DE102018009114A1

DE102018009114A1 - Verfahren zur Bestimmung der Position eines auf einer Verfahrfläche bewegbaren Mobilteils und Anlage mit Mobilteil zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102018009114A1
Application number: DE102018009114.8A
Authority: DE
Inventors: Maja Sliskovic; Quamrul Hasan Mallik; Andre Ortmann
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2018-11-21
Publication date: 2019-06-27

Abstract

Verfahren zur Bestimmung der Position eines auf einer Verfahrfläche bewegbaren Mobilteils und Anlage mit Mobilteil zur Durchführung des Verfahrens,
wobei das Mobilteil zumindest einen Laserscanner aufweist, insbesondere zur Erfassung der auf das Mobilteil relativ bezogenen Positionen von auf der Verfahrfläche angeordneten Objekten,
und das Mobilteil ein odometrisches System aufweist, insbesondere zur Bestimmung einer durch das Mobilteil zurückgelegten Wegstrecke.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines auf einer Verfahrfläche bewegbaren Mobilteils und Anlage mit Mobilteil zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, mit Laserscannern Laserscans auszuführen und somit Sicherheitsfunktionen zu realisieren, beispielsweise beim Annähern von Personen.
Zur Bestimmung der Position ist allgemein das GPS System bekannt und bei Fahrzeugen der Einsatz von odometrischen Systemen, welche allerdings eine geringere Genauigkeit aufweisen als GPS-Systeme.
Aus der US 2012 / 0 303 176 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik ein Verfahren zur genauen Lokalisierung für ein Industriefahrzeug bekannt.
Aus der US 2007 / 0 262 884 A1 ist ein Verfahren zum Steuern der Dichte visueller Landmarken in einem visuellen simultanen Lokalisierungssystem bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Anlage mit Mobilteil die Positionsbestimmung weiterzubilden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren nach den in Anspruch 1 und bei der Anlage nach den in Anspruch 14 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren sind, dass das Verfahren zur Bestimmung der Position eines auf einer Verfahrfläche, insbesondere auf einer Verfahrfläche einer Anlage, bewegbaren Mobilteils vorgesehen ist,
wobei das Mobilteil zumindest einen Laserscanner aufweist, insbesondere zur Erfassung der auf das Mobilteil relativ bezogenen Positionen von auf der Verfahrfläche angeordneten Objekten,
wobei das Mobilteil ein odometrisches System aufweist, insbesondere zur Bestimmung einer durch das Mobilteil zurückgelegten Wegstrecke,
wobei
in einem ersten Verfahrensschritt das Mobilteil entlang einer Bahnkurve auf der Verfahrfläche bewegt wird, insbesondere manuell geführt oder spurgeführt bewegt wird, und mittels des Laserscanners und des odometrischen Systems die Positionen von Objekten bestimmt werden, wobei die Positionen einer Karte zugeordnet werden und in einem Speicher abgespeichert werden,
wobei in einem zweiten Verfahrensschritt die Karte samt der Positionen der zugeordneten Objekte mit einem Anzeigemittel, insbesondere Bildschirm, angezeigt wird und Regionen als statisch oder als semidynamisch gekennzeichnet werden, wobei die nicht gekennzeichneten Regionen als dynamische Regionen gelten,
wobei in einem dritten Verfahrensschritt das Mobilteil auf der Verfahrfläche bewegt wird, insbesondere wobei das Mobilteil auf der Verfahrfläche, insbesondere zur Erfüllung eines Fahrauftrags, eigenständig angetrieben navigiert, wobei mittels des Laserscanners die Positionen von Objekten relativ zum Mobilteil erfasst werden und zur Bestimmung der neuen aktuellen Position des Mobilteils verwendet werden,
wobei zur Bestimmung der neuen aktuellen Position des Mobilteils nur die in als statisch gekennzeichneten Regionen detektierten Objekte verwendet werden und die in als semidynamisch gekennzeichneten Regionen detektierten Objekte verwendet werden,
wobei zur Bestimmung der neuen aktuellen Position des Mobilteils jeder virtuellen Position aus einer Menge von virtuellen Positionen jeweils ein Bewertungsparameter zugeordnet wird,
wobei zu jeder der virtuellen Positionen die insbesondere absoluten Positionen der detektierten Objekte bestimmt werden, indem die mittels Laserscanner relativ auf das Mobilteil bezogenen Positionen der detektierten Objekte aufaddiert werden auf die jeweilige virtuelle Position und dann der Bewertungsparameter bestimmt wird,
wobei eine der virtuellen Positionen der Menge eine odometrisch bestimmte Position ist,
wobei als neue aktuelle Position diejenige virtuelle Position bestimmt wird, welcher der kleinste Bewertungsparameter zugeordnet ist.
Wichtig ist also, dass zur Bestimmung der jeweils neuen aktuellen Position des Mobilteils eine Tabelle erstellt wird, welche mehreren möglichen, insbesondere virtuellen, Positionen jeweils einen Bewertungsparameter zuordnet,
wobei eine der möglichen Positionen der Menge eine odometrisch bestimmte Position ist, insbesondere die odometrisch aktuell bestimmte Position,
wobei als neue aktuelle Position des Mobilteils diejenige der möglichen Positionen bestimmt wird, welcher ein, insbesondere auf die Tabelle bezogener, extremaler Bewertungsparameter, insbesondere der kleinste dieser Bewertungsparameter, zugeordnet ist,
wobei zu jeder der möglichen Positionen die insbesondere absoluten Positionen der detektierten Objekte bestimmt werden, indem die mittels Laserscanner relativ auf das Mobilteil bezogenen Positionen der detektierten Objekte auf die jeweilige mögliche Position insbesondere vektoriell aufaddiert werden und dann der jeweils zugeordnete Bewertungsparameter bestimmt wird.
Von Vorteil ist dabei, dass eine schnelle und genaue Positionsbestimmung ermöglicht ist. Denn die odometrische Bestimmung ist ungenauer als die Bestimmung mittels Vergleich der detektierten Objekte mit den in der Karte hinterlegten Objekte. Somit ist die odometrisch bestimmte Position als Startposition für den Vergleich der Erfassung mit der Karte. Nachfolgende Vergleiche sind dann von zur Startposition benachbarten Positionen ausgehend ausführbar.
Weiter ist von Vorteil, dass die Karte auch Positionen von nicht statischen Objekten aufweist. Somit wird also eine Positionsbestimmung unter Verwendung von Objekten durchgeführt, deren Vorhandensein nicht sicher vorhersehbar ist. In der Karte jedoch werden die Positionen solcher Objekte berücksichtigt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden beim ersten Verfahrensschritt die Positionen der Objekte bestimmt, indem die mittels Laserscanner relativ auf das Mobilteil bezogenen Position aufaddiert wird auf die odometrisch bestimmte Position des Mobilteils. Von Vorteil ist dabei, dass bei Inbetriebnahme eine erste Erfassung ausgeführt wird, so dass die Karte erstellbar ist. Somit sind dann nachfolgend die Regionen kennzeichenbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Mobilteil eine Steuerung, einen Energiespeicher und einen von der Steuerung steuerbaren, vom Energiespeicher versorgbaren Antrieb auf, so dass sich das Mobilteil auf der Verfahrfläche bewegt, insbesondere so dass das Mobilteil autonom auf der Verfahrfläche bewegt wird. Von Vorteil ist dabei, dass mittels der Karte ein Navigieren in autonomer Weise ermöglicht ist, da mittels des odometrischen Systems ungefähre Positionsdaten bestimmbar sind und die genaue Bestimmung der Position durch Auswertung der Laserscans ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird zur Überprüfung der Übereinstimmung mit der Karte die Summe der Quadrate der Abstände der detektierten Objekte zu den jeweils in der Karte entsprechenden Objekten bestimmt. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfach bestimmbarer Bewertungsfaktor verwendbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird mittels des odometrischen Systems der zeitliche Verlauf des Lenkwinkels des Mobilteils und der zeitliche Verlauf der Geschwindigkeit des Mobilteils erfasst,
insbesondere wobei die Drehzahl eines Antriebsrads erfasst wird und aus der jeweils aktuellen Drehzahl unter Berücksichtigung des Durchmessers des Antriebsrads die Geschwindigkeit bestimmt wird und wobei der Lenkwinkel des Mobilteils erfasst wird. Von Vorteil ist dabei, dass eine odometrische Bestimmung der Position ermöglicht ist, wobei die sowieso vorhandene Lenkeinheit und das sowieso vorhandene Antriebsrad verwendbar sind und nur eine Winkelstellungs- und/oder Drehzahlerfassung notwendig ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Bewertungsparameter die Summe der Quadrate der Abstände zwischen der jeweiligen Position eines jeweiligen detektierten Objekts und der in der Karte hinterlegten Position eines nächstliegenden Objekts, wenn diese Objekte in einer als statisch oder semidynamisch gekennzeichneten Region angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass semidynamische Objekte ebenfalls zur Positionsbestimmung verwendbar sind, wenn diese Objekte vorhanden sind. Statt der Quadrate sind auch die Beträge verwendbar, wobei dann zwar weniger Rechenaufwand notwendig ist, aber das Extremum weniger deutlich ausgeprägt ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird in einem vierten Verfahrensschritt überprüft, ob unter den bei einem Laserscan detektierten Objekten eines der in der Karte in einer statischen Region hinterlegten Objekte nicht detektiert wurde, und abhängig vom Ergebnis dieser Überprüfung eine Warnung oder Fehlermeldung angezeigt oder weitergemeldet wird. Von Vorteil ist dabei, dass in der Karte in statischen Regionen Objekte eingezeichnet sind. Wenn nun bei einem Laserscan in einer vom Laserscanner abgedeckten Richtung eines der statischen Objekte nicht detektiert wird, wird ein Fehler gemeldet. Denn ein statisches Objekt kann nur dann nicht wieder detektiert werden, wenn es außerhalb des Erfassungsbereichs des Laserscans wäre oder wenn zwischen dem statischen Objekt und dem Laserscanner ein anderes Objekt angeordnet ist, beispielsweise ein dynamisches Objekt. Ansonsten muss das statische Objekt also detektiert werden. Wenn es aber nicht detektiert wurde, obwohl es im Erfassungsbereich gemäß Karte angeordnet sein müsste.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Karte als Gitter von Flächenelementen, insbesondere also regelmäßiges Gitter von Flächenelementen, ausgeführt,
insbesondere so dass der Wertebereich der Koordinaten der Positionen diskret ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine geringe Auflösung bei der Erfassung der Objekte notwendig ist. Beispielsweise genügt eine Auflösung bei der Erfassung der Objekte, welche zwischen 10% und 30% des maximalen Durchmessers der Flächenelemente beträgt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Karte und die der Karte zugeordneten Positionen in einem flüchtigen Speicher hinterlegt,
wobei zeitlich wiederkehrend die jeweils aktuelle Karte und die der Karte zugeordneten Positionen in einem nicht-flüchtigen Speicher hinterlegt werden,
wobei nach Ausfall der Stromversorgung der Navigationsvorrichtung mit flüchtigem Speicher die auf dem nicht-flüchtigen Speicher zuletzt gespeicherte Information über die Karte und die der Karte zugeordneten Positionen in einem nicht-flüchtigen Speicher hinterlegt werden. Von Vorteil ist dabei, dass bei Stromausfall die erfassten Daten möglichst erhalten bleiben und aus dem nicht-flüchtigen Speicher wiederherstellbar sind, also in den flüchtigen Speicher ladbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden im zweiten Verfahrensschritt die Regionen nur als semidynamisch gekennzeichnet, wobei die nicht gekennzeichneten Regionen als dynamische Regionen gelten,
wobei im dritten Verfahrensschritt die von Objekten belegten Regionen, welche nach einer vorgegebenen Anzahl von Laserscans und/oder nach einer vorgegebenen Zeitdauer unverändert detektiert werden, als statisch gekennzeichnet werden. Von Vorteil ist dabei, dass semidynamische Regionen vorhanden sind und somit Objekte dann verwendet werden, wenn sie detektiert werden, aber trotz der Hinterlegung ihrer Position in einer Karte wieder verschwinden. Die Karte weist also auch Positionen von nicht statischen Objekten auf.
Wichtige Merkmale bei der Anlage mit Mobilteil zur Durchführung eines vorgenannten Verfahrens sind, dass das Mobilteil zumindest einen Laserscanner aufweist, welcher mit einer Navigationsvorrichtung des Mobilteils verbunden ist, welche mit einer Steuerung des Mobilteils verbunden ist,
wobei die Navigationsvorrichtung mit einem flüchtigen Speicher des Mobilteils verbunden ist und mit einem nicht-flüchtigen Speicher des Mobilteils verbunden ist.
Von Vorteil ist dabei, dass die Navigationsvorrichtung mit einer Steuerung verbindbar ist, welche das Mobilteil ansteuert und somit mittels der Positionsbestimmung ein Navigieren, also ein Bewegen des Mobilteils entlang einer Bahnkurve, insbesondere Soll-Bahnkurve, zu einer vorgegebenen Zielposition hin, ermöglicht.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. 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 schematischen Abbildungen näher erläutert:

In der 1 ist der Informationsfluss von den Laserscannern 11 des Mobilteils 32 bis zur Steuerung 14 des Mobilteils schematisch skizziert.
In der 2 wird die zeitliche Abfolge bei der Positionsbestimmung näher dargestellt.
In der 3 ist ein beispielhafter Verfahrbereich 33 mit dynamischen und statischen Objekten (31, 34) dargestellt.
In der 4 wird der Verfahrbereich 33 in Draufsicht dargestellt.
In der 5 ist eine Anlage gezeigt, innerhalb derer die Mobilteile 32 entlang einer Bahnkurve fahren.

Wie in 1 gezeigt, weist das Mobilteil 32 an seinem Außenumfang zwei Laserscanner 11 auf, die sich diametral gegenüber befinden, insbesondere also am Mobilteil zueinander maximal beabstandet. Somit ist die Erfassung eines ersten, insbesondere in Fahrtrichtung vorderen, Halbraums durch den ersten Laserscanner 11 und die Erfassung eines zweiten, insbesondere in Fahrtrichtung hinteren, Halbraums durch den zweiten Laserscanner 12 ermöglicht.
Die von den Laserscannern 11 erfassten Informationen werden über Kommunikationskanäle 12 an eine Navigationsvorrichtung 13 übertragen, welche in einem Speicher eine Karte des Verfahrbereichs des Mobilteils verwaltet und welchem auch Information eines odometrischen Erfassungssystems des Mobilteils 32 zugeführt werden.
Zyklisch wiederholend werden Laserscans ausgeführt. Dabei erfassen die Laserscanner 11 ihren empfindlichen Bereich und übermitteln die zu beim Laserscan detektierten Objekten gehörenden Messdaten, insbesondere also jeweilige Entfernung und Richtung, an die Navigationsvorrichtung 13. Diese Navigationsvorrichtung 13 bestimmt die jeweils aktuelle Position des Mobilteils 32, indem sie für mögliche Positionen die beim Laserscan erhaltenen Daten vergleicht mit den in der Karte vorhandenen Positionen von Objekten. Dabei wird als erste der möglichen Positionen eine durch Odometrie bestimmte Position verwendet und davon ausgehend werden danach entferntere Positionen verwendet. Sobald die am besten passende Position gefunden ist, wird diese Position als aktuelle Position verwendet.
Die Navigationsvorrichtung 13 ist mit der Steuerung 14 zum Datenaustausch verbunden.
Wie in 2 dargestellt, wird in einem ersten Verfahrensschritt der Laserscan durchgeführt, wobei dieser Verfahrensschritt als Laserscan. Erfassung 20 in 2 gekennzeichnet ist. Danach wird in einem zweiten Verfahrensschritt aufgrund der odometrisch erfassten Daten seit der zuletzt bestimmten aktuellen Position die zurückgelegte Wegstrecke und Richtung bestimmt und somit relativ zu der zuletzt bestimmten aktuellen Position eine neue Position.
Diese neue Position wird dann in einem dritten Verfahrensschritt als Startposition für ein Suchverfahren verwendet, welches den erfassten Laserscan mit den auf der Karte erfassten Objekten vergleicht. Dabei werden dann ausgehend von der Startposition weitere Positionen verwendet, um den Vergleich durchzuführen, bis die passende Position gefunden ist.
Wie in 3 gezeigt, gibt es verschiedene Sorten von Objekten. Dabei sind statische, also unbeweglich angeordnete, Objekte 34 und dynamische Objekte 31 ersichtlich.
Wie in 4 gezeigt, werden bei einem Laserscan eine Vielzahl von Lichtstrahlen in verschiedenen Richtungen ausgestrahlt und zu jeder dieser Richtungen die Entfernung zu einem Objekt bestimmt. Somit ist das Ergebnis des Laserscans als Funktion oder Tabelle darstellbar, welche jeder der Richtungen eine jeweilige Entfernung zuordnet.
Wie in 5 dargestellt, ist der dortige Verfahrbereich innerhalb eines Gebäudes oder einer Anlage angeordnet.
Wände (50, 52) des Gebäudes fungieren als statische Objekte (50, 52).
Eine Mehrzahl von Mobilteilen 32 bewegt sich innerhalb des Verfahrbereichs, In 5 sind hierzu zwei Mobilteile 32 gezeigt, wobei ein erstes mit A und das zweite mit B gekennzeichnet ist. Wenn das Mobilteil 32 A einen Laserscan durchführt, in dessen Erfassungsbereich das Mobilteil 32 B eindringt, fungiert das Mobilteil 32 B als dynamisches Objekt.
Denn dynamische Objekte sind zwar bei einem der Laserscanne an einer Position detektierbar - nicht aber durch alle Laserscanne an dieser Position erfassbar.
Darüber hinaus fungieren abgestellte Paletten als semidynamische Objekte, welche mehrfach mittels Laserscan detektierbar sind, aber nicht bei allen Laserscans.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist einen ersten verfahrensschritt auf, in welchem eine erste Fahrt des Mobilteils 32 ausgeführt wird, wobei das Mobilteil manuell gelenkt wird oder anderweitig entlang einer Bahnkurve geführt wird. Eine solche anderweitige Ausführung ist beispielsweise eine Spurführung entlang eines am Boden verlegten Primärleiters.
Die während dieser Fahrt ausgeführten Laserscans werden ausgewertet, indem die detektierten Objekte in einer Karte hinterlegt werden und graphisch dargestellt werden.
In einem zweiten Verfahrensschritt werden Regionen, also Raumbereiche, in die Karte eingegeben, insbesondere in der Karte gekennzeichnet, welche für statische Objekte vorgesehen sind, und es werden Regionen eingegebenen, insbesondere in der Karte gekennzeichnet, welche für semidynamische Objekte vorgesehen sind. Die restlichen Regionen des Verfahrbereichs, also auch auf der Karte, sind für dynamische Objekte vorgesehen.
Bei dieser Eingabe, insbesondere bei diesem Einzeichnen, ist eine Orientierung an den detektierten und graphisch in der Karte dargestellten Objekten hilfreich.
Beispielsweise sind in jeweiligen statischen Regionen Wände oder Säulen des Gebäudes umfasst. Eine Palette ist beispielsweise in einer semidynamischen Region eingeordnet. Ein anderes Mobilteil oder eine Person ist in der restlichen dynamischen Region eingezeichnet.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt führt das Mobilteil eigenständig Fahrten auf der Verfahrfläche durch und orientiert sich dabei gemäß Karte. Zur Bestimmung der jeweils aktuellen Position werden weiterhin nacheinander Laserscans ausgeführt und die dabei detektierten Objekte, also deren Entfernung und Richtung relativ zum Mobilteil, bestimmt.
Hierzu wird vorzugsweise als Startposition für das Suchverfahren aus der zuletzt bestimmten aktuellen Position mittels der odometrisch erfassten Messwerte eine neue Position abgeschätzt, die als Startposition für das Suchverfahren verwendet wird, wobei davon ausgehend dann weitere Positionen verwendet werden. Für jede der Positionen wird dann das Ergebnis des jeweiligen Laserscans verglichen mit den in der Karte enthaltenen Informationen. Falls keine ausreichende Übereinstimmung erkannt wird, wird eine nächste Position verwendet und der Laserscan darauf bezogen, also die Messdaten relativ zu dieser nächsten Position ausgewertet und wieder verglichen mit den in der Karte enthaltenen Informationen.
Zur Bestimmung der jeweils aktuellen Position des Mobilteils 32 werden also sowohl Objekte in den statischen Regionen als auch Objekte in den semidynamischen Regionen verwendet.
Wenn bei einer nachfolgenden Fahrt ein Objekt in einer semidynamischen Region nicht mehr detektiert werden konnte, das zuvor dort vorhanden war, wird dieses nicht mehr zur Positionsbestimmung verwendet sondern nur die aktuell detektierten Objekte anhand der in der Karte verzeichneten Objekte.
Danach wird die Karte aktualisiert, indem das aktuell nicht mehr detektierte Objekt in der Karte gelöscht wird.
Objekte in dynamischen Regionen werden nicht zur Positionsbestimmung verwendet.
Das Mobilteil 32, insbesondere die Navigationsvorrichtung weist einen Rechner auf, der mit einem flüchtigen und mit einem nicht-flüchtigen Speicher verbunden ist. Die Karte wird zwar im flüchtigen Speicher abgelegt und dort dann aktualisiert, jedoch wird zyklisch wiederkehrend eine Sicherungskopie der jeweils aktuellen Karte in den nicht-flüchtigen Speicher kopiert.
Die Karte ist vorzugsweise als Gitter hinterlegt, wobei der Verfahrbereich in Gitterkästen aufgeteilt wird, deren Abmessungen beispielsweise 10 cm mal 10 cm betragen. Jedes dieser Gitterkästen bekommt das Merkmal dynamische Region, semidynamische Region oder statische Region zugeteilt. Somit muss die Bestimmung der Objekte nur mit einer entsprechend niedrigen Auflösung ausgeführt werden.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen werden in ersten Verfahrensschritt, also bei der ersten Fahrt, nur die Regionen markiert, welche nicht dynamisch sind. Es wird also zunächst nicht unterschieden nach statischen und semidynamischen Regionen.
Die bei der ersten Fahrt detektierten Objekte sind dabei in der Karte eingetragen.
In den nachfolgenden Fahrten wird dann beobachtet, ob eines der in der Karte eingetragenen Objekte fehlt. Ist dies auch nach einer vorgegebenen Anzahl von Fahrten nicht der Fall, wird dieses Objekt als statisches Objekt gekennzeichnet.
Somit kann die semidynamische Region im Laufe der Zeit statische Objekte aufweisen.
Bezugszeichenliste

11: Laserscanner
12: Kommunikationskanal
13: Navigationsvorrichtung
14: Steuerung
15: Kommunikationskanal
20: Laserscan-Erfassung
21: Odometrie
22: Positionsbestimmung
23: Zeitverzögerung
31: dynamisches Objekt, insbesondere Mensch
32: Mobilteil, insbesondere fahrerloses Transportsystem
33: Verfahrbereich
34: statisches Objekt
41: Abszisse
42: Laserstrahl
43: Ordinate
50: statisches Objekt
51: semidynamisches Objekt
52: statisches Objekt

Claims

Verfahren zur Bestimmung der Position, insbesondere der jeweils neuen aktuellen Position, eines auf einer Verfahrfläche, insbesondere auf einer Verfahrfläche einer Anlage, bewegbaren Mobilteils, wobei das Mobilteil zumindest einen Laserscanner aufweist, insbesondere zur Erfassung der auf das Mobilteil relativ bezogenen Positionen von auf der Verfahrfläche angeordneten Objekten, wobei das Mobilteil ein odometrisches System aufweist, insbesondere zur Bestimmung einer durch das Mobilteil zurückgelegten Wegstrecke, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt das Mobilteil entlang einer Bahnkurve auf der Verfahrfläche bewegt wird, insbesondere manuell geführt oder spurgeführt bewegt wird, und mittels des Laserscanners und des odometrischen Systems die Positionen von Objekten bestimmt werden, wobei die Positionen einer Karte zugeordnet werden und in einem insbesondere flüchtigen Speicher abgespeichert werden, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt die Karte samt der Positionen der zugeordneten Objekte mit einem Anzeigemittel, insbesondere Bildschirm, angezeigt wird und Regionen als statisch oder als dynamisch, insbesondere mittels eines Eingabegeräts, gekennzeichnet werden, wobei die nicht gekennzeichneten Regionen als semidynamische Regionen gelten, insbesondere behandelt werden, wobei in einem dritten Verfahrensschritt das Mobilteil auf der Verfahrfläche bewegt wird, insbesondere wobei das Mobilteil auf der Verfahrfläche, insbesondere zur Erfüllung eines Fahrauftrags, eigenständig angetrieben navigiert, wobei mittels des Laserscanners die Positionen von Objekten relativ zum Mobilteil erfasst werden und zur Bestimmung der neuen aktuellen Position des Mobilteils verwendet werden, wobei zur Bestimmung der neuen aktuellen Position des Mobilteils nur die in als statisch gekennzeichneten Regionen detektierten Objekte und die in als semidynamisch gekennzeichneten Regionen detektierten Objekte verwendet werden, wobei zur Bestimmung der neuen aktuellen Position des Mobilteils eine Tabelle erstellt wird, welche mehreren möglichen, insbesondere virtuellen, Positionen jeweils einen Bewertungsparameter zuordnet, wobei eine der möglichen Positionen der Menge eine odometrisch bestimmte Position ist, insbesondere die odometrisch aktuell bestimmte Position, wobei als neue aktuelle Position des Mobilteils diejenige der möglichen Positionen bestimmt wird, welcher ein, insbesondere auf die Tabelle bezogener, extremaler Bewertungsparameter, insbesondere der kleinste dieser Bewertungsparameter, zugeordnet ist, wobei zu jeder der möglichen Positionen die insbesondere absoluten Positionen der detektierten Objekte bestimmt werden, indem die mittels Laserscanner relativ auf das Mobilteil bezogenen Positionen der detektierten Objekte auf die jeweilige mögliche Position insbesondere vektoriell aufaddiert werden und dann der jeweils zugeordnete Bewertungsparameter bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem dritten Verfahrensschritt das Vorhandensein der Veränderungen in semi-dynamisch markierten Regionen geprüft wird, und abhängig vom Ergebnis der Prüfung die Objekte in diesen Regionen gelöscht oder neu hinzugefügt werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem dritten Verfahrensschritt die statisch und dynamisch markierte Regionen nicht aktualisiert werden, insbesondere wobei Wände als statische Regionen gekennzeichnet werden und Verkehrswege, insbesondere Straßen, als dynamische Regionen gekennzeichnet werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim ersten Verfahrensschritt die Positionen der Objekte bestimmt werden, indem die mittels Laserscanner relativ auf das Mobilteil bezogenen Position aufaddiert wird auf die odometrisch bestimmte Position des Mobilteils.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilteil eine Steuerung, einen Energiespeicher und einen von der Steuerung steuerbaren, vom Energiespeicher versorgbaren Antrieb aufweist, so dass sich das Mobilteil auf der Verfahrfläche bewegt, insbesondere so dass das Mobilteil autonom auf der Verfahrfläche bewegt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überprüfung der Übereinstimmung mit der Karte die Summe der Quadrate der Abstände der detektierten Objekte zu den jeweils in der Karte entsprechenden Objekten bestimmt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des odometrischen Systems der zeitliche Verlauf des Lenkwinkels des Mobilteils und der zeitliche Verlauf der Geschwindigkeit des Mobilteils erfasst wird, insbesondere wobei die Drehzahl eines Antriebsrads erfasst wird und aus der jeweils aktuellen Drehzahl unter Berücksichtigung des Durchmessers des Antriebsrads, insbesondere und des kinematischen Modells des Mobilteils, die Geschwindigkeit bestimmt wird und wobei der Lenkwinkel des Mobilteils erfasst wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewertungsparameter die Summe der Quadrate der Abstände zwischen der jeweiligen Position eines jeweiligen detektierten Objekts und der in der Karte hinterlegten Position eines hierzu nächstliegenden Objekts ist, insbesondere wenn diese Objekte in einer als statisch oder semidynamisch gekennzeichneten Region angeordnet sind, oder dass der Bewertungsparameter die Summe der Beträge der Abstände zwischen der jeweiligen Position eines jeweiligen detektierten Objekts und der in der Karte hinterlegten Position eines hierzu nächstliegenden Objekts ist, insbesondere wenn diese Objekte in einer als statisch oder semidynamisch gekennzeichneten Region angeordnet sind.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vierten Verfahrensschritt überprüft wird, ob unter den bei einem Laserscan detektierten Objekten eines der in der Karte in einer statischen Region hinterlegten Objekte nicht detektiert wurde, und abhängig vom Ergebnis dieser Überprüfung eine Warnung oder Fehlermeldung angezeigt oder weitergemeldet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Karte als Gitter von Flächenelementen, insbesondere also regelmäßiges Gitter von Flächenelementen, ausgeführt ist, insbesondere so dass der Wertebereich der Koordinaten der Positionen diskret ist, insbesondere wobei die Flächenelemente als Zellen bezeichenbar sind.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Karte und die der Karte zugeordneten Positionen in einem flüchtigen Speicher hinterlegt werden sind, wobei zeitlich wiederkehrend die jeweils aktuelle Karte und die der Karte zugeordneten Positionen in einem nicht-flüchtigen Speicher hinterlegt werden, wobei nach Ausfall der Stromversorgung der Navigationsvorrichtung mit flüchtigem Speicher die auf dem nicht-flüchtigen Speicher zuletzt gespeicherte Information über die Karte und die der Karte zugeordneten Positionen in einem nicht-flüchtigen Speicher hinterlegt werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Verfahrensschritt die Regionen nur als dynamisch gekennzeichnet werden, wobei die nicht gekennzeichneten Regionen als semidynamische Regionen gelten, und/oder dass im dritten Verfahrensschritt die von Objekten belegten Regionen, welche nach einer vorgegebenen Anzahl von Laserscans und/oder nach einer vorgegebenen Zeitdauer unverändert detektiert werden, insbesondere automatisch als statisch gekennzeichnet werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im dritten Verfahrensschritt die zeitliche Änderungsrate der Belegung eines Flächenelements berechnet wird, die berechnete Änderungsrate mit einem Schwellwert verglichen wird, und abhängig vom Ergebnis der Prüfung das Flächenelement automatisch als statisch oder semidynamisch markiert wird.
Anlage mit Mobilteil zur Durchführung eines Verfahrens nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilteil zumindest einen Laserscanner aufweist, welcher mit einer Navigationsvorrichtung des Mobilteils verbunden ist, welche mit einer Steuerung des Mobilteils verbunden ist, wobei die Navigationsvorrichtung mit einem flüchtigen Speicher des Mobilteils verbunden ist und mit einem nicht-flüchtigen Speicher des Mobilteils verbunden ist.
Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilteil anstatt von Laserscanner mindestens ein Entfernungsmessgerät auf Basis von Ultraschall oder Radarsignalen oder bildgebenden Sensoren aufweist, und/oder dass die Odometriewerte nicht gemessen sondern geschätzt werden, insbesondere durch Extrapolation von zeitlich zuvor bestimmten Lokalisierungswerten.