Verfahren und Vorrichtung zur Versorgung eines Objekts mit einem Versorgungsgut

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Versorgung eines Objektes mit einem Versorgungsgut, insbesondere zur Versorgung eines Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie.

Ein Problem der Elektromobilität ist die Bereitstellung einer ausreichenden Ladeinfrastruktur sowie der unkomfortable Steckvorgang der Ladestecker in entsprechenden Ladebuchsen des Elektrofahrzeugs.

Zur Lösung dieses Problems sind verschiedene Ansätze bekannt. So ist beispielsweise aus der US 9056555 B1 ein mobiler Laderoboter bekannt, der mit einer stationären Ladesäule elektrisch verbunden ist. Der mobile Roboter kann dann zu einem Fahrzeug fahren und automatisiert den Ladestecker stecken, wobei dann das Fahrzeug elektrisch durch die stationäre Ladesäule geladen wird. Dabei kann der Roboter direkt über die Ladesäule mit elektrischer Energie versorgt werden oder aber über eine Batterieeinheit verfügen, die über die stationäre Ladesäule geladen wird.

Aus der DE 102014226357 A1 ist eine ähnliche Ladestation zum automatischen Aufladen eines elektrischen Energiespeichers in einem Fahrzeug bekannt, umfassend eine Kommunikationsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, fahrzeugspezifisch Daten von dem Fahrzeug zu empfangen und unter Verwendung der empfangenen fahrzeugspezifischen Daten eine Position einer Ladebuchse an dem Fahrzeug zu ermitteln. Weiter weist die Ladestation einen Laderoboter auf, der einen Kontaktkopf mit einer Mehrzahl von Kontakten umfasst, wobei die Kontakte mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden sind, wobei der Laderoboter dazu ausgelegt ist, basierend auf der ermittelten Position der Ladebuchse an dem Fahrzeug eine Ladeposition anzufahren und nach dem Erreichen der Ladeposition den Kontaktkopf in die Ladebuchse des Fahrzeugs einzuführen und die Kontakte des Kontaktkopfes mit Kontakten der Ladebuchse elektrisch zu verbinden.

Aus der DE 10201720017 A1 ist eine mobile Ladestation von Elektrofahrzeugen bekannt, umfassend mindestens eine Batterieeinheit, mindestens eine erste Ladeschnittstelle zum Laden der Batterieeinheit, mindestens eine zweite Schnittstelle zum Laden eines Elektrofahrzeugs aus der Batterieeinheit, Mittel zum automatisierten Navigieren der mobilen Ladestation und Mittel zum Empfangen eines Lademodus. Dabei weist die mobile Ladestation einen Roboterarm auf, der derart ausgebildet ist, dass automatisiert die erste Ladeschnittstelle mit einer stationären Ladestation und/oder die zweite Schnittstelle mit einer Ladeschnittstelle eines Elektrofahrzeugs verbunden wird. Dabei offenbart die Druckschrift eine Ausführungsform, bei der die mobile Ladestation eine mobile Roboterplattform aufweist, auf der die mindestens eine Batterieeinheit lösbar angeordnet ist. In einer alternativen Ausführungsform weist die mobile Ladestation eine mobile Roboterplattform und eine passive Plattform auf, wobei die Batterieeinheit zum Laden eines Elektrofahrzeugs auf der passiven Plattform angeordnet ist.

Diese mobile Ladestation weist viele Vorteile gegenüber stationären Ladestationen auf. Allerdings sind derartige Roboterplattformen relativ teuer und technisch komplex. Werden daher derartige Roboter zur Versorgung eines Objekts mit einem Versorgungsgut eingesetzt, sollten diese möglichst effizient eingesetzt werden und möglichst flexibel einsetzbar sein. Ein weiterer großer Vorteil ist, dass der Roboter durch den Entfall der Transportaufgabe von entsprechend großem Gewicht wesentlich kleiner und kompakter ausgeführt werden. Dadurch kann er besser bzw. überhaupt erst in engen Räumen manövrieren, bspw. Zwischen Fahrzeugen um die Ladedose zu erreichen. Dies spart Kosten, da der Roboter mit kleineren Antrieben ausgebildet sein kann.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur Versorgung eines Objekts mit einem Versorgungsgut zur Verfügung zu stellen, das eine flexiblere Versorgung ermöglicht. Ein weiteres technisches Problem ist die Schaffung einer geeigneten Vorrichtung.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das Verfahren zur Versorgung eines Objekts mit einem Versorgungsgut erfolgt mittels mindestens einem mobilen, automatisiert fahrenden Roboters sowie einer separaten mobilen Plattform mit dem Versorgungsgut. Die mobile Plattform weist eine mechanische Kupplung für eine separate mobile, automatisiert fahrende Transporteinrichtung auf und/oder die mobile Plattform selbst weist eine automatisiert fahrende Transporteinrichtung auf. Dabei erhalten die Transporteinrichtung und der Roboter einen Versorgungsauftrag, um ein Objekt mit einem Versorgungsgut zu versorgen, wobei sich dann Transporteinrichtung und Roboter voneinander unabhängig zu dem Objekt bewegen. Dabei bedeutet unabhängig, dass diese getrennt voneinander das Objekt ansteuern. Die jeweilige Bewegung zu dem Objekt kann jedoch abgestimmt sein, sodass beispielsweise beide nahezu gleichzeitig eintreffen oder auch gezielt nacheinander beim Objekt eintreffen. Durch die Trennung von Roboter und Transporteinrichtung besteht der Vorteil, den üblicherweise komplexen Roboter effektiver einsetzen zu können, da dieser nicht mehr für Transportzwecke, wie in der DE 102017220017 A1 beschrieben, verwendet wird. Einen noch größeren Vorteil hat es, auch die Transporteinrichtung und das Versorgungsgut auf der mobilen Plattform zu separieren, sodass auch die Transporteinrichtung effektiv genutzt werden kann, da diese die mobile Plattform nur anliefern und abholen muss, aber während des Versorgungsvorganges wieder bereits neue Transporte durchführen kann. Das Versorgungsgut können beispielsweise Pakete, Betriebsstoffe oder Ähnliches sein.

In einer Ausführungsform bewegt daher die separate Transporteinrichtung die mobile Plattform mit dem Versorgungsgut zu dem Objekt, wo dann die Kupplung zur mobilen Plattform gelöst wird, wobei sich anschließend die Transporteinrichtung von dem Objekt fortbewegt. Somit kann dann die Transporteinrichtung neue Aufträge durchführen. Ein weiterer Vorteil ist, dass an dem Objekt auch mehr Platz für den Roboter ist, sodass dieser beispielsweise besser manövrieren kann.

In einerweiteren Ausführungsform leitet der Roboter einen Versorgungsvorgang ein und bewegt sich dann von dem Objekt fort, sodass dieser beispielsweise zu einem anderen Objekt sich bewegen kann und dort einen nächsten Versorgungsvorgang einleitet, während der erste Versorgungsvorgang noch läuft.

In einer weiteren Ausführungsform bewegt sich der Roboter zu einem späteren Zeitpunkt wieder zu dem Objekt, um den Versorgungsvorgang zu beenden.

In einerweiteren Ausführungsform bewegt sich die oder eine andere Transporteinrichtung wieder zu der mobilen Plattform, kuppelt diese an und bewegt sich fort. Dabei kann sich die Transporteinrichtung je nach Füllstand des Versorgungsgutes zu einem weiteren Objekt oder zu einer Ladestation bewegen, um neues Versorgungsgut zu laden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Objekt um ein Elektrofahrzeug und bei dem Versorgungsgut um elektrische Energie, die beispielsweise in einer oder mehreren Batterieeinheiten bzw. Akku-Packs gespeichert ist. Die Vorrichtung zur Versorgung eines Objekts mit einem Versorgungsgut weist mindestens einen mobilen, automatisiert fahrenden Roboter auf sowie mindestens eine separate, mobile Plattform mit dem Versorgungsgut auf. Dabei weist die mobile Plattform eine mechanische Kupplung für eine separate, mobile, automatisiert fahrende Transporteinrichtung auf. Alternativ oder ergänzend weist die mobile Plattform eine automatisiert fahrende Transporteinrichtung auf, wobei die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass die Transporteinrichtung und der Roboter einen Versorgungsauftrag erhalten und sich unabhängig voneinander zu dem Objekt bewegen.

In einerweiteren Ausführungsform weist der Roboter mindestens einen Greifarm zum automatisierten Stecken und Lösen eines Ladesteckers auf.

In einerweiteren Ausführungsform ist das Versorgungsgut elektrische Energie in Form mindestens einer Batterieeinheit bzw. Akku-Packs.

Weiter weist die Vorrichtung mindestens eine Ladestation auf, die das Versorgungsgut zur Verfügung stellt, beispielsweise eine stationäre elektrische Ladesäule, die die entladenen Batterieeinheiten wieder elektrisch auflädt. Weiter weist die Vorrichtung eine Zentrale auf, um die Aufträge auf die Roboter und Plattformen zu verteilen und zu übermitteln.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Transporteinrichtung mit angekuppelter Plattform und einen Roboter und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Versorgung von

Elektrofahrzeugen mit elektrischer Energie.

In der Fig. 1 ist schematisch eine Transporteinrichtung 1 dargestellt. Die Transporteinrichtung 1 weist eine Umfeldsensorik 2 sowie Räder 3 auf. An die Transporteinrichtung 1 ist eine mobile Plattform 4 mit einer Batterieeinheit 5 angekuppelt. Die mobile Plattform 4 weist Räder 6 auf und die Batterieeinheit 5 ist mit einem Ladekabel mit Ladestecker 7 ausgebildet. Weiter weist die mobile Plattform 4 eine Kupplung 8 auf, die durch eine entsprechende Gegenkupplung der Transporteinrichtung 1 aufgenommen werden kann, um so Transporteinrichtung 1 und mobile Plattform 4 miteinander mechanisch zu verbinden. Die Transporteinrichtung 1 ist derart ausgebildet, um automatisiert zu fahren. Weiter ist ein separater, mobiler Roboter 9 dargestellt, der ebenfalls mindestens eine Umfeldsensorik 10 und Räder 11 aufweist. Der Roboter 9 weist zusätzlich einen Greifarm 12 auf, um den Ladestecker 7 zu greifen und automatisiert in eine Ladedose eines Elektrofahrzeugs zu stecken bzw. die Steckung zu lösen. Auch der Roboter 9 ist derart ausgebildet, um automatisiert zu fahren.

In der Fig. 2 ist stark schematisch eine Vorrichtung 20 zur Versorgung von Elektrofahrzeugen 21 mit elektrischer Energie dargestellt. Dabei weist die Vorrichtung 20 mindestens eine zentrale Ladesäule 22 auf, in der mobile Plattformen 4 mit Batterieeinheiten 5 abgestellt sind, um diese aufzuladen. Weiter weist die Vorrichtung 20 eine Zentrale 23 auf, die die Versorgungsaufträge steuert und hierzu mit den Robotern 9 und den Transporteinrichtungen 1 drahtlos kommunizieren kann. Dabei sind vorzugsweise mehrere Transporteinrichtungen 1 und Roboter 9 vorhanden. Die Zentrale 23 erhält beispielsweise von einem Elektrofahrzeug 21 einen Versorgungsauftrag, d.h. das Elektrofahrzeug 21 möchte geladen werden.

Die Zentrale 23 ermittelt dann, welche Transporteinrichtungen 1 aktuell frei sind bzw. kurzfristig frei werden sowie welche Transporteinrichtung 1 den kürzesten Weg hat. Die derart ausgewählte Transporteinrichtung 1 holt sich dann von der Ladesäule 22 eine mobile Plattform 4 mit einer Batterieeinheit 5 ab oder fährt direkt zu dem Elektrofahrzeug 21, falls eine mobile Plattform 4 mit einer zumindest teilgeladenen Batterieeinheit 5 bereits angekuppelt ist. Die Transporteinrichtung 1 fährt dann zu dem Elektrofahrzeug 21 und stellt dort die mobile Plattform 4 ab und entkuppelt sich von der Plattform 4. Anschließend kann dann die Transporteinrichtung 1 den nächsten Transportvorgang übernehmen. Parallel dazu fragt die Zentrale 23 ab, wo sich die Roboter 9 befinden und welche frei sind bzw. kurzfristig frei werden. Die Zentrale 23 übermittelt dann an einen ausgewählten Roboter 9 den Auftrag, zu dem Elektrofahrzeug 21 zu fahren. Vorzugsweise erfolgt die Beauftragung des Roboters 9 derart, dass dieser erst bei dem Elektrofahrzeug 21 ankommt, wenn die mobile Plattform 4 mit der Batterieeinheit 5 bereits da ist. Der Roboter 9 greift dann mit seinem Greifarm 12 den Ladestecker 7 und steckt diesen in eine Ladedose des Elektrofahrzeugs 21. Dabei kann vorgesehen sein, dass auch der Roboter 9 eine Kupplung für die Plattform 4 aufweist, um beispielsweise die Plattform 4 günstiger zum Elektrofahrzeug 21 zu positionieren. Nach dem Steckvorgang kann sich der Roboter 9 wieder entfernen und einen neuen Auftrag durchführen. Ist der Ladevorgang abgeschlossen, so läuft der Vorgang umgekehrt. Zuerst wird ein Roboter 9 zu dem Elektrofahrzeugt 21 beordert, der den gesteckten Ladestecker 7 löst und wieder an der Batterieeinheit 5 befestigt. Anschließend kann sich der Roboter 9 wieder entfernen. Parallel dazu wird eine Transporteinrichtung 1 zum Elektrofahrzeug 21 hin beordert, die dann die Plattform 4 ankuppelt und zu einem anderen Elektrofahrzeug 21 transportiert oder zur Ladesäule 22. Bezugszeichenliste

T ransporteinrichtung

Umfeldsensorik

Räder mobile Plattform

Batterieeinheit

Räder

Ladestecker

Kupplung

Roboter

Umfeldsensorik

Räder

Greifarm

Vorrichtung

Elektrofahrzeug

Ladesäule Zentrale