Lastentransporter mit sensorbasierter Hinderniserkennung In zeitgemäßen Transportsystemen werden in zunehmendem Maße fahrerlose Transportfahrzeuge eingesetzt, die Lasten weitge ^¬ hend autonom befördern. Derartige Lastentransporter verwenden häufig Sensoren zur selbständigen Erkennung von auf einem Transportweg befindlichen Hindernissen sowie zur Bestimmung von Position und Orientierung des Lastentransporters im Raum.

Für viele Anwendungen ist es vorteilhaft, wenn der Lastentransporter möglichst wenig Platz benötigt und auch unter eine jeweilige Last fahren kann, um diese aufzunehmen und zu befördern. Zur Hinderniserkennung sind derartige Lastentransporter häufig mit horizontal ausgerichteten Laserscannern versehen, die allerdings darauf angewiesen sind, dass hinrei ^¬ chend viele signifikante und statische Umgebungsmerkmale auf Höhe des Laserscanners vorhanden sind. Hierdurch werden die Anwendungsmöglichkeiten jedoch erheblich eingeschränkt.

Zur besseren Orientierung wird häufig eine von Sensoren erfassbare Spur auf dem Boden aufgebracht, z.B. durch Farbmarkierungen, Magnetstreifen oder in den Boden eingelassene Mag- nete. Dies bedingt allerdings in vielen Fällen einen hohen Installations- und Wartungsaufwand und schränkt dabei die Flexibilität der Lastentransporter ein.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lastentrans- porter zum Befördern einer Last anzugeben, der eine effizientere Hinderniserkennung erlaubt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Lastentransporter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Erfindungsgemäß ist ein zum Befördern einer Last geeigneter Lastentransporter mit einer Lenkung sowie einem beweglichen Sensor zum Erfassen von Umgebungsmerkmalen des Lastentrans- porters vorgesehen. Der Lastentransporter, z.B. ein fahrerloses und/oder zumindest teilautonomes Transportfahrzeug, ver ^¬ fügt über eine mit der Lenkung und dem Sensor gekoppelte Steuereinrichtung zum Erkennen von Hindernissen für den Las- tentransporter durch Auswerten der erfassten Umgebungsmerkmale sowie zum Lenken des Lastentransporters abhängig von den erkannten Hindernissen. Weiterhin weist der Lastentransporter einen Detektor zum Detektieren einer durch Aufnehmen der Last bedingten Beeinträchtigung der Erfassung der Umgebungsmerkma- le auf. Darüber hinaus ist ein mit dem Detektor gekoppelter Sensormotor zum Bewegen des Sensors abhängig von der detek- tierten lastbedingten Beeinträchtigung in eine weniger beeinträchtigte Stellung vorgesehen. Als Beeinträchtigung kann insbesondere eine lastbedingte Ein ^¬ schränkung eines Erfassungsbereichs, eines Sichtfeldes und/oder einer Sichtweite des Sensors detektiert werden sowie eine Verdeckung des Sensors durch die Last, eine Verringerung einer Anzahl wahrnehmbarer Umgebungsmerkmale, eine Verringe- rung einer Erfassungsgenauigkeit und/oder eine Erhöhung einer Fehlerrate der Erfassung. Darüber hinaus kann die vom Detektor zu detektierende Beeinträchtigung von einer Stellung, Position und/oder Orientierung der Last sowie von spezifischen Eigenschaften der Last, wie Gewicht, Abmessungen, Oberflä- chenbeschaffenheit , Farbe und/oder Transparenz abhängen.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass durch den beweglichen Sensor eine Erfassung von Umgebungsmerkmalen und damit eine Hinderniserkennung und autonome Kollisionsvermeidung in der Regel erheblich verbessert werden können. Zudem kann eine Stellung des Sensors an eine jeweili ^¬ ge Last spezifisch angepasst werden.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfin- dung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der Lastentransporter dazu ausgebildet sein, zum Aufnehmen der Last unter die Last zu fahren. Eine durch eine geringe Bauhöhe des Lastentransporters bedingte Verkleinerung eines Erfassungsbereichs des Sensors kann in vielen Fällen durch Bewegen des Sensors ausgeglichen werden.

Vorzugsweise kann ein Erfassungsbereich des Sensors nach oben ausgerichtet sein. Auf diese Weise können insbesondere an ei ^¬ ner Raumdecke befindliche Umgebungsmerkmale erfasst werden. Derartige Umgebungsmerkmale eignen sich häufig sehr gut für eine Lokalisierung des Lastentransporters, da sie in der Re ^¬ gel signifikant sind und sich meist über die Zeit nicht ver ^¬ ändern .

Vorteilhafterweise kann der Sensor horizontal beweglich sein, und der Sensormotor kann dazu eingerichtet sein, den Sensor horizontal unter der Last hervor zu bewegen. Durch ein solches lastbedingtes und/oder lastspezifisches Ausfahren des Sensors kann dessen Erfassungsbereich häufig erheblich vergrößert werden.

Der Sensor und/oder der Detektor kann insbesondere einen optischen Sensor, einen akustischen Sensor, einen Abstandssensor, eine Kamera, einen Laserscanner, einen Ultraschallsensor und/oder einen funkbasierten Sensor umfassen. Ein funkbasier- ter Sensor kann hierbei z.B. auf

Radar-, WLAN- und/oder Ultra-Breitband-Technologie basieren.

Weiterhin kann der Detektor dazu eingerichtet sein, die Beeinträchtigung mittels des Sensors zu detektieren. Insbeson- dere kann der Detektor den Sensor umfassen oder mit dem Sensor identisch sein. Dies ist häufig vorteilhaft, da ein Sen ^¬ sor seine eigene Beeinträchtigung in vielen Fällen gut detektieren kann. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der Lastentransporter dazu eingerichtet sein, ein Beeinträchtigungsmaß zu ermitteln, das einen Grad der lastbedingten Beeinträchtigung quantifiziert. Als Beeinträchtigungsmaß kann insbesondere eine Größe eines Erfassungsbereichs des Sensors und/oder ein Maß einer Abschattung durch die Last ermittelt werden. Das Beeinträchtigungsmaß kann durch eine Maßzahl re ^¬ präsentiert werden.

Vorzugsweise kann der Lastentransporter dazu eingerichtet sein, das Beeinträchtigungsmaß während einer Bewegung des Sensors zu ermitteln und durch Bewegen des Sensors zu verkleinern, insbesondere zu minimieren. Auf diese Weise kann die Beeinträchtigung des Sensors verringert und seine Merk ^¬ malserfassung verbessert werden.

Weiterhin kann der Lastentransporter dazu eingerichtet sein, während einer Bewegung des Sensors zu prüfen, ob das Beeint- rächtigungsmaß ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, und die

Bewegung des Sensors zu beenden, sobald das Kriterium erfüllt ist. Als Kriterium für das Beeinträchtigungsmaß kann z.B. vorgesehen sein, dass eine Sensorfunktion nicht mehr wesentlich durch die Last beeinträchtigt wird, oder dass die Beein- trächtigung akzeptabel wird. Insbesondere kann als Kriterium vorgegeben werden, dass eine Abschattung des Sensors durch die Last unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes sinkt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfin- dung kann der Lastentransporter dazu eingerichtet sein, einen für die Last und/oder für die Stellung des Sensors spezifischen Raumbedarf des Lastentransporters zu ermitteln und den Sensor abhängig vom ermittelten Raumbedarf zu bewegen oder eine Bewegung des Sensors zu beenden. Insbesondere kann der Sensor in eine Stellung bewegt werden, in der sowohl die lastbedingte Beeinträchtigung als auch der vom Lastentrans ^¬ porter mit ausgefahrenem Sensor eingenommene Raumbereich möglichst klein oder zumindest akzeptabel sind. Ein geringer Raumbedarf wirkt sich positiv auf eine Manövrierfähigkeit des Lastentransporters und trägt damit zur Kollisionsvermeidung bei . Vorzugsweise kann eine vom ermittelten Beeinträchtigungsmaß und dem ermittelten Raumbedarf abhängige Kostenfunktion vorgesehen sein. Der Lastentransporter kann dann dazu eingerichtet sein, den Sensor in eine die Kostenfunktion optimierende, insbesondere minimierende Stellung zu bewegen. Durch die Op ^¬ timierung der Kostenfunktion können das Beeinträchtigungsmaß und der Raumbedarf gleichzeitig minimiert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt einen erfindungsgemäßen Lastentransporter in schematischer Darstellung. In der Figur ist ein autonomer Lastentransporter LT beim Befördern einer Last L schematisch dargestellt. Der Lastentransporter LT ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein fahrerloses Transportfahrzeug mit niedriger Bauhöhe, sodass dieses unter eine zu befördernde Last fahren kann, um diese aufzunehmen. Die Oberseite des Transportfahrzeugs LT bildet eine im Wesentlichen flache Auflagefläche, Ladefläche oder andere Aufnahmeeinrichtung zum Auflegen und Transportieren der Last. Alternativ oder zusätzlich kann der Lastentransporter auch als Transportroboter ausgebildet sein.

Der Lastentransporter LT weist eine an einer oder mehreren Achsen angeordnete Lenkung LK zum Lenken von Rädern R auf. Weiterhin verfügt der Lastentransporter LT über eine mit der Lenkung LK gekoppelte Steuereinrichtung CTL. Diese weist ei- nen oder mehrere Prozessoren zum Ausführen der Verfahrensschritte der Erfindung sowie über eine oder mehrere mit den Prozessoren gekoppelte Speicher zum Speichern der von der Steuereinrichtung CTL zu verarbeiten Daten auf. Der Lastentransporter LT verfügt weiterhin über bewegliche, mit der Steuereinrichtung gekoppelte Sensoren Sl und S2 zum fortlaufenden Erfassen von Umgebungsmerkmalen des Lastentransporters LT. Die erfassten Umgebungsmerkmale werden hier- bei durch die Sensoren Sl und S2 in Sensordaten SD kodiert, die zur Steuereinrichtung CTL übermittelt werden.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Sensoren Sl und S2 jeweils als Laserscanner realisiert. Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere andere optische Sensoren, akustische Sensoren, Abstandssensoren, Kameras, Ultraschall ^¬ sensoren, funkbasierte Sensoren oder andere berührungslose Sensoren vorgesehen sein.

Der Sensor Sl ist auf einem Sensorträger ST1 und der Sensor S2 auf einem Sensorträger ST2 montiert. Die Sensorträger ST1 und ST2 sind jeweils horizontal verschiebbar. Zum Verschieben sind Sensormotoren SM1 und SM2 vorgesehen, die die Sensorträ- ger ST1 und ST2 und damit die Sensoren Sl und S2 horizontal bewegen können. Die Sensormotoren SM1 und SM2 sind jeweils mit der Steuereinrichtung CTL gekoppelt, die die Bewegung der Sensormotoren SM1 und SM2 steuert. Der Laserscanner Sl sendet in seinem Erfassungsbereich EB, d.h. in seinem Sichtfeld, Laserstrahlen aus, um Umgebungsmerkmale des Lastentransporters LT zu scannen. Insbesondere werden durch den Sensor Sl nach oben gerichtete Laserstrahlen LSV sowie nach vorne, d.h. in Fahrtrichtung bzw. in Richtung einer geplanten Trajektorie des Lastentransporters LT gerich ^¬ tete Laserstrahlen LSH ausgesendet. Zusätzlich können durch den Sensor Sl im Erfassungsbereich EB auch Laserstrahlen unter anderen Winkeln, z.B. diagonal emittiert werden. Die beispielhaften Laserstrahlen LSV und LSH sind in der Figur durch strichliierte Pfeile veranschaulicht.

Die vertikalen Laserstrahlen LSV scannen und erfassen an einer Raumdecke RD befindliche optische Umgebungsmerkmale ENV. Als Umgebungsmerkmale ENV können Merkmale erfasst werden, die an der Raumdecke RD bereits vorhanden sind, wie z.B. Kanten oder Ecken, oder Merkmale, die zum Zwecke der Erfassung spezifisch angebracht wurden, wie z.B. Farbmarkierungen. An der Raumdecke RD befindliche optische Merkmale sind für eine Lo- kalisierung des Lastentransporters LT besonders gut geeignet, da sie in der Regel signifikant sind und sich meist über die Zeit nicht verändern. Durch die vom Sensor Sl nach vorne ausgesandten Laserstrahlen LSH wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Hindernis H als Umgebungsmerkmal erfasst und erkannt. Alternativ oder zu ^¬ sätzlich kann das Hindernis H auch erkannt werden, indem der Lastentransporter LT z.B. durch Erkennung der an der Raumde- cke RD befindlichen Umgebungsmerkmale ENV lokalisiert wird, und die ermittelte Position des Lastentransporters mit einer bekannten Position des Hindernisses H verglichen wird.

Aus den übermittelten Sensordaten SD extrahiert die Steuer- einrichtung CTL die darin enthaltenen Umgebungsmerkmale und wertet diese aus, um Hindernisse für den Lastentransporter LT, insbesondere auf einer geplanten Trajektorie des Lasten ^¬ transporters LT zu erkennen sowie Position und Orientierung des Lastentransporter LT zu ermitteln. Die Auswertung der Um- gebungsmerkmale kann mit Standardmethoden der Mustererkennung, z.B. mittels neuronaler Netze erfolgen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Steuereinrichtung CTL den Lastentransporter LT anhand der erfassten Umgebungsmerkmale ENV lokalisieren und das Hindernis H mittels des horizontalen La- serstrahls LSH erkennen.

Abhängig von den erkannten Hindernissen, hier H, wird durch die Steuereinrichtung CTL eine kollisionsvermeidende Trajek ^¬ torie bzw. ein kollisionsvermeidender Fahrweg für den Lasten- transporter LT ermittelt und die Lenkung LK derart ange ^¬ steuert, dass der beladene Lastentransporter LT den erkannten Hindernissen ausweicht. Bei der Ermittlung der kollisionsver- meidenden Trajektorie werden vorzugsweise Position, Orientie ^¬ rung und/oder Abmessungen des Lastentransporters LT und der Last L sowie Geschwindigkeit, Anhalteweg und/oder Trägheit des Lastentransporters LT berücksichtigt. Die Sensoren Sl und S2 dienen im vorliegenden Ausführungsbeispiel auch als Detektoren zum Detektieren einer durch Aufnehmen einer Last bedingten Beeinträchtigung der Erfassung der Umgebungsmerkmale. Als Detektoren sind die Sensoren Sl und S2 über die Steuereinrichtung CTL mit den Sensormotoren SM1 und SM2 gekoppelt.

Als Beeinträchtigung kann insbesondere eine lastbedingte Ein ^¬ schränkung eines Erfassungsbereichs, eines Sichtfeldes und/oder einer Sichtweite eines jeweiligen Sensors Sl bzw. S2 detektiert werden sowie eine Verdeckung des Sensors Sl bzw. S2 durch die Last L, eine Verringerung einer Anzahl wahrnehmbarer Umgebungsmerkmale, eine Verringerung einer Erfassungs ^¬ genauigkeit und/oder eine Erhöhung einer Fehlerrate der Er- fassung. Darüber hinaus kann die Beeinträchtigung von einer

Stellung, Position und/oder Orientierung der Last L sowie von spezifischen Eigenschaften der Last L, wie Gewicht, Abmessungen, Oberflächenbeschaffenheit, Farbe und/oder Transparenz abhängen .

Zum Bewerten der Beeinträchtigung wird ein Beeinträchtigungsmaß ermittelt, das einen Grad der lastbedingten Beeinträchti ^¬ gung durch eine diskrete oder kontinuierliche Maßzahl quanti ^¬ fiziert. Das Beeinträchtigungsmaß wird anhand der Sensordaten SD durch die Steuereinrichtung CTL fortlaufend, insbesondere während einer Bewegung eines jeweiligen Sensors Sl bzw. S2 ermittelt. Als Beeinträchtigungsmaß kann z.B. eine Größe des Erfassungsbereichs EB und/oder ein Maß einer Abschattung durch die Last L ermittelt werden. Diese Größen können z.B. durch einen Öffnungswinkel eines nicht durch die Last L ver ^¬ deckten Sichtfeldes des jeweiligen Sensors Sl bzw. S2 quanti ^¬ fiziert werden. Ein solcher Öffnungswinkel kann z.B. durch Schwenken eines jeweiligen Sensors Sl bzw. S2 und/oder durch Messen der Abschattung durch die Last L ermittelt werden. Zur Detektion und/oder Quantifizierung der lastbedingten Beeinträchtigung können die Sensoren Sl und S2 auch spezifische Eigenschaften der Last L erfassen. Abhängig von der detektierten lastbedingten Beeinträchtigung bzw. abhängig vom ermittelten Beeinträchtigungsmaß wird der Sensorträger ST1 im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch den Sensormotor SM1 derart verschoben, dass sich der Sensor Sl horizontal unter der Last L hervor bewegt. In dieser aus ^¬ gefahrenen Stellung des Sensors Sl ist dessen Erfassung der Umgebungsmerkmale weniger durch die Last L beeinträchtigt, als in der eingefahrenen Stellung. Insbesondere werden die vertikalen Laserstrahlen LSV in der ausgefahrenen Stellung nicht mehr durch die Last L abgeschattet und können so die Raumdecke RD erreichen.

Insofern durch das Ausfahren des Sensors Sl der Öffnungswinkel seines Sichtfeldes vergrößert und damit das Beeinträchti- gungsmaß verkleinert wird, kann während des Ausfahrens eine lastbedingte Abschattung der vertikalen Laserstrahlen LSV fortlaufend gemessen und der Sensorträger ST1 solange bewegt werden, bis ein Abschattungswert einen vorgegebenen Schwellenwert unterscheidet.

Im Allgemeinen wird der Sensor Sl so bewegt, dass das fort ^¬ laufend gemessene Beeinträchtigungsmaß verkleinert wird, ins ^¬ besondere in eine Stellung, in der das Beeinträchtigungsmaß minimal wird.

Vorzugsweise kann ein Kriterium für das Beeinträchtigungsmaß vorgegeben sein, das während der Bewegung des Sensors Sl durch die Steuereinrichtung CTL fortlaufend geprüft wird. So ^¬ bald eine Erfüllung des Kriteriums durch die Steuereinrich- tung CTL festgestellt wird, wird die Bewegung des Sensors Sl beendet. Als Kriterium für das Beeinträchtigungsmaß kann z.B. vorgegeben werden, dass eine Abschattung des Sensors Sl durch die Last L unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes sinkt, und/oder dass der Laserscanner Sl freie Sicht zur Raumdecke RD erhält. Allgemein kann als Kriterium vorgesehen sein, dass eine Sensorfunktion nicht mehr wesentlich durch die Last L beeinträchtigt wird oder die Beeinträchtigung ak ^¬ zeptabel wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Sensorträger ST1 nur soweit ausgefahren, bis die vertikalen Laserstrahlen LSV nicht mehr wesentlich durch die Last L abgeschattet werden. Sobald dieses Kriterium erfüllt ist, wird die Bewegung des

Sensorträgers ST1 und damit des Sensors Sl beendet. Auf diese Weise wird ein vom Lastentransporter LT beanspruchter Raumbereich durch das Ausfahren des Sensorträgers Sl nur so viel vergrößert, wie zur Erfassung der an der Raumdecke RD befind- liehen Umgebungsmerkmale ENV nötig ist. Durch die Minimierung des beanspruchten Raumbereichs wird eine Kollisionsvermeidung für den Lastentransporter LT vereinfacht und seine Manövrierfähigkeit verbessert. Vorzugsweise wird neben dem Beeinträchtigungsmaß fortlaufend ein Raumbedarf des Lastentransporters LT durch die Steuereinrichtung CTL anhand der Sensoren Sl, S2 und/oder anderer Sensoren erfasst und ermittelt. Vorteilhafterweise wird der Raumbedarf für den beladenen Lastentransporter LT ermittelt. Die Sensoren Sl und S2 werden dann abhängig vom ermittelten Raumbedarf bewegt.

Zur gleichzeitigen Optimierung der lastbedingten Beeinträchtigung und des Raumbedarfs ist im vorliegenden Ausführungs- beispiel eine vom Beeinträchtigungsmaß und dem Raumbedarf ab ^¬ hängige Kostenfunktion vorgesehen und in der Steuereinrichtung CTL implementiert. Die Steuereinrichtung CTL ermittelt fortlaufend, insbesondere während einer Bewegung eines jewei ^¬ ligen Sensors Sl bzw. S2 ein aktuelles Beeinträchtigungsmaß und einen aktuellen Raumbedarf und wertet hierfür fortlaufend die Kostenfunktion aus. Die Steuereinrichtung CTL steuert dann die Sensormotoren SM1 und SM2 derart an, dass die Sensoren Sl und/oder S2 in Stellungen bewegt werden, die die Kostenfunktion optimieren, insbesondere minimieren. Vorteilhaft- erweise werden sowohl das Beeinträchtigungsmaß als auch der Raumbedarf in der Kostenfunktion positiv gewichtet, sodass durch Minimierung der Kostenfunktion das Beeinträchtigungsmaß und der Raumbedarf gleichzeitig minimiert werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist weiterhin vorgesehen, dass die lastbedingte Bewegung der Sensoren Sl und S2 abhängig von der Fahrtrichtung des Lastentransporters LT erfolgt. Dabei wird nur der in Fahrtrichtung befindliche Sensor, hier Sl, ausgefahren und der am anderen Ende des Lastentransporters LT befindliche Sensor, hier S2, nicht. Auf diese Weise kann der Raumbedarf des Lastentransporters LT zusätzlich verkleinert werden.

Durch eine optimale Anpassung der Sensorstellungen an eine jeweilige Last kann ein Kollisionsschutz für den beladenen Lastentransporter LT in der Regel erheblich verbessert werden, insofern der beladene Lastentransporter LT gewissermaßen mit einem lastenspezifischen Schutzbereich umgeben werden kann, der Hinderniserkennung, Manövrierfähigkeit und Kollisi ^¬ onsvermeidung optimiert.