot 200 and the location coordinates of the processor element 100 while driving the robot 200 over the processor element 100 by means of the receiving and transmitting device 251 be read out, calculates the arithmetic unit 253 the course that the robot 200 has to drive to a predetermined destination.

Im Allgemeinen wird der Roboter jedoch nicht den direkten geraden Weg zu dem Zielpunkt fahren können, da sich auf dem Weg Hindernisse befinden. In diesem Fall berechnet die Recheneinheit 253 einen Pfad, der innerhalb eines vorgegebenen Korridors liegt, d.h. der sich an vorgegebenen Fahrwegen im Raum orientiert. Aus den bekannten Ortskoordinaten des Startpunkts und des Zielpunkts kann die Recheneinheit 253 ferner die zurückzulegende Strecke berechnen, die als Kontrolle der gefahrenen Strecke dienen kann.In general, however, the robot will not be able to drive the direct straight path to the destination because there are obstacles along the way. In this case, the arithmetic unit calculates 253 a path which lies within a predetermined corridor, ie which is oriented at predetermined routes in space. From the known location coordinates of the starting point and the destination point, the arithmetic unit 253 furthermore calculate the distance to be covered, which can serve as a control of the distance traveled.

Die Recheneinheit 253 ist ferner mit der Steuereinheit 254 gekoppelt, und gibt Informationen über den berechneten Pfad an diese aus.The arithmetic unit 253 is also with the control unit 254 coupled, and outputs information about the calculated path to this.

Die Steuereinheit 254 empfängt die von der Recheneinheit 253 berechneten Pfadinformationen und steuert die Motor- und Lenkeinrichtung 210 so, dass der Roboter 200 dem berechneten Pfad folgt und somit auf diesem Weg den Zielpunkt erreicht.The control unit 254 receives the from the arithmetic unit 253 calculated path information and controls the engine and steering device 210 so that the robot 200 follows the calculated path and thus reaches the destination point in this way.

Ferner ist die Recheneinheit 253 mit einer Wegstrecken-Messvorrichtung 220 gekoppelt ist, die die von dem Roboter 200 zurückgelegte Strecke misst. Damit kann die Recheneinheit 253 feststellen, ob der Zielpunkt erreicht ist.Furthermore, the arithmetic unit 253 with a distance measuring device 220 coupled to that of the robot 200 measures the distance traveled. This allows the arithmetic unit 253 determine if the target point has been reached.

Diese Information dient einerseits zur Kontrolle der Position des Roboters 200, wobei in dem Fall, dass sich der Roboter 200 von Prozessorelement 100 zu Prozessorelement 100 bewegt und nach einer vorher berechneten Wegstrecke ein vorbestimmtes Prozessorelement 100 nicht erreicht ist, eine Fehler festgestellt wird. Falls ein Fehler festgestellt wird, kann ein Alarm ausgegeben werden, der Roboter 200 angehalten werden oder automatisch eine Neukalibrierung der aktuellen Position und Orientierung, wie sie nachstehend beschreiben wird, durchgeführt werden.This information serves on the one hand to control the position of the robot 200 , in which case the robot 200 from processor element 100 to processor element 100 moves and after a previously calculated distance a predetermined processor element 100 is not reached, an error is detected. If an error is detected, an alarm can be issued, the robot 200 stop or automatically recalibrate the current position and orientation as described below.

Andererseits ermöglicht eine vorher berechnete Wegstrecke die präzise Ansteuerung des Zielpunkts durch den Roboter 200, auch wenn an genau diesem Punkt kein Prozessorelement 100 angeordnet ist. Damit wird erreicht, dass das Netzwerk aus Prozessorelementen 100 einen großen Maschenabstand aufweisen kann, was die Anzahl von Prozessorelementen 100 auf einer vorgegebenen Fläche verringert und Kosten reduziert.On the other hand, a previously calculated distance allows the precise control of the target point by the robot 200 even if at this point no processor element 100 is arranged. This ensures that the network of processor elements 100 can have a large mesh spacing, which is the number of processor elements 100 reduced on a given area and reduced costs.

Gemäß dem Navigationsverfahren wird in einem ersten Schritt, wenn die aktuelle Position des Roboters 200 im Allgemeinen noch unbekannt ist, der Roboter 200 entsprechend gesteuert, um geradeaus zu fahren, bis ein Transpondersignal eines Transponders 100 detektiert wird. Während des Betriebs des Roboters 200 wird von dem Roboter, d.h. der Empfangs- und Sendevorrichtung 251, permanent ein Lesesignal ausgesendet. Wenn der Roboter 200 in Antwort auf ein Lesesignal ein Transpondersignal empfängt, werden aus dem Transpondersignal die in dem Transponder 100 gespeicherten Informationen ausgelesen. Wie mit Bezugnahme auf 2 erklärt ist, enthalten diese Informationen Ortsinformationen des Transponders 100, oder die Ortsinformationen können aus den ausgelesenen Informationen mittels einer in der Navigationseinheit 250 vorgespeicherten Datenbank bestimmt werden. Diese Ortsinformationen entsprechen auch der aktuellen Position des Roboters 200. Außerdem wird mittels der Ausrichtungs-Messvorrichtung 252, z.B. des Kompasses, die Ausrichtung des Roboters 200 bestimmt. Aus den bekannten aktuellen Orts- und Ausrichtungsinformationen werden von der Recheneinheit 253 aktuelle Fahrinformationen für den Roboter 200 berechnet. Mittels der Steuereinheit 254 kann der Roboter 200 so gesteuert werden, dass sich der Roboter 200 zu einem vorgegebenen Zielpunkt bewegt.According to the navigation method, in a first step, when the current position of the robot 200 generally still unknown, the robot 200 controlled accordingly to go straight until a transponder signal of a transponder 100 is detected. During operation of the robot 200 is from the robot, ie the receiving and transmitting device 251 , permanently sent out a read signal. If the robot 200 In response to a read signal, a transponder signal is received from the transponder signal in the transponder 100 stored information is read out. As with reference to 2 is explained, this information contains location information of the transponder 100 , or the location information can from the information read by means of a in the navigation unit 250 prestored database. This location information also corresponds to the current position of the robot 200 , In addition, by means of the alignment measuring device 252 , eg the compass, the orientation of the robot 200 certainly. From the known current location and orientation information are from the arithmetic unit 253 current driving information for the robot 200 calculated. By means of the control unit 254 can the robot 200 be controlled so that the robot 200 moved to a given destination.

Anhand von 4 werden Rechenschritte zum Berechnen der aktuellen Fahrinformation für den Roboter erklärt.Based on 4 Calculation steps for calculating the current driving information for the robot are explained.

4 zeigt den allgemeinen Fall, dass das durch das Transpondernetz definierte Bezugssystem nicht mit der Hauptrichtung 300 übereinstimmt. Das ist insbesondere relevant, wenn eine Mehrzahl von Transpondernetzen in verschiedenen Räumen eines Gebäudes angeordnet sind und als Hauptrichtung 300 jeweils die Richtung des magnetischen Nordpols verwendet wird. Ferner muss bei der Verlegung der Prozessorelemente 100 die Richtung des magnetischen Nordpols nicht berücksichtigt werden, wodurch die Verlegung vereinfacht wird. 4 shows the general case that the reference system defined by the transponder network is not in the main direction 300 matches. This is particularly relevant if a plurality of transponder networks are arranged in different rooms of a building and as the main direction 300 in each case the direction of the magnetic north pole is used. Furthermore, when laying the processor elements 100 the direction of the magnetic north pole are not taken into account, which simplifies the laying.

Daher ist ein Transpondernetz, das dem in 1 gezeigten entspricht, gedreht dargestellt. Beispielsweise beträgt in 1 der Winkel zwischen der Achse 300 in Richtung des magnetischen Nordpols, die einen Winkel von 0° definiert, und der x-Achse 110 des Bezugssystems des Transpondernetzes etwa 45°. Der Koordinatenursprung dieses Bezugssystems liegt in dem obersten Transponder 100a des Transpondernetzes, so dass dieser Transponder 100a die Koordinaten (0,0) aufweist. Dieser Transponder 100a wird als Ursprungs-Prozessorelement bezeichnet. Koordinaten werden in der Schreibweise (x-Achsenabschnitt, y-Achsenabschnitt) dargestellt. Der Roboter 200 befindet sich an einem Startpunkt, der mit dem Transponder 100b übereinstimmt, der in 5 ganz unten dargestellt ist. Die Koordinaten dieses Transponders 100b, d.h. die Startkoordinaten, sind (2,2). Der Transponder 100b wird als Startpunkt-Prozessorelement bezeichnet. Der Zielpunkt weist die Koordinaten (0,1) auf. Entsprechend befindet sich der Zielpunkt bei dem Zielpunkt-Prozessorelement 100c. Die Anfangsausrichtung des Roboters, die mittels des Roboterausrichtungswinkels 301 dargestellt ist, beträgt 90°, d.h. der Roboter ist nach rechts gedreht.Therefore, a transponder network similar to the one in 1 shown corresponds, shown rotated. For example, in 1 the angle between the axis 300 in the direction of the magnetic north pole, which defines an angle of 0 °, and the x-axis 110 of the reference system of the transponder network about 45 °. The origin of this reference system lies in the uppermost transponder 100a the transponder network, so that this transponder 100a the coordinates (0,0). This transponder 100a is referred to as the source processor element. Coordinates are represented in the notation (x-intercept, y-intercept). The robot 200 is located at a starting point with the transponder 100b matches in 5 shown at the bottom. The coordinates of this transponder 100b , ie the starting coordinates, are (2,2). The transponder 100b is called a start point processor element. The destination point has the coordinates (0,1). Likewise, the target point is at the target point processor element 100c , The initial orientation of the robot, using the robot alignment angle 301 is 90 °, ie the robot is turned to the right.

Der Kurs 302, d.h. die Zielausrichtung des Roboters, die in gerader Linie zu dem Zielpunkt-Prozessorelement 100c führt, wird von der Recheneinheit 253 berechnet durch Kurs = Ausrichtung des Bezugssystems – Richtung des Zielpunkts,wobei
die Ausrichtung des Bezugssystems, den Winkel zwischen der Achse der Hauptrichtung 300 und der x-Richtung 110 des Transpondernetzes angibt, und
die Richtung des Zielpunkts 100c, den Winkel zwischen der x-Richtung 110 des Transpondernetzes und der Richtung der Verbindungslinie 303 zwischen dem Startpunkt 100b und dem Zielpunkt 100c angibt.
The course 302 ie the target orientation of the robot, which is in line with the target point processor element 100c leads is from the arithmetic unit 253 calculated by Course = alignment of the frame of reference - direction of the target point, in which
the orientation of the reference frame, the angle between the axis of the main direction 300 and the x-direction 110 of the transponder network, and
the direction of the target point 100c , the angle between the x-direction 110 of the transponder network and the direction of the connecting line 303 between the starting point 100b and the destination point 100c indicates.

Insbesondere gilt daher in diesem Beispiel:

Figure 00160001
yStart, yZiel, xStart und xZiel bezeichnen jeweils die x- bzw. y-Komponenten des Startpunkts 100b und des Zielpunkts 100c.In particular, therefore, in this example:
Figure 00160001
y start , y destination , x start, and x destination denote the x and y components of the starting point, respectively 100b and the destination 100c ,

In dem Beispiel ergibt sich daraus ein Kurs 302 von 28°, bzw. der Roboter 200 muss eine Drehung von 62° (90°–28°) im Gegenuhrzeigersinn durchführen, um zum Zielpunkt 100c fahren zu können, wobei in diesem Beispiel vorausgesetzt ist, dass die Abstände zwischen benachbarten Prozessorelementen einer Spalte und benachbarten Prozessorelementen einer Zeile der Matrix der Prozessorelemente gleich sind.In the example, this results in a course 302 of 28 °, or the robot 200 must rotate 62 ° (90 ° -28 °) counterclockwise to the target point 100c In this example, it is assumed that the distances between adjacent processor elements of a column and adjacent processor elements of a row of the matrix of processor elements are the same.

Die Entfernung zum Zielpunkt 100c kann hier mit dem Satz von Pythagoras einfach berechnet werden, woraus sich eine zurückzulegende Wegstrecke von √5× Längeneinheit ergibt. Die Längeneinheit entspricht dem Abstand zwischen zwei benachbarten Transponderelementen 100.The distance to the destination point 100c can be easily calculated here with the theorem of Pythagoras, resulting in a distance of √5 × length unit to be covered. The length unit corresponds to the distance between two adjacent transponder elements 100 ,

Diese Berechnung wird während der Fahrt des Roboters 200 wiederholt durchgeführt. Beispielsweise wird die Berechnung für jeden Teilabschnitt des Pfades zum Ziel durchgeführt, wenn der Roboter 200 sich nicht auf geradem Wege dorthin bewegen kann. Alternativ wird immer nur der Weg von einem Prozessorelement 200 zu dem benachbarten Prozessorelement 200 berechnet, bis der Zielpunkt 100c erreicht ist.This calculation is done while the robot is moving 200 repeatedly performed. For example, the calculation is performed for each subsection of the path to the destination when the robot 200 can not move there in a straight way. Alternatively, only the path from one processor element is ever made 200 to the adjacent processor element 200 calculated until the destination point 100c is reached.

Es ist daher ein besonderer Vorteil dieses Navigationssystems für Roboter, dass eine Position und Orientierung des Roboters bestimmt werden kann, sobald von der Navigationseinheit ein einziges Transpondersignal empfangen worden ist und die Ortskoordinaten des entsprechenden Transponders ausgelesen werden können, da die Ausrichtung des Roboters mittels eines Kompasses bestimmbar ist. Daraus folgt, dass die Positionsbestimmung umso schneller und präziser erfolgt, je dichter das Netzwerk aus Transpondern 100 angeordnet ist. Da jedoch die Kosten dieses Netzwerks mit der Anzahl der Transponder 100 steigt, muss ein Kompromiss gemacht werden, der der Anwendung gerecht wird.It is therefore a particular advantage of this navigation system for robots that a position and orientation of the robot can be determined as soon as a single transponder signal has been received by the navigation unit and the location coordinates of the corresponding transponder can be read out since the alignment of the robot by means of a compass is determinable. As a result, the denser the network of transponders, the faster and more accurate positioning 100 is arranged. However, since the cost of this network with the number of transponders 100 a compromise has to be made which is in line with the application.

Der Roboter 200 ist ferner eingerichtet, dass er sich anfangs, wenn die genaue Lage der Transponder 200 nicht bekannt ist, selbst kalibriert, d.h. die Navigationseinheit 250 des Roboters 200 führt eine vorgegebene Prozedur aus, um die aktuelle Position zu bestimmen. Die Kalibrierprozedur kann auch während des Betriebs durchgeführt werden, wenn aus einem Vergleich der gefahrenen Wegstrecke und einer aus der Berechnung erwarteten aktuellen Position, wie oben erklärt, eine Abweichung, festgestellt wird.The robot 200 It is also set up that it initially, if the exact location of the transponder 200 is not known, self-calibrated, ie the navigation unit 250 of the robot 200 performs a given procedure to determine the current position. The calibration procedure may also be performed during operation if a deviation is determined from a comparison of the distance traveled and a current position expected from the calculation, as explained above.

Eine solche Kalibrierprozedur ist notwendig, da die Antenne 251 der Navigationseinheit 250 das Transpondersignal in einem Umfang von bis zu einem halben Meter empfängt. Eine mangelhafte Kalibrierung führt daher dazu, dass sich der Roboter 200 mit einem entsprechenden Abstand von den Prozessorelementen 100 parallel zu dem berechneten Pfad bewegt und somit den Zielpunkt nicht präzise erreicht.Such a calibration procedure is necessary because the antenna 251 the navigation unit 250 receives the transponder signal in a range of up to half a meter. An inadequate calibration therefore causes the robot 200 with an appropriate distance from the processor elements 100 moved parallel to the calculated path and thus does not reach the target point precisely.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Roboter auf einem vorgegebenen Pfad entlang fahren und kontinuierlich die Intensität eines empfangenen Transpondersignals messen, um den Punkt mit der größten Intensität zu bestimmen, der der genauen Position des Transponderelements entspricht. Zu diesem Zweck ist die Antenne 251 zum Bestimmen der Intensität des empfangenen Transpondersignals eingerichtet. Beispielsweise kann der Roboter 200 auf einem spiralenförmigen Pfad fahren, oder auf einem Zick-Zack-Pfad.According to one embodiment, the robot may travel along a predetermined path and continuously measure the intensity of a received transponder signal to determine the point of greatest intensity that corresponds to the exact position of the transponder element. For this purpose, the antenna 251 for determining the intensity of the received transponder signal. For example, the robot 200 driving on a spiral path, or on a zigzag path.

100100
Prozessorelementprocessor element
100a100a
Ursprungs-ProzessorelementOriginating processor element
100b100b
Startpunkt-ProzessorelementStarting point processor element
100c100c
Zielpunkt-ProzessorelementDestination processor element
101101
Steuereinheitcontrol unit
102102
Speichervorrichtungstorage device
103103
Antenneantenna
110110
x-Richtungx-direction
120120
y-Richtungy-direction
130130
Ausrichtungswinkel αAlignment angle α
200200
Roboterrobot
210210
Motor- und LenkeinrichtungEngine- and steering device
220220
Wegstrecken-MessvorrichtungTravel distance measuring device
250250
Navigationseinheitnavigation unit
251251
Empfangs- und Sendevorrichtungreception and transmitting device
252252
Kompasscompass
253253
Recheneinheitcomputer unit
254254
Steuerungseinheitcontrol unit
300300
Hauptrichtungmain direction
301301
RoboterausrichtungswinkelRobot orientation angle
302302
Kurscourse

Claims (12)

Navigationssystem, das aufweist: • ein matrixförmiges Netz von Ortsmarken (100), die eine räumliche Position angeben; und • eine Navigationseinheit (250) mit – einer Empfangs- und Sendevorrichtung (251) zum Lesen der mittels der Ortsmarken (100) angegebenen Positionen; – einer Ausrichtungs-Messvorrichtung (252) zum Bestimmen der Ausrichtung; und – einer Recheneinheit (253) zum Berechnen von Fahrinformationen aus den ausgelesenen Informationen und der Ausrichtung.Navigation system, comprising: • a matrix-like network of placemarks ( 100 ) indicating a spatial position; and • a navigation unit ( 250 ) with - a receiving and transmitting device ( 251 ) for reading by means of placemarks ( 100 ) specified positions; An alignment measuring device ( 252 ) for determining the orientation; and a computing unit ( 253 ) for calculating driving information from the read-out information and the orientation. Navigationssystem gemäß Anspruch 1, wobei als Ortsmarken (100) Transponder vorgesehen sind.Navigation system according to claim 1, wherein as local marks ( 100 ) Transponders are provided. Navigationssystem gemäß Anspruch 2, wobei in jedem Transponder (100) eine eindeutige Identifikationsnummer gespeichert ist, und die Navigationseinheit (250) eine Datenbank aufweist, die jeder Identifikationsnummer die Position des Transponders (100) und die Ausrichtung bezüglich einer festgelegten Hauptrichtung (300) des Transponder-Netzes zuordnet.Navigation system according to claim 2, wherein in each transponder ( 100 ) a unique identification number is stored, and the navigation unit ( 250 ) has a database containing each identification number the position of the transponder ( 100 ) and the alignment with respect to a fixed main direction ( 300 ) of the transponder network. Navigationssystem gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei in jedem Transponder (100) die Position des Transponders (100) und die Ausrichtung bezüglich einer festgelegten Hauptrichtung (300) des Transponder-Netzes gespeichert ist.Navigation system according to one of claims 2 or 3, wherein in each transponder ( 100 ) the posi tion of the transponder ( 100 ) and the alignment with respect to a fixed main direction ( 300 ) of the transponder network is stored. Navigationssystem gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die festgelegte Hauptrichtung (300) die Richtung des magnetischen Nordpols ist und die Ausrichtungs-Messvorrichtung (252) ein Kompass ist.Navigation system according to one of claims 3 or 4, wherein the fixed main direction ( 300 ) is the direction of the magnetic north pole and the alignment measuring device ( 252 ) is a compass. Navigationssystem gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Transponder (100) RFID-Transponder sind.Navigation system according to one of claims 2 to 5, wherein the transponders ( 100 ) RFID transponders are. Vorrichtung mit • einer Motor- und Lenkeinrichtung (210), • einer Navigationseinheit (250) eines Navigationssystems gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, und • einer Fortbewegungsmittels-Steuerungseinheit (220), wobei die Motor- und Lenkeinrichtung (210) von der Fortbewegungsmittel-Steuerungseinheit (254) mittels der von der Navigationseinheit (250) berechneten Fahrinformation gesteuert wird.Device with • a motor and steering device ( 210 ), • a navigation unit ( 250 ) of a navigation system according to one of claims 1 to 7, and • a means of locomotion control ( 220 ), wherein the engine and steering device ( 210 ) from the means of locomotion control ( 254 ) by means of the navigation unit ( 250 ) calculated driving information is controlled. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Vorrichtung ein Roboter ist.Device according to claim 7, wherein the device is a robot. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, die eine Wegstrecken-Messvorrichtung (220) aufweist.Device according to claim 7 or 8, comprising a distance measuring device ( 220 ) having. Navigationsverfahren, mit den Schritten: • Detektieren einer Ortsmarke; • Auslesen der von der Ortsmarke angegebenen Information; • Bestimmen der räumlichen Ausrichtung; und • Berechnen einer Richtungsinformation auf eine vorgegebene Position zu.Navigation method, with the steps: • Detect a placemark; • Readout the information given by the placemark; • Determine the spatial orientation; and • To calculate a direction information to a predetermined position. Verfahren gemäß Anspruch 10, mit den Schritten: Detektieren der Ausrichtung der Ortsmarke bezüglich einer festgelegten Hauptrichtung; und Aktualisieren der Richtungsinformation auf der Basis der Ausrichtung des Transponders.Method according to claim 10, with the steps: Detect the alignment of the placemark in terms of a fixed main direction; and Update the direction information based on the orientation of the transponder. Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei eine Distanz zwischen zwei Positionen gemessen wird.Method according to claim 10 or 11, with a distance measured between two positions becomes.
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