用于在环境中定位和/或移动对象的方法和设备与流程

本发明涉及一种用于在环境中定位和/或移动对象的方法和设备。

背景技术：

在现代工厂环境、譬如车间大厅或装配车间等中，目前使越来越多的过程自动化。为此例如采用机器人和自动化的或自主的车辆（所谓的“自主引导车辆（autonomousguidedvehicles）”或者agv）。这也以概念“工业4.0”为人所知。尽管进行了自动化，此外还必需人也在工厂环境中移动并且与在那里存在的设备、例如也就是机器人一起工作或协同工作。此外，这些agv也应能够在荒无人烟的（menschenleer）制造或基础设施中稳定地导航。

为此值得期望的是，获得关于各个对象的位置的尽可能精确的信息，尤其是自动化的设备、如机器人或者车辆在所述对象之列。这是特别重要的，以便对于人员能够实现无危险的运行。除此之外，本身也可能值得期望的是，在这种环境中更好地或更精确地定位或移动对象。此外，以这种方式也可能会监控在工厂中的产品或材料流。

技术实现要素：

根据本发明，建议了一种具有独立权利要求的特征的用于定位和/或移动对象的方法和设备。有利的设计方案是从属权利要求以及随后的描述的主题。

根据本发明的方法用于在环境中定位和/或移动对象。在此，在对象上施加有至少一个传感器设备，所述传感器设备具有至少一个传感器单元，然而优选地具有多个不同的传感器单元，用于检测关于对象和/或环境的信息，在多个不同的传感器单元的情况下于是优选地用于检测多个不同的关于对象和/或环境的信息。作为环境，在此例如工厂环境、尤其是车间大厅或装配车间在考虑之内。由传感器设备检测到的信息接着被用于改进针对对象的导航数据（即尤其是用于提高针对对象的导航数据的精度）和/或对针对对象的导航数据进行似然性检验（plausibilisierung），所述导航数据并不基于传感器设备的信息。对象接着基于改进过的和/或经过似然性检验的导航数据在环境中被定位和/或进行移动。

针对对象的并不基于传感器设备的信息的导航数据例如可以借助在环境中和/或在对象上存在的传感器单元来取得，所述传感器单元如摄像机、雷达（radar）系统、2d或者3d激光扫描仪（laser-scanner）或lidar系统、超声系统等。虽然以这种方式已经可能在环境中定位对象并且接着也在环境中移动对象，但是特别是由于在以这种方式取得的导航数据中的不足而可能发生不精确地在环境中定位或移动对象。对此的原因例如可能是太阳光的直接入射（摄像机或扫描仪在空间方向上直接望着太阳），否则可能是雾、夜晚、另外的源（其他激光扫描仪等）的干扰最亮区域（stoerlichter）。然而现在通过附加地将所提及的传感器设备施加在对象上的方式（也可设想的是，将多个这种传感器设备设置在对象上），还可以改进现存的或现有的导航数据和/或对所述现存的或现有的导航数据进行似然性检验，这导致对象在环境中的改进过的定位并且由此也导致对象在环境中的改进过的或更精确的移动。

这里所提及的传感器设备现在尤其是可以是所谓的“低成本传感机构（low-cost-sensorik）”，即在传感器设备中因此可以安装价格低廉的传感器，所述价格低廉的传感器于是检测不同的信息或变量并且这样能够实现改进现存的数据。例如，导航数据可以包括对象地图，该对象地图具有对象在环境中的位置，并且具有优选地其他对象在环境中的位置。这种地图或包含于其中的数据于是可以得以改进。然而尤其是，以这种方式也可以使基础的导航算法（关键字：slam“simultaneouslocalizationandmapping（同步定位与地图构建）”）更稳定，因为该基础的导航算法获得更稳健地（robust）进行的其他控制点（stuetzstelle）。稳健性是导航算法的重要标准。

优选地，要由传感器设备检测的信息选自：加速度、温度、磁场、湿度、亮度、亮度变化、固体声、室内噪声、压力、无线电网络的标志和无线电信号和/或无线电网络的信号强度。相对应地，传感器单元可以包括传感器、如惯性或加速度传感器、温度传感器、磁场传感器、湿度传感器、亮度传感器、麦克风和压力传感器。但是，同样作为传感器单元，无线电模块、如蓝牙（bluetooth）模块、gsm模块、umts模块、lte模块和wlan模块在考虑之内，利用这些无线电模块可以确定无线电网络的标志和/或信号强度，这同样可以推断出对象的位置。在此，信号强度可以变化，使得通过如下相应的测量点可以进行距离计算：在所述测量点之下不再接收信号。

有利地，传感器设备具有无线电模块，用于与对象的计算单元和/或与另一对象的计算单元通信和/或与上级服务器通信，和/或传感器设备具有微控制器和/或数据存储器。无线电模块在这种情况下可以用于与计算单元或上级服务器通信，以便传送检测到的信息，使得在那里接着对导航数据予以改进或进行似然性检验。但是同时，也可以在如前面所阐述的那样的传感器单元的意义上来使用无线电模块。同样，通过这种无线电模块例如可以建立至在环境中的另外的对象上的另外的传感器设备的连接，使得可以进行直接的数据交换。进一步优选地，传感器设备不具有用于与该对象的计算单元进行有线通信的模块。

特别优选地，该传感器设备具有自给自足的能量供给、尤其是借助电池或者蓄电池进行自给自足的能量供给。由此，对传感器设备的能量供给装置与其上安置有该传感器设备的对象无关，并且例如即使在对象的能量供应出故障或中断时也可以收集信息。与所提及的优选的没有有线通信的变型方案一起，尤其是在传感器设备与对象的部件（诸如计算单元、能量供给装置等）之间不存在电连接。

有利地，由传感器设备首先经由对象的计算单元或者直接地、优选地还经由网关向上级服务器传输这些信息，并且在那里接着改进导航数据和/或对导航数据进行似然性检验，否则由传感器设备向对象的计算单元传输这些信息，并且在那里接着改进导航数据和/或对导航数据进行似然性检验。尤其是因为在空间上靠近，例如直接经由ble（蓝牙）或者wlan等可以进行从传感器设备向对象的计算单元传输信息，所以所述对象的计算单元例如可以是对象的控制设备或控制单元。同样的情况也适用于从传感器设备直接向服务器传输信息，尤其是当服务器处于发射范围中时如此。这样，可以或者本地地且由此非常快速地改进导航，或者但是为此可以使用上级服务器的计算效率。接着也可以又向对象的计算单元回传导航数据。然而也可设想的是，不仅向对象的计算单元而且向服务器传输信息，以便这样例如能够实现冗余的改进或似然性检验。

作为对象，尤其是可以考虑无驾驶员的车辆（例如agv），该无驾驶员的车辆在该环境中被定位和/或移动，否则也可以考虑具有至少一个移动的部件的固定设备，所述至少一个移动的部件被定位和/或移动。恰好在这种对象的情况下，为了例如避免事故，尽可能精确的定位和移动是重要的。作为固定设备，又可以考虑例如工业机器人或者用于所谓的小型装载支撑（kleinladungstraeger）的堆垛设备。小型装载支撑又可以接着借助无驾驶员的车辆来输送。

一般应提及的是，以所描述的方式也可以改进针对多个这种（不仅同类的而且各种不同的）对象的导航数据或对针对多个这种（不仅同类的而且各种不同的）对象的导航数据进行似然性检验。

此外，本发明的主题还为一种设备，所述设备具有至少一个对象、至少一个安置在该对象上的传感器设备和计算单元或者上级服务器，所述设备配置为，执行根据本发明的方法。在该设备的优点以及有利的设计方案方面，为了避免重复，请参阅上述的针对方法的实施方式，这些实施方式此处相对应地适用。

以计算机程序形式实施该方法也是有利的，因为这引起特别低的成本，尤其是在进行执行的控制设备还用于其他任务并且因而本来就存在的情况下如此。用于提供计算机程序的合适的数据载体尤其是磁性的、光学的和电的存储器、诸如硬盘、闪存存储器、eeprom、dvd以及其他更多。经由计算机网络（因特网、内联网等）下载程序也是可能的。

在计算单元或者服务器上执行在此可以使得表征性的环境特征以可参数化的方式与特定的环境适配，例如呈阈值或者信号变化过程形式来适配。

本发明的其他优点和设计方案从本描述和所附的附图中得到。

应理解的是，前面提到的和随后还要阐述的特征不仅可以以分别说明的组合而且可以以另外的组合或者可以单独地使用，而不离开本发明的范围。

附图说明

依据附图中的实施例示意性地示出了本发明，并且以下参照附图详细地描述了本发明。

图1示意性地示出了优选实施形式的根据本发明的设备，该设备适合于执行根据本发明的方法。

图2示意性地示出了传感器设备，该传感器设备可以使用在根据本发明的设备或根据本发明的方法中。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了优选实施形式的根据本发明的设备，利用该设备可以执行根据本发明的方法。该设备此处示例性地具有两个无驾驶员的车辆110和两个固定设备（这里为机器人）120分别作为如下对象：所述对象处于环境100中并且要在那里被定位和进行移动。

在无驾驶员的车辆110要沿着预给定的轨道115移动期间，机器人120例如要被用于装载无驾驶员的车辆110。但是一般来说，在这种环境中的其他要移动的对象也在考虑之内，原则上所有类型的agv（所谓的“自主引导车辆”）或fts（“无驾驶员输送系统”）也在考虑之内。

这些对象中的每个对象此处都具有计算单元作为控制单元，无驾驶员的车辆110具有计算单元111，机器人120具有计算单元121。此外在环境100中，摄像机140示例性地作为传感器单元示出，借助该摄像机140首先检测这些对象的导航数据160并且例如可以向（上级）服务器300传送所述导航数据160，该（上级）服务器130此处具有无线电模块310。在那里，接着例如利用这些对象的如其已由摄像机140检测到的位置数据来创建对象地图320。

应理解的是，这种导航数据也可以通过如gps或者雷达之类的其他装置来获得。同样，也可以直接向对象或其计算单元传送这种导航数据160，使得在那里创建对象地图。

此外，现在在对象110或120中的每个对象上施加带有无线电模块的传感器设备200，借助该传感器设备200，可以与前面所提及的导航数据160无关地检测关于对象和/或环境的信息150。接着，可以由所述传感器设备200例如向对象的计算单元传送这些信息，在该对象上施加该计算单元。可替选地或者附加地，也可以向服务器300和/或向环境100中的另一对象的计算单元传输这些信息。

依据所传输的信息150，现在可以改进针对该对象的导航数据160，也就是提高导航数据160的精度，和/或对导航数据160进行似然性检验，所述导航数据160并不基于传感器设备的信息，即已例如借助摄像机140取得。

根据传感器设备200检测到的信息150的类型，该改进或似然性检验可以以不同的方式进行。这样，例如依据加速度的信息可以修正所检测到的地点。类似内容例如适用于无线电网络的信号强度的信息。

在图2中，现在示意性地示出了传感器设备200，该传感器设备200可以使用于根据本发明的如例如在图1中所示出的设备，或使用于根据本发明的如例如在实施方案中在上文已描述的方法中。

传感器设备200在本发明具有微控制器220，数据存储器240和用于自给自足的能量供给的电池230必要时连带相对应的电池管理连接到该微控制器220上。此外，此处具有合适的天线251的无线电模块250（例如蓝牙模块）连接到微控制器220上。该无线电模块250在此可以用作在本发明意义上的传感器单元，以便例如使用信号强度和/或检测无线电网络的标识，而且作为信息转发所述无线电网络的标识。

此外，各种传感器单元、尤其是如下传感器连接到微控制器220上：借助所述传感器同样可以检测和转发其上施加有传感器设备220的对象的信息和/或环境的信息。在所示出的实例中，加速度传感器213、温度传感器212、磁场传感器214、光传感器215以及压力传感器210、湿度传感器211和麦克风216被设置为传感器。应理解的是，也可以使用更少的或者另外的或者还有其他的传感器或传感器单元，以便检测关于对象和/或环境的相关信息。

此外，传感器设备200例如也还可以包括rfid单元260作为传感器单元或作为无线电模块，或者也可以包括其他方式的通信。所有所提到的部件可以设置在合适的电路板上，并且由此被引入到优选地经过密封的壳体中。在壳体上接着可以存在如粘合层之类的合适的固定装置，以便可以将传感器设备200施加或固定在对象上。

利用其部件（如这些部件在上文中已示例性阐述的那样）成本低廉的传感器设备200，当该传感器设备200施加在对象上时，现在可以检测许多不同的关于对象自身的信息、即例如加速度，并且也可以检测许多不同的关于环境的信息、即例如亮度或者压力。

例如在使用对象地图的情况下，这些信息接着可以被转发给计算单元，该计算单元例如用作对象的控制单元，并且这些信息在那里被用于改进以其他方式取得的导航数据或对以其他方式取得的导航数据进行似然性检验。以这种方式，一方面可以更精确地在环境中定位对象，但是另一方面也可以更精确地且更有针对性地使对象在该环境中移动。