无人驾驶运输车辆和用于运行无人驾驶运输车辆的方法与流程

本发明涉及一种无人驾驶运输车辆和一种用于运行无人驾驶运输车辆的方法。

背景技术：

无人驾驶运输车辆(自动导引车(AGV))是一种具有独立驱动器的并与地面相结合的输送装置，其被自动地控制并且被无接触地引导。无人驾驶运输车辆特别是可以自动地驶入相对于对象的目标位置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一个先决条件，使得无人驾驶运输车辆能够更准确地自动驶入相对于对象的设定目标位置。

本发明的目的通过一种用于运行无人驾驶运输车辆的方法来实现，该无人驾驶运输车辆自动地驶入相对于对象的目标位置，在此，对象具有两个特征化的标记，并且目标位置处于两个特征标记之间的连接线上，或者与该连接线以一距离间隔开，该方法具有如下方法步骤：

a)将无人驾驶运输车辆运动至一位置，在该位置处，无人驾驶运输车辆能够借助于无人驾驶运输车辆的测距装置来确定无人驾驶运输车辆的当前位置和第一特征标记之间的第一距离和无人驾驶运输车辆的当前位置与第二特征标记之间的第二距离。

b)借助于测距装置，查明所述第一距离和所述第二距离，随后

c)使无人驾驶运输车辆在设定的第一持续时间内以平移运动自动地行驶，该平移运动被叠加第一旋转运动，在此，该旋转运动的方向取决于第一距离和第二距离，

d)在第一持续时间结束之后，使无人驾驶运输车辆在设定的第二持续时间内以平移运动自动地行驶，该平移运动被叠加第二旋转运动，该第二旋转运动的方向与第一旋转运动是反方向的，并且

e)重复步骤b)至d)，直到满足终止条件。

本发明的另一方面涉及一种无人驾驶运输车辆，其具有：车辆基体；设置于车辆基体上的车轮，其中至少一个车轮配属有驱动器；测距装置；和与测距装置及驱动器连接的控制装置，该控制装置被设计用于执行根据本发明的方法。优选驱动器是电驱动器，特别是可调的电驱动器。

无人驾驶运输车辆例如可以被构造为完整的或者说全向的无人驾驶运输车辆。在这种情况下，无人驾驶运输车辆包括全向车轮，优选为所谓的Mecanum轮，其驱动器由控制装置操控。

两个特征标记也可以实施为第一特征标记组和第二特征标记组，它们优选为对称的。

优选无人驾驶运输车辆运动到一位置上，在此，无人驾驶车辆是自动地驶入该位置。这可以例如借助于例如存储在控制装置中的关于查找位置(Lookup-Position)的信息来实现，从该位置上，无人驾驶运输车辆能够借助于测距装置来识别这两个特征标记。该查找位置或者说位置例如通过规划器自动地驶入。

测距装置优选为激光扫描器。

为了使无人驾驶运输车辆能够自动地并且可能是以设定的方向驶入目标位置，首先借助于测距装置来查明两个距离，即，无人驾驶运输车辆的当前位置至对象的两个特征标记之间的距离。优选这些距离是测距装置和特征标记之间的距离。

目标位置位于连接两个特征标记的连接线上，即在两个特征标记之间，或者与连接线间隔开。

然后，为了能够至少是更靠近目标位置，无人驾驶运输车辆特别是受到其控制装置控制地，在设定的第一持续时间内以叠加有第一旋转运动的平移运动自动地行驶。也就是说，无人驾驶运输车辆行驶了一个拱形。第一旋转运动的方向取决于第一距离和第二距离，特别是取决于这两个距离之间的差值。

在第一持续时间过去之后，无人驾驶运输车辆继续行驶在第二持续时间内，但是在此，旋转运动的方向是相反的。

在第二持续时间结束之后，再次查明两个距离，即，无人驾驶运输车辆的当前位置和两个特征标记之间的距离，并且无人驾驶运输车辆以叠加了新查明的旋转运动的平移运动继续行驶，直至达到终止条件。终止条件被选择为，无人驾驶运输车辆以足够小的误差到达目标位置，必要时还要相对于对象有充分准确的方向。

优选第一持续时间和第二持续时间可以是一样长的。平移运动的速度可以是恒定的。优选目标位置和第一特征标记之间的距离等于目标位置和第二特征标记之间的距离。

根据本发明方法的一种变型方式，要查明无人驾驶运输车辆的当前位置沿着连接线的方向至目标位置的第一移位。然后根据被查明的第一移位来实现第一旋转运动的方向，使得第一旋转运动沿着目标位置的方向取向。例如，如果无人行驶的车辆在当前位置处相对于目标位置向左移位，则第一旋转运动的方向选择为向右的方向，因此，无人驾驶运输车辆首先行驶一顺时针的曲线。

优选第一旋转运动的速度和/或第二旋转运动的速度可以取决于第一移位的大小和/或无人驾驶运输车辆至连接线的距离的大小。特别是可以设计为，第一移位越大和/或无人驾驶运输车辆至连接线的距离越大，第一旋转运动的速度就越大。两个旋转运动的速度可以相等。

第一旋转运动和/或第二旋转运动的速度也可以取决于无人驾驶运输车辆相对于目标位置在当前位置上的方向。

在根据本发明方法的一种优选的实施方式中，终止条件是通过第一距离和第二距离在围绕无人驾驶运输车辆的中心点的、半径为r的圆形上的长度和测距装置的中心点来定义的，其中，在满足以下圆形公式时，无人驾驶运输车辆将自动地停止：

r²＝x²+y²

其中，第一额定移位x＝x_offset,soll，并且第二额定移位y＝y_offset,soll。第一额定移位是无人驾驶运输车辆至目标位置的、平行于连接线的最大允许移位，第二额定移位是无人驾驶运输车辆至目标位置的、垂直于连接线的最大允许移位。由此也可以实现：无人驾驶运输车辆在目标位置上以至对象足够小的偏差占据所期望的方向。

在根据本发明所述方法的一种变型中，对象被设计为拖车，其包括收纳装置，该收纳装置被设计为，可松脱地连接无人驾驶运输车辆的配对收纳装置。该拖车特别是包括两个沿着拖车的纵向方向取向的竖直的梁，该梁的面向收纳装置的边沿构成两个特征标记。收纳装置的位置特别是对应于目标位置。根据这种变型，无人驾驶运输车辆可以自动地行驶至拖车，以便无人驾驶运输车辆能够自动地接触拖车的收纳装置。由此，无人驾驶运输车辆可以借助于其测距装置检测到两个前边沿，从而能够基于无人驾驶运输车辆、特别是无人驾驶运输车辆的测距装置和两个前边沿之间的距离，来查明两个旋转运动的方向。

本发明的另一方面涉及一种车辆组，其包括无人驾驶运输车辆和拖车。无人驾驶运输车辆包括：车辆基体；设置于车辆基体上的车轮，其中至少一个车轮配属有驱动器；测距装置；和与测距装置及驱动器相连接的控制装置，该控制装置被设计用于实施根据本发明的方法。拖车包括收纳装置，该收纳装置被设计为，可松脱地连接无人驾驶运输车辆的配对收纳装置，其中，拖车特别是具有两个沿着拖车的纵向方向取向的竖直的梁，该梁的朝向收纳装置的边沿构成两个特征标记。

拖车也可以具有两组底座或梁，它们优选沿着拖车的纵向方向取向。梁的朝向收纳装置的边沿或者底座的朝向收纳装置的侧面构成两个特征标记组。

优选拖车的收纳装置相对于两个特征标记或两个特征标记组同中心地取向。

在根据本发明方法的另一种优选的实施方式中，对象被构造为热压室(Autoklav)，通常是构造为一空间。该热压室或者说空间包括后壁、第一侧壁和平行于第一侧壁的第二侧壁。后壁垂直于侧壁地取向，第一侧壁和后壁构成第一后部角落，第二侧壁和后壁构成第二后部角落，而两个侧壁的背向后壁的前部边沿构成热压室的开口，无人驾驶运输车辆通过该开口自动地行驶至该热压室或者说空间中，在此，两个后部角落构成两个特征标记。根据这种变型，无人驾驶运输车辆可以通过开口自动地行驶至热压室或者说空间中，以便例如对其进行装载。

相应地，本发明的另一方面涉及一种包括热压室的装载系统，其具有无人驾驶运输车辆和热压室。无人驾驶运输车辆包括：车辆基体；设置于车辆基体上的车轮，其中至少一个车轮配属有驱动器；测距装置；和与测距装置及驱动器相连接的控制装置，该控制装置被设计用于执行根据本发明的方法。热压室包括后壁、第一侧壁和平行于第一侧壁的第二侧壁，其中，后壁垂直于侧壁地取向，第一侧壁和后壁构成第一后部角落，第二侧壁和后壁构成第二后部角落，两个侧壁的背向后壁的前部边沿构成热压室的开口，无人驾驶运输车辆通过该开口自动地行驶至热压室中，并且两个后部角落构成两个特征标记。

附图说明

在示意性的附图中示例性地示出了本发明的实施例。其中：

图1示出了带有拖车的无人驾驶运输车辆的侧视图，

图2示出了无人驾驶运输车辆和一部分拖车的俯视图，

图3示出了无人驾驶运输车辆的运动的说明简图，

图4示出了无人驾驶运输车辆自动行驶的流程图，以及

图5示出了另一种无人驾驶运输车辆和热压室的俯视图。

具体实施方式

图1示出了无人驾驶运输车辆1的侧视图，其牵拉有拖车10。图2示出了无人驾驶运输车辆1的俯视图和拖车10的一部分。

在该实施例中，无人驾驶运输车辆1包括车辆基体2和多个车轮3，车轮通过未详细示出的悬挂件固定在车辆基体2上。

此外，在该实施例中，无人驾驶运输车辆1还包括另外两个车轮4，这两个车轮分别能够通过各自的驱动器5被驱动。这些另外的车轮4通过未详细示出的悬挂件固定在车辆基体2上。驱动器5特别是为电驱动器，优选为可调的电驱动器。另外的车轮4的轴均设置在一共同的线上，该线延伸经过无人驾驶运输车辆1的中心点M。

此外，无人驾驶运输车辆1还具有例如设置在车辆基体2上的控制装置6，该控制装置与驱动器5相连接，以便能够操控该驱动器用于无人驾驶运输车辆1的自动运动。为此，例如在控制装置6上运行有合适的运算程序。特别是设计为，两个驱动器5可以被独立地驱动，由此可以使无人驾驶运输车辆1不仅能够直线地行驶，而且还能够为该平移运动叠加一旋转运动。特别是将无人驾驶运输车辆1设置为，其能够在位置上围绕无人驾驶运输车辆的中心点M转动。

此外，无人驾驶运输车辆1还包括与控制装置6相连接的测距装置7，该测距装置例如被设计为激光扫描器。测距装置7例如被设置在车辆基体2上，并被设计用于查明无人驾驶运输车辆1至对象的距离。测距装置7所产生的信号被传输至控制装置6，因此控制装置保存有关于所述距离的信息。

在该实施例中，拖车10包括基体11，在该基体上例如通过未详细示出的悬挂部固定有多个车轮12。此外，拖车10还具有收纳装置13，该收纳装置被设计为，与无人驾驶运输车辆1的未详细示出的配对收纳装置可松脱地连接，从而当该配对收纳装置与收纳装置13连接时，无人驾驶运输车辆1能够牵拉拖车10。配对收纳装置例如包括通过控制装置6可操控的升降装置，从而使得无人驾驶运输车辆1在获得相应的定位时能够将配对收纳装置与收纳装置13连接起来。

在该实施例中，拖车10具有第一竖直梁14和第二竖直梁15，两者的前部边沿(第一竖直梁14的第一前部边沿14a和第二竖直梁15的第二前部边沿15a)朝向收纳装置13，并且在无人驾驶运输车辆1位于拖车10之前时能够被测距装置7检测到。

两个竖直梁14、15沿着拖车10的纵向方向(x方向)延伸，即从前向后延伸。两个竖直梁14、15特别是设置在轮12之间。

收纳装置13在拖车10的横向方向(y方向)上同中心地设置。两个前部边沿14a、15a关于无人驾驶运输车辆1的纵向方向位于相同的高度上。在该实施例中，收纳装置13相对于两个前部边沿14a、15a的连接线向前错开距离A。

如果无人驾驶运输车辆1足够靠近地位于拖车10之前，则可以借助于测距装置7查明第一距离a和第二距离b。第一距离a是无人驾驶运输车辆1和第一前部边沿14a之间的或者说是测距装置7和第一前部边沿14a之间的距离。第二距离b是无人驾驶运输车辆1和第二前部边沿15a之间的或者说是测距装置7和第二前部边沿15a之间的距离。

在该实施例中，无人驾驶运输车辆1自动地行驶至拖车10处，使得无人驾驶运输车辆1能够与拖车10的收纳装置13相连接，特别是无人驾驶运输车辆1能够自动地与收纳装置13相连接。即，无人驾驶运输车辆1被设置为，其自动地行驶到关于拖车10的设定目标位置上，并且特别是在该目标位置处还处在所设定的关于拖车10的方向上。收纳装置13的位置对应于该目标位置。这在该实施例中将通过如下的方式实现：

首先在如图4所示流程图的步骤A1中，无人驾驶运输车辆1运动至拖车10的附近，在此，优选无人驾驶运输车辆自动地行驶到设定的位置上。无人驾驶运输车辆1例如借助于配置在控制装置6上的规划器驶入该位置。该设定的位置被选择为，无人驾驶运输车辆1能够通过其测距装置7识别出拖车10的两个特征标记。在该实施例中，两个特征标记是两个前部边沿14a、15a。

在到达该位置后，在如图4所示流程图的步骤B1中，无人驾驶运输车辆1通过其测距装置7自动地搜寻两个特征标记，在该实施例中也就是两个竖直梁14、15的两个前部边沿14a、15a，并确定第一距离a和第二距离b，即至两个边沿14、15的距离。由此也可以查明无人驾驶运输车辆1至两个前部边沿14a、14b的连接线的距离h_c。

在该实施例中，测距装置7为激光扫描器，其发出未详细示出但本领域技术人员原则上公知的激光射线。在该实施例中，为了计算这两个距离a、b，从左边或从右边起，使用已知的、位于最内部的两个激光射线。

在如图4所示的流程图的步骤C1中，在控制装置7的当前实施例的情况下，根据第一距离a、第二距离b和两个前部边沿14a、15a之间的距离，能够查明无人驾驶运输车辆1的当前位置相对于所期望的目标位置在x方向上的移位x_offset和在y方向上的移位y_offset。

现在，控制装置7根据第一距离a和第二距离b的长度差，来确定待采用的行驶方向，该行驶方向是无人驾驶运输车辆1为了能够到达目标位置而应当采用的行驶方向。根据该实施例，在如图4所示的流程图的步骤D1中，无人驾驶运输车辆1的直线运动(平移运动)被叠加第一旋转运动。而前述的长度差的大小则决定了第一旋转运动应当被设定在什么样的范围内。

在该实施例中，第一旋转运动在设定的持续时间之后反向行动，即旋转运动的方向发生变化，以便特别是使无人驾驶运输车辆1尽可能快速地按照一个方向居中地位于拖车10的下面，并同时防止运动向上(Aufschwingen)。由此，无人驾驶运输车辆1以第二旋转运动特别是在第二持续时间内继续行驶。这在图3中进行了说明。

在该实施例中，无人驾驶运输车辆1的平移运动具有恒定的速度v_trans。在该实施例中，旋转运动的速度v_rot取决于无人驾驶运输车辆1至两个前部边沿14a、14b的连接线的距离h_c和无人驾驶运输车辆1的当前位置至所期望的目标位置在y方向上的移位y_offset。特别是如果无人驾驶运输车辆1相对于两个前部边沿14a、14b的连接线的距离h_c越大，并且无人驾驶运输车辆1的当前位置相对于所期望的目标位置在y方向上的移位y_offset越大，则第一旋转运动的速度v_rot就越大。第一旋转运动的起始方向取决于无人驾驶运输车辆1的当前位置相对于所期望的目标位置在y方向上的当前移位y_offset，并且根据需要也取决于无人驾驶运输车辆1的当前方向。特别设计为，当在相对于拖车10的视线方向上，无人驾驶运输车辆1相对于目标位置在y方向上向右移位时，无人驾驶运输车辆1首先以叠加的第一旋转运动顺时针运动。否则，则无人驾驶运输车辆1首先以叠加的第一旋转运动逆时针地运动。

拖车10也可以例如具有两组底座或梁，它们优选沿拖车10的纵向方向取向。梁的面向收纳装置13的边沿或者底座的面向收纳装置13的侧面构成两个特征标记组作为特征标记。

图3示出了无人驾驶运输车辆1的自动运动。在图3中示出了无人驾驶运输车辆1在不同时间t1至t6时的中心点M和轨迹B，无人驾驶运输车辆1沿着该轨迹自动地行驶。

在时间点t1，无人驾驶运输车辆1位于其当前位置处，并如前所述地计算第一旋转运动的速度v_rot和方向。在该实施例中，无人驾驶运输车辆1在预设的、恒定的第一持续时间内以旋转运动逆时针地行驶，直到时间点t3。在时间点t3处，旋转运动的方向反转，并且无人驾驶运输车辆1自动地行驶直到时间点t6。

在该实施例中，无人驾驶运输车辆1沿两个方向行驶的持续时间被设计为相等的。旋转运动的速度v_rot特别是不同的，并取决于无人驾驶运输车辆1至两个前部边沿14a、14b的连接线的当前距离h_c和无人驾驶运输车辆1的当前位置相对于所期望的目标位置在y方向上的移位y_offset。

在无人驾驶运输车辆1在时间点t6时所处的位置上，无人驾驶运输车辆1再次通过其测距装置7自动地搜寻两个特征标记，并重复步骤B1至D1，直至达到预设的终止条件，即，直到无人驾驶运输车辆1足够准确地到达目标位置。

在按照几何技术查明的目标位置处，无人驾驶运输车辆1应当位于拖车10的下面，以使例如被构造为可行进升降装置的配对收纳装置遇到相对应的拖车10的收纳装置13。在此，可以根据先前的运动，使无人驾驶运输车辆1非常轻微转动地位于拖车10下面。在该实施例中，终止条件被定义为激光射线的位置，即，第一距离a和第二距离b在围绕无人驾驶运输车辆1的中心点M的、半径为r的圆形上的长度，并通过激光扫描器或测距装置7的中心点来定义。当满足圆的公式r²＝x²+y²且在x方向上的额定移位为x＝x_offset,soll、在y方向上的额定移位为y＝y_offset,soll时，无人驾驶运输车辆1停止。

图5以俯视图示出了另一种无人驾驶运输车辆40，其例如可以代替在图1和图2中示出的无人驾驶运输车辆1来使用。如过没有另外的说明，在图5中示出的无人驾驶运输车辆40的组成部件与在图1和图2中示出的无人驾驶运输车辆1的组成部件在结构和功能上基本相同，并具有相同的附图标记。

在图5中示出的无人驾驶运输车辆40与在图1和图2中示出的无人驾驶运输车辆1的根本区别在于：其被构造为可全向运动的或者说完整的无人驾驶运输车辆40。

替代车轮3和其他车轮4的，在该实施例中，无人驾驶运输车辆40具有多个例如通过未详细示出的轮悬挂部固定在车辆基体2上的全向轮4a，该全向轮也被称为Mecanum轮。这样的车轮例如包括可转动安装的轮圈，在轮圈上无驱动地安装有多个滚动体。轮圈可以通过驱动器来驱动。在该实施例中，这些车轮4a分别通过电驱动器5a来驱动。该电驱动器优选是可调的电驱动器，并与控制装置6相连接。

如前所述的，在图5中示出的无人驾驶运输车辆40可以代替在图1和图2中示出的无人驾驶运输车辆1使用。但是在该实施例中，无人驾驶运输车辆40装配有在图5中示出的热压室41。热压室41是空间的一种举例，无人驾驶运输车辆40应该自动地行驶至该空间中。对于这种应用来说，也可以使用在图1和图2中示出的无人驾驶运输车辆1。

在该实施例中，热压室41包括后壁44、第一侧壁42和第二侧壁43。第一侧壁42和后壁44构成第一后部角落42a，第二侧壁43和后壁44构成第二后部角落43a。两个侧壁42、43的背向后壁44的前部边沿限定了热压室41的开口45，该开口能够通过未示出的门板或者未示出的卷门被打开和关闭。热压室40还包括未示出的盖，该盖同样向前限定开口45。

当无人驾驶运输车辆41位于热压室41之前或者说其开口之前时，测距装置7可以检测到两个后部角落42a、3a。

两个侧壁42、43沿纵向方向(x方向)延伸，并且后壁44沿横向方向(y方向)延伸。两个侧壁42、43彼此平行并且关于后壁44垂直地取向。两个侧壁42、43在同一深度上延伸，即在x方向上的长度完全相同。

如果无人驾驶运输车辆41位于热压室41的开口45之前，可以借助于测距装置7查明第一距离a和第二距离b。第一距离a是无人驾驶运输车辆40和第一后部角落42a之间的距离，或者说是测距装置7和第一后部角落43a之间的距离。第二距离b是无人驾驶运输车辆40和第二后部角落42a之间的距离，或者说是测距装置7和第二后部角落43a之间的距离。

在该实施例中，无人驾驶运输车辆40被设计为自动地行驶到热压室41中，以使无人驾驶运输车辆40到达目标位置Z。也就是说，无人驾驶运输车辆40被设计为，其相对于热压室41自动地行驶到所设定的目标位置Z，并且特别是在该目标位置Z上还占据了所设定的相对于热压室41的方向。这在该实施例中通过下述的方式实现：

首先，使无人驾驶运输车辆运动至热压室41的开口45之前，在此，无人驾驶运输车辆40优选自动地驶入所设定的位置。无人驾驶运输车辆40例如借助于配置在控制装置6上的规划器驶入该位置。该设定位置被选择为，无人驾驶运输车辆40能够通过其测距装置7识别出热压室41的两个特征标记。在该实施例中，这两个特征标记是两个后部角落42a、43a。

在到达所述位置之后，无人驾驶运输车辆40借助于其测距装置7自动地搜寻两个特征标记，在该实施例中也就是两个后部角落42a、43a，并确定第一距离a和第二距离b，即至两个后部角落42a、43a的距离。由此也可以查明无人驾驶运输车辆1至后壁44的距离h_c。

根据该第一距离a、第二距离b、两个侧壁42、43之间的距离c，在该实施例中的控制装置7能够确定无人驾驶运输车辆1的当前位置相对于所期望的目标位置P在x方向上的移位x_offset和在y方向上的移位y_offset。

现在，控制装置7根据第一距离a和第二距离b的长度差来确定待采用的行驶方向，该行驶方向是无人驾驶运输车辆40为了到达目标位置Z而应当采用的行驶方向。在该实施例中，对应于无人驾驶运输车辆1的自动运动，无人驾驶运输车辆1的直线运动(平移运动)在此被叠加第一旋转运动。在此所提到的长度差的大小决定了第一旋转运动应当被设定在什么样的范围内。在该实施例中，第一旋转运动在设定的第一持续时间之后将反向行动，即，旋转运动的方向发生变化。

在该实施例中，无人驾驶运输车辆40的平移运动具有恒定的速度v_trans。在该实施例中，旋转运动的速度v_rot取决于无人驾驶运输车辆1至后壁44的距离h_c，以及取决于无人驾驶运输车辆1的当前位置相对于所期望的目标位置Z在y方向上的移位y_offset。特别是无人驾驶运输车辆1至后壁44的距离h_c越大，并且无人驾驶运输车辆1的当前位置相对于所期望的目标位置Z在y方向上的移位y_offset越大，第一旋转运动的速度v_rot就越大。第一旋转运动的起始方向取决于无人驾驶运输车辆1的当前位置相对于所期望的目标位置Z在y方向上的当前移位y_offset，并且根据需要也取决于无人驾驶运输车辆1的当前方向。特别是设计为，当沿朝向后壁44的视线方向看无人驾驶运输车辆40相对于目标位置Z在y方向上向右移位时，无人驾驶运输车辆40首先以叠加的第一旋转运动逆时针运动。否则，无人驾驶运输车辆40首先以叠加的旋转运动逆时针地运动。在第一持续时间之后，无人驾驶运输车辆40在第二持续时间内以平移运动继续行驶，因为第二旋转运动是叠加的，其方向与第一旋转运动的方向相反。